用于除去酸性气体的含有环状胺的吸收剂的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于从流体流动中除去酸性气体的吸收剂，所述吸收剂包含下列组分的水溶液：A)至少一种仅具有叔胺基团和/或位阻仲胺基团的环状胺化合物，和B)至少一种具有至少一个空间不受阻的仲胺基团的环状胺化合物。所述吸收剂例如包含下列组分的水溶液：A)1-羟乙基哌啶和/或三亚乙基二胺；和B)哌嗪。所述吸收剂尤其适合从烟道气中分离二氧化碳并满足下列标准：(i)在低CO2分压下的足够容量；(ii)在低CO2分压下的足够快的吸收速度；(iii)对氧气的稳定性；(iv)低蒸汽压以降低溶剂损失；和(v)再生吸收剂的低能量要求。
【专利说明】用于除去酸性气体的含有环状胺的吸收剂
[0001]本申请是申请号为201080006045.X、申请日为2010年2月I日、发明名称为“用于除去酸性气体的含有环状胺的吸收剂”的专利申请的分案申请。
[0002]本发明涉及一种从流体料流中除去酸性气体的方法，特别是一种从烟道气中除去二氧化碳的方法。
[0003]由于许多原因，然而特别是为了降低二氧化碳排放，希望从烟道气中除去二氧化碳，二氧化碳排放被认为是称作温室效应的主要原因。
[0004]在工业规模中，常使用有机碱如链烷醇胺的水溶液作为吸收介质以从流体料流中除去酸性气体如二氧化碳。当酸性气体溶解时，由碱和酸性气体组分形成离子型产物。该吸收介质可通过加热、膨胀至较低压力或通过汽提而再生，其中离子型产物发生相反反应形成酸性气体和/或借助蒸汽将酸性气体汽提出来。在再生工艺之后，可再使用吸收介质。
[0005]烟道气具有非常低的二氧化碳分压，因为它们通常在接近大气压的压力下存在且通常包含3-20体积％二氧化碳。与流体如天然气或合成气相反，烟道气额外包含氧气。氧气还以痕量溶于吸收介质中并在升高的温度下可导致胺降解。用于从烟道气中分离二氧化碳的吸收介质应满足下列标准:(i)在低CO2分压下的足够容量；(ii)在低CO2分压下的足够快的吸收速率；(iii)对氧气的稳定性；(iv)低蒸汽压以降低溶剂损失；和(V)再生该吸收介质的低能量需求。
[0006]已知名称为Fluor Econamine的基于单乙醇胺(MEA)的技术用于从烟道气中分离二氧化碳(参见例如 Second National Conference on Carbon Sequestration, NationalEnergy Technology Department of Energy, Alexandria VA, USA,5 月 5-8 日，2003 年，标题！Fluor' s Econamine FG PIussm Technology ；An Enhanced Amine-Based CO2CaptureProcess)。
[0007]文献描述了 MDEA和哌嗪的混合物作为同样适用于从烟道气中分离CO2的溶剂(Closman, F.；Nguyen, T.;Rochelle, G.T:MDEA/Piperazine as a solvent forC02capture，GHGT-9，Washington DC, USA2008 年，11 月 16-20 日)中。
[0008]尽管基于单乙醇胺的技术的特征在于胺和二氧化碳之间的高反应性，但是高反应性不利地伴随有高吸收焓和由此再生的高能量需求。再生能量需求较低的其它链烷醇胺如二乙醇胺或甲基二乙醇胺仅限制性地适用于该分离任务，因为它们在二氧化碳和胺之间的较慢反应动力学。
[0009]EP-A558019描述了用于从烟道气中除去二氧化碳的位阻胺的水溶液。
[0010]W02007/144372公开了一种通过使它与脂族链烷醇叔胺和活化剂，特别是3_甲基氨基丙胺的水溶液接触而从其中二氧化碳在气体料流中的分压小于200毫巴的气体料流，例如烟道气中除去二氧化碳的方法。
[0011]W02005/087349描述了一种从其中二氧化碳在气体料流中的分压小于200毫巴的气体料流中除去二氧化碳的方法，其中使气体料流与液体吸收介质接触，液体吸收介质包含如下组分的水溶液:(A)在分子中具有至少两个叔氨基的胺化合物，和(B)选自伯胺和仲胺的活化剂。[0012]本发明的目的是确定一种用于从流体料流中除去酸性气体，特别是从烟道气中除去二氧化碳的吸收介质，该吸收介质与由现有技术已知的吸收介质相比更好地满足以上要求。
[0013]本发明提供了一种用于从流体中除去酸性气体的吸收介质,该吸收介质包含下列组分的水溶液:
[0014]A)至少一种仅具有叔胺基团和/或位阻仲胺基团的环状胺化合物，和
[0015]B)至少一种具有至少一个空间不受阻的仲胺基团的环状胺化合物。
[0016]环状胺化合物A)优选具有250g/mol或更小的摩尔质量。环状胺化合物B)优选具有200g/mol或更小的摩尔质量。
[0017]根据本发明所用环状胺化合物含有具有至少一个氮原子作为环原子的饱和杂环。此时叔胺基团认为是指其中氮原子与三个相邻碳原子键合的胺基团。此时位阻仲胺基团认为是指其中氮原子与两个相邻碳原子键合且至少一个与氮原子相邻的碳原子(α-碳)带有不多于一个氢原子的胺基团。换句话说，至少一个α-碳带有至少一个不为氢的外向环取代基。空间不受阻的仲胺基团为 其中所有α-碳均以基团CH2存在的那些。
[0018]Α)与B)的重量比优选为0.5-4，特别是1- 3。
[0019]A) +Β)的总浓度通常为10-60重量％，优选20_45重量％。
[0020]胺化合物以它们的水溶液形式使用。该溶液可额外包含物理溶剂，其例如选自环四亚甲基砜(环丁砜)和其衍生物、脂族酸酰胺(乙酰基吗啉，N-甲酰基吗啉)、正烷基化吡咯烷酮和相应的哌啶酮如N-甲基吡咯烷酮(NMP)、碳酸异丙烯酯、甲醇、聚乙二醇的二烷基醚和其混合物。在某些实施方案中，吸收介质不包含物理溶剂，即吸收介质基本包含胺化合物Α)和B)以及水。
[0021]在优选的实施方案中，环状胺化合物Α)具有通式I的5_7元环:
[0022]
【权利要求】
1.一种用于从流体料流中除去酸性气体的吸收介质，所述吸收介质包含下列组分的水溶液: A)至少一种仅具有叔胺基团和/或位阻仲胺基团的环状胺化合物，和 B)至少一种具有至少一个空间不受阻的仲胺基团的环状胺化合物。
2.根据权利要求1的吸收介质，其中A)与B)的重量比为0.5-4。
3.根据权利要求1或2的吸收介质，其中A)+B)的总浓度为10-60重量％。
4.根据前述权利要求中任一项的吸收介质，其中环状胺化合物A)具有通式I的5-7元环:
5.根据权利要求4的吸收介质，其中环状胺化合物A)选自:三亚乙基二胺、1-羟乙基哌啶、2-羟乙基哌啶、二(羟乙基)哌嗪、N，N’-二甲基哌嗪、2，5-二甲基哌嗪、2，4，6-三甲基-[I, 3，5]三嗪烷和1-甲基-2-吡咯烷乙醇。
6.根据前述权利要求中任一项的吸收介质，其中环状胺化合物B)具有通式II:
7.根据权利要求6的吸收介质，其中环状胺化合物B)选自哌嗪、高哌嗪、1-羟乙基哌嗪、4-羟乙基哌啶、1-甲基哌嗪和2-甲基哌嗪。
8.根据前述权利要求中任一项的吸收介质，所述吸收介质包含下列组分的水溶液: A)1-羟乙基哌啶和/或三亚乙基二胺；和 B)哌嗪。
9.一种从流体料流中除去酸性气体的方法，所述方法包括使流体料流与根据前述权利要求中任一项的吸收介质接触。
10.根据权利要求9的方法，其中流体料流中二氧化碳的分压小于500毫巴。
11.根据权利要求9或10的方法，其中流体料流源于: a)有机物质的氧化，b)包含有机物质的废料的堆肥或储存，或 c)有机物质的细菌分解。
12.根据权利要求9-11中任一项的方法，其中在存在于涤气塔内部的活性碳存在下，使流体料流与吸收介质在逆流操作的涤气塔中接触，其中在涤气塔内部形成不连续的吸收介质液相。
13.根据权利要求9-12中任一项的方法，其中负载的吸收介质通过如下措施再生: a)加热， b)膨胀， c)用惰性流体汽提， 或这些措施中两种或所有的组合。
【文档编号】B01D53/14GK103961977SQ201410174268
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2010年2月1日 优先权日:2009年2月2日
【发明者】H·R·加西亚安达西亚, U·利希特弗尔斯, G·西德尔, O·施普尔, S·布勒曼 申请人:巴斯夫欧洲公司