的方法
【专利摘要】一种用于捕获CO2的方法,所述方法包括任选地在填充反应器内使含CO2气体与吸收混合物接触。所述吸收混合物包含液体溶液和微粒。微粒包含载体材料和由所述载体材料负载的生物催化剂,并且被确定为一定尺寸且以一定的浓度提供,以使得所述吸收混合物通过填充反应器流动,并且所述微粒由所述液体溶液携带以促进CO2向碳酸氢根和氢离子的溶解和转化。可以将吸收混合物和微粒提供在吸收反应器中,以便可以泵送。此外,用于从富离子水性混合物解吸CO2气体的方法包括提供生物催化微粒并将所述混合物给料至解吸反应器,以促进碳酸氢根和氢离子向CO2气体和水的转化。
【专利说明】使用包含生物催化剂的微粒捕获C〇2的方法
[0001] 本申请是申请日为2010年8月4日、申请号为201080044389. X和发明名称为"使 用包含生物催化剂的微粒捕获(?的方法"的中国发明专利申请的分案申请。 发明领域
[0002] 本发明总体上涉及C〇2捕获,并且更具体地涉及使用包含生物催化剂的微粒捕获 (?的方法。
[0003] 发明背景
[0004] 全世界科学界对气候变化危险的越来越急迫的警告W及对该问题的更多的公众 意识和关也已经促进了对W减少人为温室气体(GHGs)排放,最值得注意的是二氧化碳为 目标的全局调控的增加的动力。最终,北美和全球(?排放的显著削减将需要来自全世界 0)2的最大单一来源电力生产行业的缩减。根据国际能源署(IEA)的GHG计划,到2006为 止,全世界有近5, 000家化石燃料发电厂,产生近110亿吨(?,占全球总人为(?排放的近 40%。在来自发电行业的该些排放中,61%来自燃煤发电厂。尽管政府提倡的长期议事日 程是用可再生能源代替生产化石燃料,但不断增加的能量需求结合中短期对火力发电的巨 大依赖决定了该种基于化石燃料的发电厂仍然运行。因此,为实现有效的GHG缩减体系将 需要减少由此行业产生的C〇2排放,而碳捕获和封存(CC巧提供了最广为人知的解决方案 之一。
[0005] CCS方法从含(?烟气去除(?,能够产生高度浓缩的(?气体流,所述(?气体流 被压缩并被运输至封存场所。此场所可W是衰竭油田或盐水层。在海洋中封存和矿物碳酸 盐化是处在研究阶段的封存的两种替代方式。捕获的C〇2还可W用于提高石油回收。
[0006] 当前用于C〇2捕获的技术主要基于胺溶液的使用,所述胺溶液通过两个主要的不 同单元循环;与解吸(或汽提)培连接的吸收培。
[0007] 生物催化剂已经用于C〇2吸收应用。例如,C〇2转化可W由酶碳酸酢酶如下催化:
【权利要求】
1. 一种从富离子水性混合物中解吸co2气体的方法,所述富离子水性混合物包含碳酸 氢根和氢离子,所述方法包括: 在所述富离子水性混合物中提供微粒; 将所述富离子水性混合物给料至解吸反应器中; 所述微粒包含载体材料和生物催化剂,所述生物催化剂被所述载体材料负载和固定并 且在所述解吸反应器中具有使得所述微粒由所述富离子水性混合物携带以促进所述碳酸 氢根和氢离子转化为co2气体和水的尺寸和浓度,由此产生co 2气体流和贫离子溶液。
2. 权利要求2所述的方法,其中将所述微粒的尺寸确定为具有高于约1 μ m的直径。
3. 权利要求2或3所述的方法,其中将所述微粒的尺寸确定为具有高于约5 μ m的直 径。
4. 权利要求2至3中任一项所述的方法,其中所述微粒的尺寸被确定为具有包含具有 一定的活性密度的所述生物催化剂的催化表面积,以便提供与以高于约0. 05g/L的浓度存 在的可溶性生物催化剂的相应活性水平等效的活性水平,其中所述可溶的生物催化剂的最 小活性为约260WA单位/毫克。
5. 权利要求2至4中任一项所述的方法,其中所述微粒的尺寸被确定为具有包含具有 一定的活性密度的所述生物催化剂的催化表面积,以便提供与以约0. 05g/L至约0. 5g/L的 浓度存在的可溶性生物催化剂的相应活性水平等效的活性水平,其中所述可溶的生物催化 剂的最小活性为约260WA单位/毫克。
6. 权利要求2至4中任一项所述的方法,其中所述微粒具有至少约0. 06WA/mm2的活性 密度。
7. 权利要求2至6中任一项所述的方法,其中将所述微粒以约40% w/w的最大粒子浓 度提供在所述富离子水性混合物中。
8. 权利要求2至6中任一项所述的方法,其中将所述微粒以约30% w/w的最大粒子浓 度提供在所述富离子水性混合物中。
9. 权利要求2至7中任一项所述的方法,其中所述载体至少部分地由以下各项构成: 尼龙、纤维素、二氧化硅、硅胶、壳聚糖、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、磁性材料或它们的组 合。
10. 权利要求9所述的方法,其中所述载体由尼龙构成。
11. 权利要求2至10中任一项所述的方法,其中所述载体材料的密度为约0. 6g/ml至 约 3g/ml。
12. 权利要求2至11中任一项所述的方法,其中所述载体材料的密度为高于约lg/ml。
13. 权利要求2至12中任一项所述的方法,其中所述富离子水性混合物包含水和反应 化合物。
14. 权利要求13所述的方法,其中所述反应化合物包括伯、仲和/或叔胺;伯、仲和/或 叔链烷醇胺;伯、仲和/或叔氨基酸;和/或碳酸盐。
15. 权利要求13所述的方法,其中所述反应化合物包括哌啶、哌嗪、哌啶或哌嗪的被至 少一个烷醇基团取代的衍生物、一乙醇胺(MEA)、2_氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、2-(2_氨 乙基氨基)乙醇(AEE)、2-氨基-2-羟甲基-1,3-丙二醇(Tris)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、 二甲基一乙醇胺(DMMEA)、二乙基一乙醇胺(DEMEA)、三异丙醇胺(TIPA)、三乙醇胺、聚亚 烷基二醇的二烷基醚、聚乙二醇的二烷基醚或二甲基醚,氨基酸,包括甘氨酸、脯氨酸、精氨 酸、组氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、蛋氨酸、丝氨酸、苏氨酸、谷氨酰胺、半胱氨酸、天冬 酰胺、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、丙氨酸、缬氨酸、酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸,以及衍生物如 牛磺酸、N-环己基-1,3-丙二胺、N-仲丁基甘氨酸、N-甲基N-仲丁基甘氨酸、二乙基甘 氨酸、二甲基甘氨酸、肌氨酸、甲基牛磺酸、甲基-α -氨基丙酸、Ν_(β -乙氧基)牛磺酸、 Ν-(β-氨乙基)牛磺酸、Ν-甲基丙氨酸、6-氨基己酸以及所述氨基酸的钾盐或钠盐;碳酸 钾、碳酸钠、碳酸铵,活化的碳酸钾溶液和活化的碳酸钠溶液或活化的碳酸铵;或它们的混 合物。
16. 权利要求2至15中任一项所述的方法,其中所述生物催化剂是酶。
17. 权利要求16所述的方法,其中所述酶是碳酸酐酶。
18. 权利要求17所述的方法,其中将所述碳酸酐酶固定化在所述微粒的载体材料的表 面上,包埋在所述微粒的载体材料内,或它们的组合。
19. 权利要求2所述的方法,其中所述生物催化剂是碳酸酐酶并且将所述碳酸酐酶作 为交联的酶聚集体(CLEA)提供,并且所述载体材料包含一部分的所述碳酸酐酶和交联剂。
20. 权利要求2所述的方法,其中所述生物催化剂是碳酸酐酶并且将所述碳酸酐酶作 为交联的酶晶体(CLEC)提供,并且所述载体材料包含一部分的所述碳酸酐酶。
21. 权利要求2所述的方法,所述方法包括: 选择所述微粒的所需生物催化活性水平; 为所述解吸反应器选择最大容许粒子浓度; 确定达到所述生物催化活性水平所需的总表面积; 确定达到所述最大容许粒子浓度的所述微粒的总体积;以及 确定所述微粒的最大尺寸,以在最大容许粒子浓度下获得所述生物催化活性水平。
22. 权利要求2至21中任一项所述的方法,其中所述解吸反应器选自填充塔、喷雾塔、 流化床反应器和它们的组合。
【文档编号】B01D53/62GK104258725SQ201410468517
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2010年8月4日 优先权日:2009年8月4日
【发明者】西尔维·弗拉代特, 朱莉·金格拉斯, 诺曼德·瓦耶, 乔纳森·卡利, 格伦·R·凯利, 奥利维拉·切佩尔科维奇 申请人:二氧化碳处理公司