用于酸性气体分离的可再生溶剂混合物的制作方法
本发明涉及用于除去气流的具体组分的溶剂系统，以及涉及使用这种系统的设备和方法。具体来说，本发明可提供除去酸性气体，例如co2,so2,cos,cs2和nox。本发明还可提供使用这种系统的设备和方法的连续操作。此外，本发明的方法可利用多次吸收/解吸装置，包括气体吸收/解吸和/或相增强的吸收/解吸。
发明背景
正探索各种策略来将燃烧过程中不利的排放物的产生和释放降到最少。这种策略之一是开发用于从气体混合物例如从碳燃烧过程的尾气中除去具体酸性气体的技术。将酸性气体如co2从气体混合物分离在工业上已经实施了一百多年，但没有大规模(例如大的工业发电厂所需的)使用的方法。在用于co2分离的多种方法中，现有技术主要集中在各种溶剂的应用，例如benfieldtm方法(uop,llc)中的碱金属碳酸盐,econaminefgplustm方法(福陆公司(fluorcorporation))中的醇胺,以及在
用于从富溶剂除去酸性气体组分的方法涉及改变压力和温度。取决于气体混合物的温度和酸性气体在混合物中的分压，某些溶剂对于具体应用而言是优选地。当溶剂通过化学吸收操作和酸性气体相互作用时，发生放热化学反应。逆转这个反应至少需要将前面反应产生的能量的量添加回到富溶剂，更不必说使富溶剂到达可观逆转的温度和维持该条件以使逆转反应完成到可观程度所需的能量。从富溶剂获得纯化的酸性气体所需的能量是纯化产品成本的一部分。具体来说，纯化酸性气体的成本已经变成将溶剂技术应用到石化燃料燃烧发电厂以从烟道气除去酸性气体的显著障碍。
已使用非水性溶剂来从天然气流除去co2，且再生所需能量更少。用于co2分离的单一组分的物理性吸收溶剂例如rectisoltm和
可开发用来解决影响co2溶剂的许多问题的另一组非水性液体是室温可转换离子液体。这些脒或胍含氮碱和醇的等摩尔混合物是室温非离子液体，它们与co2反应形成室温离子液体。通常，当添加co2时，等摩尔混合物的电导率增加一或两个数量级大小。重要的是，这些溶剂具有比某些水性胺更高的co2负载，且可在更温和的条件下进行再生。虽然这些溶剂是有前景的替代技术，但它们不适于烟道气应用，因为它们关于水的化学，而水通常是烟道气的主要组分。通过形成衍生自去质子化醇组分的共轭碱的脒鎓(amidinium)和胍鎓(guanidinium)的烷基碳酸酯来捕集co2。但是，在碱性条件下烷基碳酸酯通常在水中水解，得到碳酸氢盐。
因此，制备一种新的溶剂系统将是很有益处的，该溶剂系统能有效地从气流(特别是含水气流)除去酸性气体，且可在比现有用于这种目的的溶剂更低的温度和能量负载下再生。
技术实现要素：
本发明总体提供用于从气流除去酸性气体如co2的溶剂系统，和使用这种溶剂系统来除去酸性气体的方法。本文所述的各种溶剂系统都可具有这种能力。
在一方面中，提供一种溶剂系统，其包括由下述物质形成的溶液：离子液体，其由亲核性胺和质子非水性液体组成，其中离子液体和酸性气体反应从而形成包括下述物质的离子溶液：1)氨基甲酸盐、两性离子氨基磺酸、硫酸盐或其组合；和2)质子化弱酸。在某些这种溶剂系统中，亲核性胺选自下组：伯胺、仲胺、二胺、三胺、四胺、五胺、环状胺、环二胺、胺低聚物、多胺、醇胺及其混合物。在某些这种溶剂系统中，质子非水性液体是pka约为8-15的液体。例如，质子非水性液体可选自下组：氟化醇，任选的取代苯酚；氮杂环(nitrogenhetercycle)，及其混合物。示例性质子非水性液体包括，但不限于：2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊醇；2,2,3,3-四氟丙醇；2,2,3,3,3-五氟丙醇；2,2,3,3,4,4-六氟丁醇；2,2,2-三氟乙醇；九氟-1-己醇；4,4,5,5,6,6,7,7,7-九氟庚醇；1,1,3,3-六氟-2-苯基-2-丙醇；4-甲氧基苯酚；4-乙氧基苯酚；2-乙氧基苯酚；4-丙氧基苯酚；咪唑；苯并咪唑；n-甲基咪唑；1-三氟乙酰基咪唑；1,2,3-三唑；1,2,4-三唑；2-三氟甲基吡唑；3,5-双三氟甲基吡唑；3-三氟甲基吡唑,2-氟苯酚,3-氟苯酚,4-氟苯酚,2-三氟甲基苯酚,3-三氟甲基苯酚,4-三氟甲基苯酚,及其混合物。
在另一方面中，提供一种溶剂系统，其包括由下述物质形成的溶液：
两种或更多种亲核性胺和两种或更多种非水性液体的混合物，其中一种或更多种亲核性胺具有结构从而它们与酸性气体反应，以形成下述物质中的一种或更多种：氨基甲酸盐、混合的氨基甲酸盐、两性离子氨基磺酸和硫酸盐。在这种溶剂系统的某些实施方式中，两种或更多种亲核性胺可为烷基氟芳香胺。例如，烷基氟芳香胺可例如选自下组：3-氟-n-甲基苄胺,4-氟-n-甲基苄胺,2-氟苯乙胺,3-氟苯乙胺和4-氟苯乙胺。在一些实施方式中，根据这种溶剂系统的某些实施方式的两种或更多种非水性液体可选自下组：2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊醇,3,3,4,4,5,5,6,6-六氟丁醇和4,4,5,5,6,6,7,7,7-九氟庚醇。
在一方面中，提供一种溶剂系统，其包括由下述物质形成的溶液：亲核性胺；非亲核性含氮碱；和非水性液体，其中亲核性胺具有结构从而它与酸性气体反应，以形成氨基甲酸盐、混合的氨基甲酸盐、氨基磺酸、氨基磺酸盐或者硫酸盐，以及其中非亲核性含氮碱和非水性液体反应以形成混合的氨基甲酸盐、碳酸酯或碳酸酯的杂原子类似物。在某些这种溶剂系统中，亲核性胺选自下组：3-氟-n-甲基苄胺,4-氟-n-甲基苄胺,2-氟苯乙胺,3-氟苯乙胺,4-氟苯乙胺，及其混合物。在某些这种溶剂系统中，非亲核性含氮碱可为胍或取代的胍。这种类型溶剂系统中的非水性液体可为例如具有5个或更多个碳的氟化醇。
在另一方面中，提供一种溶剂系统，其由下述物质组成：纯净亲核性胺，所述纯净亲核性胺具有结构从而它与酸性气体反应，以形成胺氨基甲酸盐、两性离子氨基磺酸、硫酸盐或其混合物。在一种具体实施方式中，在这种溶剂系统中的亲核性胺是3-氟-n-甲基苄胺。
在另一方面中，提供一种溶剂系统，其包括由下述物质形成的溶液：一种或更多种亲核性胺和一种或更多种非亲核性含氮碱的混合物，它们具有结构从而它们与酸性气体反应，以形成氨基甲酸盐、混合的氨基甲酸盐、氨基磺酸、硫酸盐或其混合物。在一些实施方式中，这种溶剂系统可以是这样的：一种或更多种亲核性胺包括伯胺或仲胺和/或一种或更多种非亲核性含氮碱包括叔胺、脒和/或胍(其中任选地可氟化伯胺、仲胺、叔胺、胍和/或脒中的一种或更多种)。示例伯胺和仲胺包括，但不限于：3-氟-n-甲基苄胺,4-氟-n-甲基苄胺,2-氟苯乙胺,3-氟苯乙胺,和4-氟苯乙胺。
在一些实施方式中，在任意这些溶剂系统中的亲核性胺组分可以是疏水性的。当存在非亲核性含氮碱时，非亲核性含氮碱可以是疏水性的或者基本上不与水互溶。在一些实施方式中，本文所述的溶剂系统通常基本上不与水互溶。例如，在一些实施方式中，溶剂系统在水中的溶解度为小于约10g或小于约20g溶剂/100毫升的水。在一些实施方式中，本文所述的溶剂系统的一种或更多种(包括全部)组分可描述成疏水性的、基本上不与水互溶和/或不与水互溶。可与本文所述的各种溶剂系统反应的酸性气体可改变，且可包括例如co2,so2,cos,cs2,nox,或其组合。在一些具体实施方式中，酸性气体包括co2或so2。
在本发明的另一方面中，提供用于从气流除去酸性气体的方法，所述方法包括使含酸性气体的气流和本文所述的任意溶剂系统接触。在一些实施方式中，含酸性气体气流可为包括co2,so2,cos,cs2,nox,或其组合的混合气流。在一些实施方式中，溶剂系统可容忍最高达或等于约20体积％的水，且溶剂性能不退化。在一些实施方式中，含酸性气体的气流包括水，且水可收集成与溶剂系统分离的相。
在一些实施方式中，方法还可包括回收富酸性气体溶剂和贫酸性气体气流。在一些实施方式中，方法还可包括通过下述来再生富酸性气体溶剂：施加热量以形成再生的溶剂，其包括的酸性气体含量比富酸性气体溶剂中存在的酸性气体含量更低。例如，在这种方法中涉及的热量可来自选自下组的来源：低压蒸汽、热烟道气或其组合。
附图简要说明
图1是示意图，显示了捕集co2所使用的溶剂系统和反应路径的各种实施方式；
图2是本发明具体表达的用于从混合的气流捕集和再生酸性气体的基于再沸器的系统的示意图；
图3是本发明具体表达的用于从混合的气流捕集酸性气体的不含再沸器的系统的示意图；
图4是本发明具体表达的用于从混合的气流捕集酸性气体的再沸器辅助的系统的示意图；
图5是本发明具体表达的用于从混合的气流捕集酸性气体的废热再沸器系统的示意图；和
图6是本发明具体表达的用于从混合的气流捕集酸性气体的废热利用系统的示意图。
发明详述
在此将参照附图更完整地描述本发明，它们显示了本发明的一些而非全部的实施方式。实际上，这些发明可以以许多不同的形式具体表现，不应看作限于本文所述的实施方式；相反，提供这些实施方式以便使本发明的揭示内容可以满足可适用的法律要求。同样的数字表示同样的元件。在本说明书和权利要求书中所用的单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数的指代物，除非上下文中另有明确的说明。
在本发明的一方面中，提供了液体溶剂系统。溶剂系统可用于从气体混合物中分离酸性气体。术语“酸气”或“酸性气体”用于指当与水混合时可导致形成酸的任意气体组分。本发明包括的酸性气体的非限制性例子包括co2,so2,cos,cs2和nox。为了简便，下文将具体参考co2和so2来描述本发明。但是，应理解本发明包括用于从气流中除去任意酸性气体组分的方法和系统。在一些实施方式中，溶剂系统是可再生的在于可从溶剂中释放酸性气体，且可再次使用溶剂来从其它气体混合物中分离其它酸性气体。在具体实施方式中，在低于用于这种目的的溶剂通常所需的温度下，再生溶剂系统。
一般地，本文所述的溶剂系统包括一种或更多种下述类型试剂的一些组合：含氮碱(包括亲核性胺和非亲核性含氮碱)；非水性液体；质子非水性液体；稀释剂；和/或离子液体。在某些方面中，本文所述的溶剂系统包括来自两种或更多种这些类型的组分的混合物。在某些方面中，本文所述的溶剂系统由来自单一类型的这些试剂的一种或更多种组分组成。这些类型的试剂在这里概括描述。本发明意在包括的各种类型的溶剂系统，和用于各溶剂系统的特别优选地的试剂，将如下所独立描述。
一般地，含氮碱组分包括亲核性胺和非亲核性含氮碱。含氮碱组分(即，亲核性胺和/或非亲核性含氮碱)是根据本文提供的一种或更多种机理反应的含氮碱。例如，根据本文提供的一种实施方式，含氮碱可与co2和/或溶剂系统的其它组分反应。在一些实施方式中，一种或更多种含氮碱组分(其可为亲核性胺和/或非亲核性含氮碱)可具有下述pka：约8-15，约8-14，约8-13，约8-12，约8-11，或者约8-10。在一些实施方式中，含氮碱组分的pka小于约11。在其他实施方式中，含氮碱的pka可约为12-15，约为12-14或约为13-15，例如约为12、13、14或15。
在本文所述的溶剂系统中，溶剂系统的含氮碱组分(或多种组分)(当存在时)优选地这样选择：它与水互溶度低。在优选的实施方式中，与水相比，含氮碱和溶剂系统的任选地一种或更多种其它组分具有更高的互溶度。在一些实施方式中，一种或更多种含氮碱组分在溶剂系统的任选地一种或更多种组分中具有高溶解度。
亲核性胺是一种具有反应性氮中心的胺，在对气体混合物进行处理所使用的相关的工艺时间尺度和相关典型的工艺条件下，该反应性氮中心与非氢核连接。亲核性胺包括，但不限于：伯胺、仲胺、二胺、三胺、四胺、五胺、环状胺、环二胺、胺低聚物、多胺、醇胺等。
非亲核性含氮碱是一种作为布伦斯特(bronsted)碱的含氮碱(包括但不限于胺)，在对气体混合物进行处理所使用的相关的工艺时间尺度和相关典型的工艺条件下，与一个或多个氢核(质子)形成键，得到带正电荷的氮中心。非亲核性含氮碱包括叔胺、胍和脒和/或其类似物。
在一些具体实施方式中，可用作溶剂系统组分的各自示例含氮碱可选自下组：1,4-二氮杂双环-十一-7-烯(“dbu”)；1,4-二氮杂双环-2,2,2-辛烷；哌嗪(“pz”)；三乙胺(“tea”)；1,1,3,3-四甲基胍(“tmg”)；1,8-二氮杂双环-十一-7-烯；单乙醇胺(“mea”)；二乙胺(“dea”)；乙二胺(“eda”)；1,3-二氨基丙烷；1,4-二氨基丁烷；己二胺；1,7-二氨基庚烷；二乙醇胺；二异丙胺(“dipa”)；4-氨基吡啶；戊胺；己胺；庚胺；辛胺；壬胺；癸胺；叔-辛胺；二辛胺；二己胺；2-乙基-1-己胺；2-氟苯乙胺；3-氟苯乙胺；3,5-二氟苄胺；3-氟-n-甲基苄胺；4-氟-n-甲基苄胺；咪唑；苯并咪唑；n-甲基咪唑；1-三氟乙基咪唑；1,2,3-三唑；1,2,4-三唑；及其混合物。还可根据本发明使用的其它含氮碱包括例如，如杰斯普等(jessop)的美国专利申请公开号2008/0058549所述的那些，该文通过引用纳入本文。
非水性液体应理解成除了水以外的液体。在某些情况下，非水性液体是质子非水性液体，其是具有在存在非亲核性胺时易于解离的可离子化氢的液体。这样，在一些实施方式中，非水性液体(如，质子非水性液体)是“相对的酸性组分”，应理解成指一种材料，其酸度大于水的酸度，优选地显著大于水的酸度。例如，在一些实施方式中，非水性液体(例如，质子非水性液体)是相对的酸性组分，其可具有下述的pka：小于约15,小于约14,小于约13,小于约12,小于约11,或小于约10。在一些实施方式中，相对的酸性组分的pka为约8-约15,9-约15,约10-约15,约11-约15,约12-约15,约13-约15,约8-约14,约8-约13,约8-约12,或约8-约11,约9-约14,约9-约13,约9-约12,约9-约11,约10-约12,约10-约13,约10-约14,约11-约13,或约11-约14。根据本发明的一些实施方式，可使用(作为非水性液体或质子非水性液体)的示例类型的相对的酸性组分包括，但不限于下述：氟化醇；任选地取代的苯酚；和氮杂环(例如吡唑和咪唑)。特别优选地，相对的酸性组分选自氟化醇和任选地取代的苯酚。
在一些实施方式中，溶剂包含一种或多种稀释剂。应将稀释剂理解成溶剂组分，其不显著程度地参与和溶剂系统中其它组分的反应。在这种实施方式中，可用作稀释剂的物质类型包括某些非水性液体(包括质子非水性液体)，如上所述。非水性液体(包括质子非水性液体)是否能用作稀释剂，取决于它所使用的溶剂系统的其它一种或更多种组分。除非另有说明，将非水性液体(包括质子非水性液体)认作本文所述的溶剂系统的反应性组分。在一些实施方式中，稀释剂是相对的酸性组分。根据本发明的一些实施方式，可使用作为稀释剂的示例类型的相对的酸性组分包括，但不限于下述：氟化醇；任选地取代的苯酚；和氮杂环(例如吡唑和咪唑)。
在一些实施方式中，稀释剂可具有下述pka：小于约15,小于约14,小于约13,小于约12,小于约11,或小于约10。在一些实施方式中，稀释剂具有醇组分的pka是约6-约15,约7-约15,约8-约15,约9-约15,约6-约14,约7-约14,约8-约13,约9-约13,约6-约12,约7-约12,约8-约12,约9-约12,约6-约11,约7-约11,约8-约11,约9-约11,约6-约10,约7-约10,或约8-约10。在其他实施方式中，用作稀释剂的非水性液体不是相对的酸性组分，且其pka不落在上述范围之内。例如，在一些实施方式中，稀释剂的pka大于约15。
在一些实施方式中，稀释剂优选地是非水性稀释剂。在一些实施方式中，这样选择稀释剂：使它与水的互溶度低。例如，在一些实施方式中，25℃下稀释剂在水中的溶解度小于或等于约10g/100ml(即，10g溶剂/100ml水)或约为20g/100ml。在其他实施方式中，25℃下稀释剂在水中的溶解度小于或等于约0.01g/100ml,小于或等于约0.1g/100ml,小于或等于约0.5g/100ml,小于或等于约1g/100ml,小于或等于约1.5g/100ml,小于或等于约2g/100ml,小于或等于约2.5g/100ml,小于或等于约3g/100ml,小于或等于约4g/100ml,小于或等于约5g/100ml,小于或等于约6g/100ml,小于或等于约7g/100ml,小于或等于约8g/100ml,或小于或等于约9g/100ml。在一些实施方式中，稀释剂完全不与水互溶。使用具有低水溶解度的稀释剂可得到溶剂系统，其呈现一种或更多种下述性能特征：它们再生所需的能量可更少；可具有高co2负载容量；可容忍在气流中的水；和/或可和水分离却没有大的能量损失。
某些具体的溶剂系统如本发明的图1所示，且如下所述。可用于本发明的某些溶剂系统的溶剂组分的其它讨论，参见例如于2011年9月2日提交的、拉艺(lail)等的国际申请号pct/us2011/050442，以及2011年9月3日提交的、拉艺(lail)等的pct/us2011/050452，以上各文通过引用纳入本文。在一些实施方式中，本文所述的溶剂系统基本上不与水互溶，25℃下的溶解度为小于或等于约10g溶剂/100ml水,小于或等于约20g溶剂/100ml水,小于或等于约9g溶剂/100ml水,小于或等于约8g溶剂/100ml水,小于或等于约7g溶剂/100ml水,小于或等于约6g溶剂/100ml水,小于或等于约5g溶剂/100ml水,小于或等于约4g溶剂/100ml水,小于或等于约3g溶剂/100ml水,小于或等于约2g溶剂/100ml水,小于或等于约1g溶剂/100ml水,小于或等于约0.5g溶剂/100ml水,小于或等于约0.1g/100ml水,或小于或等于约.01g/100ml水。在一些实施方式中，溶剂系统完全不与水互溶。在一些实施方式中，具有低水溶解度的溶剂系统可呈现一种或更多种下述性能特征：它们再生所需的能量可更少；可具有高co2负载容量；可容忍在气流中的水；和/或可和水分离却没有大的能量损失。应注意，虽然与水互溶度低的溶剂系统是优选的，本发明还包括溶剂系统，其中溶剂系统的一种或更多种组分至少部分的与水互溶。
如上所述，本文所述的溶剂系统可用于从气流除去一种或更多种酸性气体。在一些实施方式中，本文所述的溶剂系统可特别用于从气流捕集co2。气流可以是混合的气流，除了co2之外还包括一种或更多种其它组分。当向包括本发明的溶剂系统的溶液中鼓入含co2的气体混合物时，溶剂系统的一种或更多种组分和co2发生化学反应，将co2结合到溶液中。在一些实施方式中，本文所述的溶剂系统具有高co2负载。例如，溶剂系统可用于捕集或除去大于约0.05摩尔co2/摩尔的含氮碱,大于约0.1摩尔co2/摩尔的含氮碱,大于约0.2摩尔co2/摩尔的含氮碱,大于约0.3摩尔co2/摩尔的含氮碱,大于约0.4摩尔co2/摩尔的含氮碱,大于约0.5摩尔co2/摩尔的含氮碱,大于约0.6摩尔co2/摩尔的含氮碱,大于约0.7摩尔co2/摩尔的含氮碱,大于约0.8摩尔co2/摩尔的含氮碱,大于约0.9摩尔co2/摩尔的含氮碱,或大于约1摩尔co2/摩尔的含氮碱。
在一些实施方式中，本文所述的任意溶剂系统都能容忍水的存在。在一些实施方式中，溶剂系统容忍的水最高达或等于约30体积％水。例如，在一些实施方式中，溶剂系统容忍最高达或等于约25体积％水,最高达或等于约20％,最高达或等于约15％,最高达或等于约10％,最高达或等于约5％,最高达或等于约2％,或最高达或等于约1体积％水。在一些实施方式中，容忍水的存在指在存在最高达所示体积的水时，溶剂性能很少或没有退化。在一些实施方式中，在负载最高达所示体积的水时，溶剂系统保持或接近它的初始co2负载容量。
在一些实施方式中，所述溶剂系统还可包含一种或多种其它组分。例如，可添加其它组分来增加捕集的co2产物在溶剂系统中的溶解度，并由此避免形成沉淀。但是，在其他实施方式中，形成固体可能是所期望的，且可通过改变一种或更多种溶剂系统组分的浓度来增强这种形成。
在优选的实施方式中，可释放使用本文所述的溶剂系统捕集的co2，以再生溶剂系统用于再次使用。优选的，可在温和条件下(例如，在低温下)再生溶剂系统(或与co2的反应是可逆的)。在一些实施方式中，通过加热来实施co2的释放和相应的溶剂系统的再生。当加热包含结合了co2的溶液时，逆转化学反应，释放co2，得到浓缩的co2流。
在一些实施方式中，本发明涉及用于从气流除去co2的溶剂系统和方法。本发明适用于任何包括co2的气流。例如，在具体实施方式中，本发明涉及用于从石化燃料燃烧烟道气、天然气混合物、或来自封闭空间的包含co2的呼吸气体混合物除去co2的方法。所述方法涉及使混合的气流通过一种本文所述的溶剂系统。在一些实施方式中，本发明还涉及溶剂系统的再生，这释放了co2。可使用多种技术来再生溶剂。这些包括，但不限于：热变化,通过闪烁(flashing)、剥离、施加真空、或组合形成的分压变化,ph值变化,或其组合。在一些实施方式中，溶剂系统的再生涉及在足以释放co2的温度下加热溶剂系统。在一些实施方式中，所述方法涉及在下述温度下加热溶剂系统：小于或等于约200℃,例如，小于或等于约185℃,小于或等于约150℃,或小于或等于约125℃。在优选的实施方式中，所述方法涉及在下述温度下加热溶剂系统：小于或等于约100℃,例如，在小于或等于约95℃,小于或等于约90℃,小于或等于约85℃,小于或等于约80℃,小于或等于约75℃,或小于或等于约70℃的温度下。在一些实施方式中，可在环境温度下释放co2。在一些实施方式中，在下述条件下于非水性相中捕集co2：水聚集成独立的较低密度的相。可在比相应的单独富水性相更低的温度下，将该相和待再生的富非水性相一起送入再生器。然后，这个相可在送回吸收器之前，与再生的贫溶剂发生相分离。
在一些实施方式中，将100％或约100％的co2从富co2溶剂系统除去。但是，在一些实施方式中，将小于约100％的co2从富co2溶剂系统除去。在优选的实施方式中，将约50-100％的捕集的co2从富co2溶剂系统除去，优选地约75％-100％,约80％-100％,约90％-100％,约95％-约100％,或约98％-100％。例如，在一些实施方式中，将至少约98％,95％,90％,85％,80％,75％,70％,60％,或50％的捕集的co2从富co2溶剂系统除去。
在一些实施方式中，从除了co2之外还包括h2o的气体混合物除去co2可导致h2o在溶剂系统中聚集，取决于反应条件要么作为单一相溶液要么作为两相溶液。如上所述，在溶剂混合物中存在h2o可能是不利的，因为有不期望的副反应，且因为必需从溶剂除去水而在再生溶剂时需要更多的能量。因此，h2o在溶剂系统中的聚集可增加所需的再生能量，降低再生系统的效率。
在一些实施方式中，本发明的方法提供一种方法，使用该方法可避免溶剂系统中h2o聚集的不利影响。例如，通过提供一种方法，使用该方法在高于气体混合物中h2o饱和温度的温度下，在溶剂系统中捕集co2，可将h2o聚集对溶剂系统再生能量需求的不利影响降到最低。此外，在一些实施方式中，通过提供一种方法，使用该方法h2o在溶剂系统中聚集成独立的水相，可将h2o聚集对溶剂系统再生能量需求的不利影响降到最低。这种方法涉及使用溶剂系统，其在水中没有或有很小的溶解度。在这种系统中，收集的水作为独立的相。可通过机械而不是热学方法，将独立的水相倒出或离心掉，将对维持有效的co2除去系统所需的能量降到最低。例如，随着脂肪醇中烃链长度增加，醇在水中的溶解度下降。对于氟化醇也是如此。例如，2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊醇(“ofp”)基本上不与水互溶。因此，本文所述的某些溶剂系统包括适当的组分，当与水结合时可形成两相液体溶液。在这种溶剂系统中，可通过从氟化相倒出或离心水相层，从溶剂系统中分离水，而无需蒸馏或使用膜。在一些实施方式中，除去h2o之后，通过添加低沸点稀释剂满足分压要求，可在低温下再生富co2溶剂系统。因此，溶剂系统可避免和水蒸馏相关的附加能量损失。通过提供具有低水溶解度的非水性co2吸收溶剂系统，与水性或高水亲和性co2溶剂系统相比，该溶剂系统具有更低的能量要求和更温和的再生条件。
在一些实施方式中，提供了一种用于从气流除去co2的系统。本发明的示例系统的示意图如图2-6所示。co2除去系统10包括吸收器12，吸收器12构造成具有接收气流的进口。例如，气流可直接来自发电厂的沸腾器系统的燃烧室。在进入co2除去系统之前，气流可经过或不经过气体清洁系统。吸收器可为任意腔室，其中包括用于除去co2的溶剂系统，具有用于气流的进口和出口，且其中可使气流和溶剂系统接触。在吸收器中，根据本文所述的原理，可将co2从气相转移到液相。吸收器可为任意类型：例如吸收器可包括喷雾塔吸收器,填充床吸收器(包括逆流塔或错流塔),盘式塔吸收器(有各种托盘类型,包括泡罩托盘,筛盘,冲击式托盘,和/或浮阀盘),文丘里(venture)吸收器,或喷射吸收器。可控制吸收器中的温度和压力。例如，在一种实施方式中，可将吸收器的温度维持在或接近50-60℃，可将吸收器维持在或接近大气压压力。因此，可为吸收器装备加热/冷却系统和/或加压/真空系统。
在吸收器中，使气流和本文所述的溶剂系统进行流体接触，并通过该溶剂系统。溶剂系统和气流中存在的co2反应，捕集co2使它与气体的剩余组分分离，通过出口从吸收器释放所得不含co2的气流。当混合的气流经过时，溶剂系统持续地与进入的co2反应，直到它变得“富”co2。吸收器任选地和一种或更多种组件连接。例如，优选地将吸收器构造成具有用于将溶剂输送到一单元的装置，在该单元中可倒出、离心或以其它方式从系统除去水。
在捕集co2方法的任意阶段，可再生溶剂系统。因此，该系统任选地包括再生系统14来通过分离co2气流释放捕集的co2，由此再生溶剂系统。再生系统构造成接收来自吸收器的“富”溶剂进料，一旦将co2从“富”溶剂分离后，将再生的溶剂返回吸收器。再生系统可简单地包括具有在足以释放气体的温度下加热溶剂系统的加热单元的腔室，以及允许将co2从再生系统排出的释放阀门。它还可以是蒸馏柱，且具有与如上所述的吸收柱基本上相同的设计。再生系统任选地可和一种或更多种组件连接。例如，优选地将再生器构造成具有用于将溶剂输送到一单元的装置，在该单元中可倒出、离心或以其它方式从系统除去水。
可从系统分离/回收释放的co2，并输出到储存器或用于其它预先决定的应用。再生的溶剂系统又易于从气流吸收co2，且可引导回到吸收器中。
i.包括亲核性胺和质子非水性液体的离子液体
在本发明的一方面中，提供了一种包括离子液体的溶剂系统，其中通过组合一种或更多种亲核性胺和一种或更多种质子非水性液体来制备离子液体。这部分所述的离子液体溶剂系统是一种系统，其中溶液中存在离子(阳离子和阴离子)。组分通常具有适当的pka值，从而形成离子液体，其中亲核性胺是阳离子。在一些实施方式中，提供一种溶剂系统，其包括在环境温度(例如约20℃-约25℃)下的离子液体。优选地，这部分描述的离子液体溶剂系统可与酸性气体反应以形成包括下述物质的离子溶液：1)氨基甲酸盐、两性离子氨基磺酸、硫酸盐或其组合；和2)质子化弱酸。
可用于形成这种类型的某些示例离子液体溶剂系统的亲核性胺可为具有反应性氮中心的伯胺和/或仲胺。伯胺应理解成具有通式nh2r的化合物，其中r是含碳基团，包括但不限于c1-c20烷基。仲胺应理解成具有通式nhr1r2的化合物，其中r1和r2独立地是含碳基团，包括但不限于c1-c20烷基。任选地，可用一种或更多种取代基取代r,r1和r2上的一个或多个氢。例如，r,r1,或r2上的一个或多个氢可用下述基团取代：任选地取代的c1-c6烷基,任选地取代的c1-c6烷氧基,任选地取代的c2-c10烯基；任选地取代的c2-c10炔基；任选地取代的烷基芳基；任选地取代的芳基烷基；任选地取代的芳基氧基；任选地取代的杂芳基；任选地取代的杂环；卤素(例如，cl,f,br,和i)；羟基；卤代烷基(如cf3,2-br-乙基,ch2f,ch2cf3和cf2cf3)；卤代芳基；卤代烷基芳基；卤代苄基；任选地取代的氨基；任选地取代的烷基氨基；任选地取代的芳基氨基；任选地取代的酰基；cn；no2；n3；ch2oh；conh2；c1-c3烷硫基；硫酸酯；磺酸；磺酸酯(例如，甲磺酰基)；膦酸；磷酸酯；膦酸酯；单-、双-或三磷酸酯；三苯甲基或单甲氧基三苯甲基；cf3s；cf3so2；或甲硅烷基(如，三甲基甲硅烷基，二甲基-叔-丁基甲硅烷基，和二苯基甲基甲硅烷基)。
在一些实施方式中，伯胺或仲胺可选自用含氟烷基芳基基团功能化的胺。在具体实施方式中，胺可选自下组：2-氟苯乙胺,3-氟苯乙胺,4-氟苯乙胺,2-氟-n-甲基苄胺,3-氟-n-甲基苄胺,和4-氟-n-甲基苄胺,2-氟苄胺,3-氟苄胺,4-氟苄胺,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11-十七氟十一胺,2,3-二氟苄胺,2,4-二氟苄胺,2,6-二氟苄胺,3,4-二氟苄胺3,5-二-氟苄胺,2-三氟甲基苄胺,3-三氟甲基苄胺,4-三氟甲基苄胺,d-4-氟-α-甲基苄胺和l-4-氟-α-甲基苄胺。
在一些实施方式中，可用于这种溶剂系统的亲核性胺可包括环状胺、二胺、伯和/或仲醇胺。环状胺是胺，其中氮原子形成环结构的一部分，且可包括，但不限于：氮丙啶、氮杂环丁烷、吡咯烷、哌啶、哌嗪、吡啶和嘧啶。环状胺可包括一种或更多种环，且可任选地用如上所述的一种或更多种取代基取代。在一些实施方式中，含氮碱可为二胺。在一些实施方式中，含氮碱可为伯或仲醇胺。醇胺也称为氨基醇，且同时包括醇和氨基基团。醇胺的氨基基团可为本文所述的任意类型的胺。在一些实施方式中，亲核性胺组分优选地是疏水性的。
可用来形成这种离子液体溶剂系统的质子非水性液体包括例如氟化醇；任选地取代的苯酚；和氮杂环。某些质子非水性液体是氟化醇(例如具有大于或等于5个碳原子的氟化醇，优选地具有低水分含量(例如，＜约10重量％水))。根据本发明的可用的氟化醇包括具有通式r-oh的任意化合物，其中r是烷基基团(例如，c1-c10烷基,c1-c8烷基,c1-c6烷基,c2-c10烷基,c2-c8烷基,c2-c6烷基,c3-c10烷基,c3-c8烷基,或c3-c6烷基)，其中用氟取代烷基基团的一个或多个氢原子。在一些实施方式中，用氟取代的氢原子数目为二,三,四,五,六,七,八,九或更大时认为是有用的。在其他实施方式中，任选地可用一种或更多种其它取代基包括，但不限于：c1-c6烷基,c1-c6烷氧基和卤素取代基，来取代烷基基团的一个或多个氢原子。
可用于本发明的任选地取代的苯酚应理解成指苯酚，其中可用取代基取代苯环上一个或多个氢原子。用于苯环上的一个或多个氢原子的取代基团的非限制性例子包括c1-c6烷基,c1-c6烷氧基和卤素。氮杂环应理解成指在环结构中包括至少一个氮原子的任意环状化合物(包括，但不限于：咪唑,吡唑和三唑)且是任选地取代的，从而可用取代基取代环结构上的一个或多个氢原子。在一些实施方式中，在环结构中的至少一个氮原子包括pka值低于约15(例如，约8-15)的酸性氢原子。用于环上的一个或多个氢原子的取代基团的非限制性例子包括c1-c6烷基,c1-c6烷氧基和卤素。
在具体实施方式中，质子非水性液体可为选自下组的相对的酸性组分：2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊醇(“ofp”)；2,2,3,3-四氟丙醇(“tfp”)；2,2,3,3,3-五氟丙醇(“pfp”)；2,2,3,3,4,4-六氟丁醇(“hfb”)；2,2,2-三氟乙醇(“tfe”)；九氟-1-己醇；4,4,5,5,6,6,7,7,7-九氟庚醇；1,1,3,3-六氟-2-苯基-2-丙醇；4-甲氧基苯酚(“4-meoph”)；4-乙氧基苯酚(“4-etoph”)；2-乙氧基苯酚；4-丙氧基苯酚；咪唑；苯并咪唑；n-甲基咪唑；1-三氟乙基咪唑；1,2,3-三唑；1,2,4-三唑；2-三氟甲基吡唑；3,5-双三氟甲基吡唑；3-三氟甲基吡唑,2-氟苯酚,3-氟苯酚,4-氟苯酚,2-三氟甲基苯酚,3-三氟甲基苯酚,4-三氟甲基苯酚，及其混合物。优选地，在本文所述的溶剂系统中所用的质子非水性液体可具有低水分含量(例如，＜约10重量％水)和/或低水溶解度。通常，在该类溶剂系统中使用的质子非水性液体是溶剂系统的活性组分(即，不只用作稀释剂)。
在本文所述的离子液体溶剂系统中，质子非水性液体的氢核是足够可离子化的，以从质子非水性液体解离并与亲和性碱反应。可以通过可逆的形成质子溶剂和在亲核性胺氮和非氢酸性气体核之间形成连接，形成例如氨基甲酸盐，两性离子(例如，两性离子氨基磺酸)、氨基磺酸/盐或其组合，在这种离子液体溶剂中吸收酸性气体组分如co2和so2。一种示例溶剂系统和反应机理如图1a)所示。
在该类溶剂系统中，对酸性气体组分的吸收优选地是可逆的。在失去酸性气体组分之后，质子溶剂可再次为亲核性碱提供质子。这种溶剂系统的优势在于将亲核性胺变成蒸汽的损失降到最少，例如因为离子液体盐在吸收柱中的蒸汽压较低，和例如氨基甲酸盐在再生部分中蒸汽压较低。
ii.包含两种或更多种亲核性胺和两种或更多种非水性液体的混合物
在另一方面中，提供了一种溶剂系统，其包括以宽范围组分比例与两种或更多种非水性液体混合在一起的两种或更多种亲核性胺，且可用于从气体混合物中分离酸性气体组分。两种或更多种亲核性胺与酸性气体组分(如，co2或so2)反应，以形成和氮原子的、涉及除氢原子以外的其它核的至少一种键。和co2形成的产物是氨基甲酸盐，且可由单一胺氨基甲酸酯结构组成，或者由混合的胺氨基甲酸酯结构组成。在一些实施方式中，溶剂系统除去co2，却不显著形成碳酸酯或碳酸酯的杂原子类似物。
可用于形成这种类型的某些示例溶剂系统的亲核性胺可为具有反应性氮中心的伯胺和/或仲胺。伯胺应理解成具有通式nh2r的化合物，其中r是含碳基团，包括但不限于c1-c20烷基。仲胺应理解成具有通式nhr1r2的化合物，其中r1和r2独立地是含碳基团，包括但不限于c1-c20烷基。任选地，可用一种或更多种取代基取代r,r1和r2上的一个或多个氢。例如，r,r1,或r2上的一个或多个氢可用下述基团取代：任选地取代的c1-c6烷基,任选地取代的c1-c6烷氧基,任选地取代的c2-c10烯基；任选地取代的c2-c10炔基；任选地取代的烷基芳基；任选地取代的芳基烷基；任选地取代的芳基氧基；任选地取代的杂芳基；任选地取代的杂环；卤素(例如，cl,f,br,和i)；羟基；卤代烷基(如cf3,2-br-乙基,ch2f,ch2cf3和cf2cf3)；卤代芳基；卤代烷基芳基；卤代苄基；任选地取代的氨基；任选地取代的烷基氨基；任选地取代的芳基氨基；任选地取代的酰基；cn；no2；n3；ch2oh；conh2；c1-c3烷硫基；硫酸酯；磺酸；磺酸酯(例如，甲磺酰基)；膦酸；磷酸酯；膦酸酯；单-、双-或三磷酸酯；三苯甲基或单甲氧基三苯甲基；cf3s；cf3so2；或甲硅烷基(如，三甲基甲硅烷基，二甲基-叔-丁基甲硅烷基，和二苯基甲基甲硅烷基)。
在一些实施方式中，伯胺或仲胺可选自用含氟烷基芳基基团功能化的胺。在具体实施方式中，胺可选自下组：2-氟苯乙胺,3-氟苯乙胺,4-氟苯乙胺,2-氟-n-甲基苄胺,3-氟-n-甲基苄胺,和4-氟-n-甲基苄胺,2-氟苄胺,3-氟苄胺,4-氟苄胺,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11-十七氟十一胺,2,3-二氟苄胺,2,4-二氟苄胺,2,6-二氟苄胺,3,4-二氟苄胺3,5-二-氟苄胺,2-三氟甲基苄胺,3-三氟甲基苄胺,4-三氟甲基苄胺,d-4-氟-α-甲基苄胺和l-4-氟-α-甲基苄胺。
在一些实施方式中，可用于这种溶剂系统的亲核性胺可包括环状胺、二胺、伯和/或仲醇胺。环状胺是胺，其中氮原子形成环结构的一部分，且可包括，但不限于：氮丙啶、氮杂环丁烷、吡咯烷、哌啶、哌嗪、吡啶和嘧啶。环状胺可包括一种或更多种环，且可任选地用如上所述的一种或更多种取代基取代。在一些实施方式中，亲核性胺可为二胺。在一些实施方式中，亲核性胺可为伯或仲醇胺。醇胺也称为氨基醇，且同时包括醇和氨基基团。醇胺的氨基基团可为本文所述的任意类型的胺。
优选地，一种或两种亲核性胺是非水性的和/或疏水性的，且优选地可具有低水溶解度(例如＜约10重量％))。可用于这种类型的溶剂系统的某些示例亲核性胺包括，但不限于烷基氟芳香胺，例如3-氟-n-甲基苄胺,4-氟-n-甲基苄胺,2-氟苯乙胺,3-氟苯乙胺,和4-氟苯乙胺。
根据这种类型的溶剂系统可使用的非水性液体可变化。在一些实施方式中，应注意一种或更多种这种非水性液体可是质子非水性液体。优选地，一种或两种非水性液体具有低水溶解度(例如＜约10重量％)和/或疏水性的。在一些实施方式中，这种非水性液体包括氟化醇。根据本发明的可用的氟化醇包括具有通式r-oh的任意化合物，其中r是烷基基团(例如，c1-c10烷基,c1-c8烷基,c1-c6烷基,c2-c10烷基,c2-c8烷基,c2-c6烷基,c3-c10烷基,c3-c8烷基,或c3-c6烷基)，其中用氟取代烷基基团的一个或多个氢原子。在一些实施方式中，用氟取代的氢原子数目为二,三,四,五,六,七,八,九或更大时认为是有用的。在其他实施方式中，任选地可用一种或更多种其它取代基包括，但不限于：c1-c6烷基,c1-c6烷基和卤素取代基，来取代烷基基团的一个或多个氢原子。某些示例非水性液体包括，但不限于：2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊醇,3,3,4,4,5,5,6,6-六氟丁醇,和4,4,5,5,6,6,7,7,7-九氟庚醇。在具体实施方式中，一种或更多种非水性液体可选自下组：甲苯，对二甲苯，1-甲基萘,2,4,6-二甲基氨基苯酚,苄醇,2,6-二甲基环己酮,3,5-二甲基吡啶、环己酮、苯胺、吡啶,2-氟乙酰基苯(fluoroacetylphenone),1-氟癸烷,2,4-二氟二苯甲酮,2-氟-3-三氟甲基苯胺,2-氟苯胺,4-氟苯胺,3-三氟甲基苯乙酮,2-三氟甲基苯乙酮,二(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸盐,4-氟-3-(三氟甲基)苯甲醛及其混合物。
根据这类溶剂系统可使用的其它示例类型的质子非水性液体包括，但不限于下述：任选地取代的苯酚和氮杂环。可用于本发明的任选地取代的苯酚应理解成指苯酚，其中可用取代基取代苯环上一个或多个氢原子。用于苯环上的一种或更多种取决于的取代基团的非限制性例子包括c1-c6烷基,c1-c6烷基和卤素。氮杂环应理解成指在换结构中包括至少一个氮原子的任意环状化合物(包括，但不限于：咪唑,吡唑和三唑)且是任选地取代的，从而可用取代基取代环结构上的一个或多个氢原子。在一些实施方式中，在环结构中的至少一个氮原子包括pka值低于约15(例如，约8-15)的酸性氢原子。用于环上的一个或多个氢原子的取代基团的非限制性例子包括c1-c6烷基,c1-c6烷氧基和卤素。
在一些具体实施方式中，非水性液体可为选自下组的相对的酸性组分：2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊醇(“ofp”)；2,2,3,3-四氟丙醇(“tfp”)；2,2,3,3,3-五氟丙醇(“pfp”)；2,2,3,3,4,4-六氟丁醇(“hfb”)；2,2,2-三氟乙醇(“tfe”)；九氟-1-己醇；4,4,5,5,6,6,7,7,7-九氟庚醇；1,1,3,3-六氟-2-苯基-2-丙醇；4-甲氧基苯酚(“4-meoph”)；4-乙氧基苯酚(“4-etoph”)；2-乙氧基苯酚；4-丙氧基苯酚；咪唑；苯并咪唑；n-甲基咪唑；1-三氟乙酰基咪唑；1,2,3-三唑；1,2,4-三唑；2-三氟甲基吡唑；3,5-双三氟甲基吡唑；3-三氟甲基吡唑,2-氟苯酚,3-氟苯酚,4-氟苯酚,2-三氟甲基苯酚,3-三氟甲基苯酚,4-三氟甲基苯酚，及其混合物。
两种亲核性胺和两种非水性液体的一种示例结合如图1b)所示。在一些实施方式中，与仅涉及单一疏水性胺和单一非水性液体的溶剂(例如，如于2011年9月3日提交的、拉艺(lail)等的国际申请号pct/us2011/050452所述，该文通过引用纳入本文)相比，疏水性亲核性胺和非水性液体的混合物的组合提供多种优势。在一些实施方式中，这种混合的溶剂系统是更理想的，因为它们使得能控制重要的溶剂性质，例如粘度、热容、反应热、水分含量和/或，可阻止在一些非共混的制剂中影响酸性气体除去工艺的性能和成本有效性的沉淀形成。
通常，在该类溶剂系统中使用的非水性液体是溶剂系统的活性组分(即，不只用作稀释剂)。尽管将本发明的溶剂系统描述成包括一种或更多种非水性液体，应注意，在相关实施方式中，一种或更多种非水性液体可为稀释剂。因此，在一些实施方式中，本发明还涉及混合物，其包括两种或更多种亲核性胺和选自非水性液体和稀释剂的两种或更多种组分。
iii.包含亲核性胺、非亲核性含氮碱、和非水性液体的混合物
在本发明的一方面中，溶剂系统可包括一种或更多种亲核性胺、一种或更多种非亲核性含氮碱、和一种或更多种非水性液体的混合物。与非共混的制剂相比，这种制剂中的溶剂的性质发生了改变，且可优选地用来满足用于气体处理的特殊工艺要求。在这种实施方式中，溶剂系统可可逆地与二氧化碳和气体其它酸性气体反应。
在一些实施方式中，可用于这种类型溶剂制剂的亲核性胺可为具有反应性氮中心的伯胺和/或仲胺。伯胺应理解成具有通式nh2r的化合物，其中r是含碳基团，包括但不限于c1-c20烷基。仲胺应理解成具有通式nhr1r2的化合物，其中r1和r2独立地是含碳基团，包括但不限于c1-c20烷基。任选地，可用一种或更多种取代基取代r,r1和r2上的一个或多个氢。例如，r,r1,或r2上的一个或多个氢可用下述基团取代：任选地取代的c1-c6烷基,任选地取代的c1-c6烷氧基,任选地取代的c2-c10烯基；任选地取代的c2-c10炔基；任选地取代的烷基芳基；任选地取代的芳基烷基；任选地取代的芳基氧基；任选地取代的杂芳基；任选地取代的杂环；卤素(例如，cl,f,br,和i)；羟基；卤代烷基(如cf3,2-br-乙基,ch2f,ch2cf3和cf2cf3)；卤代芳基；卤代烷基芳基；卤代苄基；任选地取代的氨基；任选地取代的烷基氨基；任选地取代的芳基氨基；任选地取代的酰基；cn；no2；n3；ch2oh；conh2；c1-c3烷硫基；硫酸酯；磺酸；磺酸酯(例如，甲磺酰基)；膦酸；磷酸酯；膦酸酯；单-、双-或三磷酸酯；三苯甲基或单甲氧基三苯甲基；cf3s；cf3so2；或甲硅烷基(如，三甲基甲硅烷基，二甲基-叔-丁基甲硅烷基，和二苯基甲基甲硅烷基)。
在一些实施方式中，伯胺或仲胺可选自用含氟烷基芳基基团功能化的胺。在具体实施方式中，胺可选自下组：2-氟苯乙胺,3-氟苯乙胺,4-氟苯乙胺,2-氟-n-甲基苄胺,3-氟-n-甲基苄胺,和4-氟-n-甲基苄胺,2-氟苄胺,3-氟苄胺,4-氟苄胺,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11-十七氟十一胺,2,3-二氟苄胺,2,4-二氟苄胺,2,6-二氟苄胺,3,4-二氟苄胺3,5-二-氟苄胺,2-三氟甲基苄胺,3-三氟甲基苄胺,4-三氟甲基苄胺,d-4-氟-α-甲基苄胺和l-4-氟-α-甲基苄胺。
在一些实施方式中，可用于这种溶剂系统的亲核性胺可包括环状胺、二胺、伯和/或仲醇胺。环状胺是胺，其中氮原子形成环结构的一部分，且可包括，但不限于：氮丙啶、氮杂环丁烷、吡咯烷、哌啶、哌嗪、吡啶和嘧啶。环状胺可包括一种或更多种环，且可任选地用如上所述的一种或更多种取代基取代。在一些实施方式中，亲核性胺可为二胺。在一些实施方式中，亲核性胺可为伯或仲醇胺。醇胺也称为氨基醇，且同时包括醇和氨基基团。醇胺的氨基基团可为本文所述的任意类型的胺。
一般地，这种化合物可反应并与酸性气体组分中的非氢原子形成键。这些反应可导致形成例如氨基甲酸盐、混合的氨基甲酸盐、两性离子、氨基磺酸盐和/或氨基磺酸。优选地亲核性胺具有低水分含量(例如＜约10重量％水)，且当与水饱和时易于形成分离的液相。可用于这些类型的溶剂系统的示例亲核性胺包括，但不限于烷基氟芳香胺，例如3-氟-n-甲基苄胺,4-氟-n-甲基苄胺,2-氟苯乙胺,3-氟苯乙胺,和4-氟苯乙胺。
这类溶剂系统中的一种或更多种非亲核性含氮碱可变化。在一些实施方式中，使用具有低水分含量(例如，25℃下＜约20重量％水或＜约10重量％水)的非亲核性含氮碱，且当与水结合时易于形成分离的液相。因此优选地，可用于这种溶剂系统的非亲核性含氮碱可以是疏水性的和/或基本上不与水互溶的，其中“基本上不与水互溶”和本发明的其它地方描述的一样。可用于这类溶剂系统的一种示例类型的非亲核性含氮碱是胍或取代的胍(如，氟化胍)。
胍应理解成具有rnc(nr1r2)2结构的化合物，其中r,r1和r2独立地是h或含碳基团，包括但不限于c1-c20烷基。任选地，可用一种或更多种取代基取代r,r1和/或r2上的一个或多个氢原子。例如，r,r1,r2和r3上的一个或多个氢可用下述基团取代：任选地取代的c1-c6烷基,任选地取代的c1-c6烷氧基,任选地取代的c2-c10烯基；任选地取代的c2-c10炔基；任选地取代的烷基芳基；任选地取代的芳基烷基；任选地取代的芳基氧基；任选地取代的杂芳基；任选地取代的杂环；卤素(例如，cl,f,br,和i)；羟基；卤代烷基(如cf3,2-br-乙基,ch2f,ch2cf3和cf2cf3)；卤代芳基；卤代烷基芳基；卤代苄基；任选地取代的氨基；任选地取代的烷基氨基；任选地取代的芳基氨基；任选地取代的酰基；cn；no2；n3；ch2oh；conh2；c1-c3烷硫基；硫酸酯；磺酸；磺酸酯(例如，甲磺酰基)；膦酸；磷酸酯；膦酸酯；单-、双-或三磷酸酯；三苯甲基或单甲氧基三苯甲基；cf3s；cf3so2；或甲硅烷基(如，三甲基甲硅烷基，二甲基-叔-丁基甲硅烷基，和二苯基甲基甲硅烷基)。
可用于这种溶剂系统的另一组非亲核性含氮碱是脒，包括但不限于甲脒(carboxamidine)/甲脒(carboximidamide)，其应理解成具有结构rc(＝nh)nr1r2的化合物，其中r,r1和r2独立地是h或含碳基团，包括但不限于c1-c20烷基。任选地，可用一种或更多种取代基取代r,r1和/或r2上的一个或多个氢原子。例如，r,r1,r2和r3上的一个或多个氢可用下述基团取代：任选地取代的c1-c6烷基,任选地取代的c1-c6烷氧基,任选地取代的c2-c10烯基；任选地取代的c2-c10炔基；任选地取代的烷基芳基；任选地取代的芳基烷基；任选地取代的芳基氧基；任选地取代的杂芳基；任选地取代的杂环；卤素(例如，cl,f,br,和i)；羟基；卤代烷基(如cf3,2-br-乙基,ch2f,ch2cf3和cf2cf3)；卤代芳基；卤代烷基芳基；卤代苄基；任选地取代的氨基；任选地取代的烷基氨基；任选地取代的芳基氨基；任选地取代的酰基；cn；no2；n3；ch2oh；conh2；c1-c3烷硫基；硫酸酯；磺酸；磺酸酯(例如，甲磺酰基)；膦酸；磷酸酯；膦酸酯；单-、双-或三磷酸酯；三苯甲基或单甲氧基三苯甲基；cf3s；cf3so2；或甲硅烷基(如，三甲基甲硅烷基，二甲基-叔-丁基甲硅烷基，和二苯基甲基甲硅烷基)。
示例胍和脒包括，但不限于：1,1,3,3-四甲基胍(“tmg”)；n-叔-丁基-1,1,3,3-四甲基胍,二苯基胍,二甲苯甲胍,1,8-二氮杂双环(5.4.0)十一-7-烯,1,1,3-三甲基-3-(2,2,3,3-四氟丙基)胍；1,1,3-三甲基-3-(2,2,3,3,3-五氟丙基)胍；1,3-二甲基-1,3-双(2,2,2-三氟乙基)胍；1,3-双(2,2,3,3-四氟丙基)胍；1,3-双(4-氟苯基)胍；1,3-双(3-氟苯基)胍；1,3-双(2-氟苯基)胍；2-(2,2,2-三氟乙基)-1,4,5,6,-四羟基嘧啶；2-(2,2,3,3-四氟丙基)-1,4,5,6,-四羟基嘧啶；3,3,4,4-四氟-n,n-二甲基丁脒；3,3,3-三氟-n,n-二甲基丙脒，及其混合物。还可用作这种溶剂系统的非亲核性含氮碱组分的其它非亲核性含氮碱包括，但不限于：叔胺(例如，氟化叔胺)。
优选地，在本文所述的溶剂系统中所用的非水性液体可具有低水分含量(例如，＜约10重量％水)和/或低水溶解度。根据这类溶剂系统可使用的示例类型的非水性液体包括，但不限于下述：沸石催化剂，任选地取代的苯酚和氮杂环。根据这种具体类型的溶剂系统，特别优选的是氟化醇(例如具有大于或等于5个碳原子的氟化醇，优选地具有低水分含量(例如，＜约10重量％水))。根据本发明的可用的氟化醇包括具有通式r-oh的任意化合物，其中r是烷基基团(例如，c1-c10烷基,c1-c8烷基,c1-c6烷基,c2-c10烷基,c2-c8烷基,c2-c6烷基,c3-c10烷基,c3-c8烷基,或c3-c6烷基)，其中用氟取代烷基基团的一个或多个氢原子。在一些实施方式中，用氟取代的氢原子数目为二,三,四,五,六,七,八,九或更大时认为是有用的。在其他实施方式中，任选地可用一种或更多种其它取代基包括，但不限于：c1-c6烷基,c1-c6烷基和卤素取代基，来取代烷基基团的一个或多个氢原子。
可用于本发明的任选地取代的苯酚应理解成指苯酚，其中可用取代基取代苯环上一个或多个氢原子。用于苯环上的一种或更多种取决于的取代基团的非限制性例子包括c1-c6烷基,c1-c6烷基和卤素。氮杂环应理解成指在换结构中包括至少一个氮原子的任意环状化合物(包括，但不限于：咪唑,吡唑和三唑)且是任选地取代的，从而可用取代基取代环结构上的一个或多个氢原子。在一些实施方式中，在环结构中的至少一个氮原子包括pka值低于约15(例如，约8-15)的酸性氢原子。用于环上的一个或多个氢原子的取代基团的非限制性例子包括c1-c6烷基,c1-c6烷氧基和卤素。
在一些具体实施方式中，非水性液体可为选自下组的相对的酸性组分：2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊醇(“ofp”)；2,2,3,3-四氟丙醇(“tfp”)；2,2,3,3,3-五氟丙醇(“pfp”)；2,2,3,3,4,4-六氟丁醇(“hfb”)；2,2,2-三氟乙醇(“tfe”)；九氟-1-己醇；4,4,5,5,6,6,7,7,7-九氟庚醇；1,1,3,3-六氟-2-苯基-2-丙醇；4-甲氧基苯酚(“4-meoph”)；4-乙氧基苯酚(“4-etoph”)；2-乙氧基苯酚；4-丙氧基苯酚；咪唑；苯并咪唑；n-甲基咪唑；1-三氟乙酰基咪唑；1,2,3-三唑；1,2,4-三唑；2-三氟甲基吡唑；3,5-双三氟甲基吡唑；3-三氟甲基吡唑,2-氟苯酚,3-氟苯酚,4-氟苯酚,2-三氟甲基苯酚,3-三氟甲基苯酚,4-三氟甲基苯酚，及其混合物。通常，在该类溶剂系统中使用的非水性液体是溶剂系统的活性组分(即，不只用作稀释剂)。
当与酸性气体如二氧化碳反应时，包括一种或更多种亲核性胺、一种或更多种非亲核性含氮碱和一种或更多种质子非水性液体的溶剂将形成两种产物，如图1c)所示。通过亲核性胺和二氧化碳反应形成的产物是胺氨基甲酸盐。非亲核性含氮碱和质子非水性液体与二氧化碳的反应导致形成碳酸酯。因此，和纯亲核性胺溶剂相比，该溶剂系统具有更高的例如co2负载。将胺添加到非亲核性含氮碱溶液，通过显著降低粘性离子液体的粘度，改善了溶剂系统。将亲核性胺添加到非亲核性含氮碱和质子非水性液体溶剂系统，将改善水与非亲核性含氮碱的离析。一种或更多种亲核性胺相对于一种或更多种非亲核性含氮碱的摩尔比可覆盖较宽的范围。类似地，一种或更多种亲核性胺相对于一种或更多种非亲核性含氮碱相对于质子非水性液体的摩尔比也可覆盖较宽的范围。
iv.纯净、疏水性亲核性胺
在本发明的另一方面中，可提供纯净、疏水性的非水性溶剂。具体来说，根据本发明的纯净溶剂可由单一亲核性胺组成。如本文所使用，术语“纯净”指在溶剂系统中不存在其它共溶剂，可指在该溶剂系统中不存在或存在少量其它液体(例如，包括下述情况其中溶剂系统包括少量的不期望的水，例如＜约10重量％)，或者可指溶剂系统中不存在其它反应性组分(即，其可与疏水性的亲核性胺、酸性气体或两者反应)。在一些实施方式中，纯净疏水性的亲核性胺可包括疏水性亲核性胺的混合物，但优选地包括单一疏水性亲核性胺组分。在一些实施方式中，“纯净”疏水性亲核性胺溶剂系统由纯净疏水性的亲核性胺和酸性气体组成。纯净疏水性的亲核性胺可与酸性气体如co2和so2反应，形成胺氨基甲酸盐、两性离子氨基磺酸和/或硫酸盐，在一些实施方式中，无需其它稀释剂来防止形成沉淀。
适用于这个目的的一种示例疏水性亲核性胺是3-氟-n-甲基苄胺，如图1d)所示。但是，本发明无意于限制，能以这种方式反应的其它疏水性亲核性胺也预期包括在本发明中。
例如，在一些实施方式中，可用于形成这种类型的某些示例纯净溶剂系统的疏水性亲核性胺可为具有反应性氮中心的伯胺和/或仲胺。伯胺应理解成具有通式nh2r的化合物，其中r是含碳基团，包括但不限于c1-c20烷基。仲胺应理解成具有通式nhr1r2的化合物，其中r1和r2独立地是含碳基团，包括但不限于c1-c20烷基。任选地，可用一种或更多种取代基取代r,r1和r2上的一个或多个氢。例如，r,r1,或r2上的一个或多个氢可用下述基团取代：任选地取代的c1-c6烷基,任选地取代的c1-c6烷氧基,任选地取代的c2-c10烯基；任选地取代的c2-c10炔基；任选地取代的烷基芳基；任选地取代的芳基烷基；任选地取代的芳基氧基；任选地取代的杂芳基；任选地取代的杂环；卤素(例如，cl,f,br,和i)；羟基；卤代烷基(如cf3,2-br-乙基,ch2f,ch2cf3和cf2cf3)；卤代芳基；卤代烷基芳基；卤代苄基；任选地取代的氨基；任选地取代的烷基氨基；任选地取代的芳基氨基；任选地取代的酰基；cn；no2；n3；ch2oh；conh2；c1-c3烷硫基；硫酸酯；磺酸；磺酸酯(例如，甲磺酰基)；膦酸；磷酸酯；膦酸酯；单-、双-或三磷酸酯；三苯甲基或单甲氧基三苯甲基；cf3s；cf3so2；或甲硅烷基(如，三甲基甲硅烷基，二甲基-叔-丁基甲硅烷基，和二苯基甲基甲硅烷基)。
在一些实施方式中，伯胺或仲胺可选自用含氟烷基芳基基团功能化的胺。在具体实施方式中，胺可选自下组：2-氟苯乙胺,3-氟苯乙胺,4-氟苯乙胺,2-氟-n-甲基苄胺,3-氟-n-甲基苄胺,和4-氟-n-甲基苄胺,2-氟苄胺,3-氟苄胺,4-氟苄胺,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11-十七氟十一胺,2,3-二氟苄胺,2,4-二氟苄胺,2,6-二氟苄胺,3,4-二氟苄胺3,5-二-氟苄胺,2-三氟甲基苄胺,3-三氟甲基苄胺,4-三氟甲基苄胺,d-4-氟-α-甲基苄胺和l-4-氟-α-甲基苄胺。
在一些实施方式中，可用于这种溶剂系统的疏水性亲核性胺可包括环状胺、二胺、伯和/或仲醇胺。环状胺是胺，其中氮原子形成环结构的一部分，且可包括，但不限于：氮丙啶、氮杂环丁烷、吡咯烷、哌啶、哌嗪、吡啶和嘧啶。环状胺可包括一种或更多种环，且可任选地用如上所述的一种或更多种取代基取代。在一些实施方式中，亲核性胺可为二胺。在一些实施方式中，亲核性胺可为伯或仲醇胺。醇胺也称为氨基醇，且同时包括醇和氨基基团。醇胺的氨基基团可为本文所述的任意类型的胺。应注意，为了用作纯净疏水性的胺溶剂，优选地用含氟基团功能化有些亲核性胺(例如环状胺)。
优选地，纯净疏水性的亲核性胺具有低水分含量(例如＜约10重量％)，并与水形成独立的液相。通过使用纯净疏水性的胺溶剂，对于酸性气体去除的非水性溶剂工艺具有多种优势。首先，纯净胺溶剂的低热容显著降低了溶剂的显热要求。此外，处理加工与溶剂接触的水将简化，因为溶剂混合物中组分数目减少。一组相当少的仲胺不需要稀释剂来避免在与酸性气体反应时的沉淀形成(纯净的亲核性胺)。在这组相当少的仲胺中，许多因为不与水互溶而不适于处理工业上包含酸性气体的气流。因为许多含酸性气体的气流(例如燃烧烟道气、水泥窑气体、天然气、合成气等)可包括高浓度的水(通常约2-30体积％)，与水互溶的纯净仲胺把水从气流中剥离，由此形成和水的混合物。为了避免形成这种混合物，优选地选择纯净仲胺，从而它具有非常低的水互溶度。结果，在这种实施方式中，可将酸性气体去除工艺的溶剂看作由单一组分组成，或者主要由单一组分组成。
v.包括亲核性胺和非亲核性含氮碱的混合物
在本发明的另一方面中，可使用一种或更多种亲核性胺和一种或更多种非亲核性含氮碱的组合，将酸性气体组分(如二氧化碳)从气体混合物中分离。在一些实施方式中，在这种溶剂系统中不含稀释剂(例如，提供一种或更多种亲核性胺和一种或更多种非亲核性含氮碱的“纯净”混合物)。但是，具有一种或更多种添加的稀释剂的实施方式也包括在这种类型的溶剂系统之内。优选地，包括亲核性胺和非亲核性含氮碱的溶剂系统包括疏水性亲核性胺和疏水性非亲核性含氮碱的混合物，总水分含量小于10重量％。
可用于形成这种类型的某些示例溶剂系统的亲核性胺可为具有反应性氮中心的伯胺和/或仲胺。伯胺应理解成具有通式nh2r的化合物，其中r是含碳基团，包括但不限于c1-c20烷基。仲胺应理解成具有通式nhr1r2的化合物，其中r1和r2独立地是含碳基团，包括但不限于c1-c20烷基。任选地，可用一种或更多种取代基取代r,r1和r2上的一个或多个氢。例如，r,r1,或r2上的一个或多个氢可用下述基团取代：任选地取代的c1-c6烷基,任选地取代的c1-c6烷氧基,任选地取代的c2-c10烯基；任选地取代的c2-c10炔基；任选地取代的烷基芳基；任选地取代的芳基烷基；任选地取代的芳基氧基；任选地取代的杂芳基；任选地取代的杂环；卤素(例如，cl,f,br,和i)；羟基；卤代烷基(如cf3,2-br-乙基,ch2f,ch2cf3和cf2cf3)；卤代芳基；卤代烷基芳基；卤代苄基；任选地取代的氨基；任选地取代的烷基氨基；任选地取代的芳基氨基；任选地取代的酰基；cn；no2；n3；ch2oh；conh2；c1-c3烷硫基；硫酸酯；磺酸；磺酸酯(例如，甲磺酰基)；膦酸；磷酸酯；膦酸酯；单-、双-或三磷酸酯；三苯甲基或单甲氧基三苯甲基；cf3s；cf3so2；或甲硅烷基(如，三甲基甲硅烷基，二甲基-叔-丁基甲硅烷基，和二苯基甲基甲硅烷基)。
在一些实施方式中，伯胺或仲胺可选自用含氟烷基芳基基团功能化的胺。在具体实施方式中，胺可选自下组：2-氟苯乙胺,3-氟苯乙胺,4-氟苯乙胺,2-氟-n-甲基苄胺,3-氟-n-甲基苄胺,和4-氟-n-甲基苄胺,2-氟苄胺,3-氟苄胺,4-氟苄胺,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11-十七氟十一胺,2,3-二氟苄胺,2,4-二氟苄胺,2,6-二氟苄胺,3,4-二氟苄胺3,5-二-氟苄胺,2-三氟甲基苄胺,3-三氟甲基苄胺,4-三氟甲基苄胺,d-4-氟-α-甲基苄胺和l-4-氟-α-甲基苄胺。
在一些实施方式中，可用于这种溶剂系统的亲核性胺可包括环状胺、二胺、伯和/或仲醇胺。环状胺是胺，其中氮原子形成环结构的一部分，且可包括，但不限于：氮丙啶、氮杂环丁烷、吡咯烷、哌啶、哌嗪、吡啶和嘧啶。环状胺可包括一种或更多种环，且可任选地用如上所述的一种或更多种取代基取代。在一些实施方式中，含氮碱可为二胺。在一些实施方式中，含氮碱可为伯或仲醇胺。醇胺也称为氨基醇，且同时包括醇和氨基基团。醇胺的氨基基团可为本文所述的任意类型的胺。
这类溶剂系统中的一种或更多种非亲核性含氮碱可变化。在一些实施方式中，使用具有低水分含量(例如，25℃下＜约20重量％水或＜约10重量％水)的非亲核性含氮碱，且当与水结合时易于形成分离的液相。因此优选地，可用于这种溶剂系统的非亲核性含氮碱可以是疏水性的和/或基本上不与水互溶的，其中“基本上不与水互溶”和本发明的其它地方描述的一样。可用于这种类型的溶剂系统的示例类型的非亲核性含氮碱是胍或取代的胍(例如氟化胍)，脒(例如氟化脒)，或叔胺(例如，氟化叔胺)。
胍应理解成具有通式rnc(nr1r2)2结构的化合物，其中r,r1和r2独立地是h或含碳基团，包括但不限于c1-c20烷基。任选地，可用一种或更多种取代基取代r,r1和/或r2上的一个或多个氢原子。例如，r,r1,r2和r3上的一个或多个氢可用下述基团取代：任选地取代的c1-c6烷基,任选地取代的c1-c6烷氧基,任选地取代的c2-c10烯基；任选地取代的c2-c10炔基；任选地取代的烷基芳基；任选地取代的芳基烷基；任选地取代的芳基氧基；任选地取代的杂芳基；任选地取代的杂环；卤素(例如，cl,f,br,和i)；羟基；卤代烷基(如cf3,2-br-乙基,ch2f,ch2cf3和cf2cf3)；卤代芳基；卤代烷基芳基；卤代苄基；任选地取代的氨基；任选地取代的烷基氨基；任选地取代的芳基氨基；任选地取代的酰基；cn；no2；n3；ch2oh；conh2；c1-c3烷硫基；硫酸酯；磺酸；磺酸酯(例如，甲磺酰基)；膦酸；磷酸酯；膦酸酯；单-、双-或三磷酸酯；三苯甲基或单甲氧基三苯甲基；cf3s；cf3so2；或甲硅烷基(如，三甲基甲硅烷基，二甲基-叔-丁基甲硅烷基，和二苯基甲基甲硅烷基)。
脒，包括但不限于甲脒(carboxamidine)/甲脒(carboximidamide)，其应理解成具有结构rc(＝nh)nr1r2的化合物，其中r,r1和r2独立地是h或含碳基团，包括但不限于c1-c20烷基。任选地，可用一种或更多种取代基取代r,r1和/或r2上的一个或多个氢原子。例如，r,r1,r2和r3上的一个或多个氢可用下述基团取代：任选地取代的c1-c6烷基,任选地取代的c1-c6烷氧基,任选地取代的c2-c10烯基；任选地取代的c2-c10炔基；任选地取代的烷基芳基；任选地取代的芳基烷基；任选地取代的芳基氧基；任选地取代的杂芳基；任选地取代的杂环；卤素(例如，cl,f,br,和i)；羟基；卤代烷基(如cf3,2-br-乙基,ch2f,ch2cf3和cf2cf3)；卤代芳基；卤代烷基芳基；卤代苄基；任选地取代的氨基；任选地取代的烷基氨基；任选地取代的芳基氨基；任选地取代的酰基；cn；no2；n3；ch2oh；conh2；c1-c3烷硫基；硫酸酯；磺酸；磺酸酯(例如，甲磺酰基)；膦酸；磷酸酯；膦酸酯；单-、双-或三磷酸酯；三苯甲基或单甲氧基三苯甲基；cf3s；cf3so2；或甲硅烷基(如，三甲基甲硅烷基，二甲基-叔-丁基甲硅烷基，和二苯基甲基甲硅烷基)。
示例胍和脒包括，但不限于：1,1,3,3-四甲基胍(“tmg”)；n-叔-丁基-1,1,3,3-四甲基胍,二苯基胍,二甲苯甲胍,1,8-二氮杂双环(5.4.0)十一-7-烯,1,1,3-三甲基-3-(2,2,3,3-四氟丙基)胍；1,1,3-三甲基-3-(2,2,3,3,3-五氟丙基)胍；1,3-二甲基-1,3-双(2,2,2-三氟乙基)胍；1,3-双(2,2,3,3-四氟丙基)胍；1,3-双(4-氟苯基)胍；1,3-双(3-氟苯基)胍；1,3-双(2-氟苯基)胍；2-(2,2,2-三氟乙基)-1,4,5,6,-四羟基嘧啶；2-(2,2,3,3-四氟丙基)-1,4,5,6,-四羟基嘧啶；3,3,4,4-四氟-n,n-二甲基丁脒；3,3,3-三氟-n,n-二甲基丙脒，及其混合物。
叔胺应理解成具有通式nr1r2r3的化合物，其中r1,r2和r3独立地是含碳基团，包括但不限于c1-c20烷基。任选地，可用一种或更多种取代基取代r,r1,r2,和r3上的一个或多个氢。例如，r,r1,r2和r3上的一个或多个氢可用下述基团取代：任选地取代的c1-c6烷基,任选地取代的c1-c6烷氧基,任选地取代的c2-c10烯基；任选地取代的c2-c10炔基；任选地取代的烷基芳基；任选地取代的芳基烷基；任选地取代的芳基氧基；任选地取代的杂芳基；任选地取代的杂环；卤素(例如，cl,f,br,和i)；羟基；卤代烷基(如cf3,2-br-乙基,ch2f,ch2cf3和cf2cf3)；卤代芳基；卤代烷基芳基；卤代苄基；任选地取代的氨基；任选地取代的烷基氨基；任选地取代的芳基氨基；任选地取代的酰基；cn；no2；n3；ch2oh；conh2；c1-c3烷硫基；硫酸酯；磺酸；磺酸酯(例如，甲磺酰基)；膦酸；磷酸酯；膦酸酯；单-、双-、三磷酸酯；三苯甲基或单甲氧基三苯甲基；cf3s；cf3so2；或甲硅烷基(如，三甲基甲硅烷基，二甲基-叔-丁基甲硅烷基，和二苯基甲基甲硅烷基)。
某些示例制剂包括，但不限于：一种或更多种伯胺和/或仲胺，包括烷基氟芳香胺例如3-氟-n-甲基苄胺,4-氟-n-甲基苄胺,2-氟苯乙胺,3-氟苯乙胺和4-氟苯乙胺，其与一种或更多种叔胺(例如氟化醇叔胺)、胍(例如氟化胍)和/或脒(例如氟化脒)结合使用。
在一些具体实施方式中，这种类型的溶剂系统可由仲胺和胍组成，如图1e)所示。在一些实施方式中，制备的溶剂(即，包括一种或更多种亲核性胺和一种或更多种非亲核性含氮碱的混合物)与二氧化碳反应以形成氨基甲酸盐(例如，混合的氨基甲酸盐)。在反应产物中，亲核性胺组分和co2(或另一种酸性气体)形成碳-氮键，且非亲核性胺组分和氢核(质子)形成键。形成的产物的结构是混合的胺氨基甲酸盐。一种或更多种非亲核性胺相对于一种或更多种亲核性胺的摩尔比可覆盖较宽的范围。亲核性和非亲核性碱的混合物可改善二氧化碳吸收的动力学，和因为改善的热动力学增加在给定温度(二氧化碳蒸汽-液体-平衡)下的co2负载。和常规的使用单一亲核性胺从溶液捕集co2相比，在一些实施方式中的混合溶剂在稍高的温度下吸收更多的co2，使得溶剂优选地在一些温度范围中用于从气流中分离co2。
通过以上描述和相关图所示内容，本发明相关领域技术人员可以想到本发明的许多改良和其它的实施方式。因此，应当理解本发明不仅限于本发明所述的具体实施方式，以上各种改良和其它的实施方式也包括在所附权利要求书限定的范围之内。尽管在本发明中使用了具体的术语，但是这些术语仅以通用和描述性意义使用，而不用于对本发明构成限制。
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