捕获的制作方法
【专利说明】用碳酸酐酶和用于増强通量比的叔氨基溶剂的CO2捕获 发明领域
[0001] 本发明一般涉及CO2捕获的领域，并且更具体地涉及使用碳酸酐酶和吸收化合物 的CO 2捕获。
[0002] 背景
[0003] 存在多种技术用于从含有CO2的气体吸收CO 2。一种技术包括与碳酸酐酶酶组合 使用吸收化合物。
[0004] 以下专利文献涉及从含有CO2的气体吸收CO2，其中可以使用碳酸酐酶和吸收化合 物：美国专利号7, 740, 689 ;美国专利号8, 192,531 ;US专利公开号20120129246 ;US专利公 开号20120122195 ;US专利公开号20120129236 ;和国际申请公开号WO 2012167388。
[0005] 关于使用酶或吸收化合物从气体移除CO2存在多种挑战，这可以涉及有效地获得 高〇) 2吸收速率和负载CO 2的液体的有效再生。
【发明内容】
[0006] 提供多种技术用于酶CO2捕获。
[0007] 在一些情况下，提供一种用于处理含有CO2的气体的方法，所述方法包括将所述气 体与包含碳酸酐酶和一定量的叔氨基吸收化合物的水性吸收溶液接触，所述量足以将酶增 强的吸收至所述水性吸收溶液中的〇) 2通量增加到至少6倍。
[0008] 在一些情况下，叔氨基吸收化合物包括叔烷醇胺和/或叔胺。
[0009] 在一些情况下，叔烷醇胺包括MDEA、TEA、DEMEA、DMMEA或TIPA或它们的组合。
[0010] 在一些情况下，叔氨基吸收化合物具有结构NR1R2R 3，其中&是羟乙基、异丙基、甲 基或乙基，R2是甲基、乙基、异丙基或羟乙基，并且R 3是甲基、乙基、异丙基或羟乙基。
[0011] 在一些情况下，叔氨基吸收化合物具有至少0. 4M、至少1M、至少2M、至少3M或至少 4M的浓度。
[0012] 在一些情况下，叔氨基吸收化合物具有在0. 4M至4M之间、在0. 5M至3M之间、在 0. 75M至I. 75M之间或在IM至2M之间的浓度。
[0013] 在一些情况下，酶增强的0)2通量与无酶促的CO 2通量之间的通量比高于8或高于 10。
[0014] 在一些情况下，酶增强的0)2通量与无酶促的CO 2通量之间的通量比在6至12之 间。
[0015] 在一些情况下，碳酸酐酶作为溶解的酶或作为酶聚集体游离地提供在所述水性吸 收溶液中。
[0016] 在一些情况下，碳酸酐酶提供在随所述水性吸收溶液流动的粒子之上或之中，被 捕获在所述粒子的孔中，共价结合至所述粒子，或以其他方式相对于所述粒子固定化。
[0017] 在一些情况下，碳酸酐酶提供在填充材料之上或之中。
[0018] 在一些情况下，叔氨基吸收化合物和所述碳酸酐酶在可以从图3至9中的一个或 多个确定的范围内以在每〇. 2g/L约0. 5M至每0. 2g/L约2M之间、在每0. 2g/L约IM至每 0. 2g/L约I. 5M之间的相对量提供。
[0019] 在一些情况下，提供一种用于处理含有CO2的气体的方法，所述方法包括使所述气 体与包含碳酸酐酶和一定量的慢吸收化合物接触的水性吸收溶液，所述量足以将酶增强的 吸收至所述水性吸收溶液中的所述酶增强的〇) 2通量增加到至少6倍。
[0020] 在一些情况下，提供一种用于处理含有CO2的气体的方法，所述方法包括使所述气 体与包含碳酸酐酶和具有结构NR 1I^R3的叔氨基吸收化合物的水性吸收溶液接触，其中R 1 是羟乙基、异丙基、甲基或乙基，R2是甲基、乙基、异丙基或羟乙基，并且R3是甲基、乙基、异 丙基或羟乙基。
[0021] 在一些情况下，提供一种用于处理含有CO2的气体的方法，所述方法包括使所述气 体与包含碳酸酐酶和叔氨基吸收化合物的水性吸收溶液接触，其中选择所述碳酸酐酶和叔 氨基吸收化合物的浓度以增强所述酶催化作用并抑制将会降低总CO 2吸收速率的所述吸收 溶液的增粘或酶变性。在一些情况下，提供一种用于CO2捕获的方法，所述方法包括：
[0022] 将含有CO2的气体和作为贫离子溶液的吸收溶液提供至吸收单元中，其中所述 贫离子溶液具有贫CO 2负载并且包含水和选自二乙基单乙醇胺（DEMEA)、二甲基单乙醇胺 (DMMEA)和二甲基甘氨酸（DMgly)的叔氨基化合物；
[0023] 使所述含有CO2的气体与所述吸收溶液在碳酸酐酶或其类似物的存在下接触，从 而产生从所述吸收单元释放的〇) 2耗尽的气体和负载离子的溶液，其中所述负载离子的溶 液具有富CO2负载；
[0024] 将负载离子的溶液供应至用于制备0)2流和再生的溶液的解吸单元；以及
[0025] 将所述再生的溶液的至少一部分作为供应至所述吸收单元的所述贫离子溶液的 至少一部分再循环。
[0026] 在一些情况下，负载离子的溶液的所述富0)2负载在约0. 05至约1之间。
[0027] 在一些情况下，贫离子溶液的所述贫0)2负载在约0至约0. 2之间。
[0028] 在一些情况下，吸收在约0°C至约80°C之间的温度进行。
[0029] 在一些情况下，吸收在约40°C至约70°C之间的温度进行。
[0030] 在一些情况下，吸收在约15°C至35°C之间的温度进行。
[0031] 在一些情况下，吸收在约25°C的温度进行。
[0032] 在一些情况下，所述叔氨基化合物在所述吸收溶液中具有至少IM的浓度。
[0033] 在一些情况下，叔氨基化合物在所述吸收溶液中具有至少2M的浓度。
[0034] 在一些情况下，叔氨基化合物在所述吸收溶液中具有至少3M的浓度。
[0035] 在一些情况下，叔氨基化合物在所述吸收溶液中具有至少4M的浓度。
[0036] 在一些情况下，碳酸酐酶或其类似物以至少100mg/L的浓度作为所述吸收溶液的 一部分提供。
[0037] 在一些情况下，碳酸酐酶或其类似物以至少200mg/L的浓度作为所述吸收溶液的 一部分提供。
[0038] 在一些情况下，碳酸酐酶或其类似物以至少400mg/L的浓度作为所述吸收溶液的 一部分提供。
[0039] 在一些情况下，碳酸酐酶或其类似物以至少800mg/L的浓度作为所述吸收溶液的 一部分提供。
[0040] 在一些情况下，叔氨基和所述碳酸酐酶或其类似物以与相应的包含N-甲基-二乙 醇胺（MDEA)的溶液比较足以将总正向反应速率常数（k w)增加至少约250JT1的浓度提供。
[0041] 在一些情况下，叔氨基和所述碳酸酐酶或其类似物以与相应的包含N-甲基-二乙 醇胺（MDEA)的溶液比较足以将总正向反应速率常数（k w)增加至少约125(^1的浓度提供。
[0042] 在一些情况下，叔氨基和所述碳酸酐酶或其类似物以与相应的包含N-甲基-二乙 醇胺（MDEA)的溶液比较足以将总正向反应速率常数（k w)增加至少约250(^1的浓度提供。
[0043] 在一些情况下，该方法还包括根据其pKa选择所述叔氨基化合物。
[0044] 在一些情况下，提供一种从含有CO2的气体吸收CO 2的方法，所述方法包括将所述 含有CO2的气体与吸收溶液在碳酸酐酶或其类似物的存在下接触，所述吸收溶液包含水和 选自二乙基单乙醇胺（DEMEA)、二甲基单乙醇胺（DMMEA)和二甲基甘氨酸（DMgly)的叔氨基 化合物。
[0045] 在一些情况下，提供一种增强对CO2吸收的酶影响的方法，所述方法包括进行酶 催化的包向含选自二乙基单乙醇胺（DEMEA)、二甲基单乙醇胺（DMMEA)和二甲基甘氨酸 (DMgly)的叔胺化合物的溶液中的CO 2吸收。
[0046] 在一些情况下，提供一种增加溶液中的CO2负载的方法，所述方法包括在所述溶液 中提供选自二乙基单乙醇胺（DEMEA)、二甲基单乙醇胺（DMMEA)和二甲基甘氨酸（DMgly)的 叔胺化合物，以及使所述溶液与含有CO 2的气体在碳酸酐酶或其类似物的存在下接触。
[0047] 在一些情况下，提供选自二乙基单乙醇胺（DEMEA)、二甲基单乙醇胺（DMMEA)和二 甲基甘氨酸（DMgly)的叔胺化合物用于在碳酸酐酶或其类似物的存在下的0) 2吸收的用 途。
[0048] 在一些情况下，提供一种用于吸收CO2的制剂，所述制剂包含水、碳酸酐酶或其 类似物，以及选自二乙基单乙醇胺（DEMEA)、二甲基单乙醇胺（DMMEA)和二甲基甘氨酸 (DMgly)的叔胺化合物。
[0049] 在一些情况下，提供一种用于吸收0)2的制剂，所述制剂包含水、碳酸酐酶或其类 似物，以及具有式札琴馬的叔胺化合物；其中R 1选自由甲基、乙基和丙基组成的组；R2选自 由甲基、乙基和丙基组成的组；并且R3选自由2-羟乙基和羧甲基组成的组。
[0050] 在一些情况下，RJPR2是相同的或不同的。在一些情况下，R JP R2选自由甲基和 乙基组成的组。
[0051] 在一些情况下，叔胺化合物选自二乙基单乙醇胺（DEMEA)、二甲基单乙醇胺 (DMMEA)、二甲基甘氨酸（DMgly)和二乙基甘氨酸（DEgly)。
[0052] 在一些情况下，叔胺化合物具有至少8. 8、至少9、至少9. 2、或至少9. 7的pKa。
[0053] 在一些情况下，提供一种用于将0)2从负载离子的溶液解吸的方法，所述方法包 括：
[0054] 将所述负载离子的溶液供应至解吸单元，其中所述负载离子的溶液包含水、碳酸 氢根和氢离子和选自二乙基单乙醇胺（DEMEA)、二甲基单乙醇胺（DMMEA)和二甲基甘氨酸 (DMgly)的叔氨基化合物；
[0055] 为了催化所述碳酸氢根和氢离子的脱水反应，在所述解吸单元中提供碳酸酐酶或 其类似物，从而产生CO 2流和再生的贫离子溶液；
[0056] 以及
[0057] 将所述0)2流和所述再生的贫离子溶液从所述解吸单元释放。
[0058] 附图简述
[0059] 图1是工艺流程框图。
[0060] 图2是另一个工艺流程框图。
[0061] 图3是CO2通量相对于使用酶或不使用酶的不同的化合物的浓度的图。
[0062] 图4是相对于不同的化合物的浓度，酶比无酶的CO2通量比的图。
[0063] 图5是在25°C在1、2、3和4M的MDEA溶液中总动力学速率常数作为酶浓度的函数 的图。
[0064] 图6是在25°C在1、2和4M的TEA溶液中总动力学速率常数作为酶浓度的函数的 图。
[0065] 图7是在25°C在1和2M的DMMEA溶液中总动力学速率常数作为酶浓度的函数的 图。
[0066] 图8是在25°C在1和2M的TIPA溶液中总动力学反应速率常数作为酶浓度的函数 的图。
[0067] 图9是在25°C在0. 5、1和2M的DEMEA溶液中总动力学速率常数作为酶浓度的函 数的图。
[0068] 图10是用IM的DMMEA的kOT相对于酶浓度的图。
[0069] 图11是用2M的DMMEA的1^相对于酶浓度的图。
[0070] 图12是用不同浓度的DMMEA的kOT相对于酶浓度的图。
[0071] 图13是用不同的化合物TEA、MDEA和DMMEA的另一张1^相对于酶浓度的图。
[0072] 图14是用与100mg/L的碳酸酐酶组合的不同浓度的吸收化合物的kOT相对于pK a 的图。
[0073] 图15是用与200mg/