在溶液中的胺-CO2反应产物可主要地为 碳酸氢盐，具有较少或无氨基甲酸盐。
[0040] 尽管图3~5显示了不形成氨基甲酸盐或形成低稳定性的氨基甲酸盐的受阻胺， 但不是所有位阻胺会在形成浆料的适当浓度下具有液-固相变。合适的浓度可包括其中胺 具有如下两种条件的浓度：a)在约0. 05巴（约5kPa)~约I. 0巴（约IOOkPa)的0)2存在 下的固/液相变；和b)适合在反应系统内流动的粘度。例如，在约0. 1巴（IOkPa)的0)2存 在下AMP的~4M溶液可在约30°C下开始沉淀。MMP的溶液在用于在反应系统中操作的合 适浓度下也可开始沉淀。例如，在约I. 0巴（约IOOkPa)的CO2存在下MAMP的~5M溶液 可在约30°C下沉淀。相比之下，具有适用于反应系统的粘度的MP溶液在循环捕集/释放 工艺中发现的典型条件下不会沉淀。因此，并不是所有位阻胺可适用于形成浆料。另外，一 些叔胺和/或其它非受阻胺可适用于形成浆料，即使所述胺是非位阻胺时也情况如此。例 如，在非水性溶液中并在约〇. 05巴（约5kPa)~约1巴（约IOOkPa)的CO2存在下哌嗪在 如下哌嗪浓度下可具有相变，所述哌嗪浓度具有用于在反应系统良好流动的合适粘度。
[0041] 适用于0)2分离工艺中的位阻胺的一些实例可包括由如下通式描述的烷醇胺/氨 基醚：
[0042]
[0043] 其中R1是氢或CfC4的烷基或羟烷基基团（例如-CH 3、-C2H5、-CH2OH或-C2H 4OH); 馬是C广C 4的烷基或羟烷基基团（例如-CH 3、-C2H5、-CH2OH或-C2H 4OH) ;R3是氢或C广C 4的烷基基团（例如-CH3);且R4是-OH或-OR5，其中1? 5是-(CH J-C(R1R2)-NHR3;且（各个） η是1~4(例如1~3)的整数。在一个优选实施方式中，所述位阻胺能够对应于如下所述 的结构，其中1^是_CH 3, 1?2是-CH 3, R3是氛或-CH 3, 1?4是-OH且η是1。关于这种优选实施 方式，如果R3是氢，则结构对应于2-氨基-2-甲基-1-丙醇（AMP)，而如果R 3是-CH 3，则结 构对应于2-N-甲基氨基-2-甲基-1-丙醇（MMP)。任选地，所述位阻胺能够对应于具有约 180amu (原子质量单位）或更小如约150amu或更小、或约120amu或更小或约IOOamu或更 小的分子量的胺。
[0044] 选择合适位阻胺的另一个方面可涉及溶液负载量，特别是选择能够在溶液中负载 至相对高的浓度并同时保持足够低的粘度从而使得具有期望流动特性的胺。例如，AMP的~ 3M水溶液（~27重量％ )在约45°C下可具有约2. 5cP的粘度。更通常地，在一些实施方 式中，胺溶液的粘度可为约15cP或更小，例如约IOcP或更小、约8cP或更小、约7cP或更小 或者约5cP或更小。
[0045] 在各种实施方式中，溶液中胺的量可为如下所述的量：提供期望的CO2吸附量，同 时维持在反应系统内流动的期望粘度。优选的浓度可以随特定的胺变化，因为期望浓度可 还取决于在有利条件下造成沉淀的浓度。在特定实施方式中，胺的浓度可为至少约I. 5M，例 如至少约2. 0M、至少约2. 5M、至少约3. 0M、至少约4. OM或至少约5. 0M。另外或可选地，胺 浓度的量可为约9. OM或更小，例如约8. OM或更小、约7. OM或更小或者约6. OM或更小。
[0046] 胺-CO^应产物（碳酸氢盐）的沉淀
[0047] 提高特定受阻胺的工作容量的一种选择可为利用相变，使得捕集的0)2能够在释 放或再生之前沉淀。在这种类型的实施方式中，可在溶液相中（至少部分地）实施〇)2的 捕集，而可在固体或浆料相中实施释放。这可通过在CO2捕集和释放系统中的期望位置处 在溶液与浆料相之间有意地诱发相变来完成。
[0048] 图1显示了在~0· 1巴（~IOkPa)的恒定气相CO2分压下2-氨基-2甲基-1-丙 醇（AMP)的溶液的相图，其中横轴是温度且纵轴是AMP在水溶液中的浓度。在图左侧部分 中的虚线代表相空间部分，其中固相处于平衡下（例如沉淀物浆料），而右侧的实线仅代表 溶液。在图1中选择约〇. 1巴（约IOkPa)作为CO2的代表性分压，会在使含CO 2的气体料 流与用于碳捕集的胺溶液接触时遇到所述分压。根据图1，对于具有用于CO2捕集和释放工 艺的合理胺浓度的一些溶液如具有~3. 5M至~6. OM的AMP浓度的溶液，AMP可以是在~ 30°C到~60°C的温度下具有固-液相变的胺的实例。约30°C~约60°C的温度范围是有利 的，因为不需要低于室温的冷却，且对于基于水溶液的系统，溶剂不需要沸腾。另外，具有~ 3. 5M到~6. OM的浓度的AMP溶液的粘度足够低从而提供良好的流动性能。如果期望在超 过~60°C的温度下实施捕集工艺，则更高的AMP浓度仍是合适的。
[0049] 如图1中所示，提高胺溶液（例如AMP)的温度通常能够降低胺的浓度，所述胺能 够保留在溶液中而不形成平衡固相，如导致形成浆料的固相。由此，在负载有〇)2的胺溶液 中诱发沉淀的一种方式可以为降低溶液的温度。诱发沉淀的另外或可选的方式例如可以为 提高溶液中胺（和/或胺-〇)2反应产物）的浓度，同时维持相对恒定的温度。
[0050] 图2提供了另一类型的分析图以理解溶液中的受阻胺的特性与可利用的0)2分压 之间的关系。不是关注胺-CO2反应产物的溶解度，而是图2中的图显示了对于胺的水溶液， 溶解的CO2 (液体）与气相CO2(汽体）之间的气-液平衡，其中所述胺为AMP。在图2中， 横轴对应〇)2在气相中的分压，而纵轴代表溶液的每摩尔胺的CO 2的摩尔比。图2中所示的 线代表恒温线。
[0051] 应注意，图2中的平衡值看起来由胺对0)2的吸附量的贡献来控制。在约25°C下 和~IOOkPa的CO2分压下CO2在水中的平衡浓度呈现为约0. 03M。在更高温度下，该值更小。 如图1中所示，在约45°C下和~IOkPa分压下CO2在~3M的AMP溶液中的平衡浓度可以为 大于~3M，其比由水造成的平衡吸附的量大了约2~3个数量级。由此，由含胺的水料流吸 附的CO2的量看起来可由胺吸附的CO 2的量控制，同时水本身贡献的容量的量可忽略。（应 注意，水性环境确实看起来有助于利用胺来捕集CO2，因为水性环境允许形成碳酸氢盐。）
[0052] 图2显示了改变温度可如何影响在胺的水溶液中吸附的CO2的量。对于典型气体， 已知的是，气体在水溶液中的溶解度通常随温度升高而降低。换言之，在溶液中保持恒定量 的溶解气体所需要的气相气体的分压可通常随温度升高而升高。添加胺化合物，例如通过 使得另外溶解的CO2以胺盐（例如氨基甲酸盐、碳酸氢盐或碳酸盐）的形式保留在溶液中， 能够改变这种平衡。然而，如图2中所示，利用胺进行的吸附不一定改变如下基本趋势：高 温度可导致溶液中溶解气体的浓度降低。
[0053] 对于其中在整个CO2捕集和释放（或吸附和解吸）循环中维持溶液相（与浆料相 对）的常规系统，能够使用类似于图2的图来确定胺溶液的潜在工作容量。例如，随着溶液 排出捕集段，能够在诸如~〇. 1巴（~IOkPa)的CO2分压、在~45°C下的条件下捕集CO 2。 这些条件可大致对应于从具有大致为10%的CO2含量的料流如烟道气中捕集CO2。然后可 将富集CO2的溶液传送入再生或释放段并加热至释放温度如90°C (或可能大于溶剂沸点的 温度）以释放尽可能多地CO2。在捕集温度下溶液中的0)2与在释放条件下保留在溶液中 的CO2之间的差能够代表工作容量。如果在具有高CO 2分压如~1巴（~IOOkPa)的容器 内释放CO2，则溶液的潜在工作容量可对应在~45°C /~0. 1巴（~IOkPa)下的数据点与 在~90°C /~I. 0巴（~IOOkPa)下的数据点之间的差。
[0054] CO2捕集和释放系统的工作容量与纯溶液类系统的工作容量可明显不同，所述CO 2捕集和释放系统涉及沉淀从而形成浆料。在捕集期间，可将诸如图2的气-液平衡图用于 确定能够被捕集而不会造成沉淀的CO2的量。
[0055] 在溶液退出捕集段之后，则可诱发沉淀从而形成沉淀的胺-CO2反应产物的浆料。 此时，能够以两种方式改变平衡因素。首先，胺-CO2反应产物的固-液平衡形式的第二平 衡可变得重要。所述固-液平衡能够指示胺_〇)2反应产物从溶液沉淀出去的量。第二，由 于胺_〇)2反应产物的沉淀，溶液中总的胺浓度通常降低。图2中所示的气-液平衡是以溶 液中胺浓度恒定的假设为基础的。随着将胺以沉淀物的形式从溶液中去除，可使胺的浓度 降低，导致溶液吸附〇)2的容量相应降低。降低的胺浓度与溶液容量的降低之间的相关性 可能不是完全线性的，但除非由于沉淀而几乎完全去除了胺，否则出于讨论的目的，所述关 系可大致为线性。
[0056] 在一些实施方式中，当使一种或多种胺-CO2产物从溶液沉淀时，可使溶液中约~ 50重量％的胺作为反应产物的一部分而沉淀。确切的量可取决于多种因素，诸如吸附的 CO2的量、用于造成沉淀的条件或多种其它因素。例如，初始胺浓度、CO2的吸附或负载程度、 温度和压力都能影响是否溶液中所有的胺-CO2产物都将沉淀、或是否仅超过溶解极限的 胺-〇)2产物部分将沉淀。由此，约~50重量％能够代表在约20重量％~约80重量％ (或 更大）范围内的沉淀量。由于捕集在沉淀物中的胺通常对气-液平衡无贡献，所以捕集在 沉淀物中的胺的百分比可造成在平衡时能够吸附的〇)2的量的相应百分比降低。由此，胺的 沉淀能够导致CO2吸附容量也有约~50重量％如约20重量％~约80重量％的降低。应注 意，如果使用较低的温度来造成沉淀，则在给定胺浓度下较低的温度能够导致增大的〇)2平 衡吸附值。然而，如果温度降低是足够小的，例如小于约30°C，则由于因分配造成的溶液中 的胺损失造成的吸附容量的降低，通常可超过因温度降低而造成的吸附容量的任意增加。
[0057] 在沉淀之后，可将沉淀的固体与大部分溶剂分离。通过防止沉淀物中的胺和/或 CO2与大部分溶剂再接合，这种分离可有效地将降低的CO2含量"锁入"大部分溶剂中。结 果，至少一部分工作容量可基于捕集段与分离的大部分溶剂之间吸附的CO2之差。
[0058] 基于在再生或释放CO2之后残留吸附在胺溶液中的CO2的量，能够确定工作容量的 剩余部分。沉淀物的分离，能够导致浆料具有高固体浓度。然后可将具有高固体浓度的这 种浆料传送入一个或多个再生段。在一个或多个再生段中，可将浆料暴露在低的压力、高的 温度、汽提气体或其组合下。在释放CO2之后，可残留下来具有高胺含量的胺水溶液。存在 于浓缩胺溶液中的所有〇)2都还能够再循环，因此可还有助于限定CO2捕集和释放系统的潜 在工作容量。
[0059] 遥逝
[0060] 可对水溶液中胺的浓度进行调节从而例如保持所需要的期望粘度，