专利名称：二氧化碳吸收剂及其使用方法
二氧化碳吸收剂及其使用方法相关申请的交叉引用本发明部分地为2008年12月M日递交的美国专利申请序号12/343905的延续。关于联邦政府资助的研究与开发的声明本发明由政府支持在能源部-NETL授予的资助号DE-NT0005310下作出。联邦政府在本发明中具有某些权利。背景本发明涉及氨基-硅氧烷组合物及其作为二氧化碳吸收剂材料的用途。粉煤电厂目前产生在美国所使用电力的超过一半。在2007年，这些工厂放出超过 19亿公吨的二氧化碳(CO2)，并就其本身而论占发电厂总CO2排放的83%和美国总CO2排放的33%。消除或者甚至减少这些排放在减少温室气体排放的任何计划中将是必需的。自气流分离CO2已经在食品生产、天然气脱硫及其它工艺中得到商业化数十年。基于含水单乙醇胺(MEA)的溶剂捕获目前被认为是自废气分离CO2的最佳商业可利用技术， 并且是该领域未来发展得以评价的基准。不幸的是，基于胺的系统未被设计用于处理由粉煤电厂产生的大体积烟气。将基于胺的(X)2捕获系统按比例缩放至这样的工厂要求的大小估计会导致来自这样的工厂的电力总成本增大83%。将该项技术应用于美国的全部现有粉煤电厂可花费每年1250亿美元，使得基于MEA的(X)2捕获对于大规模商业化是不合需要的选择。在预期成为目前采用的基于MEA的系统的可行替代的任何CO2捕获技术中，有许多性能将合乎需要地得到呈现或提高。例如，任何这样的技术将合乎需要地呈现高的净(X)2 容量和载体溶剂(例如水)的消除，并可提供较低的资本成本和操作成本(对加热和冷却需要较少的材料体积，因此需要较少的能量)。较低的反应热将意味着需要较少的能量以自材料释放co2。合乎需要地，所述技术将不需要捕获前气体压缩，以致于可在低(X)2分压下达到高的净(X)2容量，降低捕获所需要的能量。采用具有较低粘度材料的技术将提供改善的质量传递、减少需要的设备大小，以及减少使其运转的能源成本。所采用材料的低挥发性和高度的热、化学和水解稳定性可减少需要补充的材料量。当然，任何这样的技术也将合乎需要地具有低材料成本，以致于用于所述系统的材料构成成本将被减至最小。在高压下 CO2释放的可操作性可减少隔绝之前(X)2压缩所需要的能量。最后，这样的技术也将合乎需要地呈现腐蚀性减少以帮助减少资本成本和维护费用，并且进一步将不需要显著冷却以达到所要求的净CO2载荷，减少操作成本。不幸的是，以上所描绘的要求性质中的许多种彼此相互作用和/或依赖，以致于它们不能独立变化，需要折衷。例如，为了具有低挥发性，用于任何这样的技术的材料通常必须具有相对高的分子量，但是为了具有低粘度，材料必须通常具有相对低的分子量。为了在低压下具有高(X)2容量，吸收剂材料与二氧化碳形成包含衍生于吸收剂材料与(X)2的结构单元的加合物的总反应热应相对高，但是将受益于相对反应热，吸收材料与二氧化碳易于自这样的加合物再生。合乎需要地，应提供将尽可能多的以上所要求性质最佳化、然而不引起对其它所要求性质的实质损害的CO2捕获技术。在最低限度下，为了商业上可行，这样的技术应合乎需要地为低成本的，并且采用具有低挥发性、高热稳定性和高的净(X)2容量的材料。简短描述根据一方面，本发明提供包含以下结构I的氨基-硅氧烷组合物
权利要求
1.包含以下结构I的氨基-硅氧烷組合物
2.具有以下结构Ia的权利要求1的組合物
3.具有以下结构Λ的权利要求1的組合物
4.权利要求1的組合物与ニ氧化碳的反应产物。
5.包含以下结构II的氨基-硅氧烷組合物
6.具有以下结构IIa的权利要求5的組合物
7.具有以下结构IIb的权利要求5的組合物
8.权利要求5的組合物与ニ氧化碳的反应产物。
9.包含以下结构III的氨基-硅氧烷組合物
10.具有以下结构IIIa的权利要求9的组合物
11.具有以下结构Inb的权利要求9的组合物
12.权利要求9的组合物与二氧化碳的反应产物。
13.包含以下结构IV的氨基-硅氧烷组合物
14.具有以下结构IVa的权利要求13的组合物
15.权利要求13的组合物与二氧化碳的反应产物。
16.包含以下结构V的氨基-硅氧烷组合物
17.制备具有结构3的氨基-硅氧烷组合物的方法，所述方法包含使具有结构1的甲硅烷氧基甲硅烷基环氧乙烷与具有结构2的有机胺接触
18.权利要求17的方法，其中甲硅烷氧基甲硅烷基环氧乙烷具有以下结构Ia
19.甲硅烷氧基甲硅烷基环氧乙烷，其具有以下结构Ia
20.减少过程流中二氧化碳量的方法，其包含使流与包含至少一种氨基-硅氧烷的二氧化碳吸收剂接触，所述氨基-硅氧烷选自具有结构I的氨基-硅氧烷、具有结构II的氨基-硅氧烷、具有结构III的氨基-硅氧烷和具有结构IV的氨基-硅氧烷
21.权利要求20的方法，其中氨基-硅氧烷为液体。
22.权利要求20的方法，其中所述过程流为来自煤燃烧的副产物。
23.氨基-硅氧烷VI与二氧化碳的反应产物
24.减少过程流中二氧化碳量的方法，其包含使流与包含至少一种具有结构VI的氨基-硅氧烷的二氧化碳吸收剂接触
全文摘要
根据一个方面，本发明提供包含结构I、II、III、IV或V中至少一种的氨基-硅氧烷组合物，所述组合物可用于自气流比如电厂烟气捕获二氧化碳。另外，本发明提供制备提供的氨基-硅氧烷组合物的方法。还提供采用本发明的氨基-硅氧烷组合物作为与二氧化碳反应形成二氧化碳加合物的种类来减少过程流中二氧化碳量的方法。由本发明提供的氨基-硅氧烷组合物与二氧化碳的反应为可逆的，因此所述方法提供所述组合物的多循环使用。
文档编号B01D53/14GK102549001SQ201080045025
公开日2012年7月4日 申请日期2010年4月1日 优先权日2009年7月30日
发明者G·L·索洛维奇克, J·L·李, L·N·路易斯, M·I·鲁宾什塔恩, M·J·奥布里恩, R·J·佩里, S·克尼亚延斯基, T·H·林 申请人:通用电气公司