[发明专利]用于从气体混合物吸收CO2的方法、吸收介质和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于从气体混合物吸收CO₂的方法，还涉及吸收介质和用于进行所述方法的设备。

对于从烟气除去二氧化碳而言，特别是对于减少从发电厂工艺排放被认为是温室效应的主要原因的二氧化碳，从气体混合物吸收二氧化碳受到特别的关注。对于从天然气、生物气、合成气或精炼厂中的含CO₂的气流除去CO₂而言，CO₂的吸收也同样受到关注。此外，一些方法需要二氧化碳，对于这些方法，可以通过本发明的方法获得作为起始原料的CO₂。

背景技术

在工业规模上，通常将烷醇胺的水溶液作为用于从气体混合物吸收CO₂的吸收介质。通过加热、降压至较低的压力或汽提将负载了的吸收介质再生，生成解吸的二氧化碳。在再生方法之后，吸收介质可以重新使用。这些方法描述于例如Rolker，J.；Arlt，W.；“Abtrennung von Kohlendioxid aus Rauchgasen mittels Absorption”，Chemie Ingenieur Technik 2006，78，第416至424页中。

这些方法的缺点在于，对于通过吸收和随后的解吸分离出CO₂而言需要相对大量的能量，并且在解吸过程中仅有部分被吸收的CO₂被再次解吸，使得在吸收和解吸循环中用于CO₂吸收的烷醇胺的比例低。此外，所使用的吸收介质是强腐蚀性的。

将离子液体用于吸收CO₂描述于X.Zhang等，“Screening of ionic Liquids to Capture CO₂ by COSMO-RS and Experiments”，AIChE Journal，第54卷，第2171至2728页中。

发明内容

已出人意料地发现，通过使用2，3-二氢-2，2，4，6-四甲基吡啶从气体混合物吸收CO₂可以避免已知方法的缺陷。

因此，本发明提供了通过使气体混合物与包含水和2，3-二氢-2，2，4，6-四甲基吡啶的吸收介质接触，从而从气体混合物吸收CO₂的方法。

本发明还提供了吸收介质，其包含处于均匀相中的水、2，3-二氢-2，2，4，6-四甲基吡啶和至少一种有机溶剂。

本发明还提供了从气体混合物分离CO₂的设备，其包括吸收单元、解吸单元和循环吸收介质，所述循环吸收介质包含处于均匀相中的水、2，3-二氢-2，2，4，6-四甲基吡啶和至少一种有机溶剂。

在本发明的方法中，通过使气体混合物与包含水和2，3-二氢-2，2，4，6-四甲基吡啶的吸收介质接触而实现CO₂的吸收。2，3-二氢-2，2，4，6-四甲基吡啶可以通过US 2,516,625和US 4,701,530中描述的方法由丙酮和氨制备。

除2，3-二氢-2，2，4，6-四甲基吡啶以外，所述吸收介质还可以包含2，3-二氢-2，2，4，6-四甲基吡啶的一种或多种互变异构体，特别是2，5-二氢-2，2，4，6-四甲基吡啶、1，2-二氢-2，2，4，6-四甲基吡啶和1，2，3，4-四氢-2，2，6-三甲基-4-亚甲基吡啶。

在本发明的方法中，除水和2，3-二氢-2，2，4，6-四甲基吡啶以外，所述吸收介质优选还包含至少一种水混溶性有机溶剂。对于本发明的目的而言，术语“水混溶性有机溶剂”是指在水中溶解至至少10重量％的溶剂，或至少10重量％的水溶解在所述溶剂中。特别优选与水之间没有混溶间隙且可以任何比例与水混溶的水混溶性有机溶剂。

在优选的实施方案中，包含水、2，3-二氢-2，2，4，6-四甲基吡啶和至少一种水混溶性有机溶剂的吸收介质以单相的形式存在。吸收介质的单相性质可以通过适当选择水混溶性有机溶剂和适当选择水、2，3-二氢-2，2，4，6-四甲基吡啶和水混溶性有机溶剂的比例而实现。

同样，优选这样的实施方案，其使用包含水、2，3-二氢-2，2，4，6-四甲基吡啶和至少一种水混溶性有机溶剂的吸收介质，其中在吸收CO₂之后所述吸收介质以单相的形式存在。在吸收CO₂之后所述吸收介质的单相性质可能受与在吸收之前影响吸收介质的单相性质的因素相同的因素影响，并且可能还另外受在使气体混合物与吸收介质接触过程中选择的温度和压力的影响。