[发明专利]用添加空间位阻胺的胺水溶液从气体中去除CO2

说明书

本发明涉及一种吸收剂用于从工业气体中去除CO₂目的的用途。

就减少CO₂排放而言从工业气体中去除CO₂具有特殊的重要性，其中CO₂被认为是温室效应的主要原因。

工业上经常使用有机碱（如烷醇胺）水溶液（例如）作为吸收剂来去除酸性气体组分。

通过对吸收剂供热、减压或借助于合适的助剂进行洗提（stripping）而使之再生。一旦吸收剂已再生，则它可以在酸性气体组分的吸收中将其作为再生的溶剂来重新使用。

来自化石燃料燃烧的烟气是在近似大气压力下获得的。由于烟气中的CO₂含量典型地是在按体积计3%至13%左右，因此CO₂分压范围相应地在仅0.03巴与0.13巴之间。为了实现在这样低的CO₂分压下从烟气中充分地去除CO₂，一种合适的吸收剂得要具有非常高的CO₂吸收容量。特别是，在低CO₂分压下也应已确保最高可能的吸收容量。

吸收剂的吸收容量在很大程度上决定所需的吸收剂循环流速，并因此决定必要设备的尺寸和成本。由于加热和冷却吸收剂所需的能量与循环流速成正比，因此如果能够成功地降低吸收剂的循环流速，则将会在显著的程度上减少使溶剂再生所需的再生能量。

除了单纯的吸收容量外，对于一种胺的所谓的循环吸收容量至关重要的是，在该胺的热再生中，尽可能少量的在吸收过程中吸收的二氧化碳保留在溶剂中。伯胺和仲胺主要与吸收的CO₂形成氨基甲酸酯，这些氨基甲酸酯中相当的一部分即使在典型的再生条件下（120°C，2巴）也不会被再生，并以氨基甲酸酯的形式保留在溶液中，这涉及到这些胺溶液的吸收容量中只有某些部分可被用于去除CO₂。

由于这个原因，对于一种吸收剂具有显著的需求，该吸收剂一方面具有伯胺和仲胺的优点，即，它们的吸收容量高，另一方面在典型的再生条件下留在溶液中的化学结合的CO₂少。本发明的目的就是为了满足这种需求，即，为了能够利用这种吸收剂，以及为了提供这样一种从工业气体中去除CO₂的方法。

这个目的是通过使用由具有至少两种不同胺的水溶液组成的吸收剂实现的，其中

□任何在该水溶液的总的胺含量中的份额大于50wt.%的任意胺构成该水溶液中的第一胺组分，且其中

□在该总的胺含量中份额小于50wt.%的空间位阻胺构成该水溶液中的第二胺组分，

使流体流在<200毫巴的分压下与该吸收剂进行接触。

该水溶液的总的胺含量中的任意胺份额范围优选在60wt.%与90wt.%之间，并且特别优选在70wt.%与85wt.%之间。因此，该水溶液的总的胺含量中的空间位阻胺份额范围优选在1wt.%与40wt.%之间，并且首选<15wt.％。

在一个优选的实施方案中，该空间位阻胺是选自下组，该组包括：

(i)带有结合到叔碳原子上的伯氨基的胺，

(ii)带有结合到仲碳原子或叔碳原子上的仲氨基的胺，以及

(iii)其中叔碳原子或季碳原子位于该氨基的β位上的胺。

在这里，特别优选的空间位阻胺是2-氨基-2-甲基-1-丙醇（AMP）。许多可用于此目的的另外的空间位阻胺公开了在文件WO2008/145658A1、US 2009/0199713A1、US 4,217,236、US 5,700,437、US6,036,931以及US 6,500,397B1中。

任意胺优选为哌嗪或哌嗪衍生物。

在本发明进一步的实施方案中，任意胺是在分子中带有多于一个氨基的胺，其中该氨基以伯结构和以仲结构以及以伯结构与仲结构混合的形式存在。

在进一步有利的实施方案中，任意胺是具有式H₂N-R2-NH₂的二胺，其中R2代表C₂至C₆烷基。