[发明专利]溶剂处理方法

说明书

发明领域

本发明涉及胺以及它们在从气流中捕集二氧化碳中的用途。

发明背景

对于温室气体的固定生产者存在着不断增长的压力来显著降低它们的大气排放。特别关注的是二氧化碳（CO₂）到大气中的排放。减少大气CO₂排放的一种方法是通过在一个点源将其捕集并且随后储存在地质的或其他储存器中。

用于从发电站以及其他燃烧烟气的装置中捕集CO₂的方法被称为燃烧后捕集（PCC）。在当前提出的燃烧后捕集方法中，首先使用一种在吸附剂中适合的溶剂将烟气中的CO₂从氮气和残余氧气中分离出。该溶剂通常是一种包含多种组分的、经受与该酸性气体如CO₂的一种化学反应的水性碱性混合物。它可以包含胺类（例如，烷醇胺、氨、烷基胺）和/或无机盐（例如，碳酸盐或磷酸盐）。随后以一种称为汽提（或者再生）的方法将CO₂从该溶剂中除去，由此允许该溶剂得到再使用。将经汽提的CO₂通过压缩和冷却进行液化，使用适当的干燥步骤以防止水合物的形成。这种形式中的PCC适合于多种的固定的CO₂源，包括发电站、钢铁厂、水泥窑、焙烧炉以及冶炼炉。

当将CO₂吸入一种含有机胺的水溶液中时，可以发生多个反应。以下平衡式被认为是对于基于溶液的CO₂捕集通用的：

在此，R₁R₂NH是一种典型的其天然形式的捕集胺，R₁R₂NH₂⁺是该胺的质子化形式，R₁R₂NHCO₂^-是该胺的氨基甲酸酯的衍生物（胺与CO₂该发生反应的直接产物），并且HCO₃^-和CO₃^2-对应地是重碳酸盐和碳酸根离子（胺催化的CO₂捕集的直接产物）。上面等式(5)的左手侧是非常受到亲睐的，这样碳酸根离子在有机胺的捕集化学作用中仅起到了极小的作用。在CO₂与OH^-离子之间的直接反应形成重碳酸盐是缓慢的，但是这个CO₂捕集的路线对于叔胺而言是重要的，叔胺不会与该CO₂分子形成一个直接的键。

2-氨基乙醇（一乙醇胺或者'MEA'）被广泛地认为是用于工业CO₂捕集的最有效的胺，但具有多种限制，包括由于氧化溶剂的降解，以及脱附该CO₂并且将该MEA分子再生用于再次使用所需要的高能量要求。胺用作CO₂捕集中的吸附剂可能受到热降解和胺氧化的限制，这样大多数国际研究集中于新颖的用于CO₂捕集的胺溶剂的发展。

本申请人已经发现了当使CO₂与多种胺并且特别是与伯胺和仲胺相接触时，在PCC过程中形成了多种化合物，诸如硝酰胺、N-为中心的有机氧化物、亚硝胺、以及有机硝酸盐。这些化合物在该烟气与捕集溶剂相接触的过程中形成，并且它们在CO₂捕集溶剂再次使用时在其中累积。另外，在该含CO₂的气体流与液相溶剂之间相接触的过程中，溶剂以及在CO₂与溶剂之间反应的挥发性副产物转移到该气体流中并且由该气体流携带并且如果剩下的未处理的话，则排放到大气中。在本发明的背景中，提及CO₂捕集溶剂包括该液相的溶剂、任一种气相溶剂以及任何吸收的、吸附的、或者以其他方式与该气相溶剂分子化学结合或与其相缔合的化合物。

本发明的一个目的是克服或者至少减轻与这些化合物的形成相关联的这些问题中的一个或多个。

在该说明书中提及任何现有技术不被并且应该不被认为是一种承认或者任何形式的建议，即：该现有技术形成了在澳大利亚或任何其他司法管辖区域中公共常识的一部分，或者该现有技术可以被本领域内普通技术人员合理预期进行确定、理解、并且视为相关。

发明概述