[发明专利]在气体纯化期间减少胺基液体吸收系统中亚硝胺形成的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年3月30目提交的美国临时专利申请第61/469,233号的权益，该专利申请的全部内容通过引用并入本文中。

背景

本公开总体上涉及用于在含NOx酸性气流的气体纯化期间用胺基液体吸收系统减少亚硝胺形成的方法。

发电厂可在锅炉中燃烧各种燃料(例如煤、烃、生物质、废产物等)，例如用以产生蒸汽和电力。经常对这种燃烧过程的排气流(例如，烟道气)进行处理，以在将烟道气排放到环境之前中和或去除各种化合物，例如二氧化碳(CO₂)、硫氧化物、氮氧化物(NOx)和颗粒物。这些下游过程其中包括燃烧后捕集系统。其中的问题是大体积的烟道气，因为基本上为大气压力和存在N₂。CO₂含量也相对小，从而导致捕集部的设备非常大。

在用于从烟气流中分离酸性气体(例如CO₂)的燃烧后过程中，通常将包含胺化合物或氨水溶液的液体溶液用作洗涤溶液。在吸收过程中，在吸收单元中利用胺基洗涤溶液吸收酸性气体，以形成含有所吸收酸性气体的被称为富胺溶液的可溶盐(例如碳酸氢盐)溶液。然后，在再生单元中，通常在较高的温度下和/或变化的压力下，从胺基溶剂中解吸或去除盐形式的被吸收酸性气体。

胺基溶剂去除二氧化碳的能力，通常取决于其平衡溶解度以及传质和化学动力学特征。用于胺基洗涤溶液中的示例性胺化合物通常包括：一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)、二异丙醇胺(DIPA)、氨基乙氧基乙醇(二甘醇胺)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)及它们的各种组合。胺基洗涤溶液还可以包含促进剂和/或催化剂。促进剂和/或催化剂通常是用于提升与CO₂捕集有关的反应动力学。示例性的促进剂和催化剂包括：仲二胺或三胺(例如哌嗪)或者酶(例如碳酸酐酶或其类似物)。促进剂可以采用溶液形式或者固定在固体或半固体表面。通常提供抑制剂用以使腐蚀和溶剂降解最小化。

在使用仲胺(例如哌嗪)的胺基洗涤系统中，如果酸性气流含有NOx，则可以形成亚硝胺。NOx(可包括NO、NO₂、N₂O₃)和溶液反应产物(例如NO₂^-)与仲胺相互作用而形成亚硝胺。亚硝胺被认为是危险的，并且可能需要特殊处理和/或尾气处理。

鉴于前文，在本领域中需要在用胺基液体吸收系统对含NOx气流进行气体纯化期间减少亚硝胺的形成。

概述

本文公开了用于减少亚硝胺前体从含NOx气流中形成的酸性气体纯化方法。在一个实施方案中，用于减少亚硝胺前体从含NOx气流中形成的酸性气体纯化方法，其中酸性气体被选择性地吸收于包含至少一种仲二胺或三胺的胺基洗涤溶液中，该方法包括：用包含至少一种仲二胺或三胺的胺基洗涤溶液从含NOx物类的气流中吸收二氧化碳，从而提供被释放到环境中的无二氧化碳的气流，其中吸收酸性气体形成富胺溶液；以及在升高的温度下对富胺溶液进行再生以释放出二氧化碳，从而形成再生的贫胺溶液，其中设置吸收和再生，使得相对于碳酸氢盐物类，促进至少一种二胺或三胺的氨基甲酸盐物类的形成。

在另一个实施方案中，用于减少亚硝胺前体从含NOx气流中形成的酸性气体纯化方法，其中酸性气体被选择性地吸收于包含至少一种仲二胺或三胺的胺基洗涤溶液中，该方法包括：用包含至少一种仲二胺或三胺的胺基洗涤溶液从含NOx物类的气流中吸收二氧化碳，从而提供被释放到环境中的贫二氧化碳气流，其中吸收酸性气体形成富胺溶液；在升高的温度下对富胺溶液进行再生以释放出二氧化碳，从而形成再生的贫胺溶液；以及去除热稳定的胺盐达到小于1％。

通过参考下面对本公开各种特征的详细说明以及包含其中的实施例，可以更容易地理解本公开。

附图简述

现在参照附图，其中用相同的附图标记对相同要素编号：

图1描述了示例性的用于从气流中去除酸性气体的液体胺吸收系统。

图2图示说明了对于各种仲胺的亚硝化作用，现有技术的log(k₂，单位是M^-1秒^-1)相对于pKa的图示。

图3用图示说明了预测物类分布，其为CO₂/哌嗪活化的基于MDEA胺的溶剂体系中CO₂负载的函数。

详述