[发明专利]从气体混合物中吸收CO2的方法

说明书

本发明涉及一种从气体混合物中吸收CO₂的方法。

在很多工业方法或化学方法中产生的气流中不希望的高含量CO₂必须降低，以用于进一步的加工处理、运输或防止发生CO₂排放。

在工业规模上，通常将烷醇胺的水溶液作为吸收介质用于从气体混合物中吸收CO₂。通过加热、降压至较低的压力或汽提，使加载的吸收介质再生，并且二氧化碳被解吸。在再生处理之后，吸收介质可以被重新使用。这些方法例如描述于Rolker,J.；Arlt,W.；“Abtrennung von Kohlendioxid aus Rauchgasen mittels Absorption”[通过吸收从废气去除二氧化碳]Chemie Ingenieur Technik 2006,78,第416至424页,以及Kohl,A.L.；Nielsen,R.B.,“Gas Purification”,第5版,Gulf Publishing,Houston 1997。

然而这些方法的缺点是，通过吸收和随后的解吸移除CO₂需要相当大量的能量，以及在解吸中，仅部分被吸收的CO₂被再次解吸，因此在吸收和解吸的循环中，吸收介质的能力是不足的。

US 7,419,646描述了一种用于废气脱酸的方法，其中所使用的吸收介质在吸收酸性气体时形成两个可分离的相。特别在第6栏引用了4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶作为用于吸收酸性气体的反应性化合物。US 7,419,646的方法的缺点是需要附加的设备，以分离在吸收过程中产生的两个相。

US 2009/0199709描述了一种类似的方法，其中在吸收酸性气体之后，加热加载的吸收介质，以产生两个可分离的相，随后将其彼此分离。在此也引用了4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶作为适于吸收酸性气体的反应性化合物。

FR 2900841和US 2007/0286783描述了用于将废气脱酸的方法，其中通过萃取将与CO₂反应的反应性化合物从加载的吸收介质中分离。所引用的用于吸收酸性气体的反应性化合物之一是4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶。

WO 2010/089257描述了一种从气体混合物中吸收CO₂的方法，所述方法使用包含水和4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶的吸收介质，其中胺可以在4-氨基上被烷基化。然而，在包含4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶作为吸收剂的吸收介质的情况下，在吸收CO₂期间容易发生氨基甲酸盐的沉淀。WO 2010/089257描述了溶剂，例如环丁砜或离子液体的添加，以维持吸收介质为单相，并得到更高的CO₂吸收能力。

因此，仍然需要一种从气体混合物中吸收CO₂的方法，通过所述方法，在高的吸收率同时可得到高的CO₂吸收能力，并且即使在没有添加溶剂时，也可以在CO₂的吸收和吸收介质的再生期间，防止分离成两个液相或防止固体沉淀。

现在已经发现可以通过使用包含在4-氨基上经取代的4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶的吸收介质达到该目的，所述4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶的位于4-氨基上的取代基具有合适的可以提高水溶性的官能团。

因此本发明提供一种从气体混合物中吸收CO₂的方法，所述方法通过使气体混合物与包含水和至少一种结构式(I)的胺的吸收介质接触来进行

其中，

R¹是-(CH₂)_n-(XCH₂CH₂)_m-Y-R³基团，其中

R³＝氢或具有1至6个碳原子的烷基，

X和Y彼此独立地是NR³、氧、SO或SO₂，其中在Y＝SO和Y＝SO₂的情况下，R³不是氢，且Y-R³可以是N-吗啉基或N-哌嗪基，

n＝2至4

m＝0至4，且

R²是氢、具有1-6个碳原子的烷基或基团R¹。