[发明专利]用于吸收CO2的C1-C8羧酸盐溶液

说明书

本发明提供了一种用于在组合物中捕获至少一种酸性气体、从所述组合物中释放所述气体以及随后使所述组合物再生以再利用的方法。该方法包括通过将所述酸性气体与捕获组合物接触来捕获酸性气体的步骤，所述捕获组合物包含至少一种溶解在基本上由水组成的溶剂体系中的羧酸盐。

技术领域

本发明涉及用于捕获以及随后释放酸性气体(如，二氧化碳)的方法。捕获涉及使气体与羧酸盐的水溶液接触。

背景技术

由于越来越多地使用化石燃料，大气中二氧化碳的浓度已从工业化前时期的280ppm上升至2013年的近400ppm，导致全球平均温度升高。预计在短期到中期会进一步增加，直到建立不会导致大量CO₂排放的能源供应。根据国际能源署世界能源展望(2002年)，燃烧产生的二氧化碳排放量预计每年增加约1.8％，如果继续以该速度增长，则到2030年，二氧化碳排放量将比2000 年增加70％。

当前捕获CO₂和其他酸性气体的方法昂贵且远非大规模应用的理想选择，因此，本发明试图通过提供一种技术方案来解决该问题，该技术方案相对简单且使用廉价的方法和消耗品，旨在尽量减少大规模部署对整体环境的影响。

WO2015/092427公开了使用溶解在质子性溶剂(例如，水)和非水有机溶剂的混合物中的羧酸盐来捕获和释放CO₂和其他酸性气体的方法。发明人发现，非水溶剂环境的存在使得碳酸的pKa(或更具体地说，含水CO₂)增加程度小于羧酸的pKa，这意味着羧酸根离子变成了有效的捕获剂。这允许在非常规条件下开发非常规捕获剂，以消除或改善与当前最先进捕获技术相关的许多次要缺点，但最关键的是，这将整个捕获和释放周期的能量输入需求降低到目前认为不可能的水平。

从实际的角度来看，非水溶剂的使用带来的问题可能会限制该技术的效用。溶剂倾向于具有适度的挥发性，这意味着需要补给，溶剂倾向于可燃，从而导致额外的安全措施，并且由于溶剂暴露于杂质(例如，氧气，在含酸性气体的气体中)中而可能会出现少量降解。然而，据了解，如果没有非水溶剂，则羧酸盐作为捕获剂是无效的，因为共轭酸的pKa太低，以至于它们无法与含水二氧化碳和碳酸反应以取代二氧化碳水合平衡。

发明内容

在本发明的第一方面，提供一种有效捕获酸性气体的方法。该方法包括：

a、通过使所述酸性气体与捕获组合物接触来捕获酸性气体，所述捕获组合物包含至少一种溶解在基本上由水组成的溶剂体系中的羧酸盐。

该方法还可以包括：

b、通过加热加载的捕获组合物，和/或通过使加载的捕获组合物置于汽提气流中(例如，空气)，和/或通过降低加载的捕获组合物上的压力，来释放所述至少一种酸性气体。

该方法还可以包括：

c、通过冷却和/或增加所述捕获组合物上的压力，使所述捕获组合物再生。

本发明源于发明者对给定化合物的pKa值的认识，即给定化合物的pKa 值是其共轭碱稳定性的函数，可以依赖于测量pKa的溶剂环境的总特性。