[发明专利]用于捕获和释放酸性气体的系统

说明书

本发明提供了用于在组合物中捕获CO₂，从所述组合物中释放所述CO₂，以及所述组合物的后续再生以再使用的方法，所述方法包括进行步骤(a)、步骤(b)和步骤(c)：(a)通过将所述CO₂与捕获组合物接触捕获CO₂，所述捕获组合物包括至少一种烃基单羧酸的碱金属盐、至少一种聚醚溶剂以及选自水和另一种质子溶剂或试剂的质子溶剂；其中所述至少一种烃基单羧酸的碱金属盐以1M至14M之间的水平初始存在于所述组合物中；(b)通过用空气流使所述组合物经历加热或汽提应用，释放所述CO₂；以及(c)通过冷却再生所述捕获组合物。所述方法通常被应用至二氧化碳的捕获和后续的释放，并且所述方法使用便宜的消费品，提供了方便和简单的方法，相对于现有技术中的方法产生了显著的进步。

本申请是申请日为2014年12月19日、申请号为201480074448.6、名称为“用于捕获和释放酸性气体的系统”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及捕获二氧化碳的新方法，并提供替代性的材料，其可更方便和有效地被应用至二氧化碳气体和其他酸性气体的吸收和释放。

背景技术

作为化石燃料使用增长的结果，大气中的二氧化碳浓度以从前工业化时代的280ppm 上升至2013年的近乎400ppm^1,2，导致全球平均温度的上涨。预计这在短期至中期内将进一步增加，直至建立起不再导致显著CO₂排放的能源供应³。根据国际能源署世界能源展望(2002)，燃烧产生CO₂排放的预计增长大约为每年1.8％，并且至2030，如果以那个速率继续，其将会在2000年水平的70％以上⁴。

因此，不显著减少CO₂排放，到2100年全球平均温度可能增加1.4-5.8K⁵。由于煤在全球的丰富储量，这种燃料在世界上许多国家被广泛用于发电。然而，对于每单位电力的产生来说，与天然气相比，煤的燃烧产生大约2倍量的CO₂。这个问题在将来可能会加重，因为为了维持发展中国家例如中国和印度的经济增长，用于发电机组的煤的燃烧预期将增加。其他重要的CO₂制造者包括水泥制造厂和氨生产厂。然而，主要问题来自于燃煤发电站，目前超过33％的全球CO₂排放来自于这样的工厂，并且这一高百分率为减少CO₂排放提供了真正的机会，其中可以通过在源头处捕获CO2⁶，将其集中，然后通过储存在地质构造(例如天然气井或海床)中、提高原油采收率或封存(sequestration)对其进行处理—最有可能是通过化学或生物化学转化成有用产物(例如甲酸、甲醇、聚碳酸酯塑料、聚羟基链烷酸酯和生物燃料)，来减少CO₂排放。

目前在填料塔中吸收和汽提CO₂的主要的方法被认为是成熟的技术，该方法通常使用单乙醇胺水溶液(30％w/w)或相关的胺共混物作为吸收介质^4,5,7。然而，这种方法具有相当大的问题，特别是当用于处理具有低CO₂浓度(典型地，对于天然气燃烧为3-5％，对于煤燃烧为10-15％)的大体积烟气时，因为这些过程要求使用大型设备，因此表现出具有高投资成本的主要工程挑战。目前的工艺也是高度能量密集型的，通常需要将整个捕获溶剂的温度从约40℃提升至大约120℃，后面的温度在加压下达到。在这样的温度和压力下操作的工艺也促进了溶剂降解、设备腐蚀和环境排放。