用于酸性气体分离的吸收剂及酸性气体分离方法技术

技术编号:15119447 阅读:141 留言:0更新日期:2017-04-09 18:00
本申请涉及用于酸性气体分离的吸收剂,其包含:基于吸收剂的总重量,1wt%~17.5wt%的碱金属碳酸盐;基于吸收剂的总重量,1wt%~5.5wt%的杂环胺化合物;基于吸收剂的总重量,1wt%~8wt%的杂环胺的烷基取代化合物;以及剩余量的水溶液。本申请还涉及用于酸性气体分离的方法,其包括:将用于酸性气体分离的吸收剂与包含酸性气体的气体相接触。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2014年10月24日提交的韩国专利申请10-2014-0145542号的优先权,其全部内容引入本文用于参考。
本专利技术涉及用于酸性气体分离的吸收剂及酸性气体分离方法。用于酸性气体分离的吸收剂可利用减少的能量以改善的效率吸收和分离酸性气体,且可具有稳定的组成。此外,在酸性气体分离的方法中,该方法可显著地提高效率和工艺稳定性,因此可降低该方法所需要的能量和吸收剂成本且提高方法的经济可行性。
技术介绍
二氧化碳是作为引起全球变暖的六种温室气体之一的酸性气体,且具有相当大的产生和锚固量。在各种分离从能源工业过程中排出的二氧化碳的方法中,从过去就已经进行了诸如液相吸收法的许多研究,鉴于其经济可行性,该方法是最佳的。在液相吸收法中,链烷醇胺法使用一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等,Benfield法使用碳酸钾等,已被最广泛使用。链烷醇胺法包括通过用水与吸收二氧化碳的各种链烷醇胺混合而制备约20~30wt%溶液,由于二氧化碳的快速吸收能力,该方法从1970年代已开始商用。然而,链烷醇胺法有问题。例如,在生产过程中约4.0~4.2GJ/吨CO2(在MEA情况下)过多的能量可被消耗,由于存在于燃烧废气中的污染物(O2、SO2、NOx)可发生氧化反应,由碳钢制成的设施可被腐蚀等。特别地,为了降低链烷醇胺法在操作过程中出现的高的再生热,已开发了吸收剂,其通过在链烷醇胺中使甲基或乙基附接在氮原子(其与二氧化碳之间直接形成氨基甲酸酯键合以分离二氧化碳)周围以引起空间位阻,而降低氨基甲酸酯键合力。在链烷醇胺法中使用的典型吸收剂可以是AMP(2-氨基-2-甲基-1-丙醇)。该吸收剂与甲基乙胺(MEA)一样不具有二氧化碳的快速吸收能力,但是具有降低的可再生能量。例如,使用类似的空间位阻胺作为主要材料的传统KS-1吸收剂(MitsubishiHeavyIndustries,Ltd.,日本)可具有约2.8~3.2GJ/吨CO2的可再生能量。同时,Benfield法或Catacarb法已知为通过使用液相碱性材料,诸如NaOH、Na2CO3、K2CO3、KOH等,收集作为酸性气体的二氧化碳的典型方法。Benfield法包括添加一些链烷醇胺(主要是二乙醇胺(DEA))以便克服二氧化碳反应速率低的缺陷。Catacarb法使用碳酸钾作为主要材料且使用还不是已知的反应速率促进剂的有机材料或无机材料。然而,在上述方法中,由于吸收塔和解吸塔需要在约120℃或更高的温度下操作以克服碳酸氢钾的产生,高能量可被消耗或需要在约10个大气压或更高的气流压力下进行操作。因此,需要开发能够具有更高的酸性气体吸收能力和分离能力、减少所需的能量、且降低方法所需的实际成本的方法。所提供的作为现有技术描述的内容仅用于辅助理解本专利技术的背景,且不应被认为是对应于本领域技术人员已知的技术。
技术实现思路
一方面,本专利技术提供用于酸性气体分离的吸收剂,其可利用减少的能量以改善的效率吸收和分离酸性气体,且可具有稳定的组成。另一方面,提供用于酸性气体分离的方法,其可在酸性气体分离的方法中提供高效率和工艺稳定性,且可降低该方法所需要的能量和吸收剂成本以提高方法经济可行性。在本专利技术的示例性实施方式中,提供用于酸性气体分离的吸收剂,包含:基于吸收剂的总重量,约1wt%~17.5wt%的碱金属碳酸盐;基于吸收剂的总重量,约1wt%~5.5wt%的杂环胺化合物;基于吸收剂的总重量,约1wt%~8wt%的杂环胺的烷基取代化合物;以及余量的水溶液。此外,基于吸收剂的总重量,约0.5wt%或更少的固体盐可沉淀在用于酸性气体分离的吸收剂上。本专利技术的吸收剂对二氧化碳的吸收量可为约1.160molCO2/mol(溶液)或更多。碱金属碳酸盐可包括选自碳酸钾(K2CO3)、碳酸钠(Na2CO3)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、碳酸氢钾(KHCO3)和碳酸氢钠(NaHCO3)的至少一种。杂环胺化合物可包括由以下化学式1表示的化合物:[化学式1]在化学式1中,X是-O-、-S-或-NH-。例如,杂环胺化合物可包括哌嗪。杂环胺的烷基取代化合物可包括由以下化学式2表示的化合物:[化学式2]在化学式2中,X是-O-、-S-或-NH-,以及R1和R2各自是直链或支链的C1至C4烷基。例如,杂环胺的烷基取代化合物可包括2-甲基哌嗪。杂环胺的烷基取代化合物与杂环胺化合物的重量比可从约0.8到约1.5。此外,基于吸收剂的总重量,杂环胺化合物和杂环胺的烷基取代化合物的总量可为约8wt%~12wt%。基于吸收剂的总重量,碱金属碳酸盐的含量为14wt%至17wt%;基于吸收剂的总重量,哌嗪的含量为4wt%至5.5wt%;基于吸收剂的总重量,2-甲基哌嗪的含量为4wt%至7wt%;以及剩余量的水溶液。此外,吸收剂可进一步包含选自腐蚀抑制剂、助凝剂、氧抑制剂和消泡剂的至少一种添加剂。在本专利技术的示例性实施方式中,还提供用于酸性气体分离的方法。该方法可包括:将如本文所述的用于酸性气体分离的吸收剂与包含酸性气体的气体相接触。用于酸性气体分离的吸收剂与包含酸性气体的气体可在温度约5℃~90℃以及约0.5~5个大气压的条件下接触。本专利技术的其它方面公开如下。附图说明本公开以上和其它目的、特征以及优点可结合附图从以下详细描述中更清楚地看出:图1显示根据本专利技术的示例性实施方式,实施例2中制备的吸收剂在室温下储存10小时后获得的示例性图像;图2显示比较例4中制备的吸收剂在室温下储存10小时后获得的示例性图像;以及图3显示比较例9中制备的吸收剂在室温下储存10小时后获得的示例性图像。具体实施方式本文使用的术语仅仅是为了描述具体的示例性实施方式,而不是要限制本专利技术。除非上下文另外清楚地表明,本文使用的单数形式“一个”、“一种”以及“该”也意欲包括复数形式。应当进一步理解,当在本说明书中使用时,术语“包括”和/或“包含”表明所述特征、整数、步骤、操作、要素、和/或部件的存在,但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、要素、部件和/或其集合的存在或添加。本文使用的术语“和/或”包括一个或多个列出的相关条目的任何及全部组合。除非特别声明或从上下文显而易见,本文所用的术语“约”理解为在本领本文档来自技高网
...

【技术保护点】
一种用于酸性气体分离的吸收剂,其包含:基于所述吸收剂的总重量,1wt%~17.5wt%的碱金属碳酸盐;基于所述吸收剂的总重量,1wt%~5.5wt%的杂环胺化合物;基于所述吸收剂的总重量,1wt%~8wt%的所述杂环胺的烷基取代化合物;以及剩余量的水溶液。

【技术特征摘要】
2014.10.24 KR 10-2014-01455421.一种用于酸性气体分离的吸收剂,其包含:
基于所述吸收剂的总重量,1wt%~17.5wt%的碱金属碳酸盐;
基于所述吸收剂的总重量,1wt%~5.5wt%的杂环胺化合物;
基于所述吸收剂的总重量,1wt%~8wt%的所述杂环胺的烷基取代
化合物;以及
剩余量的水溶液。
2.根据权利要求1所述的用于酸性气体分离的吸收剂,其中基于
所述吸收剂的总重量,固体盐以0.5wt%或更少的量沉淀在所述用于酸
性气体分离的吸收剂上。
3.根据权利要求1所述的用于酸性气体分离的吸收剂,其中二氧
化碳的吸收量为1.160molCO2/mol(溶液)或更多。
4.根据权利要求1所述的用于酸性气体分离的吸收剂,其中所述
碱金属碳酸盐包括选自碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸
氢钾和碳酸氢钠中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的用于酸性气体分离的吸收剂,其中所述
杂环胺化合物包括由以下化学式1表示的化合物:
[化学式1]在化学式1中,X是-O-、-S-或-NH-。
6.根据权利要求1所述的用于酸性气体分离的吸收剂,其中所述
杂环胺化合物包括哌嗪。
7.根据权利要求1所述的用于酸性气体分离的吸收剂,其中所述
杂环胺的烷基取代化合物包括由以下化学式2表示的化合物:

【专利技术属性】
技术研发人员:裴臣泰南盛讚朴垶烈尹汝一
申请(专利权)人:现代自动车株式会社韩国能量技术研究院
类型:发明
国别省市:韩国;KR

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1