專利名稱：從燃燒廢氣中除去二氧化碳的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從燃燒廢氣中除去CO2(二氧化碳)的方法，更具體地說(shuō)，涉及用特殊胺的混合水溶液在大氣壓力下從燃燒廢氣中有效地除去CO2的方法。
近年來(lái)，人們注意到CO2的溫室效應(yīng)是全球變暖的一個(gè)原因，針對(duì)該問(wèn)題的迅即舉措已集中了國(guó)際關(guān)注，目的在于保護(hù)地球環(huán)境。CO2的釋放源可見(jiàn)于全部的人類活動(dòng)，其中有礦物燃料的燃燒，有關(guān)釋放CO2的限制要求和規(guī)定正在進(jìn)一步強(qiáng)化。因而，針對(duì)使用大量礦物燃料的發(fā)電設(shè)施如熱電廠，人們已研究了通過(guò)使來(lái)自鍋爐的燃燒廢氣與鏈烷醇胺水溶液或類似物接觸從燃燒廢氣中除去和收集CO2的方法，人們也集中研究了貯存所收集的CO2而不將其排放至大氣的方法。
這些鏈烷醇胺的實(shí)例包括單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺、二異丙醇胺和二甘醇胺，一般來(lái)說(shuō)優(yōu)選使用單乙醇胺(MEA)。然而，盡管使用以MEA為代表的上述鏈烷醇胺水溶液做為吸收溶液，用來(lái)從燃燒廢氣中吸收/除去CO2，但考慮到如下問(wèn)題這些鏈烷醇胺的使用并非總是令人滿意的，所述的問(wèn)題如每單位數(shù)量具有給定濃度的胺的水溶液所吸收的CO2的數(shù)量，具有給定濃度的胺的水溶液中每單位摩爾的胺所吸收CO2的數(shù)量，在給定濃度下CO2的吸收速率，吸收后再生鏈烷醇胺水溶液所需的熱能，以及類似的問(wèn)題。
對(duì)于使用胺化合物從各種混合氣體中分離酸性氣體，許多技術(shù)已經(jīng)公知。
日本特許公開(kāi)NO.100180/1978公開(kāi)了一種除去酸性氣體的方法，它包括使正常為氣態(tài)的混合物與胺-溶劑液體吸收劑接觸，該吸收劑包括(1)一種胺混合物，它含有至少50摩爾%的帶位阻的胺和至少約10摩爾%的叔氨基-醇；所述的帶位阻的胺具有至少一個(gè)仲氨基，該氨基是環(huán)的一部分或者它與仲碳原子或叔碳原子相連，或者所述的帶位阻的胺具有一個(gè)連接至叔碳原子上的伯氨基；(2)上述胺混合物的一種溶劑，它是酸性氣體的物理吸收劑?？墒褂玫膸蛔璧陌返膶?shí)例包括2-哌啶乙醇[或2-(2-羥基-乙基)-哌啶]和3-氨基-3-甲基-1-丁醇，所述溶劑的一個(gè)實(shí)例是亞砜化合物，它可含有25%(重量)或低于此數(shù)量的水。再有，做為要處理氣體的實(shí)例，在該公開(kāi)文獻(xiàn)的11頁(yè)左上欄提到“一種通常為氣態(tài)的混合物，它含有高濃度的二氧化碳和硫化氫，例如35%的CO2和10-12%的H2S”。在實(shí)施例中使用了CO2本身。
在日本特許公開(kāi)No 71819/1986中，敘述了用于除去酸性氣體的組合物，它含有一種非水溶劑例如帶位阻的胺或環(huán)丁砜。做為帶有空間位阻的伯單氨基醇的一個(gè)實(shí)例，提到并使用了2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)。在實(shí)施例中，使用了CO2和氮?dú)饣駽O2和氦。再有，做為吸收劑，使用了胺和碳酸鉀或類似物的一種水溶液。也使用了水。此外，該公開(kāi)文獻(xiàn)敘述了帶位阻的胺用于吸收CO2的優(yōu)點(diǎn)，示出了反應(yīng)方程式。
在化工科學(xué)(ChemicalEngineeringScience)41卷No4，PP.997-1003中，敘述了2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)(它是一種位阻胺)的水溶液吸收二氧化碳?xì)怏w的性能。做為接受吸收處理的氣體，使用了處于大氣壓力下的CO2以及CO2與氮?dú)獾幕旌衔铩?br> 在化工科學(xué)41卷NO.4，PP.405-408中，給出了在接近室溫條件下位阻胺如AMP的水溶液和直鏈胺如MEA的水溶液對(duì)CO2和H2S的吸收速率的報(bào)告。根據(jù)該報(bào)告，當(dāng)CO2的分壓是latm且水溶液的濃度是0.1-0.3摩爾時(shí)，兩種類型的水溶液未發(fā)現(xiàn)有大的差別。然而，當(dāng)水溶液的濃度為0.1摩爾且CO2的分壓由latm降至0.5和0.05atm時(shí)，在0.05atm下AMP比MEA吸收速率惡化大的多。
U.S.專利No.3，622，267公開(kāi)了一種技術(shù)，其中使用含有甲基二乙醇胺的單乙基單乙醇胺的含水混合物來(lái)凈化合成氣，例如原油部分氧化的氣體，所含的CO2處于很高的分壓下，例如在40atm下含有30%的CO2。
德國(guó)專利公開(kāi)No.1542.415公開(kāi)了一種技術(shù)，其中將單烷基鏈烷醇胺或類似物添加到物理或化學(xué)吸收劑中以改進(jìn)CO2、H2S和COS的吸收速率。類似的，德國(guó)專利公開(kāi)No.1，904，428公開(kāi)了為了改進(jìn)甲基二乙醇胺的吸收速率而添加單甲基乙醇胺。
U.S.專利No.4336233公開(kāi)了凈化天然氣、合成氣或氣化煤氣的技術(shù)，其中使用0.81-1.3摩爾/升哌嗪水溶液作為洗滌液，或者使用哌嗪與例如甲基二乙醇胺、三乙醇胺、二乙醇胺或單甲基乙醇胺的溶劑混合的水溶液作為洗滌液。
類似的還有，日本特許公開(kāi)No.63171/1977公開(kāi)了將哌嗪或哌嗪衍生物如羥乙基哌嗪作為促進(jìn)劑添加到叔烷醇胺、單烷基鏈烷醇胺或類似物中來(lái)制備CO2吸收劑。
如上所述，目前一直需求一種從燃燒廢氣中有效除去CO2的方法。
本發(fā)明的目的之一是提供一種除去CO2方法，當(dāng)使用含有一定濃度的CO2吸收劑(一種胺化合物)的水溶液處理燃燒廢氣時(shí)，所使用的吸收劑能夠以每摩爾吸收劑吸收大量的CO2并且每體積的該水溶液能吸收大量的CO2并具有高吸收速率。
本發(fā)明的另一目的是提供一種除去CO2的方法，其中所使用的吸收劑分離CO2從而在吸收CO2后再生吸收溶液需要較少量熱能。特別是，本發(fā)明的目的在于改進(jìn)吸收劑的吸收速率，所述吸收劑通常具有大的CO2吸收容量，但吸收速率低。
本發(fā)明人集中研究了從燃燒廢氣中除去CO2所使用的吸收劑。結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)，采用通過(guò)將較少量的特殊胺化合物Y添加至另一種特殊胺化合物X中所得到的混合物，能特別有效地改進(jìn)胺化合物X的吸收速率。本發(fā)明就是以該發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)做出的。
那就是說(shuō)，本發(fā)明的第一方面是關(guān)于從燃燒廢氣中除去CO2的方法，所述方法包括使燃燒廢氣在大氣壓下與100份(重量)胺化合物X同1至25份(重量)胺化合物Y的混合水溶液相接觸的步驟；所述胺化合物X具有一個(gè)醇羥基和一個(gè)叔氨基，與叔氨基相連的至少一個(gè)基團(tuán)具有一個(gè)含兩個(gè)或多個(gè)碳原子(包括連接碳原子在內(nèi))的鏈，與叔氨基相連的兩個(gè)基團(tuán)是未被取代的低級(jí)烷基；所述胺化合物Y選自以下化合物組成的組(A)亞乙基胺(排除亞乙基二胺)，(B)由通式R1(CH2NH2)2所表示的胺，其中R1為可被低級(jí)烷基取代的1至5個(gè)碳原子的亞甲基鏈，(C)由NHm[(CH2)nNH2]3-m所表示的胺，其中m為1或0，n為2或3，(D)由Pip-R2-NH2所表示的哌嗪化合物，其中Pip是哌嗪基，R2是可被低級(jí)烷基取代的1至4個(gè)碳原子的亞甲基鏈，(E)具有一個(gè)醇羥基、并具有一個(gè)仲氨基的化合物，所述仲氨基的氮原子與含有4個(gè)或少于4個(gè)碳原子的未被取代的烷基相連并與具有含2個(gè)或多個(gè)碳原子(包括連接碳原子)的鏈的基團(tuán)相連，(F)高哌嗪。
在本發(fā)明中，通過(guò)使用胺化合物X與較少量胺化合物Y的組合物可有效地加快胺化合物X的CO2吸收速率。胺化合物Y可以單獨(dú)使用，或者兩個(gè)或多個(gè)胺化合物Y結(jié)合再與胺化合物X混合。
在本發(fā)明的第一方面使用的胺化合物X中，具有一個(gè)醇羥基和一個(gè)叔氨基，其中與叔氨基相連的至少一個(gè)基團(tuán)是含兩個(gè)或多個(gè)碳原子(包含連接碳原子)的鏈，并且與叔胺基相連的兩個(gè)基團(tuán)是未被取代的低級(jí)烷基，這兩個(gè)未被取代的低級(jí)烷基可以相同或不同，所述未被取代的低級(jí)烷基的實(shí)例包括甲基、乙基、丙基和異丙基。胺化合物X的優(yōu)選實(shí)例包括2-(二甲氨基)-乙醇、2-(二乙氨基)-乙醇(DEAE)、2-(乙基甲基氨基)-乙醇、1-(二甲氨基)-乙醇、1-(二乙氨基)-乙醇、1-(乙基甲基氨基)-乙醇、3-二甲氨基-1-丙醇、4-二甲氨基-1-丁醇和2-二甲氨基-2-甲基-1-丙醇，DEAE是特別優(yōu)選的。
在可用于本發(fā)明第一方面的胺化合物Y中，亞乙基胺(A)的實(shí)例包括二亞乙基三胺、三亞乙基四胺(TETA)和四亞乙基五胺(TEPA)。
在胺化合物Y中，就由通式R1(CH2NH2)2所表示的胺(B)而言，R1是可被低級(jí)烷基取代的含有1至5個(gè)碳原子的亞甲基鏈。這一低級(jí)烷基的優(yōu)選實(shí)例包括具有1至3個(gè)碳原子的甲基、乙基和丙基。胺(B)的實(shí)例包括2，2-二甲基-1，3-二氨基丙烷(DMDAP)、六亞甲基二胺(HMDA)和1，4-二氨基丁烷(DAB)。
在胺化合物Y中，就由NHm[(CH2)nNH2]3-m所表示的胺(C)而言，其中m是1或0，n是2或3，胺(C)的優(yōu)選實(shí)例包括3，3-亞氨基雙丙基胺(IBPA)和三(2-氨基乙基)胺(TAEA)。
在胺化合物Y中，就PiP-R2-NH2所表示的哌嗪化合物(D)而言，R2表示具有1至4個(gè)碳原子的亞甲基鏈，優(yōu)選具有1或2個(gè)碳原子的亞甲基鏈。做為亞甲基鏈上取代基的低級(jí)烷基的實(shí)例包括針對(duì)R1所提到的相同的基團(tuán)。哌嗪化合物(D)的優(yōu)選實(shí)施例是N-(2-氨基乙基)哌嗪(AEP)。
在胺化合物Y中，就化合物(E)而言，每種該化合物各具有一個(gè)醇羥基并具有一個(gè)仲氨基，所述仲氨基的氮原子與含4個(gè)或少于4個(gè)碳原子的未被取代的烷基相連并與具有含兩個(gè)或多個(gè)碳原子(包括連接碳原子)的鏈的基團(tuán)相連，所述含有4個(gè)或少于4個(gè)碳原子的未被取代的烷基的實(shí)例包括甲基、乙基、丙基和丁基，且丙基和丁基可以帶有支鏈。再有，對(duì)于含2個(gè)或多個(gè)碳原子的鏈來(lái)說(shuō)，具有2至3個(gè)碳原子的鏈?zhǔn)莾?yōu)選的?；衔?E)的實(shí)例包括2-(乙氨基)-乙醇、2-(甲氨基)-乙醇、2-(丙氨基)-乙醇、2-(異丙氨基)-乙醇、2-(正丁氨基)-乙醇、2-(仲丁氨基)-乙醇、2-(異丁氨基)-乙醇、2-(叔丁氨基)-乙醇、1-(乙氨基)-乙醇、1-(甲氨基)-乙醇、1-(丙氨基)-乙醇和1-(異丙氨基)-乙醇，在所有上述中，優(yōu)選2-(乙氨基)-乙醇(EAE)、2-(甲氨基)-乙醇和2-(正丁氨基)-乙醇。
做為可用于本發(fā)明第一方面的胺化合物Y，還有高派嗪(HP)(F)。
對(duì)于在本發(fā)明的第一方面胺化合物X和Y的混合比例，胺化合物Y的比例范圍為1至25份(重量)，優(yōu)選1至10份(重量)，對(duì)應(yīng)的胺化合物X的比例為100份(重量)。在混合水溶液(本文后面也稱為“吸收溶液”)中胺化合物X的濃度通常為15%-65%(重量)。當(dāng)與燃燒廢氣接觸時(shí)，混合水溶液的溫度通常為30至70℃。進(jìn)一步說(shuō)，如果需要，在可用于本發(fā)明的混合水溶液中，可加入緩蝕劑、抗老化劑(deteriorationinhibitor)及類似物。
還有，在本發(fā)明中術(shù)語(yǔ)“在大氣壓下”覆蓋了使用鼓風(fēng)機(jī)或類似物來(lái)輸送燃燒廢氣所產(chǎn)生的鄰近大氣壓力的壓力范圍。
以下將闡述按照本發(fā)明的第二方面從燃燒廢氣中除去二氧化碳的方法。
也就是說(shuō)，本發(fā)明的第二方面是關(guān)于從燃燒廢氣中除去CO2的方法，該方法包括使燃燒廢氣在大氣壓下與100份(重量)胺化合物X同1至25份(重量)胺化合物Y的混合水溶液接觸的步驟；所述胺化合物X具有一個(gè)醇羥基和一個(gè)與叔碳原子相連的伯氨基，所述叔碳原子具有兩個(gè)未被取代的烷基；所述胺化合物Y選自以下化合物組成的組(A)排除亞乙基二胺的亞乙基胺，(B)亞氨基雙丙基胺(IBPA)，(C)二氨基甲苯，(D)由通式R1(CH2NH2)2所表示的胺，其中R1為可被低級(jí)烷基取代的含1至5個(gè)碳原子的亞甲基鏈，(E)由Pip-R2-NH2所表示的哌嗪化合物，其中Pip是哌嗪基，R2是可被低級(jí)烷基取代的含1至4個(gè)碳原子的亞甲基鏈，(F)高哌嗪。
按照本發(fā)明的第二方面，通過(guò)使用上面提到的胺化合物X與較少量胺化合物Y的組合可有效地加速胺化合物X的CO2吸收速率。胺化合物Y可以單獨(dú)使用，或者兩種或多種胺化合物Y相結(jié)合然后與胺化合物X混合。
在可用于本發(fā)明第二方面的上述胺化合物X中，該化合物具有一個(gè)醇羥基和一個(gè)與叔碳原子相連的伯氨基，所述叔碳原子具有兩個(gè)未取代的烷基，這些未取代的烷基可以相同或不同，所述烷基的實(shí)例包括甲基、乙基、丙基、但該兩個(gè)未被取代的烷基都優(yōu)選甲基。胺化合物X的實(shí)例包括2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、3-氨基-3-甲基-2-戊醇、2，3-二甲基-3-氨基-1-丁醇、2-氨基-2-乙基-1-丁醇、2-氨基-2-甲基-3-戊醇、2-氨基-2-甲基-1-丁醇、3-氨基-3-甲基-1-丁醇、3-氨基-3-甲基-2-丁醇、2-氨基-2，3-二甲基-3-丁醇、2-氨基-2，3-二甲基-1-丁醇和2-氨基-2-甲基-1-戊醇，在所有上述中，AMP是優(yōu)選的。
在可用于本發(fā)明第二方面的胺化合物Y中，亞乙基胺(A)的實(shí)例包括二亞乙基三胺、三亞乙基四胺(TETA)和四亞乙基五胺(TEPA)。
可用于本發(fā)明第二方面的二氨基甲苯(DAT)(C)的實(shí)例包括2，3-DAT、2，4-DAT、2，5-DAT、2，6-DAT、3，4-DAT和3，5-DAT。
在可用于本發(fā)明第二方面的由通式R1(CH2NH2)2所表示的胺(D)中，R1為可被低級(jí)烷基取代的含1至5個(gè)碳原子的亞甲基鏈。這類低級(jí)烷基的優(yōu)選實(shí)例包括具有1至3個(gè)碳原子的甲基、乙基和丙基。這類化合物的優(yōu)選實(shí)例包括2，2-二甲基-1，3-二氨基丙烷(DMDAP)和六亞甲基二氨(HMDA)。
在可用于本發(fā)明第二方面的由Pip-R2-NH2所表示的哌嗪化合物(E)中，對(duì)于含1至4個(gè)碳原子的亞甲基鏈，含1至2個(gè)碳原子的亞甲基鏈?zhǔn)莾?yōu)選的。對(duì)于這一亞甲基鏈的取代基低級(jí)烷基來(lái)說(shuō)，可以使用所述化合物關(guān)于R1時(shí)所提及的那些。哌嗪化合物(E)的適用實(shí)例是N-(2-氨基乙基)哌嗪(AEP)。
關(guān)于本發(fā)明第二方面胺化合物X和Y的混合比例，胺化合物Y的比例范圍為1至25份(重量)，優(yōu)選1至10份(重量)，更優(yōu)選1至6份(重量)，胺化合物X的對(duì)應(yīng)比例為100份(重量)。
在混合水溶液(本文后面也稱為“吸收溶液”)中胺化合物X的濃度通常為15至65%(重量)。當(dāng)與燃燒廢氣接觸時(shí)，混合水溶液的溫度通常為30至70°。進(jìn)一步說(shuō)，如果需要，在可用于本發(fā)明的混合水溶液中，可以加入緩蝕劑、抗老化劑(deteriorationinhibtor)及類似物。再有，在本發(fā)明中術(shù)語(yǔ)“在大氣壓下”覆蓋了使用鼓風(fēng)機(jī)或類似物輸送燃燒廢氣所產(chǎn)生的鄰近大氣壓力的壓力范圍。


圖1圖示了在實(shí)施本發(fā)明方法時(shí)可采用的從燃燒廢氣中除去CO2的工藝過(guò)程的一個(gè)實(shí)施例。
在并非要對(duì)本發(fā)明從燃燒廢氣中除去CO2的方法中可采用工藝過(guò)程進(jìn)行特別限定的前提下，以下參照?qǐng)D1敘述該工藝過(guò)程的一個(gè)實(shí)施例。在圖1中僅圖示了主要部分，省略了微小的連帶部分。
在圖1中，標(biāo)號(hào)1表示CO2去除塔，2是下部填料區(qū)，3是上部填料區(qū)域塔盤，4是CO2去除塔的燃燒廢氣入口，5是CO2去除塔的燃燒廢氣出口，6是吸收溶液入口，7和7′是噴嘴，8是燃燒廢氣冷卻器，如需要，它可安裝有噴嘴9、填料區(qū)10，11是潤(rùn)濕-冷卻水循環(huán)泵，12是補(bǔ)加水加料線，13是已吸收了CO2的吸收溶液的排出泵，14是熱交換器，15是吸收溶液再生塔(本文后面也稱為“再生塔”)，16和16′是噴嘴，17是下部填料區(qū)，18是再生加熱器(再沸器)，19是上部填料區(qū)，20是回流水泵，21是CO2分離器，22是用于收集CO2的排出管線，23是再生塔回流冷凝器，24是再生塔回流水加料管線，25是燃燒廢氣加料鼓風(fēng)機(jī)，26是冷卻器，27是壓力控制閥。
在圖1中，燃燒廢氣通過(guò)燃燒廢氣加料鼓風(fēng)機(jī)25加入燃燒廢氣冷卻器中，然后在填料區(qū)10中，所述氣體與來(lái)自噴嘴9的潤(rùn)濕-冷卻水接觸使所述氣體潤(rùn)濕并冷卻。接著，該燃燒廢氣經(jīng)CO2除去塔1的廢氣入口導(dǎo)入CO2除去塔1中。已經(jīng)與燃燒廢氣接觸過(guò)的潤(rùn)濕-冷卻水貯存于燃燒廢氣冷卻器8的底部，并通過(guò)潤(rùn)濕-冷卻水循環(huán)泵11被送返噴嘴9然后再次使用。在用于潤(rùn)濕和冷卻燃燒廢氣的過(guò)程中，潤(rùn)濕-冷卻水逐漸損耗，所以通過(guò)補(bǔ)加水加料管線12進(jìn)行補(bǔ)加。
加入CO2去除塔1的燃燒廢氣在下部填料區(qū)2與通過(guò)噴嘴7添加的一定濃度的吸收溶液逆流接觸，由此燃燒廢氣中的CO2被吸收溶液吸收，然后無(wú)CO2的燃燒廢氣輸送到上部填料區(qū)3。添加到CO2去除塔1的吸收溶液吸收CO2，它的溫度變得高于吸收溶液在吸收溶液入口6的溫度，這是由這一吸收過(guò)程的反應(yīng)熱所導(dǎo)致的。隨后，通過(guò)用于已吸收CO2的吸收溶液的排出泵13將所述吸收溶液向前送入熱交換器14中，在其中被加熱，然后導(dǎo)入再生塔15中。通過(guò)熱交換器14可以對(duì)所述吸收溶液進(jìn)行溫度調(diào)整，或者當(dāng)需要時(shí)，在熱交換器14和吸收溶液入口6之間設(shè)置冷卻器26進(jìn)行所述的調(diào)整。
在吸收溶液再生塔15中，吸收溶液在下部填料區(qū)17被再生并由再生加熱器18加熱，然后經(jīng)熱交換器14冷卻，返回到CO2去除塔1中。在吸收溶液再生塔的上部，從吸收溶液中分離出的CO2與在上部填料區(qū)19經(jīng)噴嘴16′加注的回流水進(jìn)行接觸，經(jīng)再生塔回流冷凝器23冷卻，從水蒸汽與CO2一起冷凝所形成的回流水中通過(guò)CO2分離器21進(jìn)行分離，然后通過(guò)排出管線導(dǎo)入CO2回收步驟來(lái)回收CO2。將大部分回流水通過(guò)回流泵20送返至再生塔15，并將一部分回流水經(jīng)由再生塔回充水加料管線24送至CO2去除塔1的再生塔回流水入口28。該再生塔回流水含有痕量的吸收溶液。因而，經(jīng)噴嘴7′將再生塔回流水引入CO2去除塔1的上部填料區(qū)3，然后使其與廢氣接觸以有助于除去所述廢氣中含有的痕量CO2。
以下將參照實(shí)驗(yàn)實(shí)施例詳細(xì)敘述本發(fā)明的第一方面。
實(shí)驗(yàn)實(shí)施例1至9及比較實(shí)施例1在設(shè)置于恒溫室中的玻璃反應(yīng)容器中，放入50ml30%的DEAE水溶液，并將表1所敘述的各種胺化合物Y添加到該容器中，所述胺化合物Y的添加量是上述DEAE水溶液重量的1.5%。接著，在大氣壓下以1升/分鐘的流速經(jīng)過(guò)過(guò)濾器產(chǎn)生鼓泡將測(cè)試氣體引入如此制備的吸收溶液中，同時(shí)該吸收溶液在40℃的溫度下進(jìn)行攪拌。做為測(cè)試氣體，使用了在40℃組成為10摩爾%CO2、3摩爾%O2和87摩爾%N2的模型燃燒廢氣。
測(cè)試氣體連續(xù)引入，當(dāng)入口和出口處氣體的CO2濃度相等時(shí)，使用CO2分析儀(一種全部為有機(jī)碳的表)來(lái)測(cè)量吸收溶液中所含的CO2以確定吸收溶液中飽和CO2的數(shù)量。再有，在吸收試驗(yàn)的初期階段，也測(cè)量在反應(yīng)容器出口處氣體的CO2濃度(出口CO2初始濃度)。這一出口CO2的初始濃度越低，則吸收溶液的CO2吸收速率越高。
在比較實(shí)施例1中，使用僅含有DEAE的吸收溶液進(jìn)行吸收測(cè)試。飽和CO2吸收量及出口CO2初始濃度的結(jié)果示于表1。
從實(shí)施例1至9的結(jié)果可明顯看出，與比較實(shí)施例1的情況相比，使用本發(fā)明的吸收溶液更大程度的改善了出口CO2的初始濃度。從這一點(diǎn)可以肯定，對(duì)經(jīng)過(guò)吸收過(guò)程的混合溶液進(jìn)行加熱可以毫無(wú)問(wèn)題地使所述吸收溶液再生。


如上面詳細(xì)討論的，與單獨(dú)使用胺化合物X的情況相比，當(dāng)按照本發(fā)明的第一方面的方法在大氣壓下將特殊胺化合物X及另外的特殊胺化合物Y的混合水溶液組合用作燃燒廢氣的吸收溶液時(shí)，可以改進(jìn)CO2的吸收速率。
以下，將參照實(shí)驗(yàn)實(shí)施例10至18詳細(xì)敘述本發(fā)明的第二方面。
實(shí)驗(yàn)實(shí)施例10至18及比較實(shí)施例2在設(shè)置于恒溫室中的玻璃反應(yīng)容器中，放入50ml 30%的AMP水溶液，并在其中添加表1所述的各種胺化合物Y，所述胺化合物Y的添加量為上述AMP水溶液重量的1.5%。隨后，在大氣壓下以1升/分鐘的流速將測(cè)試氣體引入到如此制備的吸收溶液中，同時(shí)該吸收溶液在40℃溫度下進(jìn)行攪拌。做為測(cè)試氣體，使用了在40℃組成為10摩爾%CO2、3摩爾%O2和87摩爾%N2的模型燃燒廢氣。
測(cè)試氣體連續(xù)引入，并且當(dāng)入口與出口氣體中CO2濃度相等時(shí)，使用CO2分析儀(一種全部為有機(jī)碳的表)測(cè)量吸收溶液所含的CO2以確定飽和CO2的吸收量。再有，在吸收試驗(yàn)的初期階段，也測(cè)量反應(yīng)容器出口處氣體中的CO2濃度(出口處CO2初始濃度)。該出口CO2初始濃度越低，則吸收溶液的CO2吸收速率越高。
在比較實(shí)施例2中，使用僅含有AMP的吸收溶液進(jìn)行吸收測(cè)試。飽和CO2吸收量及出口CO2初始濃度的結(jié)果示于表2。
從實(shí)驗(yàn)實(shí)施例10至18的結(jié)果可明顯看出，與比較實(shí)施例2相比，使用本發(fā)明的吸收溶液可使出口CO2初始濃度得到改進(jìn)。
如上面所詳細(xì)討論的，當(dāng)按照本發(fā)明的第二方面的方法在大氣壓力下將特殊胺化合物X和另一種特殊胺化合物Y的混合水溶液用做燃燒廢氣的吸收溶液時(shí)，與單獨(dú)使用胺化合物X相比可改進(jìn)CO2的吸收速率。


權(quán)利要求
1.一種從燃燒廢氣中除去CO2的方法，該方法包括使燃燒廢氣在大氣壓下與一種混合水溶液相接觸的步驟，所述混合水溶液含有100份(重量)的胺化合物X和1至25份(重量)的胺化合物Y；其中所述胺化合物X具有一個(gè)醇羥基和一個(gè)叔氨基，與該叔氨基相連的至少一個(gè)基團(tuán)具有一個(gè)包括連接碳原子在內(nèi)含2或多個(gè)碳原子的鏈，與該叔氨基相連的基團(tuán)中的兩個(gè)是未被取代的低級(jí)烷基；其中所述胺化合物Y是選自以下化合物組成的組中的至少一種胺化合物(A)排除亞乙基二胺的亞乙基胺，(B)通式R1(CH2NH2)2所表示的胺，其中R1是可被低級(jí)烷基取代的含1至5個(gè)碳原子的亞甲基鏈，(C)由NHm[(CH2)nNH2]3-m表示的胺，其中m為1或0，n為2或3，(D)由PiP-R2-NH2所表示的哌嗪化合物，其中PiP是哌嗪基(piperazinyl)，R2是可被低級(jí)烷基取代的含1至4個(gè)碳原子的亞甲基鏈，(E)具有一個(gè)醇羥基和一個(gè)仲氨基的胺化合物，所述仲氨基具有一個(gè)氮原子，該氮原子與含4個(gè)或少于4個(gè)碳原子的未被取代的烷基及具有包括連接碳原子在內(nèi)含2或多個(gè)碳原子的鏈的基團(tuán)相連，(F)高哌嗪(homopiperazine)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述胺化合物X是選自以下化合物組成的組中的一種化合物2-(二甲基氨基)-乙醇、2-(二乙基氨基)-乙醇、2-(乙基甲基氨基)-乙醇、1-(二甲基氨基)-乙醇、1-(二乙基氨基)-乙醇、1-(乙基甲基氨基)-乙醇、3-二甲基氨基-1-丙醇、4-二甲基氨基-1-丁醇、和2-二甲基氨基-2-甲基-1-丙醇。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述胺化合物X是2-(二甲基胺基)-乙醇。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的亞乙基胺是二亞乙基三胺、三亞乙基四胺和四亞乙基五胺。
5.如權(quán)利要求1所述的方法。其中在由通式R1(CH2NH2)2表示的胺中，R1是含1至5個(gè)碳原子的亞甲基鏈。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中R1被選自甲基、乙基和丙基組成的組中的至少一個(gè)基團(tuán)所取代。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中由通式R1(CH2NH2)所表示的胺是2，2-二甲基-1，3-二氨基丙烷、六亞甲基二胺或1，4-二氨基丁烷。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中由NHm[(CH2)nNH2]3-m所表示的胺是3，3-亞氨基雙丙基胺和三(2-氨基乙基)胺。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中由PiP-R2-NH2表示的哌嗪化合物是N-(2-氨基乙基)哌嗪。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述具有一個(gè)醇羥基和一個(gè)仲氨基的胺化合物是2-(乙氨基)-乙醇、2-(甲氨基)-乙醇、2-(丙氨基)-乙醇、2-(異丙基氨基)-乙醇、2-(正丁基氨基)-乙醇、2-(仲丁基氨基)-乙醇、2-(異丁基氨基)-乙醇、2-(叔丁基氨基)-乙醇、1-(乙基氨基)-乙醇、1-(甲基氨基)-乙醇、1-(丙基氨基)-乙醇和1-(異丙基氨基)-乙醇。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述具有仲氨基的胺化合物是2-(乙氨基)-乙醇、2-(甲氨基)-乙醇、和2-(正丁氨基)-乙醇。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中胺化合物X與胺化合物Y的混合比例為100∶1-10(以重量份數(shù)計(jì))。
13.一種從燃燒廢氣中除去CO2的方法，該方法包括使燃燒廢氣在大氣壓下與一種混合水溶液相接觸的步驟，所述水溶液含有100份(重量)的胺化合物X和1至25份(重量)的胺化合物Y；所述胺化合物X具有一個(gè)醇羥基和一個(gè)與叔碳原子相連的伯氨基，該叔碳原子具有兩個(gè)未被取代的烷基；所述胺化合物Y選自以下化合物組成的組(A)除亞乙基二胺外的亞乙基胺，(B)亞氨基雙丙基胺，(C)二氨基甲苯，(D)由通式R1(CH2NH2)2表示的胺，其中R1是可被低級(jí)烷基取代的含1至5個(gè)碳原子的亞甲基鏈，(E)由PiP-R2-NH2表示的哌嗪化合物，R2是可被低級(jí)烷基取代的含1至4個(gè)碳原子的亞甲基鏈，(F)高哌嗪。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中胺化合物X是選自以下化合物組成的組中的一種化合物2-氨基-2-甲基-1-丙醇、3-氨基-3-甲基-2-戊醇、2，3-二甲基-3-氨基-1-丁醇、2-氨基-2-乙基-1-丁醇、2-氨基-2-甲基-3-戊醇、2-氨基-2-甲基-1-丁醇、3-氨基-3-甲基-1-丁醇、3-氨基-3-甲基-2-丁醇、2-氨基-2，3-二甲基-3-丁醇、2-氨基-2，3-二甲基-1-丁醇、和2-氨基-2-甲基-1-戊醇。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述胺化合物X是2-氨基-2-甲基-1-丙醇。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述亞乙基胺是二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、和四亞乙基五胺。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述二氨基甲苯(DAT)是2，3-DAT、2，4-DAT、2，5-DAT、2，6-DAT、3，4-DAT、和3，5-DAT。
18.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述由通式R1(CH2NH2)2表示的胺是2，2-二甲基-1，3-二氨基丙烷和六亞甲基二胺。
19.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述由PiP-R2-NH2表示的哌嗪化合物是N-(2-氨乙基)哌嗪。
20.如權(quán)利要求13所述的方法，其中胺化合物X與胺化合物Y的混合比例為100∶1-10(以重量份數(shù)計(jì))。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種使用混合溶液在大氣壓下從燃燒廢氣中除去二氧化碳的方法，所述混合溶液含有特殊的胺化合物X及按照該胺化合物X選擇的另一種胺化合物Y。上述的胺化合物X是下述兩種胺化合物中的任一種(i)具有一個(gè)醇羥基和一個(gè)叔氨基，與叔氨基相連基團(tuán)中的至少一個(gè)具有包括連接碳原子在內(nèi)含兩個(gè)或多個(gè)碳原子的鏈，與叔氨基相連基團(tuán)中的兩個(gè)是未被取代的低級(jí)烷基，(ii)具有一個(gè)醇羥基和一個(gè)與叔碳原子相連的伯氨基，所述碳原子具有兩個(gè)未被取代的烷基。
文檔編號(hào)B01D53/14GK1110624SQ9411280
公開(kāi)日1995年10月25日 申請(qǐng)日期1994年10月6日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月6日
發(fā)明者藤井真澄, 須田泰一朗, 堀田善次, 北村耕一, 神野幸弘, 三村富雄, 下條繁, 飯島正樹(shù), 光岡薰明 申請(qǐng)人:關(guān)西電力株式會(huì)社, 三菱重工業(yè)株式會(huì)社