[發明專利]用于分離二氧化碳的吸收劑

有效

• 申請號: 200610168392.8
• 申請日: 2006-12-27
• 公開（公告）號: CN101190397A
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發明（設計）人: 沈在球;金俊翰;張慶龍;柳青杰;嚴熙文;任現洙
• 申請（專利權）人: 韓國電力公社
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14;C01B31/20
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐金國;梁揮

發明背景

本申請要求享有于2006年11月29日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.10-2006-0119336的優先權，在此引入該申請的所有的內容作為參考。

技術領域

本發明涉及一種用于從混合氣體中分離二氧化碳的吸收劑，其中所述混合氣體包括如下化合物的混合物：i)一種具有化學式1的化合物，其中，所述化學式1在一個分子內具有分別結合在叔碳原子上、羧基和羥基原子上的一個或者多個氨基；或者一種具有化學式2的化合物，其中所述化學式2在一個分子內具有分別結合在季碳原子和羧基上的一個或者多個氨基，以及，ii)一種促進化學反應的胺化合物。

背景技術

隨著工業化進程的不斷發展，由于大氣中二氧化碳的濃度的增加而導致了全球變暖的問題，空氣中二氧化碳濃度增加的主要原因是在能源工業中使用的礦物燃料如煤、石油和天然氣。

從19世紀早期工業化開始至今，酸性氣體如CO₂、CH₄、H₂S、COS等在空氣中的濃度的一直在增加，并從20世紀中期開始其濃度開始顯著地增加。由于全球變暖的不斷加速，對這些酸性氣體的排放和處理的管理也很一直很嚴格。1992年6月在巴西召開的聯合國環境與發展大會提高了國際社會對全球變暖問題的關注。工業化國家包括美國和日本在削減酸性氣體的排放問題上達成了一致，如他們同意將2010年的溫室氣體的排放量與1990的排放量相比減少5.2％，特別是，占引起全球變暖的酸性氣體的50％的二氧化碳的分離已經成為一個很嚴重的問題，因此，迫切需要可用于預防措施的技術開發。

用于控制酸性氣體增長的技術包括：可以用來減少排放的節能技術；排放的酸性氣體的分離和回收技術；利用或者凝固酸性氣體的技術；以及，替代目前存在有排放酸性氣體的能源技術的替代技術等。雖然一直在研究酸性氣體的分離技術，吸收、變壓吸附、薄膜過濾法以及低溫蒸餾一直被認為是現實的選擇。

具體而言，吸收方法易于應用到大部分的公司和能源工廠，因為其易于處理巨量的氣體并且適于分離低濃度的氣體。例如，在美國加利福尼亞州的特羅納(Trona)以及美國俄克拉荷馬州的Shady?Point使用一種采用由ABB?LummusCrest公司生產的MEA(單乙醇胺)作為吸收劑的處理方法。但是，利用MEA的吸收處理消耗大量的能源用于分離酸性氣體，并使用大量的吸收液，并引起了吸收液腐蝕分離設備的問題，從而，急需開發一種新的添加劑和吸收劑。

許多研究人員一直在研究通過與鏈烷醇胺水溶液發生化學反應來從冶金廠和礦物燃料發電廠(熱電站)排放的混合氣體中分離和回收酸性氣體如CO₂、CH₄、H₂S、COS等的方法。通常廣泛使用的鏈烷醇胺包括伯胺、仲胺或者叔胺如單乙醇胺(MEA)、三乙醇胺(TEA)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)等。雖然MEA和DEA由于其高反應速率的優點而被特別廣泛的使用，但是由于其高腐蝕性和回收并降解這些化合物所需的高能等問題而產生了很多麻煩也是公知的。此外，雖然MEDA的腐蝕性和回收所需的能量較低，但是它具有反應速率低的缺點。

所以，急需開發一種新的吸收劑。

最近，關于使用位阻胺作為新的烷醇胺吸收劑的研究非常活躍，這種位阻胺的特點是對酸性氣體具有高的吸收能力和高的選擇性，且用于回收的能量較少。

伯胺和仲胺通常符合下面的反應機理：

CO₂+2RNH₂<——>RNHCOO^-+RNH₃⁺

在叔胺諸如MDEA等和位阻胺的情況下，由于上述的反應機理對于胺是不穩定的，因此，它們按下面的反應機理發生反應：

CO₂+R₃N+H₂O<——>R₃NH⁺+HCO₃^-

因此，與使用伯胺和仲胺時吸收一個二氧化碳需要兩個胺相比，叔胺和位阻胺可以提供雙倍的吸收能力，因為二氧化碳和胺以1∶1的摩爾比進行反應。

這種位阻胺的氣體選擇性對現在的對環境管理很嚴格的社會是非常重要的因素，它們的回收的特性可以節省能源并降低酸性氣體處理過程的總運行成本。