[發(fā)明專利]用于吸收二氧化碳的具有臭氧和/或過(guò)氧化氫的含胺洗滌液

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380035828.4
• 申請(qǐng)日: 2013-07-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104428049A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: B.費(fèi)希爾;S.豪克;R.約;M.金茲爾;D.A.庫(kù)特爾;A.庫(kù)爾薩維;R.施奈德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門(mén)子公司
• 主分類號(hào): B01D53/14
• 分類號(hào): B01D53/14;B01D53/62
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 賈靜環(huán)

本發(fā)明涉及用于從燃燒系統(tǒng)的煙道氣中吸收二氧化碳的洗滌液(scrubbing?solution)。本發(fā)明還涉及利用所述洗滌液從燃燒系統(tǒng)的煙道氣中沉積(deposit)二氧化碳的方法。

在燃燒系統(tǒng)中、例如在用于發(fā)電的化石燃燒發(fā)電站中燃燒化石燃料期間，所形成的煙道氣攜帶了相當(dāng)含量的二氧化碳。除二氧化碳外，該煙道氣還包含燃燒產(chǎn)物，諸如氮?dú)狻⒘蜓趸铩⒌趸铩⑺魵庖约肮腆w顆粒、灰塵和黑煙末。該煙道氣通常在充分沉積固體成分后才將其釋放入環(huán)境中。如條件允許，還以催化或濕化學(xué)方法除去氮氧化物和/或硫氧化物。然而，作為地球環(huán)境的天然成分，通常也將二氧化碳釋放入環(huán)境中。

但是，由人類造成的地球環(huán)境中二氧化碳含量的增加是地球表面溫度升高(稱為氣候變化)的主要原因。實(shí)際上，存在于大氣中的二氧化碳阻礙了熱量從地球表面輻射進(jìn)入太空，這通常稱為溫室效應(yīng)。

針對(duì)上述問(wèn)題，人們一直在探討適合用于現(xiàn)有發(fā)電站設(shè)備的輔助措施以便從燃燒后的煙道氣中除去所形成的二氧化碳。對(duì)此技術(shù)上可行的是，使煙道氣接觸添加有適于吸收二氧化碳的吸收劑的洗滌液。目前，含胺吸收劑似乎是最有前景的，所使用的胺特別是鏈烷醇胺，還可以是具有較大烷基的更加復(fù)雜的空間位阻胺、環(huán)胺、氨基酸或氨基酸鹽。所使用的胺和二氧化碳形成氨基甲酸鹽(carbamate)，或者二氧化碳在洗滌液中間接地反應(yīng)以產(chǎn)生碳酸氫鹽和質(zhì)子化胺(protonated?amine)。

通過(guò)使煙道氣和洗滌液接觸，將煙道氣中包含的氣態(tài)二氧化碳溶解于洗滌液中，或者，從化學(xué)來(lái)說(shuō)，被洗滌液所吸收。將已經(jīng)不含二氧化碳的煙道氣釋放至環(huán)境中。攜帶有(loaded?with)二氧化碳的洗滌液可以在其它地方使用，其中通過(guò)熱處理使洗滌液再生，從而解吸二氧化碳。現(xiàn)在，可以分幾個(gè)階段例如對(duì)所沉積的二氧化碳進(jìn)行壓縮、冷卻和液化。然后，可以運(yùn)輸液態(tài)或超臨界態(tài)的二氧化碳用于儲(chǔ)存或利用。能夠再次使用再生的洗滌液來(lái)從煙道氣中吸收二氧化碳。

不利的是，上文提到的氮氧化物也經(jīng)煙道氣共同引入吸收過(guò)程。取決于壓力和溫度，特別是二氧化氮和一氧化氮處于平衡狀態(tài)。因此，二氧化氮能夠和水反應(yīng)并形成亞硝酸根(nitrite)：

2NO₂+2OH^-->2NO₂^-+2OH^*

在過(guò)程期間，所形成的亞硝酸鹽和吸收劑中的胺不利地發(fā)生反應(yīng)，形成疑似是致癌性的亞硝胺(N-亞硝基化合物)。所形成的亞硝胺可能具有低蒸氣壓，并且因此它們能夠隨凈化后的煙道氣被排放進(jìn)入環(huán)境中。因此，亞硝胺是目前針對(duì)低二氧化碳排放量的發(fā)電站的爭(zhēng)論焦點(diǎn)。

在化學(xué)工業(yè)中的氣體洗滌中上述問(wèn)題并不會(huì)出現(xiàn)，因?yàn)橥ǔ２淮嬖趤喯趸镔|(zhì)(二氧化氮、一氧化氮)。在例如輪胎工業(yè)中的一些過(guò)程中，以靶向(targeted)方式向過(guò)程中加入抑制劑以便阻止N-亞硝基組分的形成。在食品工業(yè)中有幾種已知的抑制劑，例如硒。然而，當(dāng)從煙道氣中沉積二氧化碳時(shí)，其中存在的酸性介質(zhì)顯著不同于堿性條件。在二氧化碳沉積過(guò)程中，如果抑制劑在給定的條件下均有活性，那么應(yīng)該在最初就大量引入以便對(duì)抗存在的高濃度胺。此時(shí)，在工藝循環(huán)中大量載入的非活性物質(zhì)(必須額外地泵送循環(huán))造成極其不利的后果，因此進(jìn)一步降低發(fā)電站的效率。

因此，本發(fā)明的目的是提供上述類型的洗滌液和用于從燃燒系統(tǒng)的煙道氣中沉積二氧化碳的方法，作為該方法的結(jié)果，能夠獲得在已經(jīng)凈化除去二氧化碳的煙道氣中盡可能小的亞硝胺濃度。

就用于從燃燒系統(tǒng)的煙道氣中吸收二氧化碳的洗滌液而言，根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了所述目的，因?yàn)槌肺談┩猓瑢⒊粞?O₃)和/或過(guò)氧化氫(H₂O₂)作為亞硝酸鹽的氧化劑混入洗滌液中。

在上下文中，本發(fā)明基于以下認(rèn)識(shí)：促進(jìn)亞硝酸根向硝酸根的反應(yīng)路徑，在該過(guò)程中硝酸根不再進(jìn)一步反應(yīng)，而是與由煙道氣引入的金屬形成穩(wěn)定的鹽。這通過(guò)臭氧和/或過(guò)氧化氫的加入來(lái)實(shí)現(xiàn)，臭氧和/或過(guò)氧化氫能夠根據(jù)以下將亞硝酸根氧化成硝酸根：

NO₂^-+H₂O₂->NO₃^-+H₂O

或

NO₂^-+O₃->NO₃^-+O₂。