[发明专利]用于从气体混合物吸收酸性气体的吸收介质和方法

说明书

发明领域

本发明涉及用于从气体混合物吸收酸性气体、更特别地为CO₂的吸收介质及方法。

背景技术

在许多工业操作和化学操作中，存在包含不必要量的酸性气体更特别地为CO₂的气流，必须降低其含量以用于进一步的加工处理、用于运输或避免CO₂的排放。

在工业规模上，通常通过将烷醇胺水溶液作为吸收介质而从气体混合物吸收CO₂。通过加热、减压到较低压力或汽提使该加载的吸收介质再生，并且二氧化碳被解吸。再生处理之后，可再次使用吸收介质。这些方法例如描述在Rolker，J.；Arlt，W.的“Abtrennung von kohlendioxid aus Rauchgasen mittels Absorption”[Removal of carbon dioxide from flue gases by absorption]，化学工程技术2006，78，416到424页，以及Kohl，A.L，；Nielsen，R.B.的“Gas Purification”，Gulf第5版，Houston1997。

然而，这些方法的缺点是通过吸收和随后的解吸移除CO₂需要相当大量的能量，及在解吸中，仅一部分所吸收的CO₂被再次解吸，因此，在吸收和解吸循环中，吸收介质的能力是不够的。

US7,419,646描述了用于废气脱酸的方法，其中所使用的吸收介质在吸收酸性气体时形成两个可分开的相。特别在塔6中引用了4-氨基-2，2，6，6-四甲基哌啶作为吸收酸性气体的反应性化合物。US7,419,646的方法的缺点在于需要附加设备用于分离在吸收过程中产生的两个相。

US2009／0199709描述了一种类似的方法，其中，吸收酸性气体后，对加载的吸收介质的加热产生了两个可分离相，然后将两个相彼此分离。再次地，引用了4-氨基-2，2，6，6-四甲基哌啶作为适用于吸收酸性气体的反应性化合物。

FR2900841和US2007／0286783描述了用于废气脱酸的方法，其中通过萃取将与CO₂反应的反应性化合物从加载的吸收介质中分离。所引用的用于吸收酸性气体的反应性化合物之一为4-氨基-2，2，6，6-四甲基哌啶。

WO2010／089257描述了一种从气体混合物吸收CO₂的吸收介质，吸收介质包含水和4-氨基-2，2，6，6-四甲基哌啶，胺可以在4-氨基上烷基化。包括的4-氨基-2，2，6，6-四甲基哌啶的吸收介质作为吸收剂，然而，CO₂的吸收容易伴随着氨基甲酸盐的沉淀。WO2010／089257描述了溶剂如环丁砜或离子液体的添加，用以维持单相吸收介质及达到较高的CO₂吸收能力。

因此，仍然需要一种CO₂吸收介质，其同时具有如下特征：高的CO₂吸收能力和高吸收率，且即使没有添加溶剂，可以在CO₂吸收和吸收介质的再生期间防止分离成两个液体相或防止固体沉淀。

现在已发现，通过包含在4-氨基上具有n-烷基取代基的4-氨基-2，2，6，6-四甲基哌啶以及叔烷醇胺或空间位阻的伯烷醇胺或仲烷醇胺的吸收介质达到该目的。

发明内容

本发明因此提供了一种用于从气体混合物吸收酸性气体的吸收介质，该吸收介质包含水、式(I)的胺(A)、和为叔胺或空间位阻伯胺或仲胺的烷醇胺(B)

其中，R为具有1至4个碳原子的n-烷基。

本发明还提供一种通过将气体混合物与本发明的吸收介质相接触而从气体混合物吸收酸性气体的方法。

本发明的吸收介质包含水和式(I)的胺(A)，其中，R为具有1到4个碳原子的n-烷基。因此R可为甲基基团、乙基基团、n-丙基基团或n-丁基基团。优选地，R为n-丙基基团或n-丁基基团，更优选地为n-丁基基团。可通过还原性胺化从市售三丙酮胺、例如通过将三丙酮胺与式RNH₂的胺和氢在氢化催化剂存在下反应制备式(I)的胺。

本发明的吸收介质进一步包括烷醇胺(B)，其为叔胺或空间位阻的伯或仲胺。用于本发明的空间位阻的伯胺为其中氨基连接在叔碳原子即连接到其上没有连接氢原子的碳原子上的伯胺。用于本发明的空间位阻的仲胺为其中氨基连接在仲或叔碳原子即连接到其上仅连接一个或没有连接氢原子的碳原子上的仲胺。