用于分离和捕集二氧化碳的吸收液以及使用所述吸收液分离和捕集二氧化碳的方法技术

本发明专利技术公开了用于从含二氧化碳的气体分离和捕集二氧化碳的吸收液，所述吸收液包含：至少一种由式(1)表示的烷醇胺：

Absorption solution for separation and capture of carbon dioxide and the method of separating and capturing carbon dioxide using the absorption solution

The invention discloses an absorbent liquid for separating and capturing carbon dioxide from a carbon dioxide containing gas. The absorption liquid comprises at least one alkanolamine represented by formula (1):

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分离和捕集二氧化碳的吸收液以及使用所述吸收液分离和捕集二氧化碳的方法
本专利技术涉及从含二氧化碳的气体中分离和捕集二氧化碳的吸收液，及使用该吸收液从含二氧化碳的气体中分离和捕集二氧化碳的方法。
技术介绍
近些年已经看到的气候变化以及自然灾害可能是由于全球变暖严重地影响了农业生产，居住环境和能源消耗。全球变暖被认为是由于大气中伴随人类活动扩大而增多的诸如二氧化碳、甲烷、氮氧化物和氯氟烃等温室气体引起的。在这些温室气体中，大气中的二氧化碳被认为是最主要的原因，从而采取措施来降低二氧化碳排放至大气中成为了世界范围的日程。二氧化碳的来源包括采用煤、重油和天然气为燃料的热电厂，采用焦煤还原氧化铁的炼铁厂高炉，焚烧生铁中的碳以生产钢的炼铁厂转化炉，工厂锅炉，水泥厂窑，以及采用汽油、重油和轻油作为燃料的包括汽车、船舶和航天器在内的交通设施。除了交通设施，以上来源为静态设施，因此，容易采取措施来减少二氧化碳排放到大气中。用于从上述来源排放的气体中分离和捕集二氧化碳的几种方法是已知的。例如，一种在吸收塔内使含二氧化碳的气体与烷醇胺水溶液接触来吸收二氧化碳的方法是已知的。已知的烷醇胺的例子包括单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺、二异丙醇胺和一缩二乙二醇胺，其中单乙醇胺被广泛应用。不过，由于伯胺如单乙醇胺严重腐蚀设备材料的原因，采用这些烷醇胺水溶液作为二氧化碳的吸收液要求采用昂贵的抗腐蚀钢，或者要求降低吸收液中胺的浓度。通常在再生塔中将吸收液加热到约120℃来解吸和再生被吸收的二氧化碳，但是因为在吸收塔中吸收的二氧化碳的量以及在再生塔中解吸的二氧化碳的量方面，利用烷醇胺不令人满意，因此这种方法导致捕集单位重量的二氧化碳消耗大量的能量。在追求二氧化碳减排、节约能源和节约自然资源的时代，分离和捕集二氧化碳的高能量消耗已成为技术实施应用的主要制约因素。因此，需要开发分离和捕集二氧化碳的低能耗技术。作为采用低能耗分离和捕集二氧化碳的现有技术的一个例子，例如PTL1公开了一种使特定受阻胺的水溶液与燃烧废气在大气压下接触从而去除燃烧废气中二氧化碳的方法。PTL1的实施例公开了N-甲氨基乙醇和N-乙氨基乙醇作为受阻胺，也公开了诸如2-异丙基氨基乙醇的其它胺，但是没有在实施例中使用。PTL2公开了一种含有多种烷醇胺的混合物的吸收液以及吸收二氧化碳的方法，该吸收液利用每种胺的特点达到最好的性能。然而，PTL1和PTL2中公布的这些吸收液无法足够地降低分离和捕集二氧化碳所需的能量。在PTL3中，研究了采用非水性有机化合物如醇来取代采用比热容高的水的含水液体来作为溶剂。由于采用例如醇取代水降低了比热，而在分离和捕集二氧化碳的步骤中二氧化碳一度被转化为不稳定的烷基碳酸酯，因此，预期采用醇会提高低温解吸量。虽然如此，此组成的吸收液显示了极低的CO2吸收效率，要求二氧化碳的吸收在20℃至25℃的低温下进行，这就意味着吸收中需要额外的能量来冷却。PTL4和PTL5提出了一种两相分离体系的吸收液。在吸收诸如二氧化碳的酸性化合物后，吸收液分离成富含酸性化合物的相和酸性化合物少的相。富含酸性化合物的相通过如洗涤设备从两相中分离，然后，酸性化合物仅从富含酸性化合物的相中解吸出来，从而降低了解吸过程中加热的吸收液的量和所需的能量。不过，相当多的酸性化合物仍然存在于酸性化合物少的相中，捕集效率事实上也不令人满意。参考文献列表专利文献PTL1：专利号2871334PTL2：专利号5452222PTL3：JP2012-236165APTL4：JP2009-529420APTL5：JP2010-207809A
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的在于提供以更低能耗和高效率用于分离和捕集二氧化碳的吸收液及其方法。解决方案本专利技术人进行了广泛研究来达到上述目的，并且发现含有至少一种特定的烷醇胺、低分子量二醇化合物和/或甘油、和水的吸收液能够提高低温下二氧化碳的解吸速率和再生效率，从而高效地从含二氧化碳的气体中分离和捕集二氧化碳。本专利技术人基于这些发现进行了进一步研究，完成了本专利技术。具体地，本专利技术提供了下述用于分离和捕集二氧化碳的吸收液，以及分离和捕集二氧化碳的方法。项目1从含二氧化碳的气体中分离和捕集二氧化碳的吸收液，所述液体包含：至少一种由式(1)表示的烷醇胺：其中R1代表氢或者C1-4烷基，R2和R3相同或者不同，并且各自代表氢或者C1-3烷基，R1、R2和R3不全为氢，和n为1或2；低分子量的二醇化合物和/或甘油；以及水。项目2如项目1所述的吸收液，其中R1代表氢、甲基、乙基、正丙基、异丙基或正丁基，R2和R3相同或者不同，各自代表氢或甲基，和n为1或2。项目3如项目1或2所述的吸收液，其中由式(1)代表的烷醇胺为以下的胺混合物：(I)烷醇胺，其中R1代表甲基、乙基、正丙基、异丙基或正丁基，R2和R3各自代表氢，和n为1或者2，以及(II)烷醇胺，其中R1代表氢，R2和R3各自代表甲基，和n为1。项目4如项目3所述的吸收液，其中由式(1)代表的烷醇胺为N-异丙基氨基乙醇和2-氨基-2-甲基-1-丙醇的胺混合物。项目5如项目1至4任一项所述的吸收液，其中，所述低分子量的二醇化合物和/或甘油的浓度为5-30重量％。项目6如项目1至4任一项所述的吸收液，其中，所述低分子量的二醇化合物和/或甘油是乙二醇，其浓度为5-20重量％。项目7从含二氧化碳的气体中分离和捕集二氧化碳的方法，所述方法包括以下步骤A和B：步骤A：使如项目1至6任一项所述的吸收液与含二氧化碳的气体接触，以得到从所述含二氧化碳的气体中已吸收了二氧化碳的吸收液；以及步骤B：加热步骤A中得到的已吸收了二氧化碳的吸收液，从所述吸收液中再生二氧化碳，并捕集解吸出的二氧化碳。项目8如项目7所述的方法，其中在80至95℃的温度下加热在步骤B中已吸收了二氧化碳的吸收液来解吸二氧化碳。专利技术的有益效果本专利技术实现了由相同胺组成的含水液体形成的吸收液能够在更低温度下解吸二氧化碳。本专利技术也能够以更低能耗捕集二氧化碳。这降低了二氧化碳分离和捕集所需的能量，使得在低能耗下有效地捕集二氧化碳。由于极大地提高了低温下解吸二氧化碳的性能，本专利技术可以利用通常废弃的“低级别废热”，从而可显著地降低分离和捕集二氧化碳所需的能量。具体实施方式以下详细描述本专利技术。用于分离和捕集二氧化碳的吸收液本专利技术的吸收液包含：至少一种由式(1)表示的烷醇胺：其中R1代表氢或者C1-4烷基，R2和R3相同或者不同，并且各自代表氢或者C1-3烷基，R1、R2和R3不全为氢，和n为1或者2；低分子量的二醇化合物和/或甘油；以及水。式(1)中的R1可以是氢或者C1-4线性或枝化烷基，具体地可以是氢、甲基、乙基、正丙基、异丙基，正丁基，或类似官能团。其中优选为氢、乙基、正丙基、异丙基和正丁基，更优选为异丙基。式(1)中，n为1或者2，优选为1。式(1)中，R2和R3可以是氢或者C1-3线性或枝化烷基，具体地可以是氢、甲基、乙基、正丙基或异丙基。其中优选为氢和甲基。由式(1)代表的具体烷醇胺包括N-乙基氨基乙醇、N-正丙基氨基乙醇、N-异丙基氨基乙醇、N-正丁基氨基乙醇、2-氨基-1-丙醇、N-异丁基氨基乙醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、3-乙基氨基-1-丙醇、3-本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于从含二氧化碳的气体分离和捕集二氧化碳的吸收液，所述吸收液包含：至少一种由式(1)表示的烷醇胺：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.26 JP 2015-0644021.用于从含二氧化碳的气体分离和捕集二氧化碳的吸收液，所述吸收液包含：至少一种由式(1)表示的烷醇胺：其中R1代表氢或者C1-4烷基，R2和R3相同或者不同，并且各自代表氢或者C1-3烷基，R1、R2和R3不全为氢，和n为1或者2；低分子量的二醇化合物和/或甘油；以及水。2.如权利要求1所述的吸收液，其中，R1代表氢、甲基、乙基、正丙基、异丙基或正丁基，R2和R3相同或者不同，并且各自代表氢或甲基，和n为1或者2。3.如权利要求1或2所述的吸收液，其中，所述由式(1)表示的烷醇胺是以下的胺混合物：(I)烷醇胺，其中R1代表甲基、乙基、正丙基、异丙基或正丁基，R2和R3各自代表氢，和n为1或者2，以及(II)烷醇胺，其中R1代表氢，R2和R3各自代表甲基，和n为1。...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·A·乔杜里，加藤次裕，松崎洋市，小野田正巳，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP