Абсорбция со2 из газовых смесей водным раствором 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидина



Абсорбция со2 из газовых смесей водным раствором 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидина
Абсорбция со2 из газовых смесей водным раствором 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидина
Абсорбция со2 из газовых смесей водным раствором 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидина
Абсорбция со2 из газовых смесей водным раствором 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидина
Абсорбция со2 из газовых смесей водным раствором 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидина
Абсорбция со2 из газовых смесей водным раствором 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидина
Абсорбция со2 из газовых смесей водным раствором 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидина
Абсорбция со2 из газовых смесей водным раствором 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидина
Абсорбция со2 из газовых смесей водным раствором 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидина
Абсорбция со2 из газовых смесей водным раствором 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидина
Абсорбция со2 из газовых смесей водным раствором 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидина
Абсорбция со2 из газовых смесей водным раствором 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидина

 


Владельцы патента RU 2547738:

ЭВОНИК ДЕГУССА ГМБХ (DE)

Способ абсорбции CO2 из газовой смеси путем ее введения в контакт с абсорбентом, содержащим воду и один амин формулы (I)

,

где R1 и R2 независимо друг от друга представляют собой водород или алкильный остаток. Дополнительно к воде и амину формулы (I) содержат также сульфолан или ионную жидкость. Способ позволяет обеспечивать процессы диоксидом углерода (CO2) в качестве исходного продукта (эдукта). 7 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу абсорбции СО2 из газовой смеси, а также к абсорбентам (абсорбирующим средам) и к устройству для осуществления этого способа.

Абсорбция CO2 из газовой смеси представляет особый интерес с точки зрения удаления диоксида углерода из дымовых газов, главным образом с целью сокращения выбросов диоксида углерода, которые рассматриваются как главная причина возникновения так называемого парникового эффекта, с отходящими газами топливно-энергетических установок или электростанций. Помимо этого в некоторых технологических процессах требуется диоксид углерода, а предлагаемый в изобретении способ позволяет обеспечивать подобные процессы диоксидом углерода (СО2) в качестве исходного продукта (эдукта).

Уровень техники

В промышленном масштабе для абсорбции СО2 из газовой смеси обычно используют водные растворы алканоламинов в качестве абсорбента. Насыщенный абсорбент регенерируют путем нагревания, расширения (дросселирования) до меньшего давления или отдувки с десорбцией при этом диоксида углерода. По завершении процесса регенерации абсорбента его можно использовать вновь. Подобные методы описаны, например, у Rolker J., Arit W. в статье "Abtrennung von Kohlendioxid aus Rauchgasen mittels Absorption", опубликованной в Chemie Ingenieur Technik, 78, 2006, cc. 416-424.

Недостаток таких методов состоит в том, что для отделения СО2 путем абсорбции и последующей десорбции требуется сравнительно большое количество энергии и что при десорбции вновь десорбируется только часть абсорбированного СО2, в связи с чем в одном цикле абсорбции-десорбции доля используемого для абсорбции СО2 алканоламина мала. Помимо этого применяемые абсорбенты обладают высоким коррозионным действием и при абсорбции СО2 из кислородсодержащих газовых смесей подвержены нежелательной окислительной деструкции.

В патенте US 7419646 описан способ нейтрализации отходящих газов, предусматривающий применение абсорбента, который при абсорбции кислого газа образует две разделяемые фазы. В качестве реакционноспособного соединения для абсорбции кислого газа в колонке 6 указанного патента помимо прочего упоминается 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидин. В US 7419646 в колонке 3, строки 22-32, для абсорбции СО2 предлагается использовать в качестве реакционноспособного соединения N,N,N′,N′,N′′-пентаметилдиэтилентриамин, N,N,N′,N′,N′′-пентаметилдипропилентриамин, N,N-бис-(2,2-диэтоксиэтил)метиламин или N,N-диметилдипропилентриамин. Недостаток этого известного из US 7419646 способа состоит в необходимости использовать дополнительные аппараты для разделения двух образующихся при абсорбции фаз.

В DD 266799 описан способ очистки 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидина, для чего СО2 пропускают через раствор 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидина в воде и ацетоне и выпавшую в осадок соль вновь разлагают путем нагрева до температуры в пределах от 90 до 200°С на СО2 и 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидин.

У X. Zhang и др. в "Screening of ionic Liquids to Capture СО2 by COSMO-RS and Experiments", AIChE Journal, т. 54, cc. 2171-2728, описано применение ионных жидкостей для абсорбции СО2.

Подробное описание изобретения

При создании изобретения неожиданно было установлено, что недостатков известных способов позволяет избежать применение 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидинов для абсорбции СО2, при этом 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидин может быть замещен по 4-аминогруппе одним или двумя алкильными остатками.

Объектом изобретения в соответствии с этим является способ абсорбции СО2 из газовой смеси путем введения газовой смеси в контакт с абсорбентом, содержащим воду и по меньшей мере один амин формулы (I)

где R1 и R2 независимо друг от друга обозначают водород или алкильный остаток.

При осуществлении предлагаемого в изобретении способа абсорбция СО2 происходит путем введения газовой смеси в контакт с абсорбентом, содержащим воду и по меньшей мере один амин формулы (I)

где R1 и R2 независимо друг от друга обозначают водород или алкильный остаток.

Предлагаемый в изобретении способ в принципе можно использовать для абсорбции СO2 из любой содержащей его газовой смеси, прежде всего, из газообразных продуктов сгорания, из отходящих газов биологических процессов, таких как процессы компостирования, ферментации или очистки сточных вод, из отходящих газов процессов кальцинирования, прокаливания или обжига, таких как процессы обжига извести и процессы производства цемента, из остаточных газов доменных процессов в черной металлургии, а также из остаточных газов химических процессов, таких как отходящие газы процессов производства технического углерода (сажи) или процессов производства водорода путем конверсии с водяным паром. В предпочтительном варианте газовая смесь представляет собой газообразные продукты сгорания, особенно предпочтительно газообразные продукты сгорания с содержанием СО2 от 1 до 60 об.%, прежде всего от 2 до 20 об.%. В одном из особенно предпочтительных вариантов газовая смесь представляет собой газообразные продукты сгорания, образующиеся на топливно-энергетической установке или электростанции, прежде всего обессеренные газообразные продукты сгорания, образующиеся на топливно-энергетической установке или электростанции. В наиболее предпочтительном варианте для обессеривания газообразных продуктов сгорания, образующихся на топливно-энергетической установке или электростанции, можно использовать все методы обессеривания, известные по их применению в процессах, проводимых на топливно-энергетических установках или электростанциях, предпочтительно метод промывки газов известковым молоком или метод Веллмана-Лорда (Wellman-Lord).

Применяемый для абсорбции предлагаемым в изобретении способом абсорбент содержит по меньшей мере один амин формулы (I), где R1 и R2 независимо друг от друга представляют собой водород или алкильный остаток. К предпочтительным алкильным остаткам относятся алкильные остатки с 1-3 атомами углерода, прежде всего метальные остатки.

Амины формулы (I) можно получать из имеющегося в продаже триацетонамина путем гидроаминирования, т.е. путем взаимодействия триацетонамина с амином формулы R1R2NH и водородом в присутствии катализатора гидрирования. Методы гидроаминирования триацетонамина известны из уровня техники, например, способ получения амина формулы (I), где R1 и R2 представляют собой Н, известен из ЕР 0033529.

Применяемый для абсорбции предлагаемым в изобретении способом абсорбент дополнительно к по меньшей мере одному амину формулы (I) содержит также воду. В предпочтительном варианте массовое соотношение между водой и аминами формулы (I) в абсорбенте составляет от 10:1 до 1:10, особенно предпочтительно от 5:1 до 1:1, прежде всего от 4:1 до 2:1. Содержание аминов формулы (I) в абсорбенте в предпочтительном варианте составляет по меньшей мере 5 мас. %, особенно предпочтительно по меньшей мере 10 мас. %, прежде всего по меньшей мере 25 мас. %.

Для введения газовой смеси в контакт с абсорбентом при осуществлении предлагаемого в изобретении способа можно использовать все аппараты, пригодные для введения газовой фазы в контакт с жидкой фазой. Предпочтительно при этом использовать известные из уровня техники газопромыватели или абсорбционные колонны, например, мембранные контакторы, центробежные скрубберы, струйные (газо-)промыватели, скрубберы Вентури, динамические мокрые газопромыватели, колонны с насыпным слоем насадочных тел, насадочные колонны и тарельчатые колонны. Особенно предпочтительно применение противоточных абсорбционных колонн.

При осуществлении предлагаемого в изобретении способа процесс абсорбции СО2 предпочтительно проводить при температуре абсорбента в пределах от 0 до 70°С, особенно предпочтительно от 20 до 50°С. При применении противоточной абсорбционной колонны температура абсорбента в особенно предпочтительном варианте составляет от 30 до 60°С на входе в колонну и от 35 до 70°С на выходе из нее.

Абсорбцию СО2 предпочтительно проводить при давлении газовой смеси в пределах от 0,8 до 50 бар, особенно предпочтительно от 0,9 до 30 бар. В одном из особенно предпочтительных вариантов абсорбцию проводят при общем (полном) давлении газовой смеси в пределах от 0,8 до 1,5 бара, прежде всего от 0,9 до 1,1 бара. Этот особенно предпочтительный вариант позволяет проводить абсорбцию СО2 из газообразных продуктов сгорания, образующихся на топливно-энергетических установках или электростанциях, без сжатия (компрессии) таких газообразных продуктов сгорания.

При осуществлении предлагаемого в изобретении способа абсорбент дополнительно к воде и по меньшей мере одному амину формулы (I) может также содержать один или несколько растворителей.

В предпочтительном варианте предлагаемый в изобретении абсорбент дополнительно к воде и по меньшей мере одному амину формулы (I) содержит также сульфолан (CAS 126-33-0), предпочтительно в относительном количестве по меньшей мере 5 мас. %, особенно предпочтительно по меньшей мере 10 мас. %, прежде всего по меньшей мере 25 мас. %. Массовое соотношение между водой и сульфоланом в подобном абсорбенте предпочтительно должно составлять от 10:1 до 1:1, особенно предпочтительно от 5:1 до 2:1. Массовое же соотношение между сульфоланом и аминами формулы (I) предпочтительно должно составлять от 3:1 до 1:3, особенно предпочтительно от 2:1 до 1:2.

В еще одном варианте предлагаемый в изобретении абсорбент дополнительно к воде и по меньшей мере одному амину формулы (I) содержит также по меньшей мере одну ионную жидкость, предпочтительно в относительном количестве по меньшей мере 5 мас. %, особенно предпочтительно по меньшей мере 10 мас. %, прежде всего по меньшей мере 25 мас. %. Массовое соотношение между водой и ионной жидкостью в подобном абсорбенте предпочтительно должно составлять от 10:1 до 1:1, особенно предпочтительно от 5:1 до 2:1. Массовое же соотношение между ионной жидкостью и аминами формулы (I) предпочтительно должно составлять от 3:1 до 1:10, особенно предпочтительно от 2:1 до 1:5.

Под ионной жидкостью согласно изобретению подразумевается соль из анионов и катионов или смесь подобных солей, при этом такая соль, соответственно смесь солей, имеет температуру плавления ниже 100°С. В предпочтительном варианте ионная жидкость состоит из одной или нескольких солей органических катионов с органическими или неорганическими анионами. Особенно предпочтительны смеси из нескольких солей с разными органическими катионами и одним и тем же анионом.

В качестве органических катионов пригодны прежде всего катионы общих формул (II)-(VI)

в которых

R1, R2, R3, R4, R5, R6 имеют одинаковые или разные значения и представляют собой водород, линейный или разветвленный алифатический или олефиновый углеводородный остаток с 1-30 атомами углерода, циклоалифатический или циклоолефиновый углеводородный остаток с 5-40 атомами углерода, ароматический углеводородный остаток с 6-40 атомами углерода, алкиларильный остаток с 7-40 атомами углерода, прерванный одной или несколькими группами -O-, -NH-, -NR′-, -О-С(О)-, -(О)С-О-, -NH-C(O)-, -(O)C-NH-, -(CH3)N-C(O)-, -(О)С-N(СН3)-, -S(O2)-O-, -O-S(O2)-, -S(O2)-NH-, -NH-S(O2)-, -S(O2)-N(СН3)- или -N(CH3)-S(O2)- линейный или разветвленный алифатический или олефиновый углеводородный остаток с 2-30 атомами углерода, линейный или разветвленный алифатический или олефиновый углеводородный остаток с 1-30 атомами углерода и с концевой функциональной группой ОН, OR′, NH2, N(H)R′′ или N(R′)2 или остаток имеющего блочную или статистическую структуру простого полиэфира формулы -(R7-O)n-R8, при этом в катионах формулы (VI) R5 не обозначает водород, где

R′ представляет собой алифатический или олефиновый углеводородный остаток с 1-30 атомами углерода,

R7 представляет собой линейный или разветвленный алкиленовый остаток с 2-4 атомами углерода,

n обозначает число от 1 до 200, предпочтительно от 2 до 60,

R8 представляет собой водород, линейный или разветвленный алифатический или олефиновый углеводородный остаток с 1-30 атомами углерода, циклоалифатический или циклоолефиновый углеводородный остаток с 5-40 атомами углерода, ароматический углеводородный остаток с 6-40 атомами углерода, алкиларильный остаток с 7-40 атомами углерода или остаток -C(O)-R9, в котором

R9 представляет собой линейный или разветвленный алифатический или олефиновый углеводородный остаток с 1-30 атомами углерода, циклоалифатический или циклоолефиновый углеводородный остаток с 5-40 атомами углерода, ароматический углеводородный остаток с 6-40 атомами углерода или алкиларильный остаток с 7-40 атомами углерода, и

Х представляет собой атом кислорода или атом серы, при этом по меньшей мере один из, а предпочтительно каждый из остатков R1, R2, R3, R4, R5 и R6 отличен от водорода.

Равным образом пригодны катионы формул (II)-(VI), в которых остатки R1 и R3 совместно образуют 4-10-членное, предпочтительно 5- или 6-членное, кольцо.

В катионах формулы (V) остатки R1-R5 в предпочтительном варианте представляют собой метальные группы, а остаток R6 представляет собой этильную или н-пропильную группу.

В катионах формулы (VI) остатки R1-R4 в предпочтительном варианте представляют собой метальные группы.

К пригодным относятся также гетероароматические катионы, содержащие в кольце по меньшей мере один четвертичный атом азота, несущий остаток R1 с указанными выше для него значениями, предпочтительно замещенные по атому азота производные пиррола, пиразола, имидазола, оксазола, изоксазола, тиазола, изотиазола, пиридина, пиримидина, пиразина, индола, хинолина, изохинолина, циннолина, хиноксалина или фталазина.

В качестве неорганических анионов пригодны прежде всего тетрафторборат, гексафторфосфат, нитрат, сульфат, гидросульфат, фосфат, гидрофосфат, дигидрофосфат, гидроксид, карбонат, гидрокарбонат и галогениды, предпочтительно хлорид.

В качестве органических анионов пригодны прежде всего где Ra представляет собой линейный или разветвленный алифатический углеводородный остаток с 1-30 атомами углерода, циклоалифатический углеводородный остаток с 5-40 атомами углерода, ароматический углеводородный остаток с 6-40 атомами углерода, алкиларильный остаток с 7-40 атомами углерода или линейный или разветвленный перфторалкильный остаток с 1-30 атомами углерода, a R представляет собой перфторалкильный остаток с 1-30 атомами углерода, предпочтительно с 1-3 атомами углерода.

В одном из предпочтительных вариантов ионная жидкость состоит из одной или нескольких солей 1,3-диалкилимидазолия, где алкильные группы в особенно предпочтительном варианте независимо друг от друга выбраны из метила, этила, н-пропила, н-бутила и н-гексила.

В еще одном предпочтительном варианте ионная жидкость состоит из одной или нескольких четвертичных аммониевых солей с одновалентным анионом и катионами общей формулы (II), в которой

R1 представляет собой алкильный остаток с 1-20 атомами углерода,

R2 представляет собой алкильный остаток с 1-4 атомами углерода,

R3 представляет собой остаток (CH2CHRO)n-H, где n обозначает число от 1 до 200, а R обозначает H или СН3, и

R4 представляет собой алкильный остаток с 1-4 атомами углерода или остаток (СН2СНRО)n-Н, где n обозначает число от 1 до 200, а R обозначает Н или СН3.

Способы получения ионных жидкостей хорошо известны из уровня техники.

Предлагаемый в изобретении абсорбент может дополнительно к воде и по меньшей мере одному амину формулы (I) одновременно содержать ионную жидкость и сульфолан.

При осуществлении предлагаемого в изобретении способа предпочтительно использовать описанные выше предлагаемые в изобретении абсорбенты.

При осуществлении предлагаемого в изобретении способа абсорбент может дополнительно к уже указанным выше компонентам содержать также добавки, предпочтительно ингибиторы коррозии и/или способствующие смачиванию добавки.

В качестве ингибиторов коррозии при осуществлении предлагаемого в изобретении способа можно использовать все те вещества, которые известны как пригодные для применения в процессах абсорбции CO2 с использованием алканоламинов, прежде всего ингибиторы коррозии, описанные в US 4714597.

В качестве способствующей смачиванию добавки в предпочтительном варианте используют одно или несколько поверхностно-активных веществ (ПАВ) из группы неионогенных ПАВ, амфотерных ПАВ и катионактивных ПАВ.

К пригодным для применения неионогенным ПАВ относятся алкиламиналкоксилаты, амидоамины, алканоламиды, алкилфосфиноксиды, алкил-N-глюкамиды, алкилглюкозиды, желчные кислоты, алкилалкоксилаты, сорбитаны, этоксилированные сорбитаны, жирные спирты, этоксилированные жирные кислоты, этоксилированные сложные эфиры и полиэфиросилоксаны.

К пригодным для применения амфотерным ПАВ относятся бетаины, алкилглицины, султаины (Sultaine), амфопропионаты, амфоацетаты, третичные аминоксиды и силикобетаины (Silicobetaine).

К пригодным для применения катионактивным ПАВ относятся четвертичные аммониевые соли с одним или двумя заместителями с 8-20 атомами углерода, прежде всего соответствующие тетраалкиламмониевые соли, алкилпиридиниевые соли, кватернизованные сложные эфиры, кватернизованные диамидоамины, четвертичные имидазолиниевые соли, четвертичные соли алкоксиалкиламмония, четвертичные соли бензиламмония и кватернизованные кремнийорганические соединения.

В одном из предпочтительных вариантов способствующая смачиванию добавка состоит из одного или нескольких неионогенных ПАВ общей формулы R(OCH2CHR′)mOH, где m обозначает число от 4 до 40, R представляет собой алкильный остаток с 8-20 атомами углерода, алкиларильный остаток с 8-20 атомами углерода или полиоксипропиленовый остаток с 3-40 пропиленоксидными звеньями, а R′ представляет собой метил или предпочтительно водород.

В еще одном предпочтительном варианте способствующая смачиванию добавка представляет собой сополимер простого эфира и силоксана, содержащий более 10 мас. % [Si(СН3)2O]-звеньев и более 10 мас. % [СН2СНR-O]-звеньев, где R представляет собой водород или метил. Особенно предпочтительны сополимеры простого эфира и силоксана общих формул (VI)-(VIII)

в которых

А представляет собой двухвалентный остаток формулы -[CH2CHR3-O]r-,

В представляет собой двухвалентный остаток формулы -[Si(CH3)2)-O]s-,

Z представляет собой двухвалентный линейный или разветвленный алкиленовый остаток с 2-20 атомами углерода, предпочтительно -(СН2)3-,

n обозначает число от 1 до 30,

m обозначает число от 2 до 100,

р, q обозначают число 0 или 1,

r обозначает число от 2 до 100,

s обозначает число от 2 до 100,

от 1 до 5 остатков R1 представляют собой остатки общей формулы -Z-O-A-R2, а

остальные остатки R1 представляют собой метил,

R2 представляет собой водород, алифатический или олефиновый алкильный остаток или ацильный остаток с 1-20 атомами углерода и

R3 представляет собой водород или метил.

Способствующие смачиванию добавки уже известны из уровня техники в качестве добавок к водным растворам, и их можно получать известными из уровня техники способами.

При осуществлении предлагаемого в изобретении способа температуру и давление в процессе абсорбции, а также состав абсорбента предпочтительно выбирать такими, чтобы абсорбент после абсорбции СО2 был представлен в однофазном виде, т.е. чтобы абсорбция СО2 абсорбентом не приводила к выпадению в осадок твердого вещества или к выделению второй жидкой фазы. Этот вариант осуществления предлагаемого в изобретении способа не требует применения никаких дополнительных аппаратов для разделения фаз и позволяет использовать для его реализации известные из уровня техники устройства для абсорбции СO2 алканоламинами.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого в изобретении способа абсорбированный абсорбентом CO2 вновь десорбируют путем повышения температуры и/или снижения давления и абсорбент после такой десорбции СО2 вновь используют для абсорбции СО2. Подобный циклический процесс абсорбции-десорбции позволяет полностью или частично отделять СО2 от газовой смеси и получать его отдельно от других компонентов газовой смеси.

Вместо повышения температуры или снижения давления либо дополнительно к повышению температуры и/или снижению давления десорбцию можно также проводить, подвергая насыщенный CO2 абсорбент десорбционной обработке газом.

В том случае, когда при десорбции СО2 дополнительно из абсорбента удаляют также воду, к абсорбенту перед его повторным применением для абсорбции можно при необходимости добавлять воду для восполнения ее количества.

Для десорбции можно использовать все те аппараты, которые известны из уровня техники по их применению для десорбции газа из жидкости. Предпочтительно при этом проводить десорбцию в десорбционной колонне. В другом варианте десорбцию СО2 можно также проводить в одно- или многоступенчатом выпарном аппарате мгновенного вскипания.

При десорбции путем повышения температуры десорбцию СО2 предпочтительно проводить при температуре абсорбента в пределах от 50 до 200°С, особенно предпочтительно от 80 до 150°С. Температура при десорбции предпочтительно при этом должна на по меньшей мере 20°С, особенно предпочтительно на по меньшей мере 50°С, превышать температуру при абсорбции.

При десорбции путем снижения давления десорбцию СО2 предпочтительно проводить при общем давлении в газовой фазе в пределах от 0,01 до 10 бар, прежде всего от 0,1 до 5 бар. Давление при десорбции предпочтительно при этом должно быть на по меньшей мере 1,5 бара, особенно предпочтительно на по меньшей мере 4 бара, ниже давления при абсорбции.

При десорбции путем повышения температуры давление при десорбции СО2 может также превышать давление при абсорбции СО2. В этом варианте предпочтительно, чтобы величина, на которую давление при десорбции СО2 превышает давление при абсорбции СО2, достигала 5 бар, особенно предпочтительно достигала 3 бар. Подобный вариант позволяет без применения механической энергии сжимать отделенный от газовой смеси СО2 до давления, превышающего давление газовой смеси.

Предлагаемое в изобретении устройство для отделения СО3 от газовой смеси имеет абсорбер, десорбер и контур циркуляции предлагаемого в изобретении абсорбента. Для использования в качестве абсорбера в предлагаемом в изобретении устройстве пригодны те же аппараты, что и описанные выше для применения при абсорбции, предусмотренной предлагаемым в изобретении способом. Для использования в качестве десорбера в предлагаемом в изобретении устройстве пригодны те же аппараты, что и описанные выше для применения при десорбции, предусмотренной предлагаемым в изобретении способом. В предпочтительном варианте предлагаемое в изобретении устройство имеет абсорбер и десорбер типа тех, которые известны по их применению в устройствах для отделения СО2 от газовой смеси с использованием алканоламина.

Предлагаемый в изобретении способ и предлагаемые в изобретении абсорбенты благодаря применению по меньшей мере одного амина формулы (I) в составе абсорбента позволяют по сравнению с известными способами и абсорбентами, прежде всего по сравнению с наиболее часто используемыми в данной области техники алканоламинами, повысить степень насыщения абсорбента диоксидом углерода (СО2) при абсорбции, при этом под степенью насыщения согласно изобретению подразумевается молярное соотношение между СО2 и амином в абсорбенте. Помимо этого абсорбент, применяемый при осуществлении предлагаемого в изобретении способа, менее агрессивен и менее токсичен и проявляет повышенную скорость хемосорбции СО2 и меньшую склонность к окислительной деструкции под действием кислорода, чем абсорбенты, в состав которых входят алканоламины. В варианте с циклическим процессом абсорбции-десорбции помимо этого по сравнению с известными способами и абсорбентами, прежде всего по сравнению с алканоламинами, достигается более высокая степень десорбции диоксида углерода, при этом под степенью десорбции диоксида углерода согласно изобретению подразумевается разность между степенью насыщения абсорбента диоксидом углерода после абсорбции СО2 и степенью насыщения абсорбента диоксидом углерода после десорбции СО2. Подобные преимущества позволяют по сравнению с известными из уровня техники способами повысить эффективность абсорбции СО2 из газовых смесей при низком парциальном давлении СО2, а также уменьшить размеры аппаратов и снизить расход энергии. Кроме того, благодаря меньшей коррозионной активности предлагаемого в изобретении абсорбента предлагаемый в изобретении способ требует применения ингибиторов коррозии в меньших количествах по сравнению с известными способами.

Предлагаемые в изобретении абсорбенты, которые дополнительно к воде и амину формулы (I) содержат также сульфолан, характеризуются также еще более высокой степенью десорбции диоксида углерода, прежде всего при осуществлении предлагаемого в изобретении способа по варианту с десорбцией СО2 путем повышения температуры.

Использование же предлагаемых в изобретении абсорбентов, которые дополнительно к воде и амину формулы (I) содержат также по меньшей мере одну ионную жидкость, позволяет проводить десорбцию СО2 при повышенной температуре и/или пониженном давлении без потери растворителей в процессе десорбции или без происходящего в результате испарения воды выпадения в осадок твердого вещества или разделения абсорбента на фазы.

Примеры

Пример 1

В термостатированную и снабженную системой регулирования давления аппаратуру для измерения газожидкостного равновесия при постоянной температуре помещали смесь из 30 мас. % 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидина и 70 мас. % воды и при постоянном давлении вводили в контакт с газообразным диоксидом углерода, варьируя при этом давление и температуру. В каждом эксперименте по достижении равновесного состояния определяли содержание абсорбированного СО2 в насыщенном им абсорбенте и на основании этого вычисляли степень насыщения как молярное соотношение между СО2 и амином в насыщенном диоксидом углерода абсорбенте. Значения температуры и давления, при которых проводили эксперименты, а также определенные для них значения степени насыщения абсорбента диоксидом углерода, приведены ниже в таблице 1.

Пример 2

В данном примере работали аналогично примеру 1, но используя смесь из 30 мас. % 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидина, 35 мас. % сульфолана и 35 мас. % воды.

Пример 3 (сравнительный)

В данном примере работали аналогично примеру 1, но используя смесь из 30 мас. % моноэтаноламина (МЭА) и 70 мас. % воды.

Исходя из значений степени насыщения, получили указанные в таблице 2 значения степени десорбции диоксида углерода при проведении абсорбции и десорбции при давлении 1,5 бара и при проведении десорбции путем повышения температуры с 40 до 120°С, а также указанные в таблице 3 значения степени десорбции диоксида углерода при проведении абсорбции и десорбции при 120°С и при проведении десорбции путем снижения давления с 1,5 до 0,8 бара.

1. Способ абсорбции CO2 из газовой смеси путем ее введения в контакт с абсорбентом, отличающийся тем, что абсорбентом является вода и по меньшей мере один амин формулы (I)

в которой R1 и R2 независимо друг от друга представляют собой водород или алкильный остаток и R1 и R2 в формуле (I) одновременно не являются водородами.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что газовая смесь представляет собой отходящие газы или газообразные продукты сгорания.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что абсорбент после абсорбции CO2 представлен в однофазном виде.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в абсорбенте массовое соотношение между водой и аминами формулы (I) составляет от 10:1 до 1:10.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что абсорбент содержит амины формулы (I) в количестве по меньшей мере 5 мас.%.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что абсорбированный в абсорбенте CO2 вновь десорбируют путем повышения температуры и/или снижения давления и абсорбент после такой десорбции CO2 вновь используют для абсорбции CO2.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что абсорбцию проводят при температуре в пределах от 0 до 70°C, а десорбцию проводят при повышенной по сравнению с температурой абсорбции температуре в пределах от 50 до 200°C.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что абсорбцию проводят при давлении в пределах от 0,8 до 50 бар, а десорбцию проводят при пониженном по сравнению с давлением абсорбции давлении в пределах от 0,01 до 10 бар.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано для абсорбции диоксида углерода из содержащей его газовой смеси, прежде всего из газообразных продуктов сгорания, из отходящих газов биологических процессов, процессов кальцинирования, прокаливания и других.

Группа изобретений относится к технике разделения газовых смесей на компоненты и может быть использована в угольной промышленности при подготовке каптируемой шахтной метановоздушной смеси для ее утилизации в когенерационных установках.

Изобретение предназначено для разделения газожидкостных смесей и может быть использовано на объектах газовой, нефтяной и нефтехимической промышленности. Газожидкостный сепаратор содержит корпус с патрубком входа газожидкостной смеси, патрубки выхода газа и выхода жидкости.

Изобретение относится к технологии фракционирования водно-органических смесей и используется в химической, нефтехимической, газодобывающей промышленности. .

Изобретение относится к способу удаления сульфида водорода из потока природного газа. .

Изобретение относится к нефтегазовой, нефтехимической промышленности, в частности к устройствам контроля капельного уноса жидкостей на установках комплексной подготовки газа к транспорту.

Изобретение относится к технологии выделения гексафторида урана из многокомпонентных газовых смесей, содержащих гексафторид урана, фтористые соединения фосфора, хрома, фтороводород и компоненты воздуха.

Изобретение относится к технике очистки газов, например, воздуха от аммиака и других вредных примесей, образующихся при разложении органических веществ в сельсохозяйственном производстве, и может быть использовано в других технологических процессах.

Изобретение относится к технике разделения газовых смесей на компоненты. .

Изобретение относится к области улавливания мелкодисперсных, аэрозольных и растворенных жидких частиц, а также механических примесей из газового потока с использованием центробежных сил и может применяться в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности. Сепаратор газовый вихревого типа содержит вертикальный цилиндрический корпус, разделенный горизонтальной перегородкой на верхнюю и нижнюю камеры, верхнее и нижнее днища, сепарационные элементы, входной, выходной и сливной патрубки, дефлектор, газоотборный элемент и конфузор. В верхней камере сепарационный элемент расположен горизонтально, а в нижней - вертикально. Каждый сепарационный элемент выполнен в виде спирали с уменьшающимся от периферии к центру шагом навивки из тонкой плоской пластины с ребрами, расположенными по ширине пластины снаружи спирали, при этом ширина и выступ ребра сопоставимы по размеру от 3 до 5 мм, а расстояние между соседними ребрами на порядок больше, причем первое ребро расположено на расстоянии не менее 10 мм от края пластины, а за каждым ребром по ширине пластины выполнен ряд продолговатых отверстий, образующих сепарационные каналы. Торец вертикального сепарационного элемента приварен к горизонтальной перегородке, на которую в верхней камере установлен конфузор, выполненный в виде полого усеченного конуса, верхнее основание которого совпадает и приварено к наружной поверхности горизонтального сепарационного элемента, ось которого перпендикулярна оси выходного патрубка. В конфузоре размещен газоотборный элемент, в перегородке под конфузором выполнено отверстие по центру и отверстия, в которые вставлены трубки для прохождения газа, вне конфузора в перегородке выполнены отверстия, в которые вставлены дренажные трубки, длина которых выходит за пределы вертикального сепарационного элемента, такая же трубка вставлена в центральное отверстие под конфузором. Входной патрубок расположен эксцентрично относительно центра корпуса, эксцентриситет равен 1/3 внутреннего диаметра входного патрубка. Во входном патрубке установлен конфузор в виде усеченного конуса, а к сепарационному элементу приварен дефлектор напротив входного патрубка. На торцы горизонтального элемента также приварены дефлекторы, противоположно входному патрубку на корпусе установлен уровнемер. Сливной патрубок имеет кран. Техническим результатом является эффективное отделение взвешенных капель влаги и мелких частиц механических примесей из газожидкостного потока. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Настоящее изобретение относится к устройству для очистки картерного газа из двигателя внутреннего сгорания. Устройство для очистки картерного газа из двигателя внутреннего сгорания содержит центробежный ротор, расположенный с возможностью вращения вокруг оси вращения и приспособленный для очистки картерного газа в разделительной камере. При этом центробежный ротор содержит приводной вал, проходящий в приводной камере устройства, в котором турбина соединена с приводным валом и сопло расположено с возможностью принимать жидкость под давлением из двигателя внутреннего сгорания и направлять жидкость под давлением в струе из отверстия сопла на турбину для вращения центробежного ротора. При этом устройство содержит переходный элемент, позволяющий установку устройства на двигателе внутреннего сгорания. Переходный элемент содержит опорную поверхность, примыкающую к соответствующей опорной поверхности двигателя внутреннего сгорания. При этом опорная поверхность переходного элемента содержит отверстие для приводной жидкости, выполненное с возможностью принимать сжатую жидкость из отверстия подачи в опорной поверхности двигателя внутреннего сгорания. Переходный элемент содержит канал для приводной жидкости, соединяющий отверстие для приводной жидкости с соплом. Сопло образовано за одно целое с переходным элементом с сопловым каналом, имеющим коническую форму, которая сходится в направлении потока к отверстию сопла, при этом отверстие сопла расположено на расстоянии 0,5 ÷ 5 мм от турбины. Техническим результатом является повышение эффективности очистки картерного газа. 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к прямоточным центробежным сепараторам для отделения жидкости и твердых частиц из газожидкостного потока за счет центробежной силы и может быть использовано в газовой, нефтегазовой, химической, горнорудной промышленности, в теплоэнергетике и в других областях техники. Прямоточный центробежный газожидкостный сепаратор содержит цилиндрический корпус, расположенные соосно корпусу входной и выходной сепарационные патрубки и завихритель. Сепарационные патрубки выполнены диаметром, меньшим внутреннего диаметра корпуса, конец входного патрубка выполнен с расширением по отношению к началу выходного патрубка с образованием внутри корпуса щелевого цилиндрического канала. Завихритель установлен во входном патрубке, состоит из конуса, ориентированного вершиной навстречу газожидкостному потоку, цилиндрического патрубка, прикрепленного к основанию конуса, и из плоских пластин, смонтированных по периметру внутренней поверхности входного патрубка, расположенных под углом 2535 к образующей конуса. Между наружным диаметром выходного патрубка и наружным диаметром корпуса смонтирован цилиндрический гаситель скорости газожидкостного потока, выполненный с наружным диаметром, большим наружного диаметра корпуса сепаратора. Техническим результатом является повышение эффективности и надежности сепарации в широком диапазоне нагрузок и расширение сферы его применения. 2 ил.
Наверх