Спосіб абсорбції co2 із газової суміші
Номер патенту: 111789
Опубліковано: 10.06.2016
Автори: Койп Міхаель, Дембковскі Даніель, Зайлер Маттіас, Нойманн Манфред, Шнайдер Рольф, Ролькер Йорн, Віттаут Даніель, Бреме Фолькер, Віллі Беньямін, Німейєр Йохен, Рінкер Штефані
Формула / Реферат
1. Спосіб абсорбції СО2 з газової суміші шляхом її введення в контакт з абсорбентом, який відрізняється тим, що використовують абсорбент, що містить воду і щонайменше один амін формули (І):
, (I)
в якій R1 означає залишок -(CH2)n-(XCH2CH2)m-Y-R3, де
R3 являє собою водень або алкільний залишок з 1-6 атомами вуглецю,
X і Y незалежно один від одного являють собою NR3, кисень, SO або SO2, при цьому R3 не означає водень, коли Y являє собою SO або SO2, і Y-R3 може являти собою N-морфолінільний залишок або N-піперазильний залишок,
n означає число від 2 до 4, а
m означає число від 0 до 4, і
R2 означає водень, алкільний залишок з 1-6 атомами вуглецю або залишок R1, при цьому m відмінний від 0, коли R2 не означає залишок R1, Y являє собою NR3, a Y-R3 не являє собою N-морфолінільний або N-піперазильний залишок.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що у формулі (І) X і Y незалежно один від одного являють собою NR3 або кисень.
3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що у формулі (І) Y являє собою кисень.
4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що у формулі (І) R3 являє собою метил або водень.
5. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що у формулі (І) m означає число 0.
6. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що у формулі (І) Y-R3 являє собою N-морфолінільний залишок або N-піперазильний залишок.
7. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що у формулі (І) m означає число 0.
8. Спосіб за одним з пп. 1-5, який відрізняється тим, що у формулі (І) n означає число 2 або 3.
9. Спосіб за п. 8, який відрізняється тим, що у формулі (І) n означає число 2.
10. Спосіб за одним з пп. 1-5, який відрізняється тим, що вміст амінів формули (І) в абсорбенті становить від 10 до 60 мас. %, краще від 20 до 50 мас. %.
11. Спосіб за одним з пп. 1-5, який відрізняється тим, що газова суміш являє собою газоподібні продукти згоряння, природний газ або біогаз.
12. Спосіб за одним з пп. 1-5, який відрізняється тим, що абсорбований абсорбентом СO2 знову десорбують шляхом підвищення температури та/або зниження тиску і абсорбент після такої десорбції СО2 знову використовують для абсорбції СO2.
13. Спосіб за п. 12, який відрізняється тим, що абсорбцію проводять при температурі в межах від 0 до 80 °С, а десорбцію проводять при температурі, яка вища за температуру при абсорбції і становить від 50 до 200 °C.
14. Спосіб за п. 12, який відрізняється тим, що абсорбцію проводять при тиску в межах від 0,8 до 90 бар, а десорбцію проводять при тиску, який нижче за тиск при абсорбції і становить від 0,01 до 10 бар.
15. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що амін формули (І) вибирають з групи, що включає 4-(2-гідроксіетиламіно)-2,2,6,6-тетраметилпіперидин, 4-[біс-(2-гідроксіетил)аміно]-2,2,6,6-тетраметилпіперидин, 4-(2-метоксіетиламіно)-2,2,6,6-тетраметилпіперидин, 4-(2-гідроксіетиламіноетиламіно)-2,2,6,6-тетраметилпіперидин, 4-(2-піперазиноетиламіно)-2,2,6,6-тетраметилпіперидин і 4-(2-морфолінопропіламіно)-2,2,6,6-тетраметилпіперидин.
Текст
Реферат: У заявці описаний спосіб абсорбції СО2 з газової суміші, який дозволяє виключити випадання в осад твердої речовини при абсорбції СО2 і розділення абсорбенту на дві рідкі фази при його регенерації завдяки використанню абсорбенту, що містить воду і щонайменше один амін формули (І): R 2 N N H R 1 , (I) UA 111789 C2 (12) UA 111789 C2 1 3 3 в якій R означає залишок -(CH2)n-(XCH2CH2)m-Y-R , де R являє собою водень або алкільний 3 залишок з 1-6 атомами вуглецю, X і Y незалежно один від одного являють собою NR , кисень, 3 3 SO або SO2, при цьому R не означає водень, коли Y являє собою SO або SO 2, і Y-R може являти собою N-морфолінільний залишок або N-піперазильний залишок, n означає число від 2 2 до 4, a m означає число від 0 до 4, і R означає водень, алкільний залишок з 1-6 атомами 1 вуглецю або залишок R , 2 1 3 3 при цьому m відмінний від 0, коли R не означає залишок R , Y являє собою NR , a Y-R не являє собою N-морфолінільний або N-піперазильний залишок. UA 111789 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Даний винахід належить до способу абсорбції CO2 із газової суміші. У численних промислових і хімічних процесах утворюються газові потоки з небажаним вмістом в них CO2, яке потрібно знижувати для подальшої переробки, для транспорту або для запобігання викиду CO2. У промисловому масштабі для абсорбції CO2 з газової суміші зазвичай використовують водні розчини алканоламінів в якості абсорбенту. Насичений абсорбент регенерують шляхом нагрівання, розширення (дроселювання) до меншого тиску або десорбційної обробки газом з десорбцією при цьому діоксиду вуглецю. По завершенні процесу регенерації абсорбенту його можна використовувати знову. Подібні методи описані, наприклад, у Rolker J., Arlt W. в статті "Abtrennung von Kohlendioxid aus Rauchgasen mittels Absorption", опубликованої в Chemie Ingenieur Technik, 78, 2006, сс. 416-424, а також у Kohl A.L., Nielsen R.B. в "Gas Purification", 5-е вид., вид-во Gulf Publishing, Houston, 1997. Однак недолік таких методів полягає в тому, що для відділення CO 2 шляхом абсорбції і подальшої десорбції потрібно порівняно велика кількість енергії і що при десорбції знову десорбується тільки частина абсорбованого CO2, у зв'язку з чим в одному циклі абсорбціїдесорбції поглинальної здатності абсорбенту виявляється не достатньо. У US 7419646 описаний спосіб нейтралізації газів, що відходять, що передбачає застосування абсорбенту, який при абсорбції кислого газу утворює дві колективні фази. В якості реакційноздатного з'єднання для абсорбції кислого газу в колонці 6 зазначеного патенту крім іншого згадується 4- аміно-2,2,6,6-тетраметилпіперидин. Недолік цього відомого з US 7419646 способу полягає в необхідності використовувати додаткові апарати для розділення двох утворюваних при абсорбції фаз. У US 2009/0199709 описаний аналогічний спосіб, при здійсненні якого після абсорбції кислого газу шляхом нагрівання насиченого їм абсорбенту утворюють дві відокремлювані одна від іншої фази і розділяють їх. У даному випадку в якості реакційноздатного з'єднання, придатного для абсорбції кислого газу, також згадується 4-аміно-2,2,6,6-тетраметилпіперидин. У FR 2900841 і US 2007/0286783 описані способи нейтралізації газів, що відходять, які полягають у відділенні прореагувавшого з CO 2 реакційноздатного з'єднання від насиченого абсорбенту шляхом екстракції. В якості реакційноздатного з'єднання для абсорбції кислого газу крім іншого згадується 4-аміно-2,2,6,6-тетраметилпіперидин. В WO 2010/089257 описаний спосіб абсорбції CO 2 з газової суміші із застосуванням абсорбенту, що містить воду і 4-аміно-2,2,6,6-тетраметилпіперидин, при цьому амін може бути алкілований за 4-аміногрупою. Однак при застосуванні абсорбентів, які в якості поглинаючої речовини містять 4-аміно-2,2,6,6-тетраметилпіперидин, при абсорбції CO2 легко відбувається випадання в осад карбаматної солі. Для збереження абсорбенту однофазним і для досягнення підвищеної поглинаючої спроможності щодо CO2 в WO 2010/089257 пропонується додавати розчинники, такі як сульфолан або іонні рідини. Виходячи з вищевикладеного, продовжує зберігатися потреба в способі абсорбції CO 2 з газової суміші, що дозволяв би досягти високої поглинаючої спроможності щодо CO 2 при одночасно високій швидкості абсорбції та який навіть без додавання розчинника виключав би поділ на дві рідкі фази або випадання в осад твердої речовини при абсорбції CO 2 і при регенерації абсорбенту. При створенні винаходу було встановлено, що зазначене завдання дозволяє вирішити застосування абсорбенту, який містить заміщений за 4-аміногрупою 4-аміно -2,2,6,6тетраметилпіперидин, у якого його такий, що знаходиться у 4 аміногрупи замісник, несе прийнятну, що підвищує водорозчинність, функціональну групу. Об'єктомвинаходу відповідно до цього є спосіб абсорбції CO 2 з газової суміші шляхом її введення в контакт з абсорбентом, що містить воду і щонайменше один амін формули (I) R2 R1 N (I), N H 50 в якій 1 3 R означає залишок -(CH2)n-(XCH2CH2)m-Y-R , де 3 R являє собою водень або алкільний залишок з 1-6 атомами вуглецю, 3 3 X і Y незалежно один від одного являють собою NR , кисень, SO або SO2, при цьому R не 3 означає водень, коли Y являє собою SO або SO2, і Y-R може являти собою N-морфолінільний 1 UA 111789 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 залишок або N-піперазильний залишок, n означає число від 2 до 4, а m означає число від 0 до 4, і 2 1 R означає водень, алкільний залишок з 1-6 атомами вуглецю або залишок R . 2 1 При цьому, однак, індекс m повинен бути відмінний від 0, коли R не означає залишок R , Y 3 3 представляє собою NR , а Y-R не являє собою ні N-морфолінільний залишок, ні N піперазильний залишок. 3 У кращому варіанті X і Y у формулі (I) незалежно один від одного являють собою NR або кисень. В одному з особливо кращих варіантів Y у формулі (I) являє собою кисень, причому в цьому 3 випадку R особливо краще являє собою метил або водень. До найбільш кращих в даному варіанті амінів формули (I) належать 4 (2 гідроксиетиламіно) -2,2,6,6 тетраметилпіперидин, коли 1 2 R означає -(CH2)2OH і R означає водень, 4-[біс-(2-гідроксиетил)аміно]-2,2,6,61 2 тетраметилпіперидин, коли R і R означають -(CH2)2OH, 4-(2-метоксиетиламіно)-2,2,6,61 2 тетраметилпіперидин, коли R означає -(CH2)2OCH3 і R означає метил, а також4-(21 гідроксиетиламіноетиламіно)-2,2,6,6-тетраметилпіперидин, коли R означає -(CH2)2NH(CH2)2OH і 2 R означає водень. 3 У ще одному особливо кращому варіанті Y-R в формулі (I) являє собою N-морфолінільний або N піперазильний залишок. До найбільш кращих в даному варіанті амінів формули (I) 1 3 належать 4- (2-піперазиноетиламіно) -2,2,6,6 тетраметилпіперидин, коли R означає (CH2)2Y-R , 3 де Y-R являє собою N піперазил, і 4 (2-морфолінопропіламіно) -2,2,6,6 тетраметилпіперидин, 1 3 3 коли R означає (CH2)3Y-R , де Y-R являє собою N-морфолініл. В обох вищевказаних особливо кращих варіантах m у формулі (I) краще означає 0. У кращому варіанті при здійсненні пропонованого у винаході способу використовують аміни формули (I), де n означає число 2 або 3, а особливо краще означає число 2. Аміни формули (I) можна одержувати з наявного в продажу триацетонаміну шляхом 1 2 гідроамінування, піддаючи триацетонамін взаємодії з аміном формули R R NH і воднем у присутності каталізатора гідрування. Для одержання амінів формули (I), які містять групу X або 1 2 Y, що представляє собою SO або SO2, при гідроамінуванні краще використовують амін R R NH, який замість групи SO або SO2 містить атом сірки, і на наступній стадії просту тіоефірну групу одержаного продукту окислюють дією відповідного окислювача до групи SO або SO2. В якості окислювачів для застосування в цих цілях придатні пероксид водню, краще в присутності каталізатора, такого, наприклад, як молібдат, а також пероксокислот, переважно пероцтова кислота. При здійсненні запропонованого у винаході способу утримання амінів формули (I) в абсорбенту краще становить від 10 до 60 мас. %, особливо краще від 20 до 50 мас. %. Зазначений вміст належить при цьому до абсорбенту без абсорбованого CO 2. При здійсненні запропонованого у винаході способу абсорбент додатково до води і амінів формули (I) може містити ще один або кілька фізичних розчинників, не вступаючих в хімічну реакцію з CO2. На частку таких фізичних розчинників може при цьому доводитися до 50 мас. %. Для застосування в якості подібних фізичних розчинників придатні сульфолан, аміди аліфатичних кислот, такі як N-формілморфолін, N-ацетилморфолін, N-алкілпіролідони, насамперед N-метил-2-піролідон, або N-алкілпіперидони, а також діетиленгліколь, триетиленгліколь і поліетиленгліколі і їх прості алкілові ефіри, насамперед монобутиловий ефір діетиленгліколю. У кращому варіанті, однак, застосовуваний при здійсненні запропонованого у винаході способу абсорбент не містить фізичний розчинник. При здійсненні запропонованого у винаході способу абсорбент може також містити різного роду додаткові добавки, такі як інгібітори корозії, що сприяють змочуванню добавки і антиспінювачі. В якості інгібіторів корозії при здійсненні запропонованого у винаході способу можна використовувати всі ті речовини, які відомі як придатні для абсорбції CO 2 з використанням алканоламіни інгібітори корозії, насамперед інгібітори корозії, описані в US 4714597. Кількість інгібіторів корозії можна при цьому вибирати істотно нижче, ніж при застосуванні звичайного, що містить етаноламін абсорбенту, оскільки аміни формули (I) справляють явно менший корозійний вплив на металеві матеріали, ніж етаноламін. В якості сприяючої змочуванню добавки в кращому варіанті використовують неіоногенні, амфотерні і катіонактивні поверхнево-активні речовини (ПАР), відомі з WO 2010/089257, зі с. 11, рядок 18, до с. 13, рядок 7. В якості антиспінювачів при здійсненні запропонованого у винаході способу можна використовувати всі ті речовини, які відомі як придатні для абсорбції CO 2 з використанням 2 UA 111789 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 алканоламінів антиспінювачі. При здійсненні запропонованого у винаході способу газова суміш може являти собою природний газ, метановмісний біогаз із процесу ферментації, компостування або очищення стічних вод, газоподібні продукти згоряння, відхідні гази процесів кальцинування, прожарювання або випалу, таких як процеси випалювання вапна і процеси виробництва цементу, залишкові гази доменних процесів у чорній металургії, газовий потік, що утворюється при переробці нафти, або газову суміш, що утворюється в результаті хімічного перетворення, таку, наприклад, як такий, у якому монооксид вуглецю і водень синтез-газ або газоподібний продукт реакції, що утворюється в процесах виробництва водню шляхом конверсії з водяною парою. У кращому варіанті газова суміш являє собою газоподібні продукти згоряння, природний газ або біогаз. Газова суміш перед її введенням в контакт з абсорбентом в кращому варіанті містить CO 2 в кількості від 0,1 до 60 об. %, особливо краще від 1 до 40 об. %. Газова суміш поряд з CO2 може також містити інші кислі гази з числа COS, H2S, CH3SH і SO2. Газоподібні продукти згоряння в кращому варіанті попередньо обезсірковуючу, тобто з газової суміші до проведення запропонованого у винаході способу одним з відомих з рівня техніки методів знесірчення видаляють SO2, краще шляхом промивання газів вапняним молоком. Для введення газової суміші в контакт з абсорбентом при здійсненні запропонованого у винаході способу можна використовувати всі апарати, придатні для введення газової фази в контакт з рідкою фазою. Краще при цьому використовувати відомі з рівня техніки газопромивачі або абсорбційні колони, наприклад, мембранні контактори, відцентрові скрубери, струменеві (газо-) промивачі, скрубери Вентурі, динамічні мокрі газопромивачі, колони з насипним шаром насадок тіл, насадкові колони або тарілчасті колони. Особливо краще застосування абсорбційних колон, що працюють в протиточному режимі. При здійсненні запропонованого у винаході способу процес абсорбції CO 2 краще проводити при температурі абсорбенту в межах від 0 до 80° C, особливо краще від 20 до 60° C. При застосуванні абсорбційної колони, що працює в протиточному режимі, температура абсорбенту в особливо кращому варіанті становить від 30 до 60° C на вході в колону і від 35 до 80° C на виході з неї. Процес абсорбції CO2 краще проводити при тиску газової суміші в межах від 0,5 до 90 бар, особливо краще від 0,9 до 30 бар. Парціальний тиск CO 2 в газової суміші до абсорбції краще має при цьому становити від 0,1 до 10 бар. Процес абсорбції CO2 з природного газу краще проводити при тиску газової суміші в межах від 5 до 90 бар, особливо краще від 10 до 80 бар. Процес абсорбції CO2 з газоподібних продуктів згоряння, щоб уникнути необхідності їх попереднього стиснення (компресії) краще проводити при тиску газової суміші в межах від 0,8 до 1,5 бару, особливо краще від 0,9 до 1,1 бар. В одному з кращих варіантів здійснення запропонованого у винаході способу абсорбований абсорбентом CO2 знову десорбують шляхом підвищення температури та / або зниження тиску і абсорбент після такої десорбції CO2 знову використовують для абсорбції CO 2. Подібний циклічний процес абсорбції-десорбції дозволяє повністю або частково відокремлювати CO 2 від газової суміші і одержувати його окремо від інших компонентів газової суміші. Замість підвищення температури або зниження тиску або додатково до підвищення температури та / або зниження тиску десорбцію можна також проводити, піддаючи абсорбент, насичений CO2, десорбційній обробці газом. У тому випадку, коли при десорбції CO2 додатково видаляють також воду з абсорбенту, до нього перед його повторним застосуванням для абсорбції можна при необхідності додавати воду для поповнення її кількості. Для десорбції можна використовувати всі ті апарати, які відомі з рівня техніки щодо їх застосування для десорбції газу з рідини. Краще при цьому проводити десорбцію в десорбційній колоні. Замість цього десорбцію CO 2 можна також проводити в одно- або багатоступінчастому випарному апараті миттєвого скипання, відповідно в одну або декілька ступенів миттєвого випаровування. Десорбцію краще проводити при температурі абсорбенту в межах від 50 до 200° C, особливо краще від 80 до 180° C. Температура при десорбції краще повинна при цьому на щонайменше 20 °C, а особливо краще на щонайменше 50° C перевищувати температуру при абсорбції. В особливо кращому варіанті абсорбцію проводять при температурі в межах від 0 до 80° C, а десорбцію проводять при температурі, яка вища за температуру при абсорбції і становить від 50 до 200 °C. При десорбції шляхом зниження тиску десорбцію CO 2 краще проводити при загальному тиску в газовій фазі в межах від 0,01 до 10 бар, насамперед від 0,1 до 5 бар. Тиск при десорбції краще має при цьому на щонайменше 1,5 бари, а особливо краще на щонайменше 4 бари бути 3 UA 111789 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 нижче тиску при абсорбції, а в найбільш кращому варіанті дорівнює атмосферному тиску. В особливо кращому варіанті абсорбцію проводять при тиску в межах від 0,8 до 90 бар, а десорбцію проводять при тиску, який нижче тиску при абсорбції і становить від 0,01 до 10 бар. Пропонований у винаході спосіб дозволяє завдяки застосуванню амінів формули (I) одночасно досягти високої поглинаючої спроможності щодо CO 2 і досить високої для технічного застосування швидкості абсорбції. Завдяки застосуванню амінів формули (I) вдається надійно запобігти при абсорбції CO2 випадання в осад твердої речовини навіть без додавання розчинника, а при десорбції CO2 – запобігти розділення абсорбенту на дві рідкі фази. Тому запропонований у винаході спосіб може без перешкод використовуватися в простих за своєю конструкцією установках, які відомі з рівня техніки щодо їх застосування в процесах мокрої газоочистки, відповідно абсорбційної очистки газів водними розчинами етаноламіну, і дозволяє при цьому досягти кращої в порівнянні з застосуванням етаноламіну ефективності абсорбції CO2. Крім цього при десорбції втрати абсорбенту в результаті його виведення з технологічного процесу виявляються нижче, ніж при використанні етаноламіну. В одному з кращих варіантів здійснення запропонованого у винаході способу десорбцію проводять спочатку шляхом зниження тиску на одній або декількох послідовних ступенях миттєвого випаровування з наступною десорбційною обробкою інертним газом, таким, наприклад, як повітря або азот, в десорбційній колоні. На останніх щаблях миттєвого випаровування тиск можна знижувати до величини краще в межах від 1 до 5 бар, особливо краще від 1 до 2 бар. Десорбційну обробку газом в десорбційній колоні краще проводять при температурі абсорбенту в межах від 60 до 100° C. Використання в поєднанні між собою миттєвого випаровування і десорбційної обробки газом дозволяє при малій витраті енергії домогтися меншого залишкового вмісту CO2 в абсорбенті після десорбції. Завдяки цьому вдається скоротити потрібну кількість абсорбенту у всьому процесі і знизити потребу в тепловій енергії для десорбції CO2. Нижче винахід пояснюється на прикладах, які, однак, не обмежують його обсяг. Приклади Для визначення ступеня насичення абсорбенту діоксидом вуглецю (CO 2), різницевого ступеня насичення абсорбенту діоксидом вуглецю і відносної швидкості абсорбції 150 г абсорбенту, що складався з 45 г аміну і 105 г води, поміщали в термостатуєму ємність з встановленим на неї і охолодженим до 3° C зворотним холодильником. Після нагріву до 40 °C, відповідно 100° C через абсорбент пропускали газову суміш, що складалася з 14 об. % CO2, 80 об. % азоту і 6 об. % кисню і подається через фриту на дні ємності з витратою 59 л / год., і за допомогою CO2- аналізатора з поглинання інфрачервоного випромінювання визначали концентрацію CO2 в такому, що виходить із зворотного холодильника газовому потоці. Шляхом інтегрування різниці між вмістом CO2 в газовому потоці, який подається і вмістом CO 2 у вихідному газовому потоці визначали абсорбовану кількість CO 2 і обчислювали ступінь насичення абсорбенту діоксидом вуглецю до рівноважного стану. Різницевий ступінь насичення діоксидом вуглецю обчислювали як різницю між абсорбованими при 40° C і при 100° C кількостями CO2. На основі нахилу кривої концентрації CO2 в вихідному газовому потоці на ділянці, на якій концентрація зростала з 1 до 12 об. %, визначали відносну швидкість абсорбції CO2 в абсорбенті. Досліджувані аміни представлені нижче в таблиці 1 разом з певними таким шляхом значеннями рівноважного насичення при 40° C і при 100° C в молях CO2 на моль аміну, значеннями різницевого ступеня насичення діоксидом вуглецю (CO 2) в молях CO2 на моль аміну, значеннями відносної швидкості абсорбції CO 2, обчисленої в перерахунку на прийняту в прикладі 1 за 100 % швидкість абсорбції, і значеннями температури кипіння відповідного аміну. Для визначення температури, при якій починається (мимовільне) розділення абсорбенту на компоненти, абсорбент в закритій, герметичній скляній ємності повільно нагрівали до тих пір, поки не ставало помітним помутніння або розділення на дві рідкі фази. Знак ">", що стоїть перед деякими зазначеними в таблиці значеннями, означає, що при нагріванні аж до даної температури не відбувалося розділення абсорбенту на компоненти і що експеримент припиняли з міркувань безпеки при вказаній температурі. Використовувані в таблиці 1 скорочення мають такі значення: МЕА: (моно-)етаноламін, ТМП: 4-аміно-2,2,6,6-тетраметилпіперидин, Pr-ТМП: 4-(н-пропіламіно)-2,2,6,6-тетраметилпіперидин, Bu-ТМП: 4-(н-бутиламіно)-2,2,6,6-тетраметилпіперидин, амін 1: 4-(2-гідроксиетиламіно)-2,2,6,6-тетраметилпіперидин, амін 2: 4-(2-метоксиетиламіно)-2,2,6,6-тетраметилпіперидин, амін 3: 4-(2-гідроксиетиламіноетиламіно)-2,2,6,6-тетраметилпіперидин, 4 UA 111789 C2 амін 4: 4-[біс-(2-гідроксиетил)аміно]-2,2,6,6-тетраметилпіперидин, амін 5: 4-(2-піперазиноетиламіно)-2,2,6,6-тетраметилпіперидин, амін 6: 4-(2-морфолінопропіламіно)-2,2,6,6-тетраметилпіперидин. Таблиця 1 Приклад Амін 1* 2* 3* 4* 5 6 7 8 9 10 МЕА ТМП PrТМП BuТМП амін 1 амін 2 амін 3 амін 4 амін 5 амін 6 Ступінь ступінь насичення насичення при 40 °C в при 100 °C моль/моль в моль/моль 0,45 ** 1,53 0,22 0,54 0,39 Різницевий ступінь насичення діоксидом вуглецю в моль/моль 0,23 ** 1,14 Відносна швидкість абсорбції в% Температура Температура кипіння аміну розділення в° C при абсорбенту на вказаному компоненти тиску (в мбар) в°C 100 ** 41 69 (10) 79 (10) 102 (14) н.о. н.о. 70 1,38 0,20 1,18 50 251 (1013) 45 1,15 0,39 0,76 27 142 (11) > 90 1,13 0,33 0,80 34 117 (12) 116 1,56 0,64 0,92 52 166 (3) > 120 1,14 0,37 0,77 28 194 (10) > 90 1,70 0,79 0,91 75 123 (5) > 145 1,26 0,29 0,97 89 113 (1) 124 Примітка: *не відповідає винаходу, ** при насиченні діоксидом вуглецю випадала в осад тверда речовина, "н.і." означає "не визначали". 5 Для абсорбентів з прикладів 1 і 8 визначали, крім того, швидкість корозії сталі C22 (матеріал з номером 1.0402) при контакті з абсорбентом шляхом вимірювання опору потенціодинамічної поляризації і шляхом обробки результатів вимірювань побудовою діаграми Тафеля за методом відповідно до стандарту ASTM G59-97 (2009). Одержані результати наведені в таблиці 2. 10 Таблиця 2 Приклад Амін Швидкість корозії в мм/рік 1 МЕА 1,99 8 амін 4 0,19 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 1. Спосіб абсорбції СО2 з газової суміші шляхом її введення в контакт з абсорбентом, який відрізняється тим, що використовують абсорбент, що містить воду і щонайменше один амін формули (І): 5 UA 111789 C2 R 2 N N H R 1 , (I) 1 5 10 15 20 25 30 35 40 3 в якій R означає залишок -(CH2)n-(XCH2CH2)m-Y-R , де 3 R являє собою водень або алкільний залишок з 1-6 атомами вуглецю, 3 3 X і Y незалежно один від одного являють собою NR , кисень, SO або SO2, при цьому R не 3 означає водень, коли Y являє собою SO або SO 2, і Y-R може являти собою N-морфолінільний залишок або N-піперазильний залишок, n означає число від 2 до 4, а m означає число від 0 до 4, і 2 1 R означає водень, алкільний залишок з 1-6 атомами вуглецю або залишок R , при цьому m 2 1 3 3 відмінний від 0, коли R не означає залишок R , Y являє собою NR , a Y-R не являє собою Nморфолінільний або N-піперазильний залишок. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що у формулі (І) X і Y незалежно один від одного 3 являють собою NR або кисень. 3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що у формулі (І) Y являє собою кисень. 3 4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що у формулі (І) R являє собою метил або водень. 5. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що у формулі (І) m означає число 0. 3 6. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що у формулі (І) Y-R являє собою Nморфолінільний залишок або N-піперазильний залишок. 7. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що у формулі (І) m означає число 0. 8. Спосіб за одним з пп. 1-5, який відрізняється тим, що у формулі (І) n означає число 2 або 3. 9. Спосіб за п. 8, який відрізняється тим, що у формулі (І) n означає число 2. 10. Спосіб за одним з пп. 1-5, який відрізняється тим, що вміст амінів формули (І) в абсорбенті становить від 10 до 60 мас. %, краще від 20 до 50 мас. %. 11. Спосіб за одним з пп. 1-5, який відрізняється тим, що газова суміш являє собою газоподібні продукти згоряння, природний газ або біогаз. 12. Спосіб за одним з пп. 1-5, який відрізняється тим, що абсорбований абсорбентом СO2 знову десорбують шляхом підвищення температури та/або зниження тиску і абсорбент після такої десорбції СО2 знову використовують для абсорбції СO2. 13. Спосіб за п. 12, який відрізняється тим, що абсорбцію проводять при температурі в межах від 0 до 80 °С, а десорбцію проводять при температурі, яка вища за температуру при абсорбції і становить від 50 до 200 °C. 14. Спосіб за п. 12, який відрізняється тим, що абсорбцію проводять при тиску в межах від 0,8 до 90 бар, а десорбцію проводять при тиску, який нижче за тиск при абсорбції і становить від 0,01 до 10 бар. 15. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що амін формули (І) вибирають з групи, що включає 4-(2-гідроксіетиламіно)-2,2,6,6-тетраметилпіперидин, 4-[біс-(2-гідроксіетил)аміно]-2,2,6,6тетраметилпіперидин, 4-(2-метоксіетиламіно)-2,2,6,6-тетраметилпіперидин, 4-(2гідроксіетиламіноетиламіно)-2,2,6,6-тетраметилпіперидин, 4-(2-піперазиноетиламіно)-2,2,6,6тетраметилпіперидин і 4-(2-морфолінопропіламіно)-2,2,6,6-тетраметилпіперидин. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for absorbing co2 from a gas mixture
Автори англійськоюWilly, Benjamin, Rinker, Stefanie, Neumann, Manfred, Niemeyer, Jochen, Keup, Michael, Witthaut, Daniel, Seiler, Matthias, Rolker, Jorn, Schneider, Rolf, Dembkowski, Daniel, Brehme, Volker
Автори російськоюВилли Беньямин, Ринкер Штефани, Нойманн Манфред, Нимейер Йохэн, Койп Михаэль, Виттаут Даниель, Зайлер Маттиас, Ролькер Йорн, Шнайдер Рольф, Дембковски Даниель, Брэмэ Фолькер
МПК / Мітки
МПК: C07D 211/58, C10L 3/10, C10K 1/00, B01D 53/14
Мітки: газової, суміші, абсорбції, спосіб
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/8-111789-sposib-absorbci-co2-iz-gazovo-sumishi.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб абсорбції co2 із газової суміші</a>
Попередній патент: Спосіб одержання зносостійкого чавуну з метастабільним аустенітом
Наступний патент: Спосіб ослаблення бокового випромінювання мобільного телефонного апарата
Випадковий патент: Тест-система імуноферментна (dia-chlamydia) для виявлення антитіл класів а та g до chlamydia trachomatis у сироватках та плазмі крові людини