CN102834162A - 溶剂处理方法 - Google Patents

Abstract

在此披露了一种用于在捕集试剂已经接触了含CO₂的气体流之后处理基于胺的CO₂捕集溶剂的方法。这种CO₂捕集溶剂无论是处于气相或液相均使用具有的传输频带波长是在190-450nm范围上的光来照射。

Description

溶剂处理方法

发明领域

本发明涉及胺以及它们在从气流中捕集二氧化碳中的用途。

发明背景

对于温室气体的固定生产者存在着不断增长的压力来显著降低它们的大气排放。特别关注的是二氧化碳（CO₂）到大气中的排放。减少大气CO₂排放的一种方法是通过在一个点源将其捕集并且随后储存在地质的或其他储存器中。

用于从发电站以及其他燃烧烟气的装置中捕集CO₂的方法被称为燃烧后捕集（PCC）。在当前提出的燃烧后捕集方法中，首先使用一种在吸附剂中适合的溶剂将烟气中的CO₂从氮气和残余氧气中分离出。该溶剂通常是一种包含多种组分的、经受与该酸性气体如CO₂的一种化学反应的水性碱性混合物。它可以包含胺类（例如，烷醇胺、氨、烷基胺）和/或无机盐（例如，碳酸盐或磷酸盐）。随后以一种称为汽提（或者再生）的方法将CO₂从该溶剂中除去，由此允许该溶剂得到再使用。将经汽提的CO₂通过压缩和冷却进行液化，使用适当的干燥步骤以防止水合物的形成。这种形式中的PCC适合于多种的固定的CO₂源，包括发电站、钢铁厂、水泥窑、焙烧炉以及冶炼炉。

当将CO₂吸入一种含有机胺的水溶液中时，可以发生多个反应。以下平衡式被认为是对于基于溶液的CO₂捕集通用的：

在此，R₁R₂NH是一种典型的其天然形式的捕集胺，R₁R₂NH₂ ⁺是该胺的质子化形式，R₁R₂NHCO₂ ^-是该胺的氨基甲酸酯的衍生物（胺与CO₂该发生反应的直接产物），并且HCO₃ ^-和CO₃ ^2-对应地是重碳酸盐和碳酸根离子（胺催化的CO₂捕集的直接产物）。上面等式(5)的左手侧是非常受到亲睐的，这样碳酸根离子在有机胺的捕集化学作用中仅起到了极小的作用。在CO₂与OH^-离子之间的直接反应形成重碳酸盐是缓慢的，但是这个CO₂捕集的路线对于叔胺而言是重要的，叔胺不会与该CO₂分子形成一个直接的键。

2-氨基乙醇（一乙醇胺或者'MEA'）被广泛地认为是用于工业CO₂捕集的最有效的胺，但具有多种限制，包括由于氧化溶剂的降解，以及脱附该CO₂并且将该MEA分子再生用于再次使用所需要的高能量要求。胺用作CO₂捕集中的吸附剂可能受到热降解和胺氧化的限制，这样大多数国际研究集中于新颖的用于CO₂捕集的胺溶剂的发展。

本申请人已经发现了当使CO₂与多种胺并且特别是与伯胺和仲胺相接触时，在PCC过程中形成了多种化合物，诸如硝酰胺、N-为中心的有机氧化物、亚硝胺、以及有机硝酸盐。这些化合物在该烟气与捕集溶剂相接触的过程中形成，并且它们在CO₂捕集溶剂再次使用时在其中累积。另外，在该含CO₂的气体流与液相溶剂之间相接触的过程中，溶剂以及在CO₂与溶剂之间反应的挥发性副产物转移到该气体流中并且由该气体流携带并且如果剩下的未处理的话，则排放到大气中。在本发明的背景中，提及CO₂捕集溶剂包括该液相的溶剂、任一种气相溶剂以及任何吸收的、吸附的、或者以其他方式与该气相溶剂分子化学结合或与其相缔合的化合物。

本发明的一个目的是克服或者至少减轻与这些化合物的形成相关联的这些问题中的一个或多个。

在该说明书中提及任何现有技术不被并且应该不被认为是一种承认或者任何形式的建议，即：该现有技术形成了在澳大利亚或任何其他司法管辖区域中公共常识的一部分，或者该现有技术可以被本领域内普通技术人员合理预期进行确定、理解、并且视为相关。

发明概述

因此，在一方面，本发明提供了一种用于在捕集溶剂已经接触了一种含CO₂的气体流后处理基于胺的CO₂捕集溶剂的方法，该方法包括以下步骤：

将该基于胺的CO₂捕集溶剂用具有的传输频带波长是在190-450nm范围上的光来照射。

在本发明的优选形式中，该照射光具有的传输频带波长是在320-380nm和220-280nm范围内。

在一个替代的优选形式中，该照射光具有的传输频带波长是在330-360nm和230-250nm范围内。

在另外一个优选实施方案中，该照射光具有的传输频带波长是在220-380nm范围上。

在还另外一个优选地包括一个或多个前面的实施方案的实施方案中，该频带波长的传输超过该190-450nm范围的至少50%、优选至少70%、甚至更优选至少85%、并且最优选100%。

在以上实施方案中，该光具有在连续模式操作中大于1×10^-6W/cm²；优选至少5×10^-6W/cm²；并且最优选是5-50×10^-6W/cm²的平均UV中心光谱辐照度或者在脉冲的或闪烁操作中优选大于100×10^-6W/cm²的中心光谱辐照度。

可以使用多种类型的灯，每个具有覆盖不同波长（例如，2、3、4、5或更大）的最大中心辐照度。这具有以下优点，即，确保了对UV光敏感的有害化合物的最大可能的降解。

在最优选的实施方案中，该最大中心光谱辐照度优选是在220-260nm之间的波长下发生的；还可以使用一个第二光源，其中最大中心光谱辐照度在320-370nm波长之间发生。

在另一个实施方案中，该照射光是一种单色光源，该光源具有的传输频带波长是在220-270nm和/或320-370nm的范围内，具有在连续亦或脉冲操作中大于50×10^-6W/cm²，优选至少100×10^-6W/cm²，最优选100-1000×10^-6W/cm²的UV中心光谱辐照度。

在本发明的背景中，可以落入在第2页第17-18行中说明的有毒化学品种类中的CO₂捕集溶剂和其降解产物可以是处于气相或液相的形式。CO₂捕集溶剂的液相包括在PCC过程中循环的和/或在该、设备的任何其他零件中存在的溶剂，如用于回收胺的洗涤水。在这些UV光频带宽度和中心光谱辐照度下对溶剂进行照射以确保在第2页第17-18行中说明的有毒化学品的销毁，然而，穿过任何溶液的辐照路径长度对于适当的销毁而言必须是足够短的，另外对于多个路径将需要多个镜子或者反射表面。

在以上过程中，优选的是基于胺的CO₂捕集溶剂是一种水性伯胺、仲胺、或叔胺并且最优选是一种仲胺。因为所有的溶剂（伯胺、仲胺、以及叔胺）当暴露于含CO₂的烟气中随时间降解，并且许多这些降解产物被证实为仲胺（例如，不同的噁唑烷酮，双(2-羟乙基)脲），所以该方法不限于仅天然或者非降解的溶剂的辐照，而是延伸到所有潜在有害胺降解CO₂捕集副产物的辐照，这些副产物是在该溶剂的寿命时间上出现的并且包括用于CO₂捕集的化学品混合物。

优选地，该处理被应用到已经与CO₂接触最少7小时的胺上。为了确保这些副产物已经降解为环境无害的化合物，优选的是将气态流（包括含溶剂液滴的那些）暴露于自以上指定的波长范围内连续源的UV光中持续大于3秒的一段时间、优选4-25秒，这取决于该烟气的烟囱高度以及该UV光源的光谱辐照度，并且最有选地是大于6秒。优选的是将含溶剂的液流暴露于自连续源的UV光中持续大于20秒的一段时间，优选21秒到10分钟并且最优选大于1分钟。在处理的过程中，该溶剂的pH优选是碱性的（8或以上）。

在基于胺的CO₂捕集溶剂与烟气之间的接触导致了选自下组的分子的产生：含C、N、O原子的分子，其中-NO、-NNO、NNO₂或-NO₃基团直接共价地键合到碳原子上。优选地这些分子是硝胺，N-为中心的有机氧化物，亚硝胺，或者伯胺、仲胺、或叔胺的有机硝酸盐衍生物，用作该CO₂捕集溶剂。

在本发明的另一方面，本发明还提供了一种用于从含CO₂的气体流中捕集CO₂的方法，包括以下步骤：

(i)使一种含CO₂的气体流与一种基于胺的CO₂捕集溶剂相接触；

(ii)将该基于胺的CO₂捕集溶剂用具有的传输频带波长是在190-450nm范围上的光照射。

在本发明的这个方面的优选形式中，该照射光具有的传输波长是与本发明的第一方面的优选实施方案一致的。以上方法还可以包括与PCC过程相关联的方法步骤，如溶剂的再生、以及对含CO₂的气体流的预处理以便去除氮气和残余氧气。

该含CO₂的气体流可以在接触容器中（诸如吸收柱或者其他液/气接触容器）与该基于胺的CO₂捕集溶剂相接触。照射该基于胺的CO₂捕集溶剂的步骤可以在该接触容器中进行，或者在含CO₂的气体流和基于胺的CO₂捕集溶剂已经相接触之后的对应的气态或液体流中进行。

一种从含CO₂的气体流中捕集CO₂的装置，包括：

(i)一个用于使一种含CO₂的气体流与一种基于胺的CO₂捕集溶剂相接触的液气接触容器，该容器具有一个用于经处理的含CO₂的气体流的气体流出口以及一个溶剂流出口，以及

(ii)一个光源，该光源被配置为照射在该接触容器、气体流出口、或溶剂流出口的至少一个中的溶剂，该光源具有的传输频带是在190-450nm的范围上。

来自一种适合光源的照射光入射到该接触容器、一个或多个溶剂流出口、或离开该接触容器的PCC排放气体流中的燃烧后CO₂捕集溶剂上。该装置可以包括UV光引导件，诸如镜子（当要求时）并且如果要求的话，这些光引导件可以被安排为提供穿过该溶剂的几个光通路。因此，本方法可以要求使光穿过该溶剂两次或更多次。

该光源可以是但不限于：激光、放电灯、或者白炽灯。该光源传输的光是在190-450nm的范围上以便通过光-离解：硝胺、N-为中心的有机氧化物，亚硝胺，或者伯胺、或仲胺的有机硝酸盐衍生物（用作该CO₂捕集溶剂）而毁灭，但是优选是在220-450nm的范围上，并且其任何或所有光谱辐照度功率（W/cm²）是在连续模式操作中大于1×10^-6W/cm²；优选5×10^-6W/cm²；并且最优选5-50×10^-6W/cm²；优选在脉冲或闪烁模式操作下是大于100×10^-6W/cm²。优选的传输频带是220-280nm。当这些流是溶剂而存在时，将具有自这些胺溶剂的降解产物的组合，该光源在该传输频带范围上辐照该对应的流。为了实现这几种可以使用的光源，由此每个光源具有一个特定的传输频带宽度，该组合的传输频带宽度优选重叠和覆盖了整个优选范围。

本发明的这个方面的优选形式包括一个在如关于该第一和第二方面的优选范围指明范围上的光的光源。

本发明的方法目前在使用中是适合于与所有的伯胺、仲胺、和叔胺一起使用的，并且特别地包括：MEA（一乙醇胺）、DEA、二乙醇胺、AMP（2-氨基-2-甲基丙醇）、MDEA（甲基二乙醇胺）以及PZ（哌嗪）、甲基二乙醇胺（MDEA）、二甘醇胺（DGA）、以及二-异丙醇胺（DIPA）、以及以上任何两种或更多种的共混物，包括MEA-哌嗪共混物、MDEA-哌嗪共混物、N-甲基二乙醇胺和三乙烯四胺的共混物、以及多种伯胺的混合物，这些伯胺在MEA降解为DEA和MOR时，已被部分地降解为二胺）。最常用的胺的化学结构是如下所示的：

这些胺的副产物包括选自下组的一种或多种分子：含C、N、O原子的分子，其中-NO、-NNO、NNO₂或-NO₃基团直接共价地键合到碳原子上，以及选自下组的一种或多种分子：硝胺，N-为中心的有机氧化物，亚硝胺，或者以上的伯胺、仲胺、或叔胺的有机硝酸盐衍生物。胺降解产物的化学结构如下：

本发明最优选用于处理选自以下清单的一种或多种副产物，该列表在哌嗪是溶剂或者共混物的组分的情况下为N-亚硝基哌嗪、N,N'-二亚硝基哌嗪、N-硝基哌嗪(一种硝基胺)以及N-氧代哌嗪；当MOR被用作溶剂或者共混物的组分时为N-亚硝基吗啉或N-硝基吗啉；当MEA、DEA、MDEA或TEA中的任何一种被用作溶剂或者共混物的组分时为N-亚硝基二乙醇胺、(NDELA)、N-硝基吗啉、2,2'-(硝基亚氨基)二乙醇，以及N-亚硝基吗啉；当MDEA、MEA、TEA或N-甲基MEA中的任一种被用作溶剂或者共混物的组分时为2-[甲基(亚硝基)氨基]乙醇、N-(2-羟乙基)-N-亚硝基甲酰胺、1,3-双(2-羟乙基)-1-亚硝基脲、1,3-双(2-羟乙基)-1,3-二亚硝基脲、3-亚硝基-1,3-噁唑烷-2-酮；当DIPA被用在一种溶剂中或者作为共混物的组分时为1,1'-(亚硝基亚氨基)二丙烷-2-醇以及1,1'-(硝基亚氨基)二丙烷-2醇；当AMP被用作溶剂或者共混物的组分时为2-[甲基(亚硝基)氨基]丙烷-1-醇或2-[甲基(硝基)氨基]丙烷-1-醇；当2-PM被用作溶剂或者共混物的组分时为(1-亚硝基哌啶-2-基)甲醇、(1-硝基哌啶-2-基)甲醇、2-甲基-1-亚硝基哌啶、2-甲基-1-硝基哌啶、N-硝基哌啶和N-亚硝基哌啶；当3-PM被用作溶剂或者共混物的组分时为(1-亚硝基哌啶-3-基)甲醇、(1-硝基哌啶-3-基)甲醇、3-甲基-1-亚硝基哌啶、3-甲基-1-硝基哌啶、N-硝基哌啶以及N-亚硝基哌啶；当3-PE被用在一种溶剂中或者作为共混物的组分时为2-(1-亚硝基哌啶-3-基)乙醇、2-(1-硝基哌啶-3-基)乙醇、3-乙基1-亚硝基哌啶、3-乙基1-硝基哌啶、3-甲基-1–亚硝基哌啶、3-甲基-1-硝基哌啶、N-硝基哌啶和N-亚硝基哌啶；当2-PE被用在一种溶剂中或者作为共混物的组分时为2-(1-亚硝基哌啶2-基)乙醇、2-(1-硝基哌啶-2-基)乙醇、2-乙基1-亚硝基哌啶、2-乙基1-硝基哌啶、2-甲基-1–亚硝基哌啶、2-甲基-1–硝基哌啶、N-硝基哌啶和N-亚硝基哌啶；当或者EN和DAEA被用在一种溶剂中或者作为共混物的组分时为N-甲基-N-亚硝基乙烷-1,2-二胺和N-(2-氨乙基)-N-亚硝基乙烷-1,2-二胺；当N-AEEA、MEA或DEA被用作溶剂或者共混物的组分时为2-[(2-氨乙基)(亚硝基)氨基]乙醇或2-[(2-氨乙基)(硝基)氨基]乙醇；当2-(3,5-二甲基哌嗪-1-基)乙醇被用作溶剂或者共混物的组分时为2-(3,5-二甲基-4-亚硝基哌嗪-1-基)乙醇或2-(3,5-二甲基-4-硝基哌嗪-1-基)乙醇；当2,6-二甲基哌嗪被用作一种溶剂时为2,6-二甲基-1-硝基哌嗪、2,6-二甲基-1,4-二硝基哌嗪、2,6-二甲基亚硝基哌嗪和2,6-二甲基-1,4-二甲基亚硝基哌嗪；当N,N'-双(2-氨乙基)乙烷-1,2-二胺被用作一种溶剂或混合物组分时为N,N'-双(2-氨乙基)-N-亚硝基乙烷-1,2-二胺、N,N'-双(2-氨乙基)-N,N'-二亚硝基乙烷-1,2-二胺、N,N'-双(2-氨乙基)-N-硝基-N'-亚硝基乙烷-1,2-二胺以及N,N'-双(2-氨乙基)-N,N'-二硝基乙烷-1,2-二胺。

如在此所使用的，除非在上下文另外要求的地方，术语“包括”（comprise）和该术语的变化，例如“包括”（"comprising"）、“包括”（comprises）和“包括”（"comprised"）并不旨在排除其他添加剂、成分、整体或步骤。

附图简要说明

图1是通用的PCC过程的示意图；

图2(a)、2(b)、以及2(c)是衍生自暴露于合成烟气中的水性哌嗪反应混合物的宽扫描正离子ESI-MS光谱：(a)t=3.5小时，(b)t=7.0小时，并且(c)t=15.0小时；

图3(a)是关于N-亚硝基哌嗪的色谱的保留时间再现性，(b)是关于在该实例中使用的MRM方法，MS检测器响应对比N-亚硝基哌嗪浓度的曲线，并且(c)是对于暴露于(1)加热（150°C）和宽频带UV光中N-亚硝基哌嗪样品的样品残留对比暴露时间的曲线。

图4是哌嗪降解产物N-氧代哌嗪的ESI-MS-MS光谱；

图5是哌嗪降解产物N-硝基哌嗪（一种硝胺）的ESI-MS-MS光谱；

图6(A)是通过暴露于合成烟气中而降解的30%wt DEA溶液的宽-扫描正离子ESI质谱。(B)是在图6(A)中出现的M/z 135的MS-MS光谱。该光谱鉴别了6(A)中的降解产物为N-亚硝基二乙醇胺。

图7(A)是通过暴露于合成烟气中而降解的30%wt MDEA溶液的宽-扫描正离子ESI质谱。(B)是在图7(A)中出现的M/z 136的MS-MS光谱。该光谱鉴别了7(A)中的降解产物为MDEA的N-中心氧化物。

图8是是在澳大利亚PCC中试工厂中通过暴露于褐色煤烟气中而降解的30%wt MEA溶液的宽-扫描正离子ESI质谱。在该光谱中鉴别了与二乙醇胺（DEA）和吗啉（MOR）相对应的峰，仲胺降解产物为2-氨基乙醇（MEA）；

图9是N-亚硝基二乙醇胺（NDELA）、N-亚硝基吗啉（NMOR）、以及N-亚硝基哌嗪（NPz）的紫外吸收光谱；

图10(a)、10(b)、10(c)、和10(d)是处理装置的实施方案；并且

图11是被结合到一种PCC捕集过程中的UV处理室的示意图。

实施方案的详细说明

参见图1，示出了通用PCC过程的吸收容器（柱在图的左手侧显示）。烟气可以是从多个源中衍生的。在烧煤的发电站的情况下，该烟气可以具有的CO₂含量为在1个大气压下10%-15%。将烟气11进料到该吸收柱10上，其中它与一种进入穿过过程流12的CO₂溶剂相接触。该吸收柱的温度典型地是40°C-60°C。本发明的溶剂是一种基于胺的CO₂捕集溶剂并且优选（但不限于）是一种伯胺、仲胺、或叔胺。在烟气流11中的CO₂是通过捕集溶剂进行吸收，从而导致了该离开烟气13是贫CO₂的并且离开该吸收柱的溶剂是富CO₂的。富含CO₂的捕集溶剂14然后传送到一个汽提柱20中，在这里，发生而逆反应，从而产生了一种贫CO₂的溶剂流12，并且CO₂是处于一种适合于储存或使用的形式15。典型地，该汽提柱中的温度是100°C-150°C，并且在CO₂流15中的CO₂含量在1.4-2个大气压下理想地是99.9%的CO₂。

以下方案1示出了哌嗪的可能捕集反应。

本申请人进行多个试验以评估该哌嗪与从合成烟气流中去除CO₂相关联的性能。在该处理过程以及CO₂捕集过程中，溶剂的pH是9或以上。

图2(a)、2(b)、以及2(c)是一个衍生自暴露于合成烟气中的水性哌嗪反应混合物的宽扫描正离子ESI-MS光谱：(a)t=3.5小时，(b)t=7.0小时，并且(c)t=15.0小时。在(b)和(c)中，N-亚硝基哌嗪（m/z 116，145）的释放液是澄清的。图4和图5示出了（对应地）在M/z 102和M/z132下显示的降解液体组分的ESI-MS-MS光谱。这些种类的身份（identity）是N-氧代哌嗪（一种有机N-氧化物）以及N-硝基哌嗪（一种硝胺）。

由此经历了一段时间，该胺开始降解，从而产生了亚硝基胺、硝胺、和N-中心氧化物。尽管展示了哌嗪到亚硝基哌嗪的降解，该降解是与其他伯胺、仲胺、和叔胺到硝胺、N-中心有机氧化物、亚硝胺、或这些胺的有机硝酸盐衍生物是同样明显地。

图6(a)示出了暴露于合成烟气中15小时的二乙醇胺（DEA）液体的宽-扫描正离子ESI-MS光谱。选择了在M/z 135处的峰并且其身份被确认为N-亚硝基二乙醇胺（参见图6(b)）。

还研究了一种常见的叔胺（N-甲基二乙醇胺，MDEA）。它也形成了一种N-中心的氧化物，如使用MS-MS鉴别的（参见图7的插图）。

图8是自CSIRO中试工厂的用过的MEA溶液的宽-扫描正离子ESI光谱。如在以前内容中指出的，MEA是一种伯胺。它可以经受烟气感应的降解以便形成二乙醇胺（DEA）和吗啉（MOR），它们是已知的形成亚硝胺（除了其他事情之外）的仲胺。可以在图8中看见在M/z 87.9和M/z 106.1下出现的多个峰。这些峰的身份（DEA，MOR）使用MS-MS确认。

因为硝胺、亚硝胺、胺的有机硝酸盐衍生物普遍是有毒的并且是致癌物质的，所以重要的是从溶剂流并且从任何挥发进入气态流中的溶剂在它被排出之前就去除任何这样的通过该CO₂捕集溶剂降解产生的物质。

本申请人已经发现许多硝胺、亚硝胺、胺的有机硝酸盐衍生物可以通过使该溶剂经受传输范围为190-450nm、优选220-450nm的光而得到降解。这个范围是重要的，因为它对应于N-NO键可以电子地并且振动的被激发以便产生离解或光分解的波长。在图9中示出了几种亚硝胺（对于波长）紫外线吸收。图9(a)是N-亚硝基二乙醇胺在水中的UV吸收曲线。最大值发生在234nm和350nm处。二乙醇胺有时被用于胺配制品中用于从气体流中捕集或洗涤CO₂。图9(b)是N-亚硝基吗啉在水中的UV吸收曲线。最大值发生在238nm和355nm处。吗啉可以在用于捕集CO₂的降解MEA溶液中找到。图9(c)是N-亚硝基哌嗪在水中的UV吸收曲线。最大值发生在237nm和342nm处。哌嗪是一种仲CO2捕集溶剂。

实例

为了研究从该捕集溶剂中去除硝胺、亚硝胺、胺的有机硝酸盐衍生物的策略，本申请人在以下装置中进行了一些试验，该装置的组成为：(i)一个光源，(ii)一个溶剂容器，以及(iii)多个泵、管、阀门、调节器，用于CO₂捕集溶剂燃烧后到/自该溶剂容器传输的运输的监测设备。图10示出了用于溶剂的UV处理的一个室。

UV光分解以及热冲击结果

这些试验的目的是检验用于从燃烧后的捕集液体中去除N-亚硝基哌嗪的缓和策略。在着手将以上说明的方法应用于真实试验中的N-亚硝基哌嗪的量化之前，设定了一些用于我们的色谱条件的参数。

首先，研究了检测器响应线性随N-亚硝基哌嗪样品浓度的变化。发现了该MS-检测器响应在负载范围是40ng到615pg的样品上是线性的（y=10x+153.5,R=0.9974），参见图3(b)。其次，使用六个顺序的10|xL注射的0.5|xg/mL储备溶液（5.0ng柱负载）研究了保留时间再现性，其中质谱仪是在全扫描模式下进行操作的（参见图3(a)），这产生了保留时间（到）=5.42±0.12分钟。

我们的使用NO和HNO损失跃迁两者的质谱法然后被用于研究UV光分解和热冲击对N-亚硝基哌嗪的作用。这些结果呈现在了图3(c)中，并且是从具有的初始浓度是2.6mg/mL的测试样品中得到的；y-轴表示该样品残留物在暴露于热或一个宽频带的UV光之后的样品残余的百分比。

从该图中明显的是，在将该样品加热到150°C持续高达20分钟时（在CO₂汽提塔中典型的胺再生条件）存在很少或没有N-亚硝基哌嗪的降解，这是与所确立的亚硝胺热降解的耐受性相一致的。相比之下，暴露于近-UV照射的样品没有变坏。亚硝基哌嗪在150°C是热稳定的，但是当暴露于在400-310nm之间的UV照射时可以降解（最大辐照度在350nm下是2.6mW/cm²）。

本发明具有PCC捕集液体或PCC排气流的特定应用。本发明采用了将UV照射技术在相对低的温度（即，0-150°C(273-423K）下应用于一个排气流中或者含胺的溶剂中，以便销毁在该燃烧后的捕集液体或者燃烧后的捕集排气流中的硝胺、N-中心有机氧化物、亚硝胺、以及有机硝酸盐衍生物。这些化学品是含C、N、O原子的分子，其中-NO、-NNO、NNO₂或-NO₃基团直接共价地键合到碳原子上。该含CO₂捕集溶剂/排气流的容器可以或可以不是机械搅拌的、混合的、通过气体鼓泡的、溶剂循环的等等。

因为这些含溶剂的流将含有多个降解产物时，甚至是当一种单一的胺被用于从一个烟气流中汽提CO₂时，本发明采用的连续的光谱范围是190-450nm、优选220-450nm更优选220-300nm以便进一步将这些副产物分解成环境安全的化合物。

图11是被结合到一种PCC捕集过程中的UV处理室的示意图。在图10a的底部中，示出了一种与图1中所示的相类似的PCC方法。根据本发明的一个实施方案，来自该吸收柱10的CO₂气体被传送到一个处理装置20上。一个CO₂记录器被定位在该线上以便记录离开该吸收柱10的CO₂该浓度。该装置包括或者其组成为在一个处理室22中的一系列导管21。这些导管是用一种弯绕穿过室22的适当地UV透明材料生产的，如石英或特氟隆管。

在室22之内的是光源23，该光源将使光传输横跨处理用于所要求的频带宽度。根据本发明，该频带宽度优选是190-450nm、更优选是220-450nm、或者最优选的并且最小频带宽度是220-380nm。因为如果任何横跨整个所希望的频带宽度传输的光源存在是很少的，该光源将总体上是多个光源，这些光源共同地重叠并且覆盖在整个所希望的频带宽度上。这是所希望的，因为存在多种在该溶剂混合物中形成的降解产物并且为了确保这些有害降解产物全部被分解掉，所希望的是一个宽频带宽度是而不是一个光源或者一系列的光源，这些光源特别瞄准了特殊化学物的波长长度。

在该室中的停留时间将取决于这个光源的光强度、该流的透射率、以及这个流中副产物的浓度。

图10(a)、10(b)、10(c)、和10(d)是处理装置的实施方案。

在图10(a)的一个第一实施方案中，室122示出了围绕该室122的内部周长安排的光排（bank）123a、123b、123c（在这种情况下是双的40W的棒（baton））。示出了携带导管121的处理流，被在中心进行定位。尽管光源的安排显示为围绕导管121安排，在该室122的几个侧面上的光排可能用多个镜子或反射表面所替代。在图10(b)中，显示了该室的一个第二实施方案的计划和正视图。室222由实质上空心圆柱形的容器组成，该烟气流动穿过该容器，或者可以是该烟气管或烟囱的一部分。一个圆形阵列的UV荧光管/棒围绕该室进行安排并且与该室的轴线相平行。在此实施方案中，该烟气在箭头224的方向上流动。

在图10(c)中，示出了在图11中所示的室22的一个第三实施方案。在此实施方案中，室322是实质上圆柱形的并且该UV源以一个螺旋形围绕该容器，烟囱的管的壁弯曲。在此实施方案中，该气体在箭头324的方向上流动穿过该室。

图10(d)是在图11中示出的室的第四实施方案的平面图和正视图。在此实施方案中，该室/管/烟囱422的周边配备有多个其中定位了紫外线辐射源的入口423'。该紫外线辐射源423将光传输进入在该室/管/烟囱周边附近的室/管/烟囱中。

在所有以上实施方案，一旦该流已经被处理，然后就通过泵24泵送至排气口25。

尽管以上已经通过参照自吸收柱的CO₂气体流进行说明，但是同样在本发明的范围之内的是在该方法中于一个适当的点，例如在该溶剂流离开CO2汽提塔20之后对其进行处理。

在另外一个实施方案中，可以将一个UV光源定位在该吸收柱或汽提塔柱之一或两者上以便在该柱中处理该溶剂。这具有减少处理溶剂所需要的另外的资本费用的优点。

将会理解的是，在本说明书中披露和限定的本发明涉及两个或更多个从正文或附图提到的或显而易见的个体特征的所有可替代组合。所有这些不同组合都构成本发明的不同替代方面。

Claims (20)

1.一种用于在捕集试剂已经接触了含CO₂的气体流之后处理基于胺的CO₂捕集溶剂的方法，该方法包括以下步骤：

将该基于胺的CO₂捕集溶剂使用具有的传输频带波长是在190-450nm范围上的光来照射。

2.一种用于从含CO₂的气体流中捕集CO₂的方法，包括以下步骤：

使一种含CO₂的气体流与一种基于胺的CO₂捕集溶剂相接触，并且

将该基于胺的CO₂捕集溶剂使用具有的传输频带波长是在190-450nm范围上的光来照射。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，该CO₂捕集溶剂是处于气相或液相状态的。

4.如权利要求1或2所述的方法，其中，该光具有的传输频带波长是在220-450nm的范围上。

5.如权利要求1或2所述的方法，其中，该光是以220-380的频带波长来传输的。

6.如权利要求1或2所述的方法，其中，该照射光具有的传输频带波长是在320-380nm和220-280nm的范围内。

7.如权利要求1或2所述的方法，其中，该照射光具有的传输频带波长是在330-360nm和230-250nm范围内的。

8.如权利要求1或2所述的方法，其中，最大中心辐照度发生的波长是在220-260nm和320-370nm之间。

9.如权利要求6、7、或8所述的方法，其中，该照射光是从两个在不同的传输频带宽度上传输光的光源提供的。

10.如权利要求1或2所述的方法，其中，该光具有以连续的模式操作的大于1×10^-6W/cm²的UV中心光谱照射，或者以脉冲或者闪烁模式操作的优选是大于100×10^-6W/cm²的中心光谱照射。

11.如权利要求1或2所述的方法，其中，该溶剂具有的pH是8或以上。

12.>如权利要求1或2所述的方法，其中，该溶剂是选自下组中的至少一种：MEA（一乙醇胺）、DEA、二乙醇胺、AMP（2-氨基-2-'甲基丙醇）、MDEA（甲基二乙醇胺）以及PIPA（哌嗪）、甲基二乙醇胺（MDEA）、二甘醇胺（DGA）、以及二-异丙醇胺（DIPA）、以及它们的共混物。

13.如权利要求1或2所述的方法，在该基于胺的CO₂捕集溶剂与CO₂之间的接触导致了选自下组的分子的产生：含C、N、O原子的分子，其中-NO、-NNO、NNO₂或-NO₃基团直接共价地键合到碳原子上。

14.如权利要求1或2所述的方法，其中这些分子是硝胺，N-为中心的有机氧化物，亚硝胺，或者伯胺、仲胺、或叔胺的有机硝酸盐衍生物，用作该CO₂捕集溶剂。

15.一种用于从含CO₂的气体流中捕集CO₂的装置，包括：

一个用于使一种含CO₂的气体流与一种基于胺的CO₂捕集溶剂相接触的液气接触容器，该容器具有一个用于经处理的含CO₂的气体流的气体流出口和一个溶剂流出口，以及

一个光源，该光源被配置为照射在该接触容器、气体流出口、或溶剂流出口的至少一个中的溶剂，该光源具有的传输频带是在190-450nm的范围上。

16.如权利要求15所述的装置，其中，该光具有的传输频带波长是在220-450nm的范围上。

17.如权利要求15所述的装置，其中，来自该光源的照射光入射到该接触容器、一个或多个溶剂流出口、或离开该接触容器的PCC排放气体流中的燃烧后CO₂捕集溶剂上。

18.如权利要求15所述的装置，进一步包括紫外线引导件以便提供多于一个穿过该溶剂的光通道。

19.如权利要求15所述的装置，其中，该光源被配置为传输在220-380nm频带波长的光。

20.如权利要求15所述的装置，其中，该溶剂具有的pH是8或以上。

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