DE102010017143A1 - CO2-Absorptionsverfahren mittels wäßriger Amidinlösungen - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Abtrennung von CO2 aus Rauchgasen, Abgasen, Biogasen, Gärgasen, Deponiegasen, Erdgas, Produktionsgasen, Synthesegasen, klimatisierter Raumluft in Arbeits- und Wohnbereichen und klimatisierter Raumluft aus umluftunabhängigen Systemen (U-Boote, Bunker, Sicherheitseinrichtungen, Panzer, Tiefgaragen, Tunnel) durch Ausfällen eines Amin-CO2-Addukts, welches bei niedrigen Temperaturen das CO2 wieder freisetzt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Absorption von CO2 aus Gasgemischen wie etwa Rauchgasen, Verbrennungsgasen, Biogasen, Gärgasen, Deponiegasen, Produktionsgasen, Synthesegasen, Erdgas und Raumluft die bei z. B Kraftwerken, Kraftfahrzeugen, Bioreaktoren, Produktionsstätten, Mülldeponien, Massentierhaltung, Kokereien, Metallverhüttung, Brauereien, Ammoniakproduktion, Zementproduktion, Keramikindustrie, Industrieanlagen, Treibmittelexposition, klimatisierten Arbeits- und Wohnbereichen etc. entstehen.
  • Die Abtrennung von CO2 aus Gasgemischen, etwa dem Abgas von Kraftwerken, ist unter anderem aus der DE 10 2004 011 428 A1 sowie dem darin zitierten Stand der Technik bekannt.
  • Hierbei wird das Gasgemisch mit einer CO2 – absorbierenden Komponente, meist eine wässrige Aminlösung versetzt, wobei sich entweder Carbaminsäuren oder Amin-carbonate bzw. Hydrocarbonate bilden. Anschließend wird das CO2 aus diesen Verbindungen wieder freigesetzt.
  • Jedoch erfordern sämtliche diese Verfahren nach dem Stand der Technik aufwendige, insbesondere energieaufwendige Schritte zur endgültigen Freisetzung, da eine Freisetzung des CO2 aus den CO2-Absorbens-Verbindungen (seien sie nun salzhaltig oder kovalent) nicht ohne weiteres erfolgt. Hierzu werden in der DE 10 2004 011 428 A1 Schritte wie Erwärmen UD 40231/AH:AH oder Strippen vorgeschlagen; diese Schritte sind jedoch aufwendig und vermindern somit das Potential der Abtrennverfahren deutlich.
  • Es stellt sich somit die Aufgabe, ein Abtrennverfahren von CO2 aus Gasgemischen zu finden, welches eine einfachere und insbesondere weniger energieintensive Freisetzung des CO2 erlaubt.
  • Ein solches Verfahren wird durch Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung bereitgestellt. Demgemäß wird ein Verfahren zum Abtrennen von CO2 aus einem Gasgemisch und/oder Gasstrom, insbesondere einem Abgasstrom von Kraftwerken und/oder Kraftfahrzeugen und/oder Synthesegasen und/oder Erdgas und/oder Biogasen und/oder Deponiegasen und/oder Gärgasen vorgeschlagen, umfassend den Schritt:
    • a) Inkontaktbringen des Gasgemisches und/oder Gasstroms mit einer Mischung enthaltend ein Amidin, Wasser und ein aprotisches Solvens, welches mindestens eine Ether und/oder Estergruppe enthält, so daß ein zumindest teilweise unlösliches Amidin-CO2-Addukt oder Reaktionsprodukt entsteht.
  • Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß durch Inkontaktbringen des Gasgemisches und/oder Gasstroms mit einer derartigen Mischung (folgend als „Mischung” bezeichnet) ein Amidin-CO2-Addukt oder Reaktionsprodukt entsteht, welches zumindest teilweise unlöslich ist, so daß es auf einfache Weise abgetrennt werden kann.
  • Es hat sich herausgestellt, dass durch ein solches Verfahren bei den meisten Anwendungen innerhalb der vorliegenden Erfindung zumindest einer oder mehrere der folgenden Vorteile erzielt werden kann:
    • – Dadurch, dass die Abtrennung des CO2 mittels Ausfällung erfolgt, läßt sich dieser Schritt bei weitaus geringeren Temperaturen und kontrollierter durchführen als bei Verfahren aus dem Stand der Technik. Das Ausfallen erfolgt bei vielen konkreten Ausgestaltungen sehr schnell, gerade deswegen ist dieses Verfahren auch für großtechnische Anwendungen geeignet.
    • – Für eine große Vielzahl von Anwendungen innerhalb der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, dass dieses Verfahren bei moderaten Temperaturen und Bedingungen, wie sie ohnehin z. B. bei Kraftwerken oder chemischen großtechnischen Prozessen vorherrschen, durchgeführt werden kann.
    • – Sowohl die Absorptionstemperaturen als auch die Desorptionstemperaturen können je nach konkreter Ausgestaltung in großen Temperaturbereichen frei gewählt werden, was zusätzliche Anwendungen erschließt.
    • – Beispielsweise kann die Differenz zwischen der Absorptions- und der Desorptionstemperatur im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren signifikant kleiner sein. Damit werden aufwendige Erhitzungs- und Kühlverfahren unnötig, da die benötigte Wärme nur im Kreis gefahren werden muß. Dies macht das neue Verfahren billiger als konventionelle Verfahren.
    • – Bei vielen Anwendungen innerhalb der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, daß die übliche Abwärme des Kraftwerkes auch für die gezielte Freisetzung des CO2 ausreicht. Bisher mußte hochwertige Wärme in Form vom Dampf für die CO2-Freisetzung verwendet werden.
    • – Da eine Verdampfung eines Lösungsmittelstromes (o. ä.) bei der potentiellen Regeneration entfallt, lassen sich für eine große Vielzahl von Anwendungen innerhalb der vorliegenden Erfindung auch geringere Wärmemengen bzw. kleinere Apparate zur CO2-Freisetzung erwarten. Weil in herkömmlichen Verfahren die Absorberflüssigkeit oftmals nahezu 70% Wasser enthält, müssen diese 70% Wasser auf hohe Temperaturen gebracht werden um es zu verdampfen. Erst bei noch höheren Temperaturen von ca. 150°C findet dann die eigentlichen CO2-Desorption am Absorbers statt. Die CO2-Desorptionsenthalpie des erfindungsgemäßen Verfahrens ist auch deswegen wesentlich geringer als bei bekannten konventionellen Verfahren. Zudem erlaubt die niedrige CO2-Desorptionstemperatur, daß Wasser nicht zum Siedepunkt erhitzt werden muß, sondern direkt wieder zur erneuten CO2-Absorption rückgeführt werden kann, nachdem CO2 freigesetzt wurde.
    • – Die Verwendung einer hochsiedenden funktionalen Flüssigkeit als Tramsportmittel des CO2-Präzipitates verhindert dessen Verdunstung im Gegensatz zu konventionellen CO2-Absorbern und muss nicht ständig in größeren Mengen zugeführt werden. Im konventionellen Verfahren ist die Beladung des CO2-Absorbers nicht vollständig, weil CO2 bereits während des CO2-Absorptionsvorganges vom Absorber freigesetzt wird. Im neuen Verfahren wird das Amidin-Hydrogencarbonat mittels einer funktionalen Flüssigkeit vollständig ausgefällt. Dies führt zu einem geringeren Massenstrom und zu einer verbesserten. Energiebilanz.
    • – Durch die günstigen Reaktionsbedingungen kann man für eine große Vielzahl von Anwendungen (eine Plastikbeschichtung innerhalb eines Stahlbehälters korrodiert ebenfalls sehr schnell unter konventionellen Bedingungen) innerhalb der vorliegenden Erfindung mit verminderten Korrosionsphänomenen rechnen, insbesondere die verwendeten Stahlbehälter. Wenn die Korrosion durch das neue Verfahren nicht stattfindet, kann auf die teure Verwendung von Edelstahl verzichtet werden, was das gefundene Verfahren preiswerter macht.
    • – Durch niedrige Temperaturen erfolgen chemische Reaktionen wesentlich langsamer verglichen mit höheren Temperaturen. z. B. Ethanolamine (um ein Beispiel zu geben) bilden Komplexe mit Schwermetallen, die im Stahl enthalten sind. Es ist bekannt, daß Schwermetallkomplexe katalytisch aktiv sind. In diesem Fall kann man erwarten, daß durch die niedrigen Temperaturen sowohl die Komplexbildung mit im Stahl enthaltenen Schwermetallen reduziert wird, als auch die Zersetzungsreaktionen der konventionell verwendeten CO2-Absorber bzw. CO2-Absorber.
    • – Durch die Reduktion des Volumens des Absorbers im neuen Verfahren eröffnet sich die Möglichkeit einer lokalen, dezentralen CO2-Emissionsvermeidung. Das Amidin-CO2-Addukt oder Reaktionsprodukt kann transportiert werden und an einer dafür geeigneten zentralen Stelle ggf. wieder CO2 freigeben. Im konventionellen Verfahren wird mit Absorberlösungen gearbeitet, die ca. 70% Wasser enthalten, welches erhitzt und verarbeitet werden muß. Im hier dargestellten Verfahren wird durch eine funktionale Flüssigkeit das an den Absorber als Salz gebundene CO2 ausgefällt. Dies führt zu einer drastischen Reduktion des Volumens an Absorberflüssigkeit. Diese Volumenreduktion erschließt neue Anwendungen, welche in „künftigen Erfindungsanmeldungen” zitiert werden.
    • – Aufgrund des geringen Volumens des neu gefundenen CO2-Präzipitates können auch Kraftwerke nachgerüstet werden, bei denen kein Platz für konventionelle CO2-Wäsche vorhanden ist.
    • – Aufgrund des geringen Platzbedarfs sind selbst Blockheizkraftwerke oder selbst private Haushalte, z. B. ein Ein-Familien-Haushalt, mit dem neuen Verfahren nachrüstbar.
    • – Das Verfahren eröffnet die Möglichkeit einer mobilen CO2 Emissionsvermeidung bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmaschinen, z. B. Personenkraftwagen, Nutzfahrzeuge, Schienenfahrzeuge, Schiffe, U-Boote, Sonderfahrzeuge, Luft- und Raumfahrzeuge.
  • Der Term „Inkontaktbringen” im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet dabei insbesondere und gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einfach ein Einleiten, die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Der Term „Amidin” beinhaltet und/oder umfasst insbesondere alle niedermolekularen, oligomeren und/oder polymeren Verbindungen, die eine oder mehrere der folgenden Struktureinheit beinhalten:
    Figure 00060001
    wobei ggf. eines oder beide Stickstoffatome protoniert sein können.
  • Der Term „Amidin-CO2-Addukt oder Reaktionsprodukt” im Sinne der vorliegenden Erfindung ist weit auszulegen und umfaßt sowohl einfache Addukte (incl. Clathate etc.) wie auch Produkte von Reaktionen (z. B. Säure-Basen-Reaktionen, Anlagerungen etc.) des CO2 mit einem oder mehreren Amidinmolekülen und einem oder mehreren Wassermolekülen Es sei angemerkt, dass der Begriff „Solvens” nicht bedeuten soll, dass das jeweilige Solvens (nur) aus einer Komponente besteht. Der Begriff „Solvens” umfasst im Sinne der Erfindung auch eine Mischung verschiedener Komponenten und wurde aus Gründen der Lesbarkeit im Singular gefasst. Falls beschrieben wird, dass „das Solvens” bestimmte Eigenschaften hat (z. B. aprotisch) ist im Sinne der Erfindung bei Vorhandensein gemeint, dass die Mischung dieser Komponenten diese Eigenschaft besitzt und/oder jede einzelne Komponenten diese Eigenschaft aufweisen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Amidin ausgewählt aus der Gruppe enthaltend DBU (1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-en), N,N-diethyl-Acetamidin, TMG (Tetramethylguanidin), DMTHP (1,2-dimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidine), DBN (1,5-Diazabicyclo[4.3.0]non-5-en), Phosphazenbasen (insbesondere Guanidinophosphazene), 3,3,6,9,9-Pentamethyl-2,10-diazabicyclo[4.4.0]dec-1-en (sog. Eschenmoser Amidin), Derivate dieser Verbindungen (wie Halogen oder Alkylderivate) sowie Mischungen davon.
  • Diese Materialien haben sich in der Praxis besonders bewährt, insbesondere weil sich bei vielen Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens herausgestellt hat, daß das entstehende Amidin-CO2-Addukt oder Reaktionsprodukt bei einer Temperatur von < 100°C irreversibel zerfällt.
  • Somit beinhaltet gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung das Verfahren die folgenden Schritte:
    • b) ggf. Abtrennen des unlöslichen, festen Amidin-CO2-Addukts oder Reaktionsprodukts
    • c) Freisetzen des CO2 durch Erhitzen, bevorzugt durch Erhitzen auf ≥ 90°C oder ≥ 95°C, ggf. ≥ 100°C
  • Schritt b) kann z. B. durch Zentrifugieren, Dekantieren, Filtrieren, Flotieren, Sieben, Sichten, Sedimentieren, elektrostatische Abtrennung oder Abschöpfen erfolgen; ebenso kann in einem Batch-Verfahren oder kontinuierlich gearbeitet werden. Im kontinuierlichen Verfahren kann ggf. bereits während der CO2-Absorption die Ausfällung abgetrennt und verarbeitet werden. Dies führt zu einer schnelleren Prozessführung.
  • Durch ein solches bevorzugtes Verfahren kann bei den meisten Anwendungen innerhalb der vorliegenden Erfindung zumindest einer oder mehrere der folgenden Vorteile erzielt werden:
    • – Die Temperaturdifferenz zwischen Absorptions- und Desorptionszustand in der konventionellen CCS-post-combustion-Technology lt. dem Stand der Technik (ca. 100°C) ist erheblich größer, als die Temperaturdifferenz zwischen Absorptions- und Desorptionszustand gemäß dieser Ausführungsform,
    • – die Desorptionstemperatur in der konventionellen MEA-Flüssigphasen-Aminwäsche-Technologie (ca. 150°C) ist gegenüber der Desorptionstemperatur gemäß dieser Ausführungsform etwa 55°C höher,
    • – die in der Desorptionsphase einzubringende Wärmemenge für die Desorption des Kohlendioxids aus dem beladenen wässrigen MEA System in der konventionellen MEA-Flüssigphasen-Aminwäsche-Technologie ist sehr viel größer, als die in der Desorptionsphase einzubringende Wärmemenge gemäß dieser Ausführungsform
    • – die in der Desorptionphase zu erwärmenden Massenströme des mit Kohlendioxid beladenen wässrigen MEA Systems in der konventionellen MEA-Flüssigphasen-Aminwäsche-Technologie auf Grund des zusätzlich zu erwärmenden Wassers sind erheblich größer als die in der Desorptionsphase zu erwärmenden Massenströme gemäß dieser Ausführungsform
    • – die nach der Desorption in der Regenerationsphase einzubringende Kühlleistung für die Wiederbereitstellung des Absorptionssystem ist in der konventionellen MEA-Flüssigphasen-Aminwäsche-Technologie auf Grund der wesentlich höheren Desorptionstemperatur erheblich größer, als die nach der Desorption in der Regenerationsphase einzubringende Kühlleistung für die Regenerierung und Wiederbereitstellung des Amidins gemäß der Ausführungsform.
    • – Aufgrund der niedrigen Temperaturen erfolgt eine wesentlich geringere Zersetzung der Absorbersubstanz im Gegensatz zum herkömmlichen Verfahren. Im herkömmlichen Verfahren muß aufgrund der Zersetzung ständig neuer Absorber zugeführt werden.
    • – Im konventionellen Verfahren beträgt die Temperatur des Rauchgases 50°C, möglicherweise um die Absorption von CO2 an die Absorber zu ermöglichen. Die bei 50°C im Rauchgas noch vorhandene Restwärme kann im neuen Verfahren genutzt werden, weil des neue Verfahren auch bei Raumtemperatur, auch bei Minusgraden funktioniert. Dies führt zu einer zusätzlichen Steigerung des Kraftwerkwirkungsgrades.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das aprotische Solvens, welches mindestens eine Ether und/oder Estergruppe enthält, ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Dialkylether, cyclische Ether (insbesondere cyclische Alkylether wie THF), Dialkyl-Carbonate, cyclische Carbonate, Ethyldialkylester, Ethylenglycoldialkylether, Diethylenglycolalkylester, Diethylenglycoldialkylether, oligomere und polymere Glykolmonoalkylether und Glykolmonoalkylester, Ethylenglycoldialkylether, Diethylenglycoldialkylether, Triethylenglycoldialkylether, oligomere und polymere Glycoldialkylether, monomere, oligomere und polymere Propylenglycoldialkylether oder Mischungen daraus. Besonders bevorzugt sind THF (Tetrahydrofuran) und Diethylenglycoldibutylether
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Verhältnis zwischen Wasser und Amidin (in mol:mol) – jeweils vor dem Inkontaktbringen mit dem CO2 – zwischen ≥ n·0.5:1 und ≤ n·2:1 wobei n = (ggf. durchschnittliche) Anzahl Amidinfunktionen pro Amidin-Molekül bedeutet. Dies hat sich in der Praxis für die Erzeugung des Amidin-CO2 Addukts bzw. Reaktionsprodukts als besonders günstig herausgestellt
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung beträgt das Verhältnis zwischen Amidin und dem aprotischen Solvens, welches mindestens eine Ether und/oder Estergruppe enthält – jeweils vor dem Inkontaktbringen mit dem CO2 – von ≥ 0.2:1 (mol/mol) bis ≤ 30:1 (mol/mol), bevorzugt ≥ 0.5:1 (mol/mol) bis ≤ 20:1 (mol/mol), ferner bevorzugt ≥ 0.8:1 (mol/mol) bis ≤ 15:1 (mol/mol) sowie am meisten bevorzugt ≥ 1:1 (mol/mol) bis ≤ 10:1 (mol/mol).
  • Die Abtrennung von CO2 aus Gasgemischen durch Inkontaktbringen des Gasgemisches mit der funktionalen Flüssigkeit bei der ein zumindest teilweise unlösliches Amidin-CO2-Addukt oder Reaktionsprodukt kann von –20°C bis zur Desorptionstemperatur des Amidin-CO2 Addukts oder Reaktionsprodukts durchgeführt werden.
  • Die Freisetzung von Kohlendioxid aus dem abgetrennten Amidin-CO2-Addukt oder Reaktionsprodukt kann abhängig von der Natur der Amidinkomponente zwischen 50°C und 120°C durchgeführt werden.
  • Die vorliegende Erfindung läßt sich u. a. zur Gewinnung des CO2 aus Abgasen von Kraftwerken benutzen, ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern in einem weiten Einsatzbereich von Bedeutung.
  • So ist z. B. die vorliegende Erfindung in Automobilen oder anderen Transportmitteln mit Verbrennungsmaschinen, zum Beispiel PKW's, Nutzfahrzeuge, Sonderfahrzeuge, Schiffe, U-Boote, Schienenfahrzeuge und Luft- und Raumfarzeuge einsetzbar und kann so (dadurch daß ein festes Addukt bzw. Reaktionsprodukt entstehen) das entstehende CO2 während der Fahrt effektiv binden. Durch entsprechende Kartuschen etc. läßt sich dann (z. B. bei einem Automobil einfach während des Tankens) das CO2-Addukt oder Reaktionsprodukt entfernen und ein neuer unbeladener funktionaler Absorber einsetzen.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. So ist zum Beispiel die vorliegende Erfindung zur reversiblen Abtrennung von CO2 aus der Raumluft in klimatisierten Wohnanlagen und Produktionsstätten oder auch umluftunabhängigen System wie U-Booten, Bunkern, Sicherheitsanlagen, Panzern Luft- und Raumfahrzeugen etc. einsetzbar. Das Kohlendioxid wird effektiv gebunden und kann zur regenerativen Entsorgung stabil gelagert werden.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung des Verfahrens bei, in bzw. für einen oder mehrere der genannten Zwecke oder Anwendungen:
    • – Kohle- bzw. Gaskraftwerks
    • – Ölverarbeitung, Öl-Raffinerie
    • – Chemische Industrie: insbesondere bei der Herstellung von Ammoniak, Harnstoff,
    • – Zementherstelluing
    • – Müllverbrennungsanlagen,
    • – Stahlproduktion, Metallurgie, Stahl- und Metallproduktion (z. B. beim Rösten von Kupferkiesen)
    • – Klimaanlagen,
    • – Erdgas- und Erdölförderung
    • – Biogasanlagen.
    • – Automobile sowie geeignete Nutz- und Spezialfahrzeugen
    • – Hersteller von Nutz- und Spezialfahrzeuge
    • – Industrieschweißanlagen (z. B. bei der Automobilfertigung)
    • – Baukeramikindustrie (Brennen von Ziegelsteinen)
    • – Kalkherstellung, Kalkindustrie
    • – Herstellung und Betreib von Blockheizkraftwerken (industriell und privat)
    • – Herstellung und Betreiber von CO2-Pipelines (insbesondere trockenes CO2)
    • – Kokereien bei Koksherstellung Halbleiterindustrie (Reinraum)
    • – Gärprozesse (Weinkellereien, Güllegruben zur Arbeitsplatzsicherheit)
    • – Tunnelbetrieb und -bau (bei Brand im Tunnel als Sicherheitsmaßnahme; bzw. beim Tunnelbau)
    • – Gärprozesse (Brauereien, Weinkellereien, Güllegruben zur Arbeitsplatzsicherheit)
    • – Raumluftklimatisierung von Wohnanlagen und Arbeitsstätten
  • Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen – beispielhaft – mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigt:
  • 1 ein 13C-Spektrum des Reaktionsproduktes aus Beispiel I; sowie
  • 2 eine Differential-Thermoanalyse beim Erhitzen des Reaktionsproduktes
  • Beispiel I
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand des Beispiels I untersucht, welches rein exemplarisch zu verstehen ist.
  • 1. Herstellung des CO2-Amin-Reaktionsproduktes
  • In eine Mischung, die DBU/Wasser/Diethylenglycoldibutylester im Verhältnis 30 Gew-%/3,5 Gew-%/66,5 Gew-% enthielt, wurde unter N2-Schutzgasatmosphäre ein CO2 enthaltender Gasstrom eingeleitet, worauf ein weißer kristalliner Feststoff ausfiel. Das Präzipitat wurde mit tert. Butylmethylether gewaschen und dann durch Strippen mit Stickstoff-Inertgas bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Der kristalline Feststoff ist bei Temperaturen von < 10°C stabil lagerfähig.
  • 2. Untersuchung des CO2-Amidin-Reaktionsproduktes
  • Die Analyse des kristallinen Feststoffes mittels C-NMR, H-NMR, FT-IR-ATR, UV/VIS, Röntgendiffraktometrie und kombinierter potentiometrischer und konduktometrischer Titration ergab, daß es sich hierbei um 2,3,4,6,7,8,9,10-octahydropyrimido(1,2-a)atepin-1-ium-hydrogen-carbonate handelt. 1 zeigt ein 13C-NMR-Spektrum dieser Verbindung.
  • Die Differential-Thermoanalyse ist in 2 zu sehen.
  • Wie sich ergibt, erfolgt bei ca. 95°C aus der Festphase eine irreversible und wie sich herausstellte quantitative Zersetzung unter Freisetzung des CO2 und DBU. In den aus dem Stand der Technik bekannten konventionellen Verfahren wird dagegen üblicherweise die CO2-Absorberlösung nicht vollständig von CO2 desorbiert, sondern es verbleibt ein Restgehalt CO2 in der Absorberlösung. Dies macht dieses neue Verfahren sowohl unter energetischen Gesichtspunkten als auch unter chemischen Gesichtspunkten attraktiv.
  • Die einzelnen Kombinationen der Bestandteile und der Merkmale von den bereits erwähnten Ausführungen sind exemplarisch; der Austausch und die Substitution dieser Lehren mit anderen Lehren, die in dieser Druckschrift enthalten sind mit den zitierten Druckschriften werden ebenfalls ausdrücklich erwogen. Der Fachmann erkennt, dass Variationen, Modifikationen und andere Ausführungen, die hier beschrieben werden, ebenfalls auftreten können ohne von dem Erfindungsgedanken und dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Entsprechend ist die obengenannte Beschreibung beispielhaft und nicht als beschränkend anzusehen. Das in den Ansprüchen verwendetet Wort „umfassen” schließt nicht andere Bestandteile oder Schritte aus. Der unbestimmte Artikel „ein” schließt nicht die Bedeutung eines Plurals aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maße in gegenseitig verschiedenen Ansprüchen rezitiert werden, verdeutlicht nicht, dass eine Kombination von diesen Maßen nicht zum Vorteil benutzt werden kann. Der Umfang der Erfindung ist in den folgenden Ansprüchen definiert und den dazugehörigen Aquivalenten.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102004011428 A1 [0002, 0004]

Claims (7)

  1. Verfahren zum Abtrennen von CO2 aus einem Gasgemisch und/oder Gasstrom, umfassend den Schritt a) Inkontaktbringen des Gasgemisches und/oder Gasstroms mit einer Mischung enthaltend ein Amidin, Wasser und ein aprotisches Solvens, welches mindestens eine Ether und/oder Estergruppe enthält, so daß ein zumindest teilweise unlösliches Amidin-CO2-Addukt oder Reaktionsprodukt entsteht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Amidin ausgewählt ist aus der Gruppe enthaltend DBU (1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-en), N,N-diethyl-Acetamidin, TMG (Tetramethylguanidin), DMTHP (1,2-dimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidine), DBN (1,5-Diazabicyclo[4.3.0]non-5-en), Phosphazenbasen (insbesondere Guanidinophosphazene), 3,3,6,9,9-Pentamethyl-2,10-diazabicyclo[4.4.0]dec-1-en (sog. Eschenmoser Amidin), Derivate dieser Verbindungen (wie Halogen oder Alkylderivate) sowie Mischungen davon
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das aprotische Solvens, welches mindestens eine Ether und/oder Estergruppe enthält ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Dialkylether, cyclische Ether (insbesondere cyclische Alkylether wie THF), Dialkyl-Carbonate, cyclische Carbonate, Ethyldialkylester, Ethylenglycoldialkylether, Diethylenglycolalkylester, Diethylenglycoldialkylether, oligomere und polymere Glykolmonoalkylether und Glykolmonoalkylester, Ethylenglycoldialkylether, Diethylenglycoldialkylether, Triethylenglycoldialkylether, oligomere und polymere Glycoldialkylether, monomere, oligomere und polymere Propylenglycoldialkylether oder Mischungen daraus.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verhältnis zwischen Wasser und Amidin (in mol:mol) zwischen ≥ n·0.5:1 und ≤ n·2:1 beträgt, wobei n = (ggf. durchschnittliche) Anzahl Amidinfunktionen pro Amidin-Molekül bedeutet
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verhältnis zwischen Amidin und dem aprotischen Solvens, welches mindestens eine Ether und/oder Estergruppe enthält – jeweils vor dem Inkontaktbringen mit dem CO2 – von ≥ 0.2:1 (mol/mol) bis ≤ 30:1 (mol/mol) beträgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, zusätzlich umfassend die folgenden Schritte: b) ggf. Abtrennen des Amin-CO2-Addukts oder Reaktionsprodukts c) Freisetzen des CO2 durch Erhitzen, bevorzugt durch Erhitzen auf ≥ 90°C oder ≥ 95°C, ggf. ≥ 100°C
  7. Verwendung des Verfahrens gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 in, für und/oder bei – Kohle- bzw. Gaskraftwerke – Ölverarbeitung, Öl-Raffinerie – Chemische Industrie: insbesondere bei der Herstellung von Ammoniak, Harnstoff, sowie Zement – Müllverbrennungsanlagen, – Stahlproduktion, Metallurgie, Stahl- und Metallproduktion (z. B. beim Rösten von Kupferkiesen) – Klimaanlagen, – Erdgas- und Erdölförderung – Biogasanlagen. – Automobile sowie geeignete Nutz- und Spezialfahrzeugen – Hersteller von Nutz- und Spezialfahrzeuge – Industrieschweißanlagen (z. B. bei der Automobilfertigung) – Baukeramikindustrie (Brennen von Ziegelsteinen) – Kalkherstellung, Kalkindustrie – Herstellung und Betreib von Blockheizkraftwerken (industriell und privat) – Herstellung und Betreiber von CO2-Pipelines (insbesondere trockenes CO2) – Kokereien bei Koksherstellung – Halbleiterindustrie (Reinraum) – Brandschutzeinrichtungen für Tiefgaragen und Tunnel – Gärprozesse (Weinkellereien, Güllegruben zur Arbeitsplatzsicherheit) – Tunnelbetrieb und -bau (bei Brand im Tunnel als Sicherheitsmaßnahme; bzw. beim Tunnelbau)
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