TWI516303B - 用於自氣體移除二氧化碳之化學化合物 - Google Patents

用於自氣體移除二氧化碳之化學化合物 Download PDF

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Description

用於自氣體移除二氧化碳之化學化合物
本發明申請書主張申請於2010年3月26日名為“Chemical Solvents for the Removal of Carbon Dioxide from Flue Gases”之美國臨時專利申請案第61/318,044號的優先權。該申請案全部內容特此完全提出以引用的方式併入本文參考。
本發明大體而言關於燃燒後二氧化碳擷取領域。
政府行政機關，諸如例如，美國環境保護署設定可以排放至環境中之污染物量的特定限值。這些限值係當作排放標準。許多排放標準會著重於管控其他事情之中由工業、汽車、發電廠、和諸如割草機和柴油發電機等小型儀器所排出的污染物。
以胺為主之化合物和/或溶液之CO2化學吸收為用於自燒媒發電廠擷取燃燒後碳的現行技術。目前提供用於以以胺為主之吸收步驟擷取燃燒後CO2之技術。
美國專利6,036,931號之Yoshida等人揭露一種技術，其中可以胺X和促進劑Y之混合水性溶液自煙道氣將CO2分離出。胺X可選自受阻胺2-胺基-2-甲基-1-丙醇(“AMP”)或選自於其分子上具有一個醇式羥基基團和一級胺基基團之基團，其中該一級胺基基團係接至具有兩個未經取代烷基基團的三級碳原子。
美國專利6,500,397號Yoshida等人揭露一種類似於描述於美國專利6,036,931號的申請案中之技術。此參考文獻揭露了另一種自煙道氣移除CO2的技術，其包含使用2-(甲基胺)-乙醇或2-乙胺乙醇作為CO2吸收劑，其中該吸收劑的濃度為25至65重量%。
美國專利6,051,161號Susuki揭露一種技術，其中一種混合水性胺溶液係選擇用以和煙道氣接觸而分離CO2。這概念和上述討論到的內容非常相似。被提出的胺類的例子有二乙胺基乙醯胺、2-丁胺乙醯胺、和2-二甲胺-N,N-二甲基乙醯胺。美國專利5,904,908號Susuki揭露關於CO2擷取化合物選擇幾乎相同的概念。
美國專利5,366,709號Peytavy揭露一種技術，其中丁基單乙醇胺促動之三級烷醇胺用作移除CO2的水性溶液。其中顯示使用此溶液可增進CO2吸收容量。
美國專利4,112,051號Sartori揭露一種方法用以自氣體混合物移除CO2，其中提出以胺為主之液體吸收劑。該以胺為主之溶液為CO2之物理吸收劑且該胺為空間位阻胺。
上述程序因缺乏效率及其中其他固有的限制受限了其自煙道氣移除CO2。
對自煙道氣移除CO2之有效率的方法及裝置一直有需求。
關於CO2吸收劑的先前技術主要集中於增進各種胺類的吸收速率，諸如三級胺類和一些受阻胺類，其具有相當大的CO2吸收容量且較小的反應熱。混合不同活化劑和三級或受阻胺類為一種方式。
本發明具體例包含用於使用2-(2-羥基乙基)-哌啶(“2-PE”)或2-PE與一或多種額外的促進劑化合物混合之方法和系統，該一或多種額外的促進劑化合物之後置入一種水性溶液並用來作為燃燒後煙道氣碳擷取之CO2吸收溶液。2-PE因其獨特特性，諸如高吸收速率和高吸收容量而有利於此目的。
在根據本發明具體例之以胺為主之燃燒後CO2擷取步驟，寄生能源損失大部分來自再生一或多種包含在該吸收溶液內的胺類化合物所需的再生能源。更具體來說，該再生能源包含三個不同部分：可感熱，其為加熱滿載CO2溶液至氣提塔之溫度所需的能量。逆轉反應熱，其關於一種特定胺的反應熱。以及氣提蒸氣，其為自溶液氣提出自由CO2所需用以提供驅動力的蒸氣。
較高CO2作業能力將減低吸收劑和氣提塔之間的吸收溶液之循環率，其將直接最小化可感熱需求。對於第三或其他受阻胺類，碳酸氫鹽為溶液中之主要種類且和胺基甲酸鹽之形成相比具有更小的反應熱，當使用一級的或二級的胺(此處的“一級(primary)”代表使用之胺的種類但不包含下面討論之“主要的(primary)”的定義)作為在CO2吸收溶液中之以胺為主之吸收化合物時，胺基甲酸鹽時常是主要種類。在溶液中越高百分比的碳酸氫鹽種類，可以預期需要較少的能量來逆轉反應以釋放CO2。對於CO2吸收速率，速率越快，反應越快達到平衡狀態，則吸收器越短，其相對的減少了花費。
當在吸收器內維持合理的反應速率同時，本發明具體例提供在氣提塔(其亦可視作為再生器)內具有或需要最小能量需求的水性溶液為主的CO2化學吸收器。減少資本上吸收器的花費為一優勢。
本發明之一個方面為關於用於利用以胺為主之溶液於煙道氣CO2擷取之更進步之方法和裝置。
因此，本發明之一個方面為關於用於燃燒後CO2擷取之方法，包含：(i)引入一種含有一種以胺為主之吸收化合物之水性溶液至一個吸收器，該吸收器被設置在一個煙道氣洗滌器的下游。(ii)自該煙道氣洗滌器傳送一種含CO2氣體至該吸收器以形成滿載CO2之以胺為主之吸收化合物。和(iii)使該滿載CO2之以胺為主之吸收化合物於再生步驟用於再生該滿載CO2之以胺為主之吸收化合物並自該滿載CO2之以胺為主之吸收化合物氣提出CO2，其中供應能量至一個氣提塔以完成此再生步驟。
因此，本發明之另一個方面關於一種燃燒後CO2擷取的方法，包含：(I)引入一種含有一種以胺為主之吸收化合物之水性溶液至一個吸收器，該吸收器被設置在一個煙道氣洗滌器的下游。(II)自該煙道氣洗滌器傳送一種含CO2氣體給該吸收器以形成滿載CO2之以胺為主之吸收化合物。和(III)使該滿載CO2之以胺為主之吸收化合物於再生步驟用於再生該滿載CO2之以胺為主之吸收化合物並自該滿載CO2之以胺為主之吸收化合物氣提出CO2，其中供應能量至一個氣提塔以完成此再生步驟且其中該以胺為主之吸收化合物為2-(2-羥基乙基)-哌啶。
因此，本發明之又另一個方面關於一種燃燒後CO2擷取的方法，包含：(a)引入一種含有一種以胺為主之吸收化合物之水性溶液至一個吸收器，該吸收器被設置在產生燃燒氣體CO2之燃燒步驟的下游或與產生燃燒氣體CO2之燃燒方法係獨立無關的。(b)自該煙道氣洗滌器傳送一種含CO2氣體給該吸收器以形成滿載CO2之以胺為主之吸收化合物。和(c)使該滿載CO2之以胺為主之吸收化合物於再生步驟用於再生該滿載CO2之以胺為主之吸收化合物並自該滿載CO2之以胺為主之吸收化合物氣提出CO2，其中供應能量至一個氣提塔以完成此再生步驟。
因此，本發明之又另一個方面關於燃燒後CO2擷取之裝置，包含：至少一個吸收器，該至少一個吸收器包含在該吸收器內之以胺為主之水性吸收溶液(或一或多種以胺為主之吸收化合物)，其中該至少一個吸收器裝置於一個潮濕或乾燥之煙道氣洗滌器之下游；至少一個用於自該潮濕或乾燥之煙道氣洗滌器傳送CO2至該吸收器以形成滿載CO2之以胺為主之水性吸收溶液(或一或多種以胺為主之吸收化合物)之裝置；至少一種當自該滿載CO2之以胺為主之水性吸收溶液(或一或多種以胺為主之吸收化合物)氣提出CO2同時，用於完成該滿載CO2之以胺為主之水性吸收溶液(或一或多種以胺為主之吸收化合物)之再生的氣提塔裝置以再生該滿載CO2之以胺為主之水性吸收溶液(或一或多種以胺為主之吸收化合物)；和至少一個重沸器，其設計用來供應能量至該氣提塔裝置以加速該滿載CO2之以胺為主之水性吸收溶液(或一或多種以胺為主之吸收化合物)之再生。
詳細指出特徵化本發明之各種特色的新穎性於附加且形成本揭露之一部分的申請專利範圍內。為了對本發明、其操作優勢和使用獲得之特定目的有更佳的了解，參考文獻做成附圖和說明本發明之較佳具體例中的描述內容。
目前參照圖示，其中類似的參考文獻標出從頭到尾數個圖示中之相同或功能性類似元件。圖1說明根據本發明用於使用含胺之水性溶液(aqueous-based solution)於煙道氣CO2擷取之一具體例有關的方法和裝置之流程圖。在圖1之CO2擷取裝置100中，裝置100包含CO2吸收器區段102、熱交換器區段104、CO2氣提塔區段106和重沸器區段108。裝置100之組件102、104、106和108為如圖1所示且以其中詳細描述般互相連接。就CO2吸收器區段102而言，此區段含有至少一個其中含有根據詳細描述於下之本發明任一具體例的以胺為主之吸收化合物之CO2吸收器。就熱交換器區段104而言，熱交換器區段104包含設計用以自一流程傳送熱至另一流程的一或多種熱交換器。用於使用於本發明之適合的熱交換器為熟習本技藝者所已知，且為求簡明扼要，於本文中省略其本身之詳盡討論。就CO2氣提塔區段106而言，CO2氣提塔區段106包含設計用以自滿載CO2之以胺為主之吸收化合物移除並擷取CO2氣體，且提供該所擷取之CO2氣體以任何適合的方式被分離或使用。適合的CO2氣提塔裝置為熟習本技藝者所已知，且為求簡明扼要，於本文中省略其本身之詳盡討論。就再沸器區段108而言，再沸器區段108被設計用以使用熱、廢熱或汽輪機抽取蒸氣以提供能量至包含於CO2氣提塔區段106之一或多個CO2氣提塔裝置。適合的再沸器為熟習本技藝人士所已知，且為求簡明扼要，於本文中省略其本身之詳盡討論。
關於裝置100，含CO2燃燒氣體、含CO2煙道氣、或含CO2氣體(此亦可替換地視為作為滿載CO2氣體)經由任何適合的供應裝置110被供應至CO2吸收器區段102。由於描述於此之本發明的裝置和方法，在含CO2燃燒氣體、含CO2煙道氣、或含CO2氣體中的一些或所有CO2被移除，因此經由適合的輸出供應裝置使該CO2吸收器區段102輸出『淨化的』燃燒氣體、『淨化的』煙道氣、或『淨化的』氣體。如圖1所示，冷的滿載CO2溶液經由供應裝置114被供應至熱交換器區段104之一輸入側，其中該冷的滿載CO2溶液自該熱交換器區段104之另一側吸收熱。該熱交換器區段104之另一側經由供應裝置118自CO2氣提塔區段106接收熱的CO2耗盡溶液並將熱轉移至上述指明之該冷的滿載CO2溶液。然後冷的CO2耗盡溶液馬上經由供應裝置116被供應至CO2吸收器區段102，使得CO2吸收器區段102具有含有根據本發明不同具體例之含胺水性溶液的CO2耗盡溶液的供應，且適合開始進行本發明之CO2擷取方法。用於此之術語『滿載』和『耗盡』是相對的術語，且在非本發明內文中之『滿載CO2介質/溶液』之一種特定介質中不賦予任何CO2特定濃度等級，該『滿載CO2介質/溶液』含有多於或甚至只有些微多於『CO2耗盡介質/溶液』之CO2。
該冷的滿載CO2溶液一在熱交換器區段104吸收熱便馬上成為熱的滿載CO2溶液並經由供應裝置120供應至CO2氣提塔區段106。在CO2氣提塔區段106中，CO2自該熱的滿載CO2溶液氣提出，從而產生經由上述之供應裝置118返回至熱交換器區段104的CO2耗盡溶液。如此氣提出的CO2之後經由供應裝置124供應至任何適合的容器或隔離系統。適合的容器或隔離系統為本技藝所已知，且為求簡明扼要，於本文中省略其本身之詳盡討論。如系統100所示，CO2氣提塔區段106經由再沸器區段108自熱、廢熱或汽輪機抽取蒸氣接收操作能量，該再沸器區段108具有熱輸入側130、供應能量和/或熱至CO2氣提塔區段106的熱輸出側供應裝置126、用於供應該操作能量耗盡載體返回其來處的冷返回輸入供應裝置122和冷輸出側128。
接下來為圖2，圖2顯示一種可能燃燒為主/化石燃料為主的系統200至可使用以擷取一些或全數在燃燒過程期間產生的CO2之系統100的流程圖。在系統200中，區段202代表一種化石燃料、生質燃料、黑液或任何其他類型之經由任何形式的燃燒方法產生熱的鍋爐。使用於大範圍的可燃燒燃料之各種類別的鍋爐為本技藝所已知且本發明意欲包含在操作期間產生CO2之任何形式的燃燒方法。因這些方法為熟習本技藝人士所已知，為求簡明扼要，於本文中省略其詳盡討論。
當系統200為如圖2所示之化石燃料鍋爐，鍋爐區段202操作連接到選擇性催化還原區段(SCR)204，其係設計以減輕和/或減少任何在燃燒過程期間產生的NOx。這些SCR裝置為熟習本技藝者所已知，且為求簡明扼要，於本文中省略其本身之詳盡討論。在圖2之系統200的SCR區段204操作連結至微粒收集區段206。微粒收集區段206可選自如本技藝熟習者已知的靜電沉澱器或微粒濾器。微粒收集區段206操作連結至設計用以自該煙道和/或燃燒氣體移除SOx的煙道氣去硫區段208。如熟習本技藝人士所已知，煙道氣去硫區段208可選自任何適合已知潮濕的或乾燥的煙道氣去硫裝置。最後，圖1的CO2擷取裝置100(於每個參考文件簡單顯示為區段100)操作連結至該煙道氣去硫區段208之輸出側。
接下來為圖3，圖3顯示另一可能的燃燒為主/石化燃料為主的系統300至能用以擷取一些或所有在燃燒過程期間產生的CO2的CO2擷取裝置100之流程圖。系統300和圖2的系統200相同，除了移除設置在SCR區段204和煙道氣去硫區段208間的微粒收集區段206。如圖3所說明，區段100為圖1之CO2擷取裝置100的簡化表示。
接下來為圖4，圖4顯示又另一可能的燃燒為主/石化燃料為主的系統400至能用以擷取一些或所有在燃燒過程期間產生的CO2的CO2擷取裝置100之流程圖。系統400和圖2的系統200相同，除了移除微粒收集區段206和煙道氣去硫區段208，且CO2擷取裝置100操作連結至SCR區段204。如圖4所說明，區段100為圖1之CO2擷取裝置100的簡化表示。
接下來為圖5，圖5顯示又另一可能的燃燒為主/石化燃料為主的系統500至能用以擷取一些或所有在燃燒過程期間產生的CO2的CO2擷取裝置100之流程圖。系統500和圖2的系統200相同，除了已移除SCR區段204、微粒收集區段206和煙道氣去硫區段208，且CO2擷取裝置100直接操作連結至任何燃燒或鍋爐區段202。如圖5所說明，區段100為圖1之CO2擷取裝置100的簡化表示。
關於圖2到5的系統，多個其他已知的排放控制裝置和/或系統可在如本技藝熟習者已知的這類系統之任何適當的點連接，即使這類排放控制裝置和/或系統並無特別圖示說明。因此，概括的解釋本發明的系統200、300、400和500。考慮至此，本發明的系統100不完全限制於使用本發明之系統200、300、400和/或500。
本文所使用之適合的用於獨立與本發明結合之供應裝置包括，但不限制於，煙道、導管、管道、輸送管工作件或任何適合用於傳輸氣體和/或液體之方法。這樣附加的合適用於傳輸氣體的裝置為本技藝所已知，且為求簡明扼要，於本文中省略其本身之詳盡討論。
綜上所述，在一個具體例中CO2自一個潮濕或乾燥的煙道氣洗滌器被傳送至一個吸收器。在一個具體例中，一個以胺為主之吸收化合物(如下所定義)於水性溶液中被引入至該吸收器以形成一種含胺之水性溶液，該吸收器位於該潮濕或乾燥煙道氣洗滌器之下游。在一個具體例中，令該滿載CO2之含胺之水性為主的溶液進行再生步驟以再生該滿載CO2以胺為主之吸收化合物並氣提出吸收之CO2。在一個具體例中，能量經由一個再沸器被供應至一個氣提器以完成該再生步驟。
在一個具體例中，該以胺為主之吸收化合物在一具有該以胺為主之吸收化合度濃度基於水性溶液總重為約自10重量%至95重量%的範圍，或約自15重量%至90重量%的範圍，或約自20重量%至85重量%的範圍，或約自25重量%至80重量%的範圍，或約自30重量%至75重量%的範圍，或約自35重量%至70重量%的範圍，或約自40重量%至65重量%的範圍，或甚至約自45重量%至55重量%的範圍之該水性溶液中。在此，和說明書和申請專利範圍的其他部分一樣，自一個或多個具體例和/或範圍之個別的數值、或限制可結合以形成額外之未揭露和/或未指定的範圍。
在一個具體例中，該以胺為主之吸收化合物僅自一種主要的以胺為主之吸收化合物形成，其中該主要和/或唯一的化學化合物的作用為吸收CO2。在此具體例中，該以胺為主之吸收化合物僅自2-(2-羥基乙基)-哌啶形成(亦以2-PE表示)，該2-(2-羥基乙基)-哌啶以上述所定義之量使用。如說明書和申請權利範圍中所使用之詞語『主要的(primary)以胺為主之吸收化合物』意指該視為『主要的以胺為主之吸收化合物』之以胺為主之化合物為本發明之該主要的或唯一的以胺為主之吸收化合物。當用以和詞語『以胺為主之吸收化合物』連接時，詞語『主要的』在本發明的例子中不代表表示於本文中之任何胺類化合物之胺部分的性質。換言之，詞語『主要的』不用以表示在一級、二級、或三級胺中連接於氮原子上代替一或多個氫原子之取代基團的數目。而上述所指的詞語『主要的以胺為主之吸收化合物』意思是該被視為『主要的以胺為主之吸收化合物』的以胺為主之化合物為本發明之主要的或唯一的以胺為主之吸收化合物。綜上所述，本文使用詞語『主要的以胺為主之吸收化合物』的原因是因為在一些具體例中，有二或多種以胺為主之吸收化合物用於與本發明有關。在此例子中，主要量(例如，基於使用之以胺為主之化合物總量為至少50.1重量%之量)之吸收化合物稱做『主要的以胺為主之吸收化合物』，同時次要量(例如，基於使用之以胺為主之化合物總量計不超過49.9重量%之量)之該一或多種以胺為主之吸收化合物稱做一或多種以胺為主之促進劑化合物。
在另一具體例中，本發明之該以胺為主之吸收化合物為主要的以胺為主之吸收化合物和一或多種以胺為主之促進劑化合物的組合。在這些具體例中，該主要的以胺為主之吸收化合物為2-(2-羥基乙基)-哌啶(亦以2-PE表示)，同時該一或多種以胺為主之促進劑化合物係選自單乙醇胺(MEA)、哌嗪(PE)、2-(1-哌嗪基)-乙胺(PZEA)、1-甲基哌嗪、2-甲基哌嗪、3-甲胺基丙胺(MAPA)、啉、哌啶或其二者或多者的適當組合之一或多者。
因此，綜上所述，在一個具體例中，該以胺為主之吸收化合物為單乙醇胺(MEA)和2-PE的水性溶液，其具有在上述定義範圍內的濃度。在另一個具體例中，該以胺為主之吸收化合物為哌嗪(PE)和2-PE的水性溶液，其具有在上述定義範圍內的濃度。在又另一個具體例中，該以胺為主之吸收化合物為2-(1-哌嗪基)-乙胺(PZEA)和2-PE的水性溶液，其具有在上述定義範圍內的濃度。在又另一個具體例中，該以胺為主之吸收化合物為1-甲基哌嗪和2-PE的水性溶液，其具有在上述定義範圍內的濃度。在又另一個具體例中，該以胺為主之吸收化合物為2-甲基哌嗪和2-PE的水性溶液，其具有在上述定義範圍內的濃度。在又另一個具體例中，該以胺為主之吸收化合物為3-甲胺基丙胺(MAPA)和2-PE的水性溶液，其具有在上述定義範圍內的濃度。在又另一個具體例中，該以胺為主之吸收化合物為啉和2-PE的水性溶液，其具有在上述定義範圍內的濃度。在又另一個具體例中，該以胺為主之吸收化合物為哌啶和2-PE的水性溶液，其具有在上述定義範圍內的濃度。
在又另一具體例中，該以胺為主之吸收化合物為2-PE和選自單乙醇胺(MEA)、哌嗪(PE)、2-(1-哌嗪基)-乙胺(PZEA)、1-甲基哌嗪、2-甲基哌嗪、3-甲胺基丙胺(MAPA)、啉、哌啶或其二者或多者的適當組合之一或多種胺類化合物結合的水性溶液，其具有在上述定義範圍內的濃度。
圖6顯示在40℃基於其對應之汽液平衡數據，30重量%的MEA、40重量%的2-PE、和2-PE/PZ(30重量%/10重量%)之CO2容量。如所見，在相似的實驗條件下，2-PE、和2-PE/PZ之CO2容量一致的高於MEA之CO2容量。
關於圖7，提供了MEA、2-PE、和2-PE/PZ於液體中之反應速率k g ’測量之比較。在缺乏CO2負載條件下，2-PE之k g ’可與MEA之k g ’相比，而在富含CO2負載條件下，2-PE之k g ’則稍小於MEA之k g ’。慮及此，2-PE/PZ在所有CO2負載條件下顯示一致地比MEA高之k g ’。
於本發明之發展中，發現受阻胺之2-PE為用於單獨或與一或多種以胺為主之促進劑化合物組合之燃燒後CO2擷取之有發展潛力的化學化合物。慮及此，因僅形成碳酸氫鹽，2-PE具每莫耳2-PE有1莫耳之CO2理論容量。如表1所指明，該吸收熱低於MEA之吸收熱。
不同化合物或化合物的組合需要的再生能之初步分析實施後之結果列於下述之表格1，其顯示再生能之耗損：30重量%MEA、40重量%2-PE、和2-PE/PZ(30重量%/10重量%)在其典型操作富含和缺乏CO2負載條件下之吸收熱(ΔHabs)、可感熱、和氣提熱。
該2-PE和2-PE/PZ再生能之每一部分明顯低於MEA之再生能之每一部分，其代表在該滿載CO2胺類化合物再生步驟期間實際上較低的消耗量。
本發明的具體例使用單一2-PE水性溶液作為在具有CO2分壓小於20,000Pa的大氣壓下自煙道氣移除CO2的化合物，或2-PE和至少選自一或多種MEA、PZ和其衍生物、1-甲基哌嗪、2-甲基哌嗪、PZEA、MAPA、啉、哌啶或其二者或多者的適當組合之一種促進劑之混合水性溶液。如上所述，該以胺為主之吸收化合物的總量(其為單獨的主要之以胺為主之吸收化合物或主要之以胺為主之吸收化合物和該一或多種以胺為主之促進劑化合物的組合)為基於該水性溶液總重之約10重量%至約95重量%的範圍內，或約15重量%至約90重量%的範圍內，或約20重量%至約85重量%的範圍內，或約25重量%至約80重量%的範圍內，或約30重量%至約75重量%的範圍內，或約35重量%至約70重量%的範圍內，或約40重量%至約65重量%的範圍內，或甚至約45重量%至約55重量%的範圍內。在此如同說明書內和申請專利範圍內之其他部分，一或多個具體例中的個別數值或限制和/或範圍可以組合以形成額外之未經揭露和/或未經指定的範圍。
在一或多個具體例中，該一或多種以胺為主之促進劑化合物存在於本發明之該以胺為主之吸收化合物中，該一或多種以胺為主之促進劑化合物的濃度基於形成本發明之整體以胺為主之吸收化合物的該以胺為主之吸收和促進劑化合物之總量計，在約0.5重量%至約30重量%的範圍內，或在約1重量%至約27.5重量%的範圍內，或在約2.5重量%至約25重量%的範圍內，或在約5重量%至約22.5重量%的範圍內，或在約7.5重量%至約20重量%的範圍內，或在約10重量%至約17.5重量%的範圍內，或甚至在約12.5重量%至約15重量%的範圍內。在此如同說明書內和申請專利範圍內之其他部分，一或多個具體例中的個別數值或限制和/或範圍可以組合以形成額外之未經揭露和/或未經指定的範圍。在另一具體例中，一或多種隨意的侵蝕和/或降解抑制劑可加至包含上述一或多種以胺為主之吸收化合物之本發明水性溶液。此一或多種隨意的侵蝕和/或降解抑制劑為熟習本技藝人士所已知且為求簡明扼要，於本文中省略其本身之詳盡討論。
本發明之具體例提供一些超越此領域中目前已知之優點，預料此發明將導致，和發展中科技之目前進步水準之燃燒後CO2擷取技術相比，以減少之寄生能源損失自煙道氣有效移除CO2。
儘管不希望被任何理論限制住，仍相信被特定量的促進劑促進的2-PE(諸如MEA或PZ)能進一步增進CO2的吸收速率而造成關於吸收器之更低的資本花費。
2-PE之一個獨特特性為其相對快的吸收速率，其將需要吸收器內較少的填料高度以達到特定的CO2吸收負載。此將減少資本花費。另一個使用2-PE的優點為其相對高的CO2吸收容量，其將減少該水性以胺為主之溶液之流動率並因此降低再生能的需求。
如熟習本技藝人士所察知，本發明不僅只限於這些具體例，其和潮濕或乾燥之煙道氣洗滌器一起使用。而本發明廣泛地應用於關於任何化石燃料和其他適合的燃料之燃燒的CO2擷取(如煤、油、天然氣、再擷取的甲烷、生質燃料、廢棄物衍生燃料、延遲石油焦、黑液等)，且用於具有各種組態的系統，和用於處理含CO2的燃燒氣體之顆粒、一氧化氮和氧化硫移除設備的類型。就本身而論，本發明應廣泛地理解以應用在任何工業製程，其可依希望地擷取一些或所有有關任何種類的燃燒所製造的CO2。
當本發明之特定具體例顯示並詳細描述以說明本發明原理之應用，同時將了解本發明可無須違背本原理以別的方法體現。
100．．．裝置
102．．．二氧化碳吸收器區段
104．．．熱交換器區段
106．．．二氧化碳氣提塔區段
108．．．再沸器區段
110．．．供應裝置
112．．．供應裝置
114．．．供應裝置
116．．．供應裝置
118．．．供應裝置
120．．．供應裝置
122．．．冷返回輸入供應裝置
124．．．供應裝置
126．．．熱輸出側供應裝置
128．．．冷輸入側
130．．．熱輸入側
200．．．系統
202．．．鍋爐區段
204．．．選擇性催化還原區段
206．．．微粒收集區段
208．．．煙道氣去硫區段
300．．．系統
400．．．系統
500．．．系統
在這些圖中：
圖1圖示說明根據本發明之一具體例之方法和裝置的流程圖。
圖2圖示說明產生根據本發明接受CO2擷取之包含CO2的燃燒氣體之一種系統類型的流程圖。
圖3圖示說明產生利用根據本發明之一具體例的CO2擷取系統接受CO2擷取之包含CO2的燃燒氣體的另一種系統類型的流程圖。
圖4圖示說明產生利用根據本發明之一具體例的CO2擷取系統接受CO2擷取之包含CO2的燃燒氣體的又另一種系統類型的流程圖。
圖5圖示說明產生利用根據本發明之一具體例的CO2擷取系統接受CO2擷取之包含CO2的燃燒氣體的又另一種系統類型的流程圖。
圖6為表示於40℃中30重量%MEA、40重量%2-PE和2-PE/PZ(30重量%/10重量%)之CO2容量對於平衡分壓數據之圖示；且
圖7為表示於40℃中30重量%MEA、40重量%2-PE和2-PE/PZ(30重量%/10重量%)之CO2吸收率數據的圖示。
100．．．裝置
102．．．二氧化碳吸收器區段
104．．．熱交換器區段
106．．．二氧化碳氣提塔區段
108．．．再沸器區段
110．．．供應裝置
112．．．供應裝置
114．．．供應裝置
116．．．供應裝置
118．．．供應裝置
120．．．供應裝置
122．．．冷返回輸入供應裝置
124．．．供應裝置
126．．．熱輸出側供應裝置
128．．．冷輸入側
130．．．熱輸入側

Claims (24)

  1. 一種用於燃燒後CO2擷取之方法，包含：(i)引入一種含有一種以胺為主之吸收化合物之水性溶液至一個吸收器，該吸收器被設置在一個煙道氣洗滌器的下游；(ii)自該煙道氣洗滌器傳送一種含CO2氣體給該吸收器以形成滿載CO2之以胺為主之吸收化合物；和(iii)使該滿載CO2之以胺為主之吸收化合物於再生步驟用於再生該滿載CO2之以胺為主之吸收化合物並自該滿載CO2之以胺為主之吸收化合物氣提出CO2，其中供應能量至一個氣提塔以完成此再生步驟，且其中該以胺為主之吸收化合物為一種選自2-(2-羥基乙基)-哌啶之主要的以胺為主之化合物及一或多種不同之以胺為主之促進劑化合物的組合，該以胺為主之促進劑化合物選自單乙醇胺、哌嗪、2-(1-哌嗪基)-乙胺、1-甲基哌嗪、2-甲基哌嗪、3-甲胺基丙胺、啉、哌啶或其任何二者或多者的適當組合。
  2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該以胺為主之吸收化合物在水性溶液內，濃度以該水性溶液的總重計在約10重量%至約95重量%的範圍內。
  3. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該以胺為主之吸收化合物在水性溶液內，濃度以該水性溶液的總重計在約15重量%至約90重量%的範圍內。
  4. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該以胺為 主之吸收化合物在水性溶液內，濃度以該水性溶液的總重計在約20重量%至約85重量%的範圍內。
  5. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該以胺為主之吸收化合物在水性溶液內，其含有自約0.5重量%至約30重量%的一或多種以胺為主之促進劑化合物，基於形成所有以胺為主之吸收化合物之該以胺為主之化合物的總量計。
  6. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該以胺為主之吸收化合物在水性溶液內，其含有自約1重量%至約27.5重量%的一或多種以胺為主之促進劑化合物，基於形成所有以胺為主之吸收化合物之該以胺為主之化合物的總量計。
  7. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該以胺為主之吸收化合物在水性溶液內，其含有自約2.5重量%至約25重量%的一或多種以胺為主之促進劑化合物，基於形成所有以胺為主之吸收化合物之該以胺為主之化合物的總量計。
  8. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該以胺為主之吸收化合物在水性溶液內，其含有自約5重量%至約22.5重量%的一或多種以胺為主之促進劑化合物，基於形成所有以胺為主之吸收化合物之該以胺為主之化合物的總量計。
  9. 一種用於CO2擷取之方法，包含：(a)引入一種含有一種以胺為主之吸收化合物之水 性溶液至一個吸收器，該吸收器被設置在產生燃燒氣體CO2之燃燒方法的下游或該吸收器之設置與產生燃燒氣體CO2之燃燒方法係獨立無關的；(b)傳送一種含CO2氣體給該吸收器以形成滿載CO2之以胺為主之吸收化合物；和(c)使該滿載CO2之以胺為主之吸收化合物於再生步驟用於再生該滿載CO2之以胺為主之吸收化合物並自該滿載CO2之以胺為主之吸收化合物氣提出CO2，其中供應能量至一個氣提塔以完成此再生步驟，且其中該以胺為主之吸收化合物為一種選自2-(2-羥基乙基)-哌啶之主要的以胺為主之化合物及一或多種不同之以胺為主之促進劑化合物的組合，該以胺為主之促進劑化合物選自單乙醇胺、哌嗪、2-(1-哌嗪基)-乙胺、1-甲基哌嗪、2-甲基哌嗪、3-甲胺基丙胺、啉、哌啶或其任何二者或多者的適當組合。
  10. 根據申請專利範圍第9項之方法，其中該以胺為主之吸收化合物在水性溶液內，濃度以該水性溶液的總重計在約10重量%至約95重量%的範圍內。
  11. 根據申請專利範圍第9項之方法，其中該以胺為主之吸收化合物在水性溶液內，濃度以該水性溶液的總重計在約15重量%至約90重量%的範圍內。
  12. 根據申請專利範圍第9項之方法，其中該以胺為主之吸收化合物在水性溶液內，濃度以該水性溶液的總重計在約20重量%至約85重量%的範圍內。
  13. 根據申請專利範圍第9項之方法，其中該以胺為主之吸收化合物在水性溶液內，其含有自約0.5重量%至約30重量%的一或多種以胺為主之促進劑化合物，基於形成所有以胺為主之吸收化合物之該以胺為主之化合物的總量計。
  14. 根據申請專利範圍第9項之方法，其中該以胺為主之吸收化合物在水性溶液內，其含有自約1重量%至約27.5重量%的一或多種以胺為主之促進劑化合物，基於形成所有以胺為主之吸收化合物之該以胺為主之化合物的總量計。
  15. 根據申請專利範圍第9項之方法，其中該以胺為主之吸收化合物在水性溶液內，其含有自約2.5重量%至約25重量%的一或多種以胺為主之促進劑化合物，基於形成所有以胺為主之吸收化合物之該以胺為主之化合物的總量計。
  16. 根據申請專利範圍第9項之方法，其中該以胺為主之吸收化合物在水性溶液內，其含有自約5重量%至約22.5重量%的一或多種以胺為主之促進劑化合物，基於形成所有以胺為主之吸收化合物之該以胺為主之化合物的總量計。
  17. 一種用於燃燒後CO2擷取之方法，包含：(i)引入一種含有一種以胺為主之吸收化合物之水性溶液至一個吸收器，該吸收器被設置在一個煙道氣洗滌器的下游； (ii)自該煙道氣洗滌器傳送一種含CO2氣體給該吸收器以形成滿載CO2之以胺為主之吸收化合物；和(iii)使該滿載CO2之以胺為主之吸收化合物於再生步驟用於再生該滿載CO2之以胺為主之吸收化合物並自該滿載CO2之以胺為主之吸收化合物氣提出CO2，其中供應能量至一個氣提塔以完成此再生步驟，且其中該以胺為主之吸收化合物為一種主要的以胺為主之吸收化合物及二或多種不同之以胺為主之促進劑化合物的組合，且其中該主要的以胺為主之吸收化合物為2-(2-羥基乙基)-哌啶，且該二或多種以胺為主之促進劑化合物係選自單乙醇胺、哌嗪、2-(1-哌嗪基)-乙胺、1-甲基哌嗪、2-甲基哌嗪、3-甲胺基丙胺、啉、哌啶或其任何二者或多者的適當組合。
  18. 根據申請專利範圍第17項之方法，其中該以胺為主之吸收化合物在水性溶液內，濃度以該水性溶液的總重計在約10重量%至約95重量%的範圍內。
  19. 根據申請專利範圍第17項之方法，其中該以胺為主之吸收化合物在水性溶液內，濃度以該水性溶液的總重計在約15重量%至約90重量%的範圍內。
  20. 根據申請專利範圍第17項之方法，其中該以胺為主之吸收化合物在水性溶液內，濃度以該水性溶液的總重計在約20重量%至約85重量%的範圍內。
  21. 根據申請專利範圍第17項之方法，其中該以胺為主之吸收化合物在水性溶液內，其含有自約0.5重量% 至約30重量%的二或多種以胺為主之促進劑化合物，基於形成所有以胺為主之吸收化合物之該以胺為主之化合物的總量計。
  22. 根據申請專利範圍第17項之方法，其中該以胺為主之吸收化合物在水性溶液內，其含有自約1重量%至約27.5重量%的二或多種以胺為主之促進劑化合物，基於形成所有以胺為主之吸收化合物之該以胺為主之化合物的總量計。
  23. 根據申請專利範圍第17項之方法，其中該以胺為主之吸收化合物在水性溶液內，其含有自約2.5重量%至約25重量%的二或多種以胺為主之促進劑化合物，基於形成所有以胺為主之吸收化合物之該以胺為主之化合物的總量計。
  24. 根據申請專利範圍第17項之方法，其中該以胺為主之吸收化合物在水性溶液內，其含有自約5重量%至約22.5重量%的二或多種以胺為主之促進劑化合物，基於形成所有以胺為主之吸收化合物之該以胺為主之化合物的總量計。
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