NO20110914A1

NO20110914A1 - Tofase amin

Info

Publication number: NO20110914A1
Application number: NO20110914A
Authority: NO
Inventors: Hallvard F Svendsen; Anastasia A Trollebo
Original assignee: Advanced Carbon Capture As
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2012-12-28
Also published as: WO2013000953A2; BR112013033436A2; EP2729231A2; US20140178279A1; EA201490162A1; WO2013000953A3; CN103826723A; AU2012277848A1; CA2836875A1; JP2014520661A

Abstract

En flytende, vandig CO2 absorbent omfattende to eller flere aminforbindelser, hvor den vandige oppløsningen av aminer som har absorbert CO2 ikke er, eller kun er delvis blandbar med aminer som ikke har absorbert CO2, blir beskrevet. I tillegg blir det beskrevet en fremgangsmåte for karbonfangst ved bruk av absorbenten.

Description

Teknisk feit

[0001] Foreliggende oppfinnelse angår forbedrede absorbenter for absorbering av sure gasser fra en gassblanding, og en fremgangsmåte for absorbering av sure gasser ved bruk av nevnte absorbenter. Mer spesifikt antår foreliggende oppfinnelse absorbenter for absorbering av CCbfra gassblandinger, slik som f.eks. eksosgass fra forbrenning av karbonholdige brenseler, industielle avgasser og smelteovnsgasser fra

produksjon av jern og stål.

Bakgrunn

[0002] Innfanging av CO2fra en blanding av gasser i industriell skala har vært kjent i flere tiår, dvs. for separasjon av naturgass og CO2fra underjordiske gassbrenner for å gi naturgass for eksport, og CO2for retur til den underjordiske strukturen.

[0003] Den voksende bekymrigen rundt global oppvarming og drivhuseffekten av CO2fra forbrenning av fossil brensel har forårsaket en voksende interesse for CO2fangst fra store utslippspunkter for CO? slik som termiske kraftanlegg.

[0004] US 5.618.506, og EP 0 558 019, begge i navn The Kansai Electric Power Co., Inc., og Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha, og de deri siterte publikasjoner, gir en generell bakgrunn for psosesser og absorbenter for fanging av CO2.

[0005] Industrielle CO2fangstanlegg omfatter en absorber i hvilken absorbenten, som er en flytende absorbent, blir brakt i motstrøms kontakt med gassen som skal behandles. En "renset" gass eller gass med lavt CO2innhold blir trukket ut på toppen av absorberen, mens en CO2rik absorbent blir trukket ut fra bunnen av absorberen. Den rike absorbenten blir regenerert i en regenereringskolonne hvor den rike absorbenten blir strippet ved motstrøms strøm mot damp som er generert ved oppvarming av regenerert absorbent ved bunnen av regenereringskolonnen. Den regenererte absorbenten blir trukket ut fra bunnen av regenererinskolonnen og resirkulert inn i absorberen. En CO2rik gass, hovedsakelig omfattende damp og CO2blir trukket ut fra toppen av regenereringskolonnen. Den CO2rike gassen blir behandlet videre for å fjerne vann, og komprimert før CO2blir sendt for lagring eller andre anvendelser.

[0006] Fangst av CO2er imidlertid en energikrevende prosess, da bindingen av CO2tii absorbenten er en eksoterm reaksjon og regenereringen er en endoterm reaksjon. Følgelig, må varme bli tilført til regenereringskolonnen for å regenerere absorbenten og frigi CO2. Dette varmebehovet er en stor driftskostnad for et anlegg for CO2fangst. En redksjon av varmebehovet for regenerering av absorbenten er derfør søkt for å redusere energikostnaden for CO2fangst.

[0007] Aminer som har en mindre eksoterm reaksjon ved absorpsjon av CO2har imidlertid vanligvis en saktere reaksjonskinetikk. Saktere reaksjonskinetikk vil kreve en lengre kontakttid mellom den CO? inneholdende gassen og absorbenten. En lengre kontakttid krever en store absorber for håndtering av det samme gassvolum.

[0008] Mange forskjellige aminer og kombinasjoner har blitt foreslått som absorbenter for CO2, hvor de forskjellige aminene har forskjellige CO2absorpsjonskarakteristikker, se f.eks. de ovenfor nevnte patentene.

[0009] Energien som er nødvendig for å regenerere absorbenten er en stor del av det totale energibehovet for CO2fangst. Denne energien er relater til absorpsjonsvarmen, da den eksoterme reaksjonen som skjer i absorberen må bli reversert ved tilførsel av varme i reboileren og også for å forskyve CO2 likevekten med temperature.

[0010] Energikostnaden er antatt å være den dominerende driftskostnaden for et anlegg for CO2 fangst. Varmeforbruket er en kombinasjon av tre faktorer (absorpsjonsvarme, strippevarme og følbart varmetap i amin/amin varmeveksler).

[0011] Forskjellige tilnærminger er blitt gjort for å forbedre energieffektiviteten ved karbonfangst, slik som varmeintegrering for å holde varmeenergien i prosessen og testing for å finne den beste absorbenten / absorbentblandingen.

[0012] I tillegg, har tilnærminger for å redusere den totale massen som må varmes for regenerering hvor kun den CO2lastede elen av absorbenten blir sendt til regeneratoren, blitt foreslått og testet i laboratorier.

[0013] WO2010126694, i navn Liang Hu, angår en fremgangsmåte for fjerning av sure gasser fra en gassblanding, omfattende et amin oppløst i en blanding ved en første konsentrasjon. Etter absorpsjon av den sure gassen, danner absorbenten en konsentrert aminfase, som blir separert fra resten av absorbenten og blir introdusert til en regenereringsenhet, mens resten av absorbenten blir resirkulert tilbake til absorpsjonsenheten. En rekke organiske løsemidler blir nevnt som løsemiddelet sammen med vann og vandige oppøsninger. Organsiske løsemidler er nevnt som foretrukne løsemidler. Den eneste eksemplifiserte absorbenten er MEA i iso-oktanol, som spontant danner en kosentrert aminfase inneholdende MEA og reaksjonsproduktet av MEA og CO2, og en vandig karbonatløsning som danner upooløselig bikarbonat ved absorpsjon av CO2.

[0014] WO2010044836, i navn Liang Hu, angår en fremgangsmåte for å fjerne sure gasser i en gassblanding ved bruk av en absorbent omfattende en bærefase og en organisk fase som ikke er blandbar med bærefasen. Introduksjon av et organisk løsemiddel som beskrevet heri er uønsket, mlandede løsemiddelsystemer legger til kompleksitet til systemene.

[0015] US7541011 i navn Liang Hu, angår en fremgangsmåte for separering av en gass fra en gassblanding, ved bruk av en absorbent omfattende minst et aktivert middle og minst ett løsemiddel. Det eneste eksempelet på aktivert middle er en vandig blanding av DEA og kaliumkarbonat, hvor løsemiddelet forårsaker den ønskede faseseparasjonen og som utgjør omkring 80% av volume av absorbenten, er uspesifisert.

[0016] Et mål ved foreliggende oppfinnelse er å fremskaffe en forbedret absorbent, og en ioibedret fremgangsmåte for innfanging av CO2fra en CO2 inneholdende gass ved bruk av absorbenten, hvor den forbedrede absorbenten har forbedrede karakteristikker med hensyn på kriteriene nevnt ovenfor, slik som eksemplifisert med MEA referanseabsorbenten. Spesifikt er det et mål å fremskaffe en absorbent som har et lavere energikrav og god kjemisk stabilitet. Det er også et mål å fremskaffe en fremgangmspte for anvendelse av den nye absorbenten som gjør bruk av disse karakteristikkene og resulterer i lavt energiforbruk med minimal miljøpåvirkning. Andre mål ved foreliggende oppfinnelse vil bli klare ved

lesing av beskrivelsen.

Oppsumering av oppfinnelsen

[0017] ifølge et første aspect angår foreliggende oppfinnelse en flytende, vandig CO2 absorbent omfattende to eller flere aminforbindelser, hvori den vandige oppløsningen av aminer som har asorbert CO2er ikke, eller kun delvis blandbar med en vandig oppløsning som ikke har absorbert CO2.

[0018] Ifølge en første utførelsesform, er minst et av aminene et av aminene et tertiært amin, og minst et av amienene omfatter en primær og/eller en sekundaær aminfunksjonalitet.

[0019] Absorbenten kan omfatte et tertiært amino g et amin som har en primær

aminfunksjonalitet.

[0020] Ifølge en spesifikk utrørelsesform, er det tertiære aminet valgt blandt

DEEA, DIPAE, og N-TBDA.

[0021 ] Aminet(ene) som har primær og/eller sekundær aminfunksjonalitet er ifølge en utføreslsesform valgt blant DAB, DAP, DiAP, DMPDA, HEP, MAPA, og MEA.

[0022] Ifølge et andre aspect angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for innfanging av CO2fra en CO2rik gasstrøm, hvor fremgangsmåten omfatter trinnene: introdusering av den CO2rike fassen inn i en absorber i hvilken gassen blir brakt i motstrøms kontakt med en flytende, vandig CO2absorbent for å absorbere CO2 i gasstrømmen for å fi en uttømt gasstrøm, frigiving av gasstrømmen uttømt for CO2 ut i omgivelsene, oppsamling av absorbenten på bunnen av absorberen, tillate absorbenten å separere seg i en CO2 rik absorbentfase, og en CO2arm absorbentfase: uttrekking av den CO2 arme absorbentfasen og resirkulering av den arme absorbenten inn i absorberen,

uttrekking av den CO2 rike absorbentfasen og introduksjon av den rike absorbenten inn i en strippekolonne for regenerering av den CO2 rike

for å frigi CQ2, som blir trukket ut og videre behandlet for lagring, for å gi en CO2arm absorbent som blir resirkulert til absorberen.

[0023] Ifølge en utførelsesform av dette aspektet, er absorbenten en hvilken som

helst av de ovenfor beskrevene.

[0024] Ifølge et tredje aspect angår foreliggende oppfinnelse anvendelsen av de ovenfor nevnte aminblandingene for CO2fangst in en fremgangsmåte som

angitt ovenfor.

Kort beskrivelse av figurene

[0025] Figur 1 er n prinsippskisse av et CO2fangstanlegg ifølge foreliggende oppfinnelse, Figur 2 er en absorpsjonskurve for et eksempel på en absorbent ifølge foreliggende oppfinnelse, sammenliknet med MEA, Figur 3 er en absorpsjonskurve for et annet eksempel på en absorbent ifølge oppfinnelsen, sammenliknet med MEA,

Figur 4 er et plot av CO2 trykk som: funksjon av temperatur,

Figur 5 er et plot over reaksjonsvarme for ett absorbentsystem.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

[0026] Figur 1 er en prinsippskisse for et anlegg for CO2fanst ved bruk av en absorbent ifølge foreliggende oppfinnelse. CO2inneholdende gass slik som eksosgass fra et kraftanlegg fyrt med karbonholdig brensel, eller en hvilken som helst annen CO2inneholdende gass, blir introdusert inn i en eventuell direkte kontakt kjøler 1 fra en eksosledning 2 anordnet til den nedre delen av direkte kontakt kjøleren. Eksosgassen blir avkjlt og fuktet med vann introdusert gjennom vanndistribusjonsmidler 3, slik som dyser, kar, packing eller liknende, slik at eksosgassen som strummer popover i kjøleren blir brakt i motstrøms kontakt med vannet. En pakking 4 er fortrinnsvis anordnet i direkte kontakt kjøleren 1 for å forbedre kontakten mellom vannet og eksosgassen under motstrøms strømning av vann mot eksosgass.

[0027] Kjølevann for direkte kontakt kjøleren blir trukket ut fra bunnen av direktekontakt kjøleren og resirkulert i en vaskeresiriculeringslinje 5 ved hjelp av en pumpe 6. En kjøler 7 for kjøling av vaskevannet mot kjølevann, er fortrinnsvis anordnet til resirkuleirngslinjen 5. Fagpersonen vil forstå at ikke viste linjer lor make-up vann og/elier for justering av pH til det resirkulerende vannet fortrinnsvis er anordnet til resirkuleringslinjen.

[0028] Kjølt og fuktet eksosgass blir trukket ut fra direkte kontakt kjøleren gjennom en ledning 8 og en vifte 9 og blir introdusert inn i den nedre delen av en absorber 10. Eksosgassen strummer oppover i absorberen og strømmer der i motstrøms kontakt med en flytende absorbent i en pakking 11. Fagpersonen vil forstå at pakkingen 11 kan være en hvilken som helst passende pakking som tillater eller maksimaliserer kontakten mellom eksosgassen og den flytende absorbenten. I tillegg kan pakkingen være oppdelt i to eller flere serielt forbundne deler.

[0029] Absorbent blir introdusert inn i absorberen 10 fra en arm absorbentlinje 12 og blir distribuert til toppen av pakkingen 11 fra

absorbentdistirbusjonsmidler 13, og blir tillatt å sildre gjennom pakkningen under for å absorbere CO2fra eksosgassen som strømmer oppover.

[0030] Absorbenten blir introdusert inn i absorberen enten som en hovedsakelig homogeny væske som kan inneholde noe diskontuerlig fase som: ikke er, eller kun delvis er, blandbar med hovedfasen, eller som en tofaseoppløsning inneholdende to CO2arme faser som ikke eller kun delvis er blandbare.

[0031] For absorbenter som: er til stede i en fase når den er CO2arm, dannes to ikke blandbare faser ved absorbsjon av CO2fra eksosgassen og den rike absorbenten som har absorbert CO2blir ublandbar med den CO2arme absorbenten.

[0032] For absorbenter som har to faser når de er arme i CO2, absorberer begge faser CO2. Som et resultat øker det totale CO2innholdet, visse komponenter fra den CO2arme fasen overføres til den COz rike fasen, of derved å gi stadig mer CO2rik fase mens den oppretthølder høy absorpsjonsrate gjennom prosessen.

[0033] Eksosgassen som forlater pakkingen 11 er mer enn 80% CO2uttømt, mer foretrukket mer enn 85%, slik som mer enn 90%, av den CO2som opprinnelig var til stede i eksosgassen, er absorbert av absorbenten. Den CO2uttømte eksosgassen blir så vasket i ett eller flere vaskeseksjon(er) som hver omfatter en vaskepakking 30 i hvilken den C02uttømte gassen blir vasket i motstrøms strøm til vann, eller en vandig sur oppløsning for å fjerne eventuelle aminer og degraderingsprodukter av aminer fra gassen.

[0034] Vaskevann blir introdusert på toppen av vaskeseksjonen gjennom

væskedistribusjonsmidler 31. Vaskevannet blir oppsamlet av væskekollektorer 32 under vaskeseksjonen og trukket ut gjennom en vaskevann resirkuleringslinje 33. En pumpe 34 og en kjøler 35 er anordnet til resirkuleringslinjen 33. En demister 36 er fortrinnsvis anordnet over vaskeseksjonen for å fjerne smådråper av vann som følger den rensede eksosgassen før den rensede eksosgassen blir frigitt til omgivelsene via en renset eksosgassledning 37.

[0035] Absorbenten blir oppsamlet på bunnen av absorberen og overført tgjennom en absorbent uttaksledning 14 til en separasjonenhet 15. En pumpe 16 kan være anbrakt i absorbent uttaksledningen 14.

[0036] Den CO2rike fasen av absorbent blir separert fra den CO2arme absorbenten ved hjelp av tyngdekraften eller annen separasjon i separasjonsenheten 15, da den CO2rike fasen er tyngre enn den CO2arme fasen. Den letteste, eller CO2arme fasen, blir trukekt ut fra separasjonsenheten 15 gjennom en resirkulerinsledning 17 og resirkulert til den arme absorbentledningen som en del av den arme absorbenten introdusert inn i absorberen. En arm absorbentpumpe 18 for pumping av den arme absorbenten og en kjøler 19 for kjøling av den arme absorbenten er fortrinnsvis anordnet til den arme absorbent resirkuleringsledningen 12.

[0037] Den tunge, CO2rike fasen fra separasjonsenheten 15 blir trukket ut gjennom en rik absorbentledning 20. Den rike absorbenten i ledning 20 blir oppvarmet i en varmeveksler 21 mot arm absorbent i linje 12 som beskrevet i ytterligere detalj nedenfor, og blir introdusert inn i en regenereringskolonne 40 via rik absorbent distribusjonsmidler 41, blir forårsaket å strømme motstrøms for damp i en pakking 42 anordnet i regenereringskolonnen under distribusjonsmidlene 41 og blir oppsamlet ved bunnen av regenereringskolonnen 40.

[0038] Den CO2rike absorbenten introdusert inn i regenereringskolonnen blir strippet ved motstrøms strøm av damp for å frigi CO2som strømmer oppover sammen med dampen. Strømmen av CO2og damp som strømmer oppover i regenereringskolonnen, blir vasket ved motstroms strømming mot vann i en pakking 43. Waskevannet blir introdusert fra en vaskevann returledning 44 inn i en vaskevann distribusjonsanordning 45. CO2og damp som har blitt vasket i pakkingen 43 blir trukket ut fra toppen av regeneringskolonnen og awkjølt, tørket og komprimert før den fanged CO2blir trukket ut fra anlegget gjennom en CCVIedning 46.

[0039] Kjøling, tørking og kompresjon er illustrert ved hjelp av en kjøler 47, en fiashtank 48 og en compressor 49. Fagpersonen vil imidlertid forstå at den endelige behandlingen av CO2omfatter flere kjøle-, flashing- og kompresjonstrinn. Vann fjernet under tørkingen av gassfasen uttrukket fra regenereringskolonnen blir fortrinnsvis oppsamlet og returnert som: vaskevann i linje 44. En pumpe 49 er normalt fremskaffet for å resirkulere vannet og pumpe vannet opp i vaskevanns distribusjonsmidlene 45.

[0040] Regenerert eller arm absorbent, blir trukket ut fra regenereringskolonnen gjennom en absorbent dreneringsledning 60 og ledet til en reboiler 61 oppvarmet med en varmespiral 62, normalt oppvarmet med damp ved omkring 130 °C. Damp omfattende en blanding av vanndamp og gassformig amin blir trukket ut gjennom en dampleding 63 og blir introdusert inn i regenereringskolonnen som strippegass for å varme opp og strippe det rike aminet. Flytende absorbent blir trukket ut gjennom arm absorbentlinjen 12 og avkjølt ved varmeveksling mot rik absorbent som

nevnt ovenfor.

[0041 ] En delstrøm blir fortrinnsvis trukket ut fra absorbent dreneringsledningen 60 gjennom en reciaimerledning 60', og introdusert til en reclaimer 65 hvor

absorbenten blir oppvarmet ved hjelp av en varmespiral, fortrinnsvis ved bruk av damp, og kokt, eventuelt i nærvær av ytterligere kjemikalier, slik som syrer, for å frigjøre uoppløselige aminsalter, for å gjenvinne aminer som har blitt trukket ut som gass sammen med damp gjennom en gjenvunnet absorbentledning 67. Gassen i den gjenvundne absorbentlinjen blir introdusert inn i regenererinsgkolonnen som

strippegass, mens den gjenværende væskefasen blir trukke tut fra reclaimeren 65 sammen med uoppløselige salter og degraderingsprodukter gjennom en avfallsabsorbentledning 68 og sendt for deponering eller degradering til mer miljømessig akseptable produkter.

[0042] Fagpersonen vil forstå at væskedistribusjonsmidlene 3,13, 31,41,45 kan være hvilke som helst passende væskedistribusjonsmidler, slik som dyserør, kar, etc.

[0043] Separasjonsenheten 15 kan i sin enkleste utførelsesform være en

setlningstank, men kan også være en syklon eller en sentrifugalanordning.

[0044] Foreliggende absorbent er i en vandig oppløsning av to eller flere absorberende forbindelser, slik soma miner, alkanolaminer, aminsyrer eller salter av hvilke som helst av de nevnte gruppene forbindelser, som alle er kjennetegnet ved at etter CO? absorpsjon, er det meste av den absorberte CO2til stede i en av to ikke blandbare væskefaser. Før absorpsjon av CO2, dvs. i den arme eller CO2fattige tilstand, kan absorbenten være en hovedsakelig homogeny vandig oppløsning, eller kan omfatte to ikke blandbare eller delvis ikke blandbare faser.

[0045] Når den vandige absorbenten blir bakt i kontakt med CO2, blir CO2absorbert fysisk, kjemisk eller ved en kombinasjon derav i en eksoterm reaksjon for å endre sammensetningen av absorbenten. Absorbenten ifølge foreliggende oppfinnelse danner spontant to helt eller delvis ikke blandbare faser ved absorpsjon av CO2, en CO2arm fase og en CO2rik fase.

[0046] For en hovedsakelig homogeny absorbent som kommer inn i absorberen starter separasjonen til to faser under absorpsjonsfasen, dvs. når absorbenten er i kontakt med gassformig CO2i absorberen. Den CO2arme fasen virker her som et reaksjonsreservoar og fremmer CO2absorpsjonen, mens den CO2rike fasen akkumulerer CO2opp til et meget høy last ved stadig å motta komponenter fra den CO2arme fasen. Volumforholdet av CO2arm til CO2rik fase vil således avta ettersom CO2innholdet øker. Dersom væskeføden til absorberen allerede inneholder to ikke eller delvis blandbare faser, vil arbeidsmekanismen være akkurat den samme.

[0047] Fasene skiller seg i densitet, hvor den CO2rike fasen er tyngre enn den CO2arme fasen, noe som tillater fasene å bli separert ved densitet, slik som for eksempel i en settlingstank. Den spontane separasjonen i separatoren er relativt rask og effektiv. Hvis nødvendig kan separasjonen bli aksellerert ved hjelp av sentrifugal separasjonsmidler, eller ved andre tyngdekraftsøkende midler.

[0048] Ved separering av tasene og returnering av den CO2arme absorbenten direkte til absorberen, og regenerering kun av den rike absorbent, må mindre absorbent bli oppvarmet. Følgelig, blir det ovenfor nevnte følbare varmebehovet for regenerering betydelig redusert. Da det følbare varmetapet for oppvarming av den sirkulerende fasen til desorber utiøpstemperatur blir redusert proposjonalt med reduksjonen i strømmen, tillater foreliggende oppfinnelse oss å redusere energibruken for CO2strippetrinnet. Samtidig, gir sirkulasjon av CO2arm: fase direkte til absorpsjonsenheten god fukting av gass-væske kontaktoverflaten på innsiden av absorbsjonsenheten, for således å gi høy absorpsjonsrate og effektiv gass-vaske-masseoverføring.

[0049] C02-rik fase er den eneste fasen som blir sendt til regenererinsgenheten. I desorpsjonsenheten blir CO2rik fase varmet opp til strippebetingelsne, når absorbert CQ2 blir regenerert fra den C02-rike oppløsningen. Ved sending kun av C02-rik fase til CO -strippetrinnet, tillates den høykonsentrerte oppløsningen å bli regenerert alene. Oppvarming av denne oppløsningen til normale strippetemperaturer på 115-125°C gir CO2partialtrykk som langt overskrider de man oppnår under normal drift med f.eks. MEA. Dette reduserer varmen som er nødvendig for dampgenereringen for stripping til en liten andel av det som normalt er nødvendig for f.eks. MEA. Varmen som trenges for stripping er normalt en betydelig andel av det totale varmebehovet, slik som 40%, og dette kan bli redusert til nærmere null.

[0050] De utviklede absorbentsystemne er alle systemer som inneholder to eller flere absorbentkomponenter. En elller flere av absorbentkomponentene vil være en aktiv component som gir dabsorpsjonsraten som er nødvendig for å oppnå en nær tilnærming til likevekt ved absorberens utløp (bunn). Andre komponenter vil gi CO2lastkapasiteten under overføring fra den CO2arme fasen til den CO2rike fasen under absorpsjon. Denne absorbentkomponenten kan ha en lavere reaksjonsvarme, og vil således gi en reduksjon i varmebehov som er nødvendig for reversering av CO2absorpsjonsreaksjnen i regeneratoren, mens den active komponenten fremdeles opprettholder absorpsjonsratene i absorberen. Denne egenskapen tillater også en reduksjon i reaksjonsvarmen ved den omvendte reaksjonen sammenliknet med det funnet f eks. for MEA.

[0051] En annen måte å utnytte egenskapene til de utviklede absorbentsystemene er å utøve regenereringen ved redusert temperatur. Det utviklede systemet gir et høyt partialtrykk av CO? selv ved temperature ned mot 80-90°C. Dette tillater regenerering ved disse og muligens enda lavere temperature. Regenererubg ved 80-90°C åpner opp en mulighet for bruk av spillvarme eller eksternt generert varme, fleks. Solvarme, for regenerering og kan således fore til prosesser uten behov for å tau t varme fra kraftproduksjonsprosessen.

[0052] Oppføselen til absorbeniene avhenger av valget av CO2absorberende forbindelser, vorholdet mellom disse og den totale konsentrasjonen av disse.

[0053] Selv om det er forventet at et flertall av absorbentblandinger kan gi spontan separajon til en CO2fattig og en CO2rik fase, har studiene som har for til foreliggende oppfinnelse konsentert sego m et begrenset antall absorbenter.

[0054] Amionene benyttet i foreliggende studier er de følgende:

[0055] Foreliggende absorbenter er vandige oppløsninger av to eller flere CO2absorberende forbindelser eksemplifisert ved de ovenfor nevnte aminene. De testede absorbentene nedenfor i eksemplene er de følgende:

[0056] 30% MEA ble benyttet som referanseabsorbent i eksemplene.

Eksempler

Eksempel 1 -systemer som viser en væsketase før absorpsjon og to væskefaser etter absorpsjon

[0057] CC-2 last og CO2absorpsjonsrate ved 40 °C ble malt ifølge standard prosedyrer for forskjellige blandinger ifølge foreliggende oppfinnelse og tor 30% MEA, og absorpsjonskurver ble plottet. Standard måleprosedyrer for CO2er ved utfelling av bariumkarbonat (BaCC-3) ved bruk av tilsetning av 0,5 M bariumklorid (BaCfe) og 0,1 M natriumhydroksid (NaOH).

[0058] Figur 2 illustrrerer absropsjonskurver for MEA og absorbentene som hovedsaklig omfatter en fase i CO2arm tilstand. Vi kan se at absorpsjonsraten id et nedre lastområdet er bedre enn for MEA og at dette er opprettholdt til høye C02-1aster. Det må noteres at CC-2-tastene er gitt basert på kg landet oppløsning og at den COz-rike fasen vil være 2-4 ganger mer konsentrert.

[0059] Eksempel 2 -systemer som: viser to væskefaser før absorpsjon og to væskefaser etter absorpsjon

[0060] CC-2 last og CO2absorpsjonsrate ved 40 °C ble malt ifølge standard prosedyrer (se nedenfor) for forskjellige absorbentblandinger ifølge foreliggende oppfinnelse og for 30% MEA, og abslropsjonskurvene ble plottet.

[0061] Figur 3 illustrerer absorpsjonskurvene for absorbenter som omfatter to faser både når de er CO2arme og etter CO2absorpsjon. Også i dette tilfellet er CCMasten per kg absorbent og flere av systemene har høyer eller like høy absorpsjonsrate sammenliknet med 30% MEA.

[0062] Det som skjer under absorpsjon er det samme enten man starter med en eller to væskefaser. Så snart to værksfaser blir dannet vil det meste av C02-en akkumuleres i den ioniske bunnfasen. Den øvre fasen vil virke som: et reservoir for tertiært amin, og dette vil overførs til den nedre fasen

etter hvert som den blir lastet.

Eksempel 3 - Strippetrykk for DIPAE:MAPA ,4:2

[0063] CO2partialtrykket over CO2rik bunnfase som funksjon av temperature ble målt. C02-partialtrykk over den rike fasen av "system 3" absorbent som:

funksjon av temperatur er plottet i figure 4.

[0064] Figur 4 viser klart at den testede absorbenten tillater stripping ved forhøyet trykk, noe som redusrer energibruken for videre trinn ved CO2kompresjon og transport i rørledning.

Eksempel 4 -Desorpsjonsvarme tor DIPAE:MAPA ,4:2

[0065] Desorpsjonsvarme ved strippingen av den C02-rike fasen ligger i den nedre regionen av reaksjonsvarme, for således å redusere energien som er nødvendig for C02-strippetrinnet. Dette tillater å arbeide i regionen for optimal last, mens man forblir i regionen for lav reaksjonsvarme, for å oppnå høy energieffektivitet for hele prosessen. Som vist i figure 5 "Reaksjonsvarme for system 3", ligger denne regionen i lastområdet fra

0,4 til 1 mol CO2/1T10I amin.

Eksempel 5 -Syklisk kapasitet tor DIPAE:MAPA ,4:2

[0066] COa-rik fase etter C02-strippetrinnet blir regenerert blir til regenerert CO2-rik fase. Regenerert C02-rik fase blir sendt tilbake til absorpsjonsenheten. På denne måten blir prosessen syklisk.

[0067] Den desorberte CO2gasen blir enten oppsamlet eller sendt til forbrukerens rørledning. Den rensede gassblandingen blir oppsamlet elelr deponert avhengig av formålet til brukeren.

[0068] Absorbentsystem 3 ble testet for CO2last per mol amin i absorbenten. Det ble funnet at den CO2a, eller nedre fasen har en last på 0,014 mol CO2/ mol amin, mens den CO2rike eller nedre fasen har en last på 1.49 mol CO2per mol amin. En absorpsjonskapasitet på nær 1,5 mol CO2per mol

amin, er en høy syklisk kapasitet for en absorbent.

Diskusjon

[0069] Separasjon av rik og arm absorbent tillater sending av kun den rike absorbenten til regenerering, noe som igjen resulterer i lavere sirkulasjonsrate for den CC-2-rike fasen, noe som gir lavere energibruk for pumpeoperasjoner.

[0070] Det ble funnet at absrobenter som: danner tofase viser høyere absorpsjonsrate, lavere absorpsjonsvarme, høyere CO2trykk i desorpsjonstrinnet og således lavere energibehov for hele prosessen.

[0071] Skreeningresultater for eksempelvise absorbenter, elelr absorpsjonssystemer er fremskaffet, og indikerer lovende egenskaper og potensiale for oppnåelse av fordelaktige resultater for et karbonfangstanlegg.

[0072] Testresultatene gir også indikasjoner på likevekts- og absorpsjonsrater,

sammenliknet med 30 vekt-% MEA.

[0073] The provided analysis of C02-content for the two phases obtained after CO2capture clearly shows a high CO2konsentrasjon i den rike fasen sammenliknet med konsentrasjonen oppnådd i enkelfaseabsorpsjon. Denne egenskapen tillater høy CO2fangst-kapasitet samtidig som mengden rik absorbent som blir sirkulert gjennom regenereringskolonnen blir redusert. Reduksjon av volume av absorbent sirkulert gjennom regenereringskolonnen reduserer varmebehovet for å varme den rike absorbenten i regenereringskolonnen.

[0074] Plottet av totartrykk over den rike oppløsningen som funksjon av temperature viserat et CO2trykk op omkring 7 bar kan bli oppnådd ved 105 °C eller nær 4 bar ved 80°C. Ved å oppnå C02ved et forhøyet trykk fra regenereringskolonnen, blir behovet for energitilførsel som er nødvendig for komprimering av den fanged CO2før den blit eksprtert fra fangstanlegget, betydelig redusert.

[0075] Ved bruk av en nedre regeneratortemperatur på 80°C kan man tillate anvendelse av spillvarme eller ekstertn generert varme, noe som reduserer behovet tor damputtak fra et kraftanlegg.

[0076] Plottet av verdiene tor reaksjonsvarme tor absorbentsystem 3 funnet i figur 5, viser fordelaktige reaksjonsvarmeegenskaper. Et brått fall i reaksjonsvarme til verdieer som er typiske for tertiære aminer blir observer etter å ha startet ved høye verdier som er typiske for primære eller sekundære aminer ved lav last. Foreliggende absorbentsystemer, som illustrert ved system 3, har derfor en overraskende lav reaksjonsvarme i regionen tor industriell drift av et karbonfangstanlegg.

[0077] Skreeningresultatene viser at systemene oppretthoder sin absorpsjonsrate til relativt høye laster, noe som antyder at selv ved høyere last er det det tertiære aminet som reagerer, og absropsjonsraten er mer lik den til et sekundæt eller primært amin. Således kan det bli sett at vi kan ha den høye hastigheten til et sekundært eller primært amin, kombinert med absorpsjonsvarmen til et tertiært amin.

Claims

1. En flytende, vandig CO2absorbent omfattende to eller flere aminforbindeiser, hvori den vandige oppløsningen av aminer som har asorbert CO2er ikke, eller kun delvis blandbar med en vandig oppløsning som ikke har absorbert CO2.

2. CO2absorbenten ifølge krav 1, hvori minst et av aminene er et tertiaært amin, og minst ett av aminene omfalter en primær og/eller en sekundær aminfunksjonalitet.

3. Absorbenten ifølge krav 2, omfattende minst ett tertiært amin og et amin som har en primær aminfunksjonalitet.

4. Absorbenten ifølge krav 2, omfattende et tertiært amin og et amin som: har en sekundær aminfunksjonalitet.

5. Absorbenten ifølge krav 2, hvor det(e) tertiære) iminet(ene) er valgt blant DEEA, DIPAE, og N-TBDA.

6. Absorbenten ifølge krav 2, hvor aminet(ene) soma hr primær og/eller sekundær aminfunksjonalitet er valgt blandt DAB, DAP, DiAP, DMPDA, HEP, MAPA, og MEA.

7. En fremgangsmåte for innfanging av CO2fra en CO2rik gasstrøm, hvor fremgangsmåten omfatter trinnene: - introdusering av den CO2rike fassen inn i en absorber i hvilken gasen blir brakt i motstrøms kontakt med en flytende, vandig CO2 absorbent for å absorbere CO2 i gasstrømmen for å fi en uttømt gasstrøm, - frigiving av gasstrømmen uttømt for CO2ut i omgivelsene, - oppsamling av absorbenten på bunnen av absorberen, - tillate absorbenten å separere seg i en C02rik absorbentfase, og en C02ann absorbentfase: - uttrekking av den CO2 arme absorbentfasen og resirkulering av den arme absorbenten inn i absorberen, - uttrekking av den CO2rike absorbentfasen og introduksjon av den rike absorbenten inn i en strippekolonne for regenerering av den C02rike for å frigi CO2, som blir trukket ut og videre behandlet for lagring, for å gi en CO2 arm absorbent som blir resirkulert til absorberen.

8. Fremgangsmåten ifølge krav 7, hvor absorbenten er en absorbent ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 6.

9. En anvendelse av en blanding av to eller flere amine ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 6, i en fremgangsmåte for CO2fangst ifølge krav 7.