降低胺組合物的亞硝胺含量的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供用于降低被一種或多種亞硝胺污染的胺組合物中亞硝胺含量的策略。本發(fā)明分別基于以下認(rèn)識(shí)：用適當(dāng)流量的電磁能例如紫外線能照射污染的胺組合物，能夠相對(duì)于胺含量選擇性地分解亞硝胺含量。這允許所處理組合物的胺含量得以保持。因此，本發(fā)明的原理對(duì)于再生胺吸收劑特別有用。如此容易地降低亞硝胺含量還促進(jìn)胺組合物的清除、進(jìn)一步處理或其他所需操作。
【專利說(shuō)明】降低胺組合物的亞硝胺含量發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及純化胺組合物，尤其是水性胺組合物，其用作從氣體混合物例如煙道氣、天然氣等中去除酸性污染物的吸收劑。更具體地，用電磁能照射水性組合物來(lái)相對(duì)于胺含量選擇性地分解亞硝胺含量，以再生更加純的胺組合物。
[0002]發(fā)明背景
[0003]期望能夠從多種流體中去除酸性污染物。例如，天然氣包含許多酸性氣態(tài)組分，例如硫化氫和二氧化碳，以及水蒸汽，期望在所述氣體被輸送和/或使用之前將其從氣體中去除。燃燒氣體，例如煙道氣，也可以包含二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和/或其他期望去除的酸性污染物。
[0004]如果需要，可以通過(guò)使逆流中的氣體與氣體處理化學(xué)物質(zhì)的水溶液接觸來(lái)將這些組分從天然氣及其他類似的流體中去除，所述氣體處理化學(xué)物質(zhì)的水溶液通常是包含一種或多種烷醇胺例如單乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)或甲基二乙醇胺；或二醇例如單-、二-或三-乙二醇；或亞硫酸酰(sulfinol)的水溶液。氣體處理化學(xué)物質(zhì)的溶液有效地從天然氣中吸收酸組分或水。此后，氣體處理化學(xué)物質(zhì)的溶液通過(guò)將所吸收的酸性材料從溶液中解吸來(lái)再生，以使所述溶液可以再循環(huán)和再用于處理更多的天然氣。這種解吸操作通常通過(guò)將溶液逆流通過(guò)再生器或解吸裝置中的蒸汽來(lái)完成。
[0005]在一段時(shí)期內(nèi)，污染物可以增加到如此的程度，以至于去除酸性氣態(tài)組分的效率降低太多和/或氣體處理溶液變得太粘以至于不能有效地泵送。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，通常用新鮮的水性氣體處理化學(xué)物質(zhì)的溶液替換所述溶液。然而，這導(dǎo)致兩個(gè)缺點(diǎn)。第一，處理掉由此產(chǎn)生的大量廢液因?yàn)槠涓g性物質(zhì)含量而困難和昂貴。第二，新鮮的氣體處理化學(xué)物質(zhì)的成本相當(dāng)高，因此該方法的總體成本效益降低了。由于這些，已經(jīng)嘗試再生用過(guò)的吸收劑組合物以使所述組合物可以再使用。
[0006]根據(jù)一種常規(guī)的再生技術(shù)，再生伴有加熱用過(guò)的吸收劑。因?yàn)樗嵝詺怏w的溶解性在較高溫度下降低，所以加熱驅(qū)散了大部分被吸收劑吸收的酸性氣態(tài)污染物。
[0007]然而,用過(guò)的吸收劑溶液中存在其他種類的污染物,且僅僅加熱通常不夠有效地將這些從吸收劑中去除。例如，在純化系統(tǒng)過(guò)程中吸收劑的亞硝胺含量可以趨于增加。期望降低吸收劑的亞硝胺含量，因?yàn)閬喯醢泛康拿黠@增加可以導(dǎo)致蒸氣相或處理氣體中亞硝胺的低水平，并且也會(huì)使水性胺的處理復(fù)雜化。去除亞硝胺可以使其更容易再循環(huán)、丟棄、進(jìn)一步處理，或者以其他方式處理吸收劑流。然而，相對(duì)于所需胺選擇性地去除亞硝胺是成問(wèn)題的，因?yàn)閮煞N材料極易溶解于彼此以及溶解于水溶液中。
[0008]因此，強(qiáng)烈需要用于純化胺組合物的策略，其可以相對(duì)于胺選擇性地去除亞硝胺。
[0009]發(fā)明簡(jiǎn)述
[0010]本發(fā)明提供用于降低被一種或多種亞硝胺污染的胺組合物中亞硝胺含量的策略。本發(fā)明分別基于以下認(rèn)識(shí):用適當(dāng)流量的電磁能例如紫外線能照射污染的胺組合物，能夠相對(duì)于胺含量選擇性地分解亞硝胺含量。這允許所處理組合物的胺含量得以保持。因此，本發(fā)明的原理對(duì)于再生胺吸收劑特別有用。如此容易地降低亞硝胺含量還促進(jìn)胺組合物的清除、進(jìn)一步處理或其他所需操作。
[0011]一方面，本發(fā)明涉及降低包含至少一種亞硝胺和一種或多種胺的組合物中亞硝胺含量的方法，包括以下步驟:
[0012](a)提供所述組合物，其中所述組合物具有初始的亞硝胺含量和初始的胺含量；
[0013](b)在有效引起至少一部分初始的亞硝胺含量相對(duì)于初始的胺含量選擇性分解的條件下用電磁能流量照射所述組合物。
[0014]另一方面，本發(fā)明涉及從氣體混合物去除污染物的方法，包括以下步驟:
[0015](a)使用水性胺組合物去除包含在氣體混合物中一種或多種污染物的至少一部分，其中所述使用步驟提供具有降低的污染物含量的純化氣體混合物和包含一種或多種污染物和一種或多種副產(chǎn)物亞硝胺的水性富胺組合物；
[0016](b)在有效提供貧胺組合物的條件下處理富胺組合物，所述處理包括:
[0017](i)從所述富胺溶液中去除至少一部分污染物；和
[0018](ii)在有效引起至少一部分初始的亞硝胺含量相對(duì)于初始的胺含量選擇性分解的條件下用電磁能流量照射所述富胺組合物；和
[0019](c)再循環(huán)所述貧胺組合物以使步驟(a)所使用的水性組合物的至少一部分包括再循環(huán)的貧胺溶液。
[0020]另一方面，本發(fā)明涉及用于從污染的流體流中去除至少一種酸性污染物的純化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0021]a)吸收劑，包含至少一種胺；
[0022]b)純化階段，其在一種或多種處理單元中進(jìn)行，在其中在以下條件下使所述吸收劑流接觸污染的流體流:使得一種或多種酸性氣體污染物的至少一部分從流體流中去除并合并入所述吸收劑流，以使得離開純化階段的下游吸收劑流相對(duì)于引入純化階段的吸收劑流而言是富酸的，且其中離開純化階段的所述下游吸收劑流還包含亞硝胺含量；
[0023]c)再生階段，包括:
[0024](i)第一部分，在其中離開純化階段的所述下游吸收劑流的至少一部分在以下條件下進(jìn)行處理:從吸收劑流有效去除至少一部分酸性污染物，以使得離開再生階段的吸收劑流相對(duì)于進(jìn)入再生階段的吸收劑流而言是貧酸的；和
[0025](ii)第二部分，包含至少一種電磁能源，所述電磁能源以有效方式操作性地合并入所述第二部分，以使從所述能源放射的電磁能流量照射離開純化階段的所述下游吸收劑流的至少一部分，以引起所述下游流中亞硝胺含量的至少一部分的分解；和
[0026]d) 一個(gè)或多個(gè)流體通道，其以以下方式將所述再生階段與所述純化階段連接起來(lái):允許所述再生階段的第一和第二部分中處理的吸收劑再循環(huán)，以用作用于在純化階段中接觸污染流體流的吸收劑流的至少一部分。
[0027]附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0028]通過(guò)參考以下本發(fā)明實(shí)施方式的描述結(jié)合附圖，本發(fā)明的以上提及的和其他的優(yōu)點(diǎn)，和獲得它們的方式將變得更加明顯，且本發(fā)明本身將被更好地理解，其中:
[0029]圖1是結(jié)合本發(fā)明原理的純化系統(tǒng)的示意圖，其中吸收劑例如胺溶液用于從污染流體例如煙道氣中去除酸性污染物，例如co2、SO2和/或類似物，且其中照射策略用于幫助再生所述吸收劑；和
[0030]圖2是表明被亞硝胺污染并在下列實(shí)施例中處理的胺組合物中胺和亞硝胺含量相對(duì)于紫外線曝露時(shí)間的函數(shù)關(guān)系圖。
[0031]本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明
[0032]如下描述的本發(fā)明的實(shí)施方式不是窮舉性的或?qū)⒈景l(fā)明限制于以下詳細(xì)說(shuō)明中公開的精確形式。相反，選擇并描述這些實(shí)施方式是使本領(lǐng)域其他技術(shù)人員可以了解并理解本發(fā)明的原理和操作。
[0033]本發(fā)明提供降低包含至少一種胺和至少一種亞硝胺的組合物中亞硝胺含量的策略。所述策略用于在以下意義上相對(duì)于胺含量選擇性地降低亞硝胺含量:亞硝胺含量的降低百分比大于胺含量的降低百分比。
[0034]根據(jù)一種代表性的實(shí)施模式，提供了包含至少一種胺并且還包含至少一種作為污染物的亞硝胺(也稱為N-亞硝胺)的胺組合物。如本文所使用，術(shù)語(yǔ)“胺”是指包含至少一個(gè)胺部分，優(yōu)選至少兩個(gè)胺部分，更優(yōu)選至少三個(gè)胺部分，并且甚至更優(yōu)選至少四個(gè)胺部分的有機(jī)化合物。為了本發(fā)明的目的，亞硝胺將不會(huì)被認(rèn)為是胺。包含兩個(gè)或多個(gè)胺部分的胺在本文中是指聚胺。如本文所使用，有機(jī)化合物是指包含至少一個(gè)碳原子和與碳原子共價(jià)結(jié)合或共價(jià)結(jié)合到與碳原子共價(jià)結(jié)合的氧原子上的至少一個(gè)氫原子的化合物。胺化合物可以是直鏈、支鏈、環(huán)狀或非環(huán)狀、飽和、不飽和、脂族和/或芳族的。胺部分可以是伯胺、仲胺和/或叔胺。除胺官能團(tuán)之外，這種化合物也可以包含其他的官能團(tuán)例如OH、CO2H或其鹽、SO3H或其鹽、PO3H2或其鹽、鹵基、烷氧基、硫醇基、酯基、酮基、銨、尿烷、尿素、酰胺、醛、這些的組合等。
[0035]胺官能團(tuán)可以是空間位阻或非位阻的。空間位阻的胺在結(jié)構(gòu)上定義為其中氨基被叔碳取代的伯胺或其中氨基被仲碳或叔碳取代的仲胺。
[0036]示例性的胺類別包括烴基胺。這種類型的胺包含至少一個(gè)烴基部分和至少兩個(gè)胺部分。術(shù)語(yǔ)“烴基”是指其中C和H原子構(gòu)成至少50重量％，優(yōu)選至少60重量％，更優(yōu)選至少80重量％，并且甚至更優(yōu)選100重量％的部分。除C和H之外，這種部分可以包含其他原子例如O、共價(jià)結(jié)合的鹵素例如溴原子、P、S、這些的組合等。羥基官能的烷基或亞烷基部分是包含一個(gè)或多個(gè)O原子的烴基部分的實(shí)例。烴基部分可以獨(dú)立地是非環(huán)狀或環(huán)狀的；支鏈或直鏈的；飽和或不飽和的；脂族或芳族的；或這些的組合。
[0037]優(yōu)選的烴基部分獨(dú)立地是I到50、優(yōu)選I到20、更優(yōu)選I到10、并且甚至更優(yōu)選2到6個(gè)碳原子的二價(jià)、三價(jià)、四價(jià)、五價(jià)和/或六價(jià)的亞烷基部分。如果其他種類的原子存在于亞烷基部分中，理想地這些原子合并入相對(duì)于本發(fā)明純化方法中使用的工藝條件而言基本上惰性的部分中。
[0038]胺的具體實(shí)例包括單乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、乙二胺(EDA)U, 3-丙二胺(1，3-DAP)、二亞乙基三胺(DETA)、三亞乙基四胺(TETA)、四亞乙基五胺(TEPA)、五亞乙基六胺(PEHA)、哌嗪(PIP)、氨基乙基哌嗪(AEP)、h_哌嗪(h_PIP)、氨基乙基乙醇胺(AEEA)、甲基二乙醇胺、二異丙醇胺、這些的組合等。
[0039]包含至少一種胺和至少一種亞硝胺的胺組合物可以從多種來(lái)源獲得。一種示例性的來(lái)源是用作純化系統(tǒng)中的吸收劑的胺組合物。通常，當(dāng)所述吸收劑和另一種流體彼此接觸時(shí)，流體胺組合物具有從另一種流體吸收(也稱為解吸)酸性污染物的能力。大量污染流體可使用胺吸收劑純化?？杀患兓牧黧w的實(shí)例包括氫、碳?xì)浠衔?、煙道氣和其他由燃料燃燒、廢物燃燒等產(chǎn)生的氣體。酸性污染物包括一種或多種物質(zhì)例如二氧化碳、SO2, so3、H2S、硫醇、NO、NO2、這些的組合等。一些酸性污染物本身具有工業(yè)用途并且如果需要可以在從污染流體中去除之后回收備用。
[0040]從待純化的污染流體進(jìn)料中吸收污染物后，產(chǎn)生具有降低的酸性污染物含量的純化流體。吸收了那些酸性污染物的吸收劑變得相對(duì)富含從此刻純化的流體中解吸的酸性氣體。另外，純化處理還引起胺吸收劑組合物中亞硝胺含量的增加。不希望被束縛，據(jù)信當(dāng)胺組合物的一種或多種仲胺成分與待純化流體的氧化氮成分反應(yīng)時(shí)，亞硝胺可作為副產(chǎn)物產(chǎn)生。本發(fā)明的原理對(duì)于降低亞硝胺含量作為再生策略的一部分而言特別有用，以使再生的胺組合物可以被進(jìn)一步處理、清除或更優(yōu)選地再循環(huán)以進(jìn)行污染流體進(jìn)料的進(jìn)一步純化。
[0041]亞硝胺是胺的衍生物化合物，其中亞硝基部分(-N=O)與胺的氮結(jié)合。不希望被束縛，據(jù)信當(dāng)仲胺與作為亞硝基化劑的氧化氮反應(yīng)時(shí)，亞硝胺形成。示例性的亞硝胺具有下式:
[0042]

R\

N——N^=O

R/
[0043]其中各R1是一價(jià)部分或與其他R1基團(tuán)一起作為環(huán)狀結(jié)構(gòu)的共成員，所述其他R1基團(tuán)可以是直鏈、支鏈、環(huán)狀、多環(huán)、稠環(huán)等的芳基或非芳基部分。R1可以是飽和或不飽和的。R1可以是取代或未取代的。如果被任選取代，示例性的取代基可以包括一種或多種鹵基、烷氧基、羥基、硫醇基、酯基、酮基、羧酸基或其鹽、硫酸鹽、磺酸鹽、磷酸鹽、膦酸鹽、胺、尿烷、尿素、酰胺、這些的組合等。如果R1具有包含I或更多個(gè)C原子的主鏈或垂懸部分，主鏈或這種部分可以獨(dú)立地包含一個(gè)或多個(gè)雜原子。
[0044]在其他的實(shí)施方式中，亞硝胺可以包含超過(guò)一個(gè)的與亞硝基結(jié)合的氮原子，例如下式:
[0045]

0




1
NRi
1/
N-—N
r/\、..…....\
[0046]其中R1獨(dú)立地是如上所定義的部分，且其中各R2獨(dú)立地是二價(jià)連接基，所述二價(jià)連接基可以是直鏈、支鏈、環(huán)狀、多環(huán)、稠環(huán)等的芳基或非芳基部分。R1可以是飽和或不飽和的。R2可以是取代或未取代的。如果被任選取代，示例性的取代基可以包括一種或多種鹵基、燒氧基、輕基、硫醇基、酷基、麗基、竣酸基或其鹽、硫酸鹽、橫酸鹽、憐酸鹽、勝酸鹽、胺、尿烷、尿素、酰胺、這些的組合等。如果R2具有包含I或更多個(gè)C原子的主鏈或垂懸部分，主鏈或這種部分可以獨(dú)立地包含一個(gè)或多個(gè)雜原子。
[0047]胺組合物任選可以包含一種或多種溶劑。在許多情況下，溶劑包含水，且胺組合物是水性溶液或分散體，優(yōu)選水性的胺溶液。除水之外，這種水性溶液任選可以包含一種或多種共溶劑例如乙醇等。包含一種或多種烷醇胺的水性溶液是更優(yōu)選的。在典型的實(shí)施模式中，水性的胺溶液包括基于所述組合物總重量的10-70重量％、優(yōu)選30-60重量％、更優(yōu)選40-55重量％的胺。如果包含額外的共溶劑，水與共溶劑的重量比可以是2-25，優(yōu)選2.8-10，更優(yōu)選3-8。在用作純化污染的氣體混合物的吸收劑后，胺組合物通?？梢园?br> 0.002-0.04，有時(shí)0.04-0.1，并且甚至有時(shí)0.1-0.2重量份的亞硝胺/100重量份所述胺組合物中包含的所有胺。
[0048]除了一種或多種胺、一種或多種亞硝胺和任選的溶劑之外，本發(fā)明的胺組合物任選可以包含一種或多種額外成分。這些成分包括來(lái)自胺或烷醇胺氧化的有機(jī)陰離子、來(lái)自煙道氣污染物的無(wú)機(jī)離子、來(lái)自煤炭燃燒的金屬雜質(zhì)和熱穩(wěn)定的胺鹽。
[0049]為了相對(duì)于胺含量降低亞硝胺含量，在有效引起亞硝胺含量相對(duì)于胺含量選擇性分解的條件下用電磁能流量照射胺組合物。之前，例如已知紫外線能可以引起亞硝胺化合物分解。意外的是照射包含亞硝胺材料和胺材料兩者的組合物可以以相對(duì)于胺含量選擇性地分解亞硝胺含量的方式進(jìn)行。這種發(fā)現(xiàn)允許將照射用作再循環(huán)胺吸收劑組合物的再生策略的一部分。
[0050]如本發(fā)明所使用，“分解”是指將一種物質(zhì)轉(zhuǎn)化為平均分子量低于起始物質(zhì)的一種或多種物質(zhì)。在本發(fā)明的實(shí)踐中，分解涵蓋鍵斷裂、形成新鍵、兩種或多種物質(zhì)之間的反應(yīng)、物質(zhì)內(nèi)反應(yīng)、這些的組合等。
[0051]用于本發(fā)明實(shí)踐的電磁能可以是在合理時(shí)間期間內(nèi)在所需溫度和壓力條件下引起亞硝胺含量相對(duì)于胺含量選擇性分解的任何電磁能。紫外線能是最優(yōu)選的，因?yàn)槠涮峁﹣喯醢废鄬?duì)于胺的分解的優(yōu)異的選擇性。紫外線能包括UV-A范圍(400nm-315nm) ,UV-B范圍(314.99nm-280nm)和 UV-C 范圍(270.99nm_100nm)的能量。UV-A 和 UV-C 范圍是較優(yōu)選的。在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)UV-C范圍中具有254納米的最大強(qiáng)度的紫外線能是適合的。在另一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)現(xiàn)UV-A范圍中具有365納米的最大強(qiáng)度的紫外線能是適合的。也適合使用寬帶光源例如在UV-A、UV-B和/或UV-C區(qū)域的兩種或更多種中包括最大值、優(yōu)選在至少UV-A和UV-C區(qū)域中包括最大值的那些。
[0052]電磁能流量是指每單位面積(例如，以m2、cm2等單位表示)照射的能量的量(以瓦特、毫瓦特等單位表示)。適合的電磁能流量可選自寬范圍。然而，如果流量太低，則所述處理可能不分解亞硝胺和/或所需分解度發(fā)生得太慢。另一方面，如果強(qiáng)度太高，可能亞硝胺分解的選擇性會(huì)過(guò)度受損。平衡這些因素，示例性的紫外線能流量將在254nm處具有I微W/cm2-30，000微W/cm2的最大強(qiáng)度。在特定實(shí)施方式中，2微W/cm2和200微W/Cm2將是適合的。
[0053]照射處理通常進(jìn)行相對(duì)于胺含量有效地選擇性分解至少一部分亞硝胺含量的時(shí)間段。通常，15秒-50小時(shí)、優(yōu)選30秒-5小時(shí)、更優(yōu)選地I分鐘-30分鐘的時(shí)間段將是適合的。
[0054]照射處理理想地在相對(duì)于胺含量有效地選擇性分解至少一部分亞硝胺含量的溫度下發(fā)生。如果溫度太低，則溶液粘度可能增加。另一方面，如果溫度太高，則胺的分解速率可能增加。理想地，在紫外線處理之前不需要額外的加熱或冷卻裝置。平衡這些考慮，200C -90°C、優(yōu)選25°C -70°C、更優(yōu)選地30°C _60°C的溫度將是適合的。
[0055]照射處理理想地在相對(duì)于胺含量有效地選擇性分解至少一部分亞硝胺含量的壓力下發(fā)生。在許多實(shí)施方式中，所述處理理想地在環(huán)境壓力或略低于環(huán)境壓力的壓力，例如，80%-99%，優(yōu)選85%-98%，更優(yōu)選90%_97%的環(huán)境壓力下發(fā)生。
[0056]在一些實(shí)施模式中，照射可以發(fā)生在單個(gè)階段中，其中待處理的胺組合物流流過(guò)電磁能流量。對(duì)于較長(zhǎng)的停留時(shí)間，可以使用兩個(gè)或更多個(gè)照射階段。作為另一種方法，離開照射單元的一部分胺組合物再循環(huán)回照射單元的入口。使用這樣的再循環(huán)的回路，將平均體積部分再循環(huán)通過(guò)照射流量一次或多次，然后運(yùn)送到進(jìn)一步的下游用于進(jìn)一步的處理、清除、再循環(huán)到吸收單元，其中再生的組合物可再用于純化、銷售或其他所需的操作。
[0057]本發(fā)明可用于降低其中期望降低亞硝胺含量同時(shí)保持胺含量的任何種類的胺組合物中的亞硝胺。當(dāng)合并入使用胺組合物作為吸收劑以幫助純化污染流體的純化系統(tǒng)時(shí)，本發(fā)明是特別有用的。例如，圖1用示意圖闡明了結(jié)合本發(fā)明原理的示例性純化系統(tǒng)10。
[0058]系統(tǒng)10通常包括純化階段，其中胺組合物作為具有吸收污染流體中的一種或多種酸性污染物的活性的貧吸收劑。如本發(fā)明所理解，許多這種吸收劑也可能傾向于從污染流體中吸收氧和/或氮的氧化物。此外，這種吸收劑也可以從純化階段的周圍環(huán)境中吸收氧和/或氮的氧化物。
[0059]為了說(shuō)明和方便目的，現(xiàn)在將描述系統(tǒng)10，其中所述吸收劑是包含至少作為溶劑的水和一種或多種溶于溶劑中的胺的水性溶液，且該吸收劑正用于從污染煙道氣中去除酸性氣體例如二氧化碳等。應(yīng)理解這種說(shuō)明也適用于其他吸收劑和污染流體。水性的胺溶液形式的吸收劑通常包含基于所述溶液總重量的約10-60重量％的胺。
[0060]系統(tǒng)10典型地包括將貧胺溶液和污染流體引入處理單元12。使胺溶液與污染流體在第一處理單元12中以有效引起酸性污染物從污染流體到胺溶液的質(zhì)量轉(zhuǎn)移的方式接觸。結(jié)果胺溶液的酸含量增加，產(chǎn)生所謂的富胺溶液。據(jù)信，作為仲胺和氧化氮物質(zhì)之間反應(yīng)的結(jié)果，胺溶液的亞硝胺含量也趨于增加。此外，由于所述處理產(chǎn)生的反應(yīng)熱，胺溶液的溫度趨于增加。在許多實(shí)施方式中，第一處理單元12是被稱為吸收器的處理單元形式。這種類型的單元也可以稱為洗滌單元。
[0061]任選地，在單元12中被處理之前或之后，污染流體可以以一種或多種方式預(yù)處理。例如，可以采用常規(guī)實(shí)踐預(yù)處理污染流體以降低或去除煙道氣污染物例如飛灰、SO2和
NOx氣體。
[0062]圖1闡明了包括單個(gè)處理單元12的純化階段，其中吸收劑用于接觸并純化污染流體。在其他實(shí)施模式中，純化階段可以包括多個(gè)在其中發(fā)生這種純化作用的處理單元。多個(gè)單元可以是相同或不同的。在其他實(shí)施方式中，除了吸收單元，還可以使用膜，和/或使用膜代替洗滌單元。
[0063]在許多情況下，胺溶液和污染流體之間的接觸以如圖1所示的逆流方式發(fā)生在單元12。貧吸收劑在第一端14經(jīng)由入口 16進(jìn)入第一處理單元12。從待處理流體中吸收酸性污染物后，生成的富吸收劑在第二端18經(jīng)由出口 20離開第一處理單元12。污染流體以相反方向流動(dòng)通過(guò)單元12。經(jīng)由通道21，污染流體在第二端18進(jìn)入第一處理單元12并以更純形式經(jīng)由通道23從第一端14離開。當(dāng)純化流體是氣體時(shí)，純化氣體可能夾帶汽化的溶劑、水蒸汽等。期望將純化氣體與這種夾帶組分分離。因此，可以將純化氣體導(dǎo)向冷凝器24，其中冷凝離開單元12的汽化的溶劑或水蒸汽。
[0064]如本文所使用，就吸收劑而言的術(shù)語(yǔ)“貧”是指吸收劑中酸性污染物的濃度(以及理想地，氧濃度)足夠低，以使當(dāng)吸收劑和污染流體接觸時(shí)，將發(fā)生酸性污染物(和理想地，氧)從待處理流體向吸收劑的質(zhì)量轉(zhuǎn)移。在許多實(shí)施方式中，貧吸收劑包括已經(jīng)被處理以從富胺溶液中去除亞硝胺和/或酸含量的再生胺溶液、任選的被引入還沒有用于純化的系統(tǒng)的新鮮吸收劑、和/或這些的組合?！靶迈r胺溶液”是指從適合的來(lái)源首次引入純化系統(tǒng)10的胺溶液。新鮮胺溶液也是貧酸性污染物和任選的氧的，以及可以貧亞硝胺的。就吸收劑而言的術(shù)語(yǔ)“富”是指在純化處理期間相對(duì)于貧胺溶液酸性污染物增加的胺溶液，或在這種處理期間亞硝胺含量增加的胺溶液。
[0065]富胺溶液離開第一處理單元12后，期望再生所述溶液以使溶液可以再循環(huán)回第一處理單元12用于更多的處理循環(huán)。因此，第一通道26用于將富胺溶液輸送到加熱單元28，其中將所述吸收劑加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，然后將其引入再生階段，其中從富吸收劑中再生貧吸收劑。為說(shuō)明目的，圖1a(和以下圖2a)顯示再生階段29，其包括作為第一部分的單個(gè)解吸塔30和相應(yīng)的重沸器50以及作為第二部分的紫外線處理單元64。在其他的實(shí)施模式中，再生階段的第一部分可以包括多個(gè)解吸單元和/或重沸單元，在其中發(fā)生相應(yīng)的再生作用。此外，再生階段的第二部分也可以包括多個(gè)紫外線處理單元64。多個(gè)單元可以是相同或不同的。如果需要，其他種類的再生設(shè)備可用于幫助再生貧胺溶液。例如，閃蒸罐可代替解吸塔使用或甚至與解吸塔30和紫外線處理單元64組合使用。
[0066]如圖1所示，第一通道26用于將富胺溶液從加熱器28輸送到解吸塔30的上部。然后通過(guò)使胺溶液與蒸汽或其他的熱源接觸加熱胺溶液來(lái)處理解吸塔30中的胺溶液。通常，隨著溶液溫度增加，溶解的酸性氣體以及氧的溶解性趨于降低。因此，加熱解吸塔30中的胺溶液帶走這些污染物以提供這些污染物更貧化的胺溶液。
[0067]解吸的酸性污染物經(jīng)由線路32離開解吸塔30的頂部并導(dǎo)向冷凝器36。在冷凝器36中冷凝吸收劑、水蒸汽和可以與解吸的酸性污染物一起離開解吸塔30的頂部的其他化合物。如果需要，解吸的酸性污染物從冷凝器排入線路33，用于進(jìn)一步的下游處理。冷凝的吸收劑、水蒸汽和/或已經(jīng)冷凝的其他化合物經(jīng)由線路40流入儲(chǔ)水器38。線路42提供將新鮮水引入系統(tǒng)10的方便的途徑。從接收器38經(jīng)由線路44逆流到解吸塔30的冷凝的水蒸汽用于幫助從待再生的胺溶液中解吸酸性污染物。
[0068]經(jīng)由線路51離開解吸塔底部的吸收劑進(jìn)入重沸器50，其通過(guò)返回線路52連接回解吸塔。循環(huán)通過(guò)重沸器50和解吸塔30的胺溶液將在這些單元中具有延長(zhǎng)的停留時(shí)間，直到一部分溶液經(jīng)由線路56離開重沸器50返回到第一處理單元12。線路56包括紫外線處理單元64，在其中用有效地選擇性分解亞硝胺含量的紫外線能流量照射溶液。所述單元可以包括物理裝置，例如攪拌葉片，以混合內(nèi)容物而幫助確保充分暴露于能量下?；旌弦部梢酝ㄟ^(guò)將聲能導(dǎo)入單元來(lái)進(jìn)行。紫外線光源(未顯示)可以在溶液通過(guò)其輸送的單元51的通道的外部。能量可以通過(guò)紫外線透明介質(zhì)例如石英導(dǎo)入這些通道中。
[0069]任選的再循環(huán)線路66再循環(huán)離開單元64的溶液的一部分。這具有增加照射溶液的平均停留時(shí)間的效果。通常，隨著經(jīng)由線路66再循環(huán)的溶液比例增加，單元64中的平均停留時(shí)間增加。由于單元64中的處理，溶液變得包含更少的亞硝胺，同時(shí)基本上保持了胺含量。
[0070]將冷卻單元58從單元64的上游合并入線路56以冷卻貧胺溶液，然后將溶液引入單元64。在許多情況下，冷卻單元58和加熱器28也可以是相同的設(shè)備(未顯示)，例如，交叉換熱器。使用交叉換熱器方法，經(jīng)由線路56離開重沸器50的熱溶液加熱了待經(jīng)由線路26運(yùn)送到解吸塔30的溶液，同時(shí)線路26中待輸送到解吸塔30中的相對(duì)較冷的溶液冷卻了線路56中離開重沸器50的熱溶液。任選地，線路60提供將新鮮胺溶液引入系統(tǒng)10的方便的位置。胺溶液可以經(jīng)由排出線路62從系統(tǒng)10排出。
[0071]現(xiàn)在本發(fā)明原理將通過(guò)以下說(shuō)明性的實(shí)施例來(lái)描述。
實(shí)施例
[0072]將lOOOppmw的N-亞硝胺加入用于捕獲CO2的水性胺溶劑。將所述溶劑送入包含紫外線光源的腔室中。光源在254nm具有30，000mW/cm2的照射度。圖2中顯示了胺和亞硝胺含量隨著紫外線曝露時(shí)間的變化。圖2顯示，根據(jù)溶液的GC分析，暴露于紫外線降解了亞硝胺，但對(duì)初始胺濃度具有最小的影響。
[0073]本文引用的專利、專利文獻(xiàn)和出版物的全部公開內(nèi)容通過(guò)引用全部并入本文，就像每個(gè)文件分別并入一樣。在不背離本發(fā)明的范圍和精神情況下，對(duì)本發(fā)明的多種修改和變更對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的。應(yīng)理解本發(fā)明不意欲被說(shuō)明性的實(shí)施方式和本文所列實(shí)施例而過(guò)度地限制，以及這種實(shí)施例和實(shí)施方式僅通過(guò)舉例方式存在，而本發(fā)明的范圍意欲僅通過(guò)本文所列的如下權(quán)利要求來(lái)限制。
【權(quán)利要求】
1.降低包含至少一種亞硝胺和一種或多種胺的組合物中亞硝胺含量的方法，包括以下步驟: (a)提供所述組合物，其中所述組合物具有初始的亞硝胺含量和初始的胺含量； (b)在有效引起至少一部分初始的亞硝胺含量相對(duì)于初始的胺含量選擇性分解的條件下用電磁能流量照射所述組合物。
2.從氣體混合物中去除污染物的方法，包括以下步驟: (a)使用水性胺組合物去除包含在氣體混合物中一種或多種污染物的至少一部分，其中所述使用步驟提供具有降低的污染物含量的純化氣體混合物和包含一種或多種污染物和一種或多種副產(chǎn)物亞硝胺的水性胺組合物； (b)在有效提供貧胺組合物的條件下處理所述胺組合物，所述處理包括: (i)從所述胺組合物中去除至少一部分污染物；和 (ii)在有效引起至少一部分初始的亞硝胺含量相對(duì)于初始的胺含量選擇性分解的條件下用電磁能流量照射所述胺組合物；和 (C)再循環(huán)所述貧胺組合物以使步驟(a)所使用的水性組合物的至少一部分包括再循環(huán)的貧胺溶液。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所述胺組合物包含至少一種烴基胺，所述烴基胺包含至少兩個(gè)胺部分和至少一個(gè)烴基部分。
4.權(quán)利要求3的方法，其中所述胺包含2-8個(gè)胺部分、1-6個(gè)烴基部分和1-4個(gè)羥基部分。
5.權(quán)利要求3的方法，其中所述胺選自單乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、乙二胺(EDA)、1，3-丙二胺(1，3-DAP)、二亞乙基三胺(DETA)、三亞乙基四胺(TETA)、四亞乙基五胺(ΤΕΡΑ)、五亞乙基六胺(PEHA)、哌嗪(PIP)、氨基乙基哌嗪(AEP)、h_哌嗪(h-PIP)、氨基乙基乙醇胺(AEEA)、甲基二乙醇胺、二異丙醇胺、及這些的組合。
6.權(quán)利要求2-5任一項(xiàng)的方法，其中所述氣體混合物包含煙道氣。
7.權(quán)利要求2-6任一項(xiàng)的方法，其中所述亞硝胺具有下式:
R\N——N^=O
R/ 其中各R1是一價(jià)部分或與其他R1基團(tuán)一起作為環(huán)狀結(jié)構(gòu)的共成員。
8.權(quán)利要求2-6任一項(xiàng)的方法，其中所述亞硝胺具有下式:
0
I
NRl17 /
N-R2—N
R/ \、._..—.___________\ 其中各R1獨(dú)立地是一價(jià)部分或與其他R1基團(tuán)一起作為環(huán)狀結(jié)構(gòu)的共成員，且其中R2是二價(jià)連接基。
9.權(quán)利要求2-8任一項(xiàng)的方法，其中所述電磁能包含在UV-A范圍中具有最大值的紫外線。
10.權(quán)利要求2-8任一項(xiàng)的方法，其中所述電磁能包含在UV-C范圍中具有最大值的紫外線。
11.權(quán)利要求2-8任一項(xiàng)的方法，其中所述電磁能包含在UV-A范圍中具有最大值且在UV-C范圍中具有最大值的紫外線。
12.權(quán)利要求2-8任一項(xiàng)的方法，其中所述電磁能包含在UV-A范圍(400nm-315nm)、UV-B范圍(314.99nm-280nm)和UV-C范圍(279.99nm_100nm)的至少兩個(gè)中具有最大值的紫外線。
13.權(quán)利要求2-12任一項(xiàng)的方法，其中所述照射發(fā)生在環(huán)境壓力的80%-99%的壓力下。
14.用于從污染的流體流中去除至少一種酸性污染物的純化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: a)吸收劑,包含至少一種胺； b)純化階段，其在一種或多種處理單元中進(jìn)行，在其中在以下條件下使所述吸收劑流接觸污染的流體流:使得一種或多種酸性氣體污染物的至少一部分從流體流中去除并合并入所述吸收劑流，以使得離開純化階段的下游吸收劑流相對(duì)于引入純化階段的吸收劑流而言是富酸的，且其中離開純化階段的所述下游吸收劑流還包含亞硝胺含量； c)再生階段，包括: (i)第一部分，在其中離開純化階段的所述下游吸收劑流的至少一部分在以下條件下進(jìn)行處理:從吸收劑流有效去除至少一部分酸性污染物，以使得離開再生階段的吸收劑流相對(duì)于進(jìn)入再生階段的吸收劑流而言是貧酸的；和 (ii)第二部分，包含至少一種電磁能源，所述電磁能源以有效方式操作性地合并入所述第二部分，以使從所述能源放射的電磁能流量照射離開純化階段的所述下游吸收劑流的至少一部分，以引起所述下游流中亞硝胺含量的至少一部分的分解；和 d)一個(gè)或多個(gè)流體通道，其以以下方式將所述再生階段與所述純化階段連接起來(lái):允許所述再生階段的第一和第二部分中處理的吸收劑再循環(huán)，以用作用于在純化階段中接觸污染流體流的吸收劑流的至少一部分。
【文檔編號(hào)】B01D53/14GK104144736SQ201280046152
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月23日
【發(fā)明者】E·J·克林科 申請(qǐng)人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司