[发明专利]源自基于胺的碳捕获的化合物的化学破坏方法

说明书

发明领域

本发明涉及整体液体处理系统和原位破坏源自如CO₂吸收系统的气体洗涤系统的污染物的方法，从所述系统中释放源自基于胺的碳捕获的对环境不利的化合物。

发明背景

从工业气体如源自电厂、炼油厂、石油化工厂和天然气处理厂的烟道气中捕集CO₂，作为降低或将由于人为释放导致的气候变化减至最小的手段，具有很大的环境利益。

胺气处理或酸性气体去除(也称为：气体脱硫(gas sweetening))的方法已经得到发展，这些方法使用胺的水溶液从气体中去除H₂S和CO₂。

气体脱硫发生于吸收装置，也称“湿式洗涤器”中。湿式洗涤器是一种初级装置，其通过用液体来从气流中洗涤不良污染物尤其是酸性气体以控制气体排放。

基于胺的水溶液发展的碳捕获方法在技术上和经济上具备可行性；然而，烟道气中CO₂的降低通常伴随着该过程中形成的其他对环境不利化合物的排放，例如，由于降解反应而从CO₂吸收系统的洗涤器中排出。降解反应的产物包括但不限于，亚硝胺和硝胺，其在该过程中通过存在的化合物经复杂的化学反应形成。亚硝胺形成和反应途径的化学描述于文献中，例如，Douglas等“The chemistry of nitrosamine formation,inhibition and destruction”J.Soc.Cosmet.Chem.,29,581-606;1978。

在基于胺的碳捕获方法的流体中，亚硝胺和硝胺(连同胺和胺的降解产物，以及其他相关物质)可以一定程度存在。在该碳捕获方法的液流如吸收液体和回收的废物中可确立所述化合物的浓度。对环境不利化合物，或者作为气体化合物或者作为液滴或吸附于在碳捕获过程中存在的烟道气流中的颗粒上，排放至空气中。

N-亚硝胺为致癌物，而硝胺为潜在致癌物；二者均为极为不良的排放物，诸如源自基于胺的碳捕获的排放物。因此，消除亚硝胺和硝胺向空气中的排放非常重要。

Frierdich等人(Environ.Sci.Technol.2008,42,262-269)描述了通过使用镍催化剂和氢气，破坏饮用水中NDMA(N-二甲基亚硝胺)和化学上相关的亚硝胺NDEA、NDPA、NDBA和NDPhA的方法，其反应式如下：

美国专利No.4,661,179描述了通过催化氢解作用破坏源自废炸药处理的流出物中硝胺的方法。

为了解决与由于基于胺的碳捕获过程产生的亚硝胺和硝胺化合物排放相关的环境问题，人们需要研发能够有效地去除源自CO₂吸收系统的化合物中这些基团的方法。

发明概述

根据第一个方面，本发明提供液体处理系统，其包括反应器，其中所述反应器被构造从而其包含气相和水相，两相均与固定或悬浮于所述水相中的多相氢化催化剂接触，其中所述气相包括氢气，且其中所述水相包括(i)胺溶液；以及(ii)源自基于胺的气体脱硫过程的亚硝胺和/或硝胺化合物。

优选地，水相中所述亚硝胺化合物包括任何包含NNO基团的化合物，且水相中所述硝胺化合物包括任何包含NNO₂基团的任意化合物。优选地，所述亚硝胺化合物包括任何具有通式R_i-N-N=O的化合物，其中i为1-3的整数(R-N-N=O、R₁,R₂-N-N=O或R₁,R₂,R₃-N-N=O)。优选地，所述硝胺化合物包括任何具有通式R_i-N-N=O₂的化合物，其中i为1-3的整数(例如，R-N-N=O₂、R₁,R₂-N-N=O₂或R₁,R₂,R₃-N-N=O₂)。所述1个、2个或3个R基各自独立地选自下述基团：烷基、芳基、烷醇、羰基和氢。本发明的系统使得能够在将水相中的亚硝胺和/或硝胺化合物排放至大气之前，对其进行原位破坏。

根据第二个方面，本发明还提供原位破坏源自湿式洗涤系统的水相中的化合物的方法，其中所述方法包括将所述水相与气相和多相氢化催化剂接触，其中所述气相包括氢气，且其中所述水相包括(i)胺溶液；以及(ii)源自基于胺的气体脱硫的亚硝胺和/或硝胺化合物。