[특허]Amine absorber for carbon dioxide capture and processes for making and using the same

The University of Akron

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Amine absorber for carbon dioxide capture and processes for making and using the same

특허상세정보
국가/구분	United States(US) Patent 등록
국제특허분류(IPC7판)	B01J-020/30 B01D-053/04
미국특허분류(USC)	095/135; 095/139; 423/230; 423/244.02; 423/228
출원번호	US-0741600 (2008-11-07)
등록번호	US-8377173 (2013-02-19)
국제출원번호	PCT/US2008/012570 (2008-11-07)
§371/§102 date	20100702 (20100702)
국제공개번호	WO2009/061470 (2009-05-14)
발명자 / 주소	Chuang, Steven
출원인 / 주소	The University of Akron
인용정보	피인용 횟수 : 16 인용 특허 : 13

초록
▼

The present invention generally relates to a process for the formation of a CO2-selective absorption material and/or sulfur-selective absorption material. In one embodiment, the present invention relates to a process for the formation of a CO2-selective absorption material that comprises providing a solid material, providing an amine source, contacting the solid material with the amine source to absorb amine molecules on the surface of the solid material, and contacting the absorbing amine molecules on the solid material surface with a CO2 stream such that upon contact with the amine and the solid material, CO2 binds with the amine functional group of the amine molecule, reducing the potential for the interaction of the amine functional group with the solid surface and increasing amine sites available for CO2 capture.

대표
청구항
▼

1. A process for the preparation of a CO2-selective absorption material, the process comprising: providing a solid material;providing an amine source;contacting the solid material with the amine source to absorb amine molecules on the surface of the solid material; andcontacting the absorbing amine molecules on the solid material surface with a CO2 stream such that upon contact with the amine and the solid material, CO2 binds with the amine functional group of the amine molecule, reducing the potential for the interaction of the amine functional group with the solid surface and increasing amine sites available for CO2 capture. 2. The process of claim 1 wherein the solid material is selected from silica, steel, zeolite, carbon-containing fly-ash, fly-ash, activated carbon, charcoal, carbonaceous material and iron powder. 3. The process of claim 1 wherein the solid material is any solid, low polarity, material. 4. The process of claim 1 wherein the resulting sorbent exhibits at least 2 characteristic IR bands, one at approximately 3282 cm−1 and one at approximately 3354 cm−1. 5. The process of claim 1 wherein the amine source is a secondary or higher paraffinic or aromatic amine. 6. The process of claim 5 wherein the amine source is a penta-amine. 7. The process of claim 1 wherein the amine source is selected from tetraethylenepentamine and pentaethylenehexaamine. 8. The process of claim 1 wherein the amine source is combined with a solvent. 9. The process of claim 8 wherein the solvent contains an alcohol with one hydroxyl group and an alcohol with multiple hydroxyl groups. 10. The process of claim 8 wherein the solvent is selected from polypol, polyethylene glycol, propanol, butanol, ethanol, monoethanolamine, and diethanolamine. 11. The process of claim 8 wherein the solvent is an alcohol. 12. The process of claim 11 wherein the alcohol has a boiling point below 135° C. and evaporates off prior to CO2 capture. 13. The process of claim 11 wherein the alcohol has a boiling point above 135° C. and remains on the sorbent to increase CO2 capture. 14. The process of claim 1 wherein the amine source is added to the solid material in increments from about 0.5 microns to 5 mL per gram of solid, to allow a solvent component in the amine source to evaporate before adding further amine source for absorption on the material surface. 15. The process of claim 1 wherein the amine source is added to the solid material subsequent to contacting the solid material with CO2 gas. 16. The process of claim 1 wherein the solid material is contacted by the amine source and the CO2 gas simultaneously. 17. The process of claim 1 wherein the amine functional group contains N, NH or NH2 and serves as an amine site. 18. A process for the preparation of a sulfur containing selective absorption material, the process comprising: providing a solid material;providing an amine source;contacting the solid material with the amine source to absorb amine molecules on the surface of the solid material; andcontacting the absorbing amine molecules on the solid material surface with a sulfur containing stream such that upon contact with the amine and the solid material, the sulfur containing material binds with the amine functional group of the amine molecule, reducing the potential for the interaction of the amine functional group with the solid surface and increasing amine sites available for the sulfur containing material capture. 19. The process of claim 18 wherein the sulfur containing material is selected from hydrogen sulfide (H2S), carbonyl sulfide (COS), CS2, Thiophene, dibenzothiophene, tetrahydrothiophene (THT), dimethyl sulfide (DMS), mercaptan, tert-butylmercaptan (TBM), 2-methyl-2-propanethiol, 1-propanethiol, isobutanethiol, 2-butanethiol, 1-butanethiol, 1-pentanethiol, 1-hexanethiol, and 1-heptanethiol. 20. A process for the capture and removal of CO2 from a CO2-containing stream the process comprising: providing a housing having dispersed therein a sorbent selective for CO2;passing a CO2-containing stream through the housing such that the CO2-containing stream contacts the sorbent;flushing the housing with steam to cause the sorbent to desorb CO2 retained therein as a result of contact of the sorbent with the CO2-containing stream; andflushing the housing with air to remove the steam from the housing. 21. The process of claim 20 wherein the housing includes the sorbent dispersed therein in the form of at least one of a packed bed, a fluidized bed, dispersed on a metal monolith, or dispersed on a wire or mesh screen. 22. The process of claim 20 wherein the housing is a cylinder, having at least one inlet and at least one outlet, and having a sorbent-carrying wire dispersed therein. 23. The process of claim 22 wherein the sorbent comprises a solid material having dispersed on the surface thereof a CO2-selective absorbing material. 24. The process of claim 23 wherein the solid material is high surface area silica and the CO2-selective material is amine molecules. 25. The process of claim 20 wherein the CO2-containing stream is a waste stream. 26. The process of claim 20 wherein the CO2-containing stream is at a temperature of not higher than 70° C. 27. The process of claim 20 wherein the CO2-containing stream is at a temperature of not higher than 60° C. 28. The process of claim 20 further including passing the desorbed CO2 to a condensing unit that separates the desorbed CO2 and the steam and condenses the steam while purifying the CO2.

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