專利名稱：羧酸鹽制品及其制備和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可用來(lái)，例如從氣體中除去酸氣組分的羧酸鹽制品。
背景技術(shù)：
CO2是公認(rèn)的全球變暖(溫室效應(yīng))的主要源頭。許多工業(yè)過(guò)程，例如煤氣化、生物質(zhì)氣化、烴類蒸汽重整、天然氣部分氧化等類似過(guò)程，產(chǎn)生大量的含C02、H2S及其他酸性氣體的氣流。因此，希望從這些氣體混合物中去除和/或捕集CO2和/或H2S及其他酸性氣體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人現(xiàn)在開發(fā)出了新制品，可用來(lái)，例如從氣體中除去諸如CO2的酸氣組分。一種示例性制品包含基材和設(shè)置在基材上的固體堿性羧酸鹽，所述固體堿性羧酸鹽衍生自至少一個(gè)解離常數(shù)大于或等于5的羧酸。本文所述的制品可用來(lái)，例如從氣體中除去酸氣組分。一種示例性方法包括提供一種制品，所述制品包含基材和設(shè)置在基材上的固體堿性羧酸鹽，并使含酸氣組分的氣體與制品接觸，以從氣體中去除至少一部分酸氣組分，所述固體堿性羧酸鹽衍生自至少一個(gè)解離常數(shù)大于或等于5的羧酸。另一個(gè)示例性方法包括使含酸氣組分的氣體與固體堿性羧酸鹽接觸，以從氣體中去除至少一部分酸氣組分，所述固體堿性羧酸鹽衍生自至少一個(gè)解離常數(shù)大于或等于5的羧酸。在以下的詳細(xì)描述中給出了本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)，其中的部分特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言由所述內(nèi)容而容易理解，或按文字描述和權(quán)利要求書實(shí)施所述實(shí)施方式而被認(rèn)識(shí)。應(yīng)理解，前面的一般性描述和以下的詳細(xì)描述都僅僅是示例性的，用來(lái)提供理解權(quán)利要求的性質(zhì)和特點(diǎn)的總體評(píng)述或框架。
具體實(shí)施例方式一個(gè)實(shí)施方式是一種制品，所述制品包含基材和設(shè)置在基材上的固體堿性羧酸鹽，所述固體堿性羧酸鹽衍生自至少一個(gè)解離常數(shù)大于或等于5的羧酸。在一些實(shí)施方式中，所述基材包含玻璃或陶瓷?；目梢允嵌嗫谆蛘邿o(wú)孔的?；目梢允侨我夂线m的形式。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述基材是纖維材料的形式，例如玻璃絲。在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述基材是流通型基材的形式，例如陶瓷蜂窩體。在其他實(shí)施方式中，所述基材基本上是平的，例如是板的形式。基材可包含有機(jī)材料，例如，木質(zhì)纖維素材料(例如木粉)或者聚合物(例如聚合物泡沫)。
本文所用的術(shù)語(yǔ)“流通型基材”表示成形體，其包括內(nèi)部通路，例如筆直或曲折的通道和/或多孔網(wǎng)絡(luò)，它們?cè)试S氣體流過(guò)所述成形體。所述流通型基材從入口到出口，沿著流通方向的尺寸至少為I厘米，至少為2厘米，至少為3厘米，至少為4厘米，至少為5厘米，至少為6厘米，至少為7厘米，至少為8厘米，至少為9厘米，或者至少為10厘米。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述流通型基材具有蜂窩體結(jié)構(gòu)，它包含入口端、出口端以及從所述入口端延伸到所述出口端的內(nèi)部通道。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述蜂窩體包含從入口端延伸到出口端的多條孔道，所述孔道由交叉的孔道壁限定。所述蜂窩體基材可任選地包含一個(gè)或多個(gè)被選擇性堵塞的蜂窩體基材孔道端，以提供能使氣體和孔道壁之間更緊密地接觸的壁流通型結(jié)構(gòu)。所述堿性羧酸鹽是一種衍生自羧酸的鹽。所述堿性羧酸鹽可以衍生自至少一個(gè)解離常數(shù)大于或等于5的羧酸，例如，琥珀酸、已二酸、馬來(lái)酸、戊二酸、衣康酸、庚二酸 、鄰苯二甲酸或者甲基丁二酸?？梢允褂脝昔人?、二羧酸、或者其他多羧酸來(lái)制備堿性羧酸鹽。所述二羧酸、或者其他多羧酸的至少一個(gè)解離常數(shù)大于或等于5，例如兩個(gè)或三個(gè)解離常數(shù)大于或等于5，且還可以有一個(gè)或多個(gè)解離常數(shù)小于5。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述堿性羧酸鹽是羧酸鉀鹽，通過(guò)氫氧化鉀溶液與羧酸的反應(yīng)制得。在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述堿性羧酸鹽是羧酸鈉鹽，通過(guò)氫氧化鈉溶液與羧酸的反應(yīng)制得。另一個(gè)實(shí)施方式是一種制備包含基材和設(shè)置在基材上的固體堿性羧酸鹽的方法，所述固體堿性羧酸鹽衍生自至少一個(gè)解離常數(shù)大于或等于5的羧酸，所述方法包括提供基材，將堿性羧酸鹽的溶液施涂到基材上形成涂覆的基材，并干燥該涂覆的基材。在此方法中，基材和固體堿性羧酸鹽可以選自，例如，上述的基材和固體堿性羧酸鹽。此方法中的固體堿性羧酸鹽在基材上形成涂層。在本文中，術(shù)語(yǔ)“涂層”表示在基材的裸露表面上設(shè)置的固體堿性羧酸鹽。所述涂層可涂覆所述基材的全部或部分表面，如果所述基材的表面是多孔的，可以以任意的程度滲入所述基材中。堿性羧酸鹽溶液可以這樣制備，例如在諸如水的溶劑中以任意摩爾比如約I : I的COOH與OH的摩爾比,混合羧酸和氫氧化鉀溶液。所得溶液的pH可用氫氧化鉀溶液和/或羧酸調(diào)節(jié)，使之落在8-14的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，可用氫氧化鈉代替氫氧化鉀?？梢酝ㄟ^(guò)任何合適的方式，例如噴霧或浸潰，將堿性羧酸鹽的溶液施涂到基材上。在一些實(shí)施方式中，在堿性羧酸鹽溶液中將基材浸沒任意合適的時(shí)間，例如，10-15秒。然后，使涂覆的基材在室溫下干燥。涂覆的基材也可以在加熱的環(huán)境，例如烘箱中干燥。固體堿性羧酸鹽就是在干燥過(guò)程中在基材上形成的。在干燥過(guò)程中不要求水完全蒸發(fā)。在包括使包含酸氣組分的氣體與制品接觸，以從氣體中去除至少一部分酸氣組分的方法中，可使用包括上述實(shí)施方式的任意組合的制品。一個(gè)實(shí)施方式是包括使包含酸氣組分的氣體與制品接觸，以從氣體中去除至少一部分酸氣組分的方法，所述制品包含基材和設(shè)置在基材上的固體堿性羧酸鹽，所述固體堿性羧酸鹽衍生自至少一個(gè)解離常數(shù)大于或等于5的羧酸。氣體可以為氣體或氣體混合物的形式。氣體或氣體混合物還可包含另一相，例如氣體或液體中的固體微粒，或者氣體中的液滴?？梢裕缡箽饬魍ㄟ^(guò)制品外表面，或者使氣流通過(guò)制品內(nèi)部空間，來(lái)實(shí)現(xiàn)氣體與制品的接觸。在一個(gè)實(shí)施方式中，在0° C至100° C，例如，25° C、50° C或者75° C的溫度下使氣體與制品接觸。酸氣是當(dāng)溶解于溶劑時(shí)會(huì)導(dǎo)致溶液的pH低于7的氣體。示例性酸氣包括H2S和co2。酸氣組分可以任何比例存在于被處理的氣體中?？梢酝ㄟ^(guò)物理、化學(xué)或物理和化學(xué)作用，利用吸附、吸收或?qū)⑺釟饨亓粼谥破飞系钠渌椒?，從氣體中去除去酸氣。從氣體中去除至少一部分酸氣組分，例如去除一些酸氣或者全部酸氣。在一些實(shí)施方式中，制品從氣體中除去至少5%、至少10%、至少20%、至少50%、至少70%或至少90%的酸氣組分。在一些實(shí)施方式中，從氣體中去除了 H2S。在其他實(shí)施方式中，從氣體中去除了 C02。制品能夠在潮濕或干燥環(huán)境中捕集酸氣組分。另一個(gè)實(shí)施方式是包括使包含酸氣組分的氣體與固體堿性羧酸鹽接觸，以從氣體中去除至少一部分酸氣組分的方法，所述固體堿性羧酸鹽衍生自至少一個(gè)解離常數(shù)大于或等于5的羧酸。例如，可以在不用基材的情況下，或者在將固體堿性羧酸鹽設(shè)置在無(wú)機(jī)或有機(jī)基材(包括上述任何基材)上的情況下，使用固體堿性羧酸鹽從氣體中去除酸氣組分。所述固體堿性羧酸鹽可以是任意合適的形式，例如粉末狀形式或者固體堿性羧酸鹽在添加或不添加粘結(jié)劑的情況下形成的成型制品的形式。這種成形制品的例子包括球?；蛄魍ㄐ突摹A性羧酸鹽可以選自前述的堿性羧酸鹽。所述固體堿性羧酸鹽可以通過(guò)任意合適的技術(shù)制備，例如通過(guò)從堿性羧酸鹽溶液沉淀制備。
其他實(shí)施方式包括通過(guò)從制品或者堿性羧酸鹽中除去至少一部分酸氣，使上述任意制品或者堿性羧酸鹽再生。在一個(gè)實(shí)施方式中，再生所述制品或者堿性羧酸鹽包括將制品或堿性羧酸鹽加熱到足以除去酸氣的溫度。應(yīng)當(dāng)理解，足以除去酸氣的溫度部分取決于酸氣含量。在一個(gè)實(shí)施方式中，足夠高的溫度可以包括在高于100° C的溫度下，例如130° C、150° C或者170° C的溫度下，加熱制品或者堿性羧酸鹽。對(duì)制品或堿性羧酸鹽的加熱可以通過(guò)任意合適的方法實(shí)現(xiàn)，例如，在烘箱中加熱，或者使加熱的氣流通過(guò)制品或堿性羧酸鹽的外表面，或者通過(guò)制品的內(nèi)部空間。在另一個(gè)實(shí)施方式中，在無(wú)外部加熱的情況下再生所述制品或堿性羧酸鹽。可以通過(guò)所述制品或者堿性羧酸鹽與諸如水的溶劑接觸，來(lái)再生所述制品或者堿性羧酸鹽。 所述堿性羧酸鹽可以通過(guò)化學(xué)方法或者不通過(guò)化學(xué)方法結(jié)合到基材上。在一些實(shí)施方式中，可通過(guò)任意合適的技術(shù)，例如洗滌，將堿性羧酸鹽涂層從基材上去除。在一些實(shí)施方式中，從基材上除去堿性羧酸鹽涂層，使基材能夠用新的堿性羧酸鹽溶液重新涂覆。通過(guò)以下實(shí)施例進(jìn)一步闡述各種實(shí)施方式。實(shí)施例在水中以I : I的COOH與OH的摩爾比，混合草酸(OA)和45%的氫氧化鉀溶液，由此制備20%的草酸鉀鹽溶液。所得溶液的pH可用KOH溶液和/或羧酸調(diào)節(jié)，使之落在8-14的范圍內(nèi)。將玻璃絲濾紙?jiān)阝淃}溶液中浸沒10-15秒，然后在室溫下干燥過(guò)夜。在進(jìn)行CO2捕集試驗(yàn)之前，將涂覆的玻璃絲濾紙?jiān)?00°C強(qiáng)制通風(fēng)烘箱中干燥15分鐘。用質(zhì)量差確定加到玻璃絲濾紙上的草酸鉀鹽的量。為評(píng)價(jià)其捕集CO2的能力，將涂覆的玻璃絲濾紙放置在潮濕的CO2氣氛中30分鐘，同時(shí)施加小的背壓。取出經(jīng)過(guò)涂覆的玻璃絲濾紙，使其在室溫下干燥過(guò)夜。干燥過(guò)夜之后，在100°C干燥15分鐘之后，立即測(cè)量從CO2氣氛中取出的涂覆的玻璃絲濾紙的質(zhì)量。觀察到在暴露于潮濕的CO2氣氛之后的玻璃絲濾紙的質(zhì)量增加。在100°C干燥15分鐘之后，失去增加的質(zhì)量。同樣在潮濕氮?dú)饣蚩諝鈿夥罩袦y(cè)試了對(duì)照樣品。沒有觀察到對(duì)照樣品的質(zhì)量變化。使用對(duì)苯二甲酸(TPA)、丁烷四羧酸(BTCA)、聚丙烯酸(PAA)、琥珀酸(SA)以及己二酸(AA)的鉀鹽重復(fù)上述過(guò)程。表I匯總了 CO2重量的增加結(jié)果。表I.
權(quán)利要求
1.一種制品，所述制品包含 基材；和 設(shè)置在基材上的固體堿性羧酸鹽； 所述固體堿性羧酸鹽衍生自至少一個(gè)解離常數(shù)大于或等于5的羧酸。
2.如權(quán)利要求I所述的制品，其特征在于，所述基材是蜂窩體的形式。
3.如權(quán)利要求I所述的制品，其特征在于，所述基材包含玻璃絲。
4.如權(quán)利要求I所述的制品，其特征在于，所述固體堿性羧酸鹽是羧酸鉀鹽。
5.如權(quán)利要求I所述的制品，其特征在于，所述固體堿性羧酸鹽是羧酸鈉鹽。
6.如權(quán)利要求I所述的制品，其特征在于，所述固體堿性羧酸鹽衍生自單羧酸。
7.如權(quán)利要求I所述的制品，其特征在于，所述固體堿性羧酸鹽衍生自二羧酸或者多羧酸。
8.如權(quán)利要求I所述的制品，其特征在于，所述固體堿性羧酸鹽衍生自草酸、琥珀酸、已二酸、馬來(lái)酸、戊二酸、衣康酸、庚二酸、鄰苯二甲酸、丁烷四羧酸或者甲基丁二酸。
9.一種制備如權(quán)利要求I所述的制品的方法，該方法包括 提供基材； 將堿性羧酸鹽的溶液施涂到所述基材上形成涂覆的基材；以及 干燥所述涂覆的基材。
10.一種包括使含酸氣的氣體與如權(quán)利要求I所述的制品接觸，以從所述氣體中去除至少一部分酸氣的方法。
11.一種包括使含酸氣的氣體與固體堿性羧酸鹽接觸，以從氣體中去除至少一部分酸氣的方法；所述固體堿性羧酸鹽衍生自至少一個(gè)解離常數(shù)大于或等于5的羧酸。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該方法包括使氣體與制品在0°C至100 C的溫度下接觸。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該方法還包括通過(guò)從所述制品去除至少一部分酸氣來(lái)再生所述制品。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，再生所述制品包括使制品與水接觸。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，該方法包括在高于100°C的溫度下再生所述制品。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該方法包括在無(wú)外部加熱的情況下再生所述制品。
17.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述酸氣是二氧化碳。
18.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述酸氣是硫化氫。
19.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，該方法還包括再生所述固體堿性羧酸鹽。
20.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，再生所述固體堿性羧酸鹽包括使固體堿性羧酸鹽與水接觸。
21.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，該方法還包括在無(wú)外部加熱的情況下再生所述固體堿性羧酸鹽。
22.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述酸氣是二氧化碳。
23.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述酸氣是硫化氫。
全文摘要
一種包含基材；和設(shè)置在基材上的堿性羧酸鹽的制品，所述堿性羧酸鹽衍生自至少一個(gè)解離常數(shù)大于或等于5的羧酸。所述制品可用來(lái)，例如從氣體中除去酸氣組分。
文檔編號(hào)B01J20/28GK102711954SQ201080052632
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者蔣大躍 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司