KR101398620B1 - Three-component co2 absorbent and method for absorbing and exhausting co2 using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 구조가 서로 다른 3 종류의 알칸올아민이 각각 주 흡수제, 재생 촉진제 및 속도 증진제로 작용하는 삼성분계 알칸올아민 수용액을 이산화탄소 흡수제로 사용하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 주 흡수제로 입체장애를 지닌 2급 알칸올아민과 속도증진제로 몰당 이산화탄소 흡수능은 낮으나 이산화탄소 흡수속도가 빠른 입체장애가 없는 선형 2급 알칸올아민 및 재생촉진제로 흡수속도는 느리나 재생이 용이한 입체장애를 지닌 3급 디알칸올아민을 포함하는 삼성분계 이산화탄소 흡수제와 이를 이용한 이산화탄소 흡수방법 및 분리방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for using a ternary alkanolamine aqueous solution in which three kinds of alkanolamines having different structures act as a main absorbent, a regeneration promoter and a speed increasing agent, respectively, as a carbon dioxide absorbent, and more specifically, Second-class alkanolamine with steric hindrance and rate-enhancing agent. Linear secondary alkanolamine and regeneration accelerator with low absorption ability of carbon dioxide per mole but fast absorption rate of carbon dioxide. 3) The present invention relates to a ternary carbon dioxide absorbent comprising a solid dialkanolamine, a method of absorbing carbon dioxide using the same, and a separation method.
일반적으로, 화학공장, 발전소, 대형 보일러의 배기가스 및 천연가스로부터 이산화탄소(CO2)를 분리하는 방법에는 흡수법, 흡착법, 분리막법, 심냉법 등이 사용되고 있는데, 특히 배출되는 이산화탄소의 농도가 낮은 경우에는 흡수법이나 흡착법이 많이 사용된다.Generally, the absorption method, the absorption method, the separation membrane method, and the deep cooling method are used for separating carbon dioxide (CO 2 ) from the exhaust gas and natural gas of a chemical plant, a power plant, a large boiler, The absorption method and the adsorption method are often used.
이러한 흡수법이나 흡착법은 흡수제나 흡착제에 잘 흡수 또는 흡착되는 일부 기체만 선택적으로 분리할 수 있어 많이 이용되고 있으나, 분리과정 중에 흡수제 및 흡착제가 화학적으로 변형되어 주기적 교체가 필요한 단점이 있다. 따라서 고체 흡착제를 사용하는 경우에는 흡착제의 화학적 변형이 적어 흡착제 교체 주기가 긴 경우에 한해 적용하는 것이 유리하며, 이에 반해 흡수법은 액체상 흡수제를 사용하므로 흡수제 교체가 용이하고 흡착제에 비해 흡수용량이 큰 장점이 있어 대량의 배기가스 정화나 기체분리에 널리 활용되고 있으나 흡수제가 화학적 또는 열적으로 변형되는 단점이 있다.Such an absorption method or an adsorption method is widely used because it can selectively remove only some gases that are absorbed or adsorbed well by an absorbent or an adsorbent. However, the adsorbent and the adsorbent are chemically deformed during the separation process and periodic replacement is required. Therefore, when a solid adsorbent is used, it is advantageous to apply only when the change period of the adsorbent is long, because the chemical modification of the adsorbent is small. On the other hand, since the absorption method uses a liquid absorbent, it is easy to replace the absorbent, It is widely used for purification of exhaust gas and gas separation, but there is a drawback that the absorbent is chemically or thermally deformed.
이산화탄소 흡수제로는 공업적으로 모노에탄올아민(monoethanolamine: MEA), N-메틸디에탄올아민(N-methyldiethanolamine: MDEA), 다이에탄올아민(diethanolamine: DEA) 등의 아민류 수용액이 가장 널리 이용되고 있는데, 이는 알칸올아민 흡수제가 이산화탄소와 반응하여 카바메이트 화합물을 형성하고 열을 가하면 카바메이트가 분해하여 이산화탄소는 탈거되어 회수되고 알칸올아민 흡수제는 재생될 수 있기 때문이다. 그러나 이 공정은 몇 가지 심각한 문제점을 지니고 있는데, 특히 연소 배기 가스 중에 포함된 이산화황(SO2), 산소(O2), 낙스(NOx)와 같은 불순물에 의한 비가역적 아민 화합물의 생성 및 분해에 따른 흡수제의 성능저하와 그에 따른 장치 부식 문제, 이산화탄소와의 반응으로부터 생성된 카바메이트의 높은 열적 화학적 안정성으로 인해 재생 온도가 120 ℃ 이상으로 높아 과도한 재생에너지가 소비되는 문제(MEA의 경우 이산화탄소 톤당 4.0~4.2 GJ이 필요)와 더불어 높은 재생온도에 따른 알칸올아민의 과도한 휘발 손실(MEA의 경우 톤당 4 Kg) 문제, 또 이에 따른 흡수제 보충 문제, 흡수제의 낮은 증기압으로 인해 재생과정에서 이산화탄소가 오염되는 문제점 등이 단점으로 지적되고 있다.As the carbon dioxide absorbing agent, an aqueous amine solution such as monoethanolamine (MEA), N-methyldiethanolamine (MDEA), or diethanolamine (DEA) is industrially widely used, When the alkanolamine absorbent reacts with carbon dioxide to form a carbamate compound and heat it, the carbamate decomposes, carbon dioxide can be removed and recovered, and the alkanolamine absorbent can be regenerated. This process, however, has some serious problems, especially in the production and decomposition of irreversible amine compounds by impurities such as sulfur dioxide (SO 2 ), oxygen (O 2 ) and nox (NO x ) contained in combustion exhaust gases The problem of degradation of the absorbent due to the degradation of the absorber and therefore corrosion of the device and the high thermochemical stability of the carbamate resulting from the reaction with carbon dioxide caused the regeneration temperature to be higher than 120 ° C, resulting in excessive renewable energy consumption (4.0 per tonne of carbon dioxide (4.2 GJ per tonne of MEA) due to the high recovery temperatures of the alkanolamine (4 Gg per tonne of MEA), and the associated problems with sorbent replenishment and the low vapor pressure of the sorbent, Problems are pointed out as disadvantages.
이러한 아민류 수용액 흡수제의 단점을 보완하기 위해 셀렉솔(Selexol), 아이에프펙솔(IFPexol), 엔에프엠(NFM) 등의 유기용매를 사용하여 이산화탄소를 물리적으로 흡수시키는 방법들이 보고되고 있다. 유기용매 흡수제의 가장 중요한 이점은, 이산화탄소 흡수가 아민류 수용액에서와 같은 화학적 결합이 아니라 흡수 용매와 이산화탄소간의 물리적 상호작용에 의해서만 이루어지기 때문에, 이산화탄소 회수 및 용매 재생에 훨씬 낮은 에너지를 필요로 한다는 것이다. 실제로 아민 흡수제를 사용하는 경우 이산화탄소 회수 및 흡수제 재생은 에너지 집약적인 고온 탈거 과정을 필요로 하나, 물리적인 흡수인 경우에는 온도를 높이지 않고도 단순히 압력 변화를 통하여 용매에 용해되어 있는 이산화탄소를 회수할 수 있다. 그러나 물리적 흡수 과정 역시 다음과 같은 단점을 지니고 있다.In order to compensate for the drawbacks of such an amine aqueous solution absorbent, methods of physically absorbing carbon dioxide using organic solvents such as Selexol, IFPexol and NFM have been reported. The most important advantage of organic solvent absorbers is that they require much lower energy for carbon dioxide recovery and solvent regeneration, since the carbon dioxide absorption is solely due to the physical interactions between the absorption solvent and carbon dioxide, rather than by chemical bonding as in aqueous amine solutions. In the case of using amine adsorbent, carbon dioxide recovery and sorbent regeneration require an energy-intensive high-temperature stripping process, but in the case of physical absorption, carbon dioxide dissolved in a solvent can be recovered by simply changing the pressure without increasing the temperature have. However, the physical absorption process also has the following disadvantages.
첫째, 낮은 이산화탄소 흡수능 : 유기용매는 일반적으로 상압에서는 아민류 수용액에 비해 훨씬 낮은 이산화탄소 흡수능을 나타내므로, 흡수제의 순환율이 높고 따라서 보다 큰 장비가 필요하다. 따라서 유기 용매 흡수제는 이산화탄소 압력이 높은 천연가스 정제에 더 적합하다. First, low carbon dioxide absorption capacity: organic solvents generally exhibit a much lower carbon dioxide absorption capacity at atmospheric pressure than amines aqueous solutions, so the recycle rate of the sorbent is high and therefore larger equipment is needed. Therefore, the organic solvent absorbent is carbon dioxide It is more suitable for high pressure natural gas purification.
둘째, 높은 순환율 : 유기용매에 의한 물리적 흡수 공정은 아민류 용액의 경우에 비해 통상 두 배의 흡수제 순환율을 필요로 하기 때문에 보다 많은 자본과 장치비가 소요된다.Second, high net exchange rate: physical absorption process by organic solvent requires more capital and equipment cost because it usually requires twice the absorbent circulation rate as compared with amine solution.
따라서 아민 흡수제 및 유기용매 흡수제의 단점들을 극복할 수 있는 열적, 화학적 안정성이 높고 증기압이 낮은 새로운 흡수제의 개발이 요구되어 왔다.Therefore, it has been required to develop new absorbents which have high thermal and chemical stability and low vapor pressure, which can overcome the disadvantages of amine absorbents and organic solvent absorbents.
최근 기존 흡수제의 단점을 극복하기 위한 방안으로 미국등록특허 제6,849,774호, 미국등록특허 제6,623,659호 및 미국공개특허 제2008/0146849호에서 제시한 바와 같이, 휘발성이 없고 열적 안정성이 높으면서 100 ℃ 이하의 낮은 온도에서 액체상을 유지하는 이온성 액체(ionic liquid)를 흡수제로 이용하려는 시도가 이루어지고 있다. 이온성 액체는 유기 양이온과 유기 또는 무기 음이온으로 구성된 극성을 띤 염 화합물로서, 일산화탄소, 이산화탄소, 아황산가스(SO2), 아산화질소(N2O)와 같은 기체 분자를 잘 용해시키는 성질이 있다. 이때 이온성 액체에 흡수되는 기체의 용해도는 기체와 이온성 액체 간의 상호작용의 정도에 따라서 달라지며, 따라서 이온성 액체의 양이온과 음이온을 적절히 변형시켜 이온성 액체의 극성, 산도(acidity), 염기도(basicity), 친핵도(nucleophilicity) 등을 변화시키면 특정 기체에 대한 용해도를 어느 정도 조절할 수 있다.As disclosed in U.S. Patent No. 6,849,774, U.S. Patent No. 6,623,659 and U.S. Patent Application Publication No. 2008/0146849, a method for overcoming the disadvantages of conventional absorbents has been proposed, which is free of volatility, has high thermal stability, Attempts have been made to use ionic liquids as absorbents that retain liquid phase at low temperatures. Ionic liquids are polar compound salts composed of organic cations and organic or inorganic anions. These ionic liquids dissolve gaseous molecules such as carbon monoxide, carbon dioxide, sulfur dioxide (SO 2 ) and nitrous oxide (N 2 O). The solubility of the gas absorbed by the ionic liquid varies depending on the degree of interaction between the gas and the ionic liquid, and thus the cation and anion of the ionic liquid are appropriately modified to change the polarity, acidity, the degree of solubility in a specific gas can be controlled to some extent by changing basicity, nucleophilicity and the like.
대표적인 이온성 액체로 4급 암모늄, 즉 이미다졸륨, 피라졸륨, 트리아졸륨, 피리디늄, 피리다지늄, 피리미디늄 등 질소를 함유하는 유기양이온과 Cl-, Br-, I-과 같은 할로겐, BF4 -, PF6 -, (CF3SO2)2N-, CF3SO3 -, MeSO3 -, NO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 - 등의 음이온으로 구성되는 화합물이 알려져 있으며, 특히 음이온이 불소원자를 함유하는 경우 비교적 높은 이산화탄소 흡수능을 가진다고 보고되고 있다. 그러나 이들 이온성 액체 흡수제 또한 상압에서는 아민 흡수제에 비해 이산화탄소 흡수능이 현저히 낮아 발전소 연소가스로부터 배출되는 이산화탄소 포집공정에 사용하기에는 경제적으로 문제가 있다. 특히 테트라플루오로보레이트(BF4 -), 헥사플루오로포스페이트(PF6 -), 트리플루오로설폰이미드((CF3SO2)2N-) 등의 불소원자가 포함된 음이온을 갖는 이온성 액체는 이산화탄소 및 이황화탄소와 같은 산성 기체에 대해 비교적 높은 용해도를 지니고 있으나, 이들 이온성 액체를 합성하기 위해서는 통상 2단계 이상의 복잡한 제조과정을 거쳐야 할 뿐만 아니라 제조원가가 너무 높아 공업적으로 활용하기에 문제가 많다. 또한 유기 용매 및 이온성 액체와 같은 상기 물리 흡수제들은 낮은 압력에서의 이산화탄소 흡수능이 작아 대기압으로 배출되는 연소 후 배가스로부터 이산화탄소를 포집하기에는 적절하지 못하다. Representative ion, quaternary ammonium, that is already in liquids imidazolium, pyrazolium, triazolium, pyridinium, pyridinium Dodge titanium, pyrimidinyl titanium, organic cations containing nitrogen, and Cl -, Br -, I - halogens, such as, BF 4 - , PF 6 - , (CF 3 SO 2 ) 2 N - , CF 3 SO 3 - , MeSO 3 - , NO 3 - , CF 3 CO 2 - , CH 3 CO 2 - , And it has been reported that anions have a relatively high carbon dioxide absorbing ability when they contain fluorine atoms. However, these ionic liquid absorbents also have a lower ability to absorb carbon dioxide than the amine absorbent at normal pressure, which is economically problematic for use in the carbon dioxide capture process discharged from the combustion gas of a power plant. Especially borate (BF 4 -) tetrafluoroborate ionic liquid having included a fluorine atom, such as an anion, hexafluorophosphate (PF 6 - -), sulfonimide ((CF 3 SO 2) 2 N) trifluoroacetate Have a relatively high solubility for acidic gases such as carbon dioxide and carbon disulfide. However, in order to synthesize these ionic liquids, it is not only necessary to carry out a complicated manufacturing process of two or more stages but also a manufacturing cost is too high, many. In addition, such physical absorbents, such as organic solvents and ionic liquids, are not suitable for capturing carbon dioxide from post-combustion flue gases discharged at atmospheric pressure due to their low ability to absorb carbon dioxide at low pressures.
따라서 연소 후 배가스로부터 이산화탄소를 포집하기 위해서는 반드시 화학 흡수제가 사용되어야 하나, 앞에서 지적한 바와 같이 MEA와 같은 알칸올아민계 화학 흡수제는 여러 가지 단점, 특히 과도한 재생에너지가 소비되는 문제점을 가지고 있다. 최근 화학 흡수제의 재생에너지를 낮추는 방안으로 알칸올아민의 아민기 주변에 입체장애가 있는 알칸올아민을 흡수제로 사용하는 시도가 이루어지고 있으며, 그 대표적인 예가 1차 아민인 2-아미노-2-메틸-1-프로판올(AMP)이다. AMP는 이산화탄소와 반응 시 카바메이트에 비해 재생이 용이한 바이카보네이트 화합물([AMPH][HCO3])을 형성하기 때문에 MEA에 비해 재생에너지가 30% 낮은 장점을 가지고 있으나 이산화탄소 흡수속도는 MEA의 50%에도 미치지 못하는 단점을 지니고 있다.Therefore, in order to collect carbon dioxide from the flue gas after combustion, a chemical absorbent must be used. However, as mentioned above, the alkanolamine type chemical absorbent such as MEA has various drawbacks, in particular, excessive renewable energy consumption. Recently, attempts have been made to use an alkanolamine having a steric hindrance around an amine group of an alkanolamine as an absorbent in order to lower the regenerated energy of the chemical absorbent, and representative examples thereof are 2-amino-2-methyl- Propanol (AMP). Since AMP forms a bicarbonate compound ([AMPH] [HCO 3 ]) which is easier to regenerate than carbamate when it reacts with carbon dioxide, it has the advantage of having a regenerative energy 30% lower than that of MEA. However, the carbon dioxide absorption rate is 50 %.
이러한 AMP의 흡수속도를 증가시키는 방안으로, 미쓰비시 중공업과 간사이 화력발전은 공동으로 AMP에 2차의 시클로아민인 피퍼라진을 첨가한 새로운 흡수제를 개발하여 특허를 등록하였다(일본등록특허 제 3197173호). 그러나 상기 특허는 과량의 피퍼라진을 사용하기 때문에 이산화탄소 흡수 후 침전이 생기는 문제가 있으며 또 피퍼라진과 이산화탄소가 반응하여 바이카보네이트 화합물외에도 열적으로 더 안정한 형태인 카바메이트도 형성하기 때문에 재생이 어려운 단점과 더불어 피퍼라진 자체의 비점이 낮아 흡수제 재생 공정에서 피퍼라진이 손실되는 문제가 있다.As a way to increase the absorption rate of AMP, Mitsubishi Heavy Industries and Kansai Thermal Power Co. have jointly developed a new absorbent with the addition of piperazine, a second-generation cyclamine, to AMP (Japanese Patent No. 3197173) . However, since the above-mentioned patent uses an excessive amount of piperazine, there is a problem that precipitation occurs after absorption of carbon dioxide. Also, since piperazine and carbon dioxide react with each other to form carbamate, which is thermally more stable than bicarbonate compound, In addition, there is a problem that piperazine is lost in the absorbent regeneration process due to the low boiling point of piperazine itself.
또한 MEA와 같은 1급 알칸올아민 흡수제 대신에 탄산나트륨 또는 탄산칼륨 등의 알칼리 탄산염을 이산화탄소 흡수제로 사용하는 방법도 알려져 있으나 이산화탄소 흡수속도가 느린 단점이 있다. 이산화탄소 흡수속도를 증가시키는 방안의 하나로 국제공개특허 WO 2004-089512 A1에서는 탄산칼륨에 피퍼라진 또는 그 유도체를 첨가하는 경우 탄산칼륨의 이산화탄소 흡수속도가 크게 증가하는 것으로 보고되고 있으나 탄산염을 사용하는데 따른 침전형성 문제가 여전히 해결해야 할 과제로 남아 있다.It is also known to use an alkali carbonate such as sodium carbonate or potassium carbonate as a carbon dioxide absorbent instead of a primary alkanolamine absorbent such as MEA, but it has a disadvantage of slow absorption of carbon dioxide. As a method for increasing the absorption rate of carbon dioxide, International Patent Publication No. WO 2004-089512 A1 discloses that the addition of piperazine or its derivative to potassium carbonate greatly increases the rate of carbon dioxide absorption of potassium carbonate. However, Formation problems still remain to be solved.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 기존 알칸올아민계 및 탄산 알칼리계 흡수제에 비해 흡수성능이 크고, 흡수제 재생온도가 낮으며 재생 효율이 커서 공정에 소요되는 에너지 소비를 크게 낮출 뿐만 아니라, 또한 재생온도가 낮아짐에 따라 부식성 및 용매의 손실을 줄일 수 있는 삼성분계 이산화탄소 흡수제와 이를 이용한 이산화탄소 흡수방법 및 분리방법을 제공하고자 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an absorbent article which is superior in absorbability to conventional alkanolamine- and alkaline- The present invention also provides a ternary carbon dioxide absorbing agent capable of reducing corrosiveness and solvent loss as the regeneration temperature is lowered, and a method of absorbing and separating carbon dioxide using the ternary carbon dioxide absorbing agent.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 보다 분명해 질 것이다.These and other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of a preferred embodiment thereof.
상기 목적은, 하기 화학식 1로 표시되는 입체장애가 있는 2급 알칸올아민을 주 흡수제로, 하기 화학식 2로 표시되는 입체장애가 없는 2급 알칸올아민을 속도증진제로, 하기 화학식 3으로 표시되는 입체장애를 지닌 3급 디알칸올아민을 재생촉진제로 사용하되,The object is achieved by using a secondary alkanolamine having a steric hindrance represented by the following formula (1) as a main absorbent, a secondary alkanolamine having no steric hindrance represented by the following formula (2) as a speed enhancer, Is used as a regeneration promoter,
[화학식 1][Chemical Formula 1]
[화학식 2](2)
[화학식 3](3)
이고, 여기서 R1은 C3~C8의 알킬기 또는 시클로알킬기, R2는 수소 또는 메틸기, R3는 C1~C8의 알킬기, 할로알킬, 또는 시크로알킬기, R4는 C1~C6의 선형 알킬기 및 R5는 수소, 메틸 또는 에틸기인 것을 특징으로 하는 삼성분계 이산화탄소 흡수제에 의해 달성된다.Wherein R 1 is a C 3 to C 8 alkyl or cycloalkyl group, R 2 is a hydrogen or a methyl group, R 3 is a C 1 to C 8 alkyl group, a haloalkyl or a cycloalkyl group, R 4 is a C 1 to C 6 , and R < 5 > is hydrogen, methyl or ethyl group.
또한 상기 목적은, 상술한 삼성분계 이산화탄소 흡수제를 물에 용해시켜 이산화탄소를 흡수하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 흡수방법에 의해 달성된다.The above object is also achieved by a carbon dioxide absorption method characterized in that the above-described ternary carbon dioxide absorbent is dissolved in water to absorb carbon dioxide.
여기서, 상기 삼성분계 이산화탄소 흡수제의 알칸올아민 총량은 물 100중량에 대해 20 내지 100중량부인 것을 특징으로 한다.The total amount of the alkanolamine in the ternary carbon dioxide absorbent is 20 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of water.
바람직하게는, 상기 삼성분계 이산화탄소 흡수제 중 상기 주 흡수제의 양은 물 100중량에 대해 20 내지 60중량부인 것을 특징으로 한다.Preferably, the amount of the main absorbent in the ternary carbon dioxide absorbent is 20 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of water.
바람직하게는, 상기 삼성분계 이산화탄소 흡수제 중 상기 속도증진제의 중량은 상기 주 흡수제 100중량에 대해 15 내지 80중량부이고 상기 재생촉진제의 중량은 상기 주 흡수제 100중량에 대해 10 내지 50중량부인 것을 특징으로 한다.Preferably, the weight of the ternary carbon dioxide absorbent is 15 to 80 parts by weight based on 100 parts by weight of the main absorbent, and the weight of the regenerating accelerator is 10 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the main absorbent. do.
또한 상기 목적은, 상술한 삼성분계 이산화탄소 흡수제를 사용하여 이산화탄소를 포함하는 기체 혼합물로부터 이산화탄소를 흡수시키는 제1단계; 및 상기 알칸올아민계 이산화탄소 흡수제로부터 흡수된 이산화탄소를 탈거시키는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리방법에 의해 달성된다.The above object may also be accomplished by a method for producing carbon dioxide, comprising: a first step of absorbing carbon dioxide from a gas mixture containing carbon dioxide using the ternary carbon dioxide absorbent; And a second step of removing carbon dioxide absorbed from the alkanolamine-based carbon dioxide absorbent.
여기서, 상기 제1단계의 흡수 온도는 20 ℃ 내지 60 ℃인 것을 특징으로 한다.Here, the absorption temperature in the first step is 20 ° C to 60 ° C.
바람직하게는, 상기 제1단계의 흡수 압력은 상압 내지 30 기압인 것을 특징으로 한다.Preferably, the absorption pressure in the first step is atmospheric pressure to 30 atm.
바람직하게는, 상기 제2단계의 탈거 온도는 70 ℃ 내지 120 ℃인 것을 특징으로 한다.Preferably, the desorption temperature in the second step is 70 to 120 ° C.
바람직하게는, 상기 제2단계에서 탈거 압력은 상압인 것을 특징으로 한다.Preferably, the stripping pressure in the second step is atmospheric pressure.
본 발명에 따르면, 이산화탄소 흡수능이 크고 흡수속도가 빠를 뿐만 아니라, 종래의 흡수제에 비해 흡수제 재생온도가 현저히 낮아 흡수 공정에 소요되는 전체 에너지 소비를 크게 줄일 수 있고, 또한 흡수와 탈거 반복 시에도 초기 흡수능을 거의 유지할 수 있어 우수한 이산화탄소 분리 매체로 사용할 수 있는 등의 효과를 가진다.According to the present invention, not only the carbon dioxide absorbing ability is high and the absorption rate is fast, but also the total energy consumption required for the absorption process can be greatly reduced because the absorbent regeneration temperature is significantly lower than that of the conventional absorbent, Can be almost maintained, and excellent carbon dioxide And can be used as a separation medium.
도 1은 이산화탄소 흡수 및 탈거 실험 장치의 개략도이다.FIG. 1 is a cross- Absorbing and stripping test apparatus.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments and drawings of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that these embodiments are provided by way of illustration only for the purpose of more particularly illustrating the present invention and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments .
본 발명자들은 종래의 이산화탄소 흡수제의 문제점을 해결하고자 흡수 및 재생 메카니즘을 예의 연구 검토한 결과, 재생경로는 단순히 흡수경로의 역이 아닌 보다 복잡한 메카니즘으로 진행된다는 사실을 발견하였다. 예를 들어, 1급 및 2급 아민계 흡수제의 경우에 흡수는 아민 종류에 따라 카바메이트 또는 바이카보네이트 경로로 진행되나 재생과정은 필연적으로 분해가 어려운 카바메이트 화합물을 거쳐서 진행되고 있음을 발견하였다. 또한 본 발명자들은 1급 및 2급 아민계 흡수제에 특정의 3차 아민을 첨가하는 경우 흡수제 재생 시 재생이 어려운 카바메이트 화합물의 형성을 억제한다는 사실과 더불어 1급 및 2급 아민계 흡수제와 재생촉진제인 3급 아민 화합물로 구성된 혼합물에 특정의 선형 2급 아민을 첨가 시 흡수속도와 재생 용이성이 동시에 증가할 수 있음을 발견하고 삼성분계 흡수제 시스템을 구축하게 되었다. The present inventors have made intensive studies on the absorption and regeneration mechanism to solve the problems of the conventional carbon dioxide absorbent, and found that the regeneration path proceeds to a more complicated mechanism than simply the reverse of the absorption path. For example, in the case of primary and secondary amine-based absorbents, it has been found that the absorption proceeds via a carbamate or bicarbonate path depending on the amine type, but through a carbamate compound that is inevitably difficult to decompose. The present inventors have also found that when a specific tertiary amine is added to a primary and secondary amine-based absorbent, the formation of a carbamate compound which is difficult to regenerate during the regeneration of the absorbent is inhibited, and also the presence of primary and secondary amine- The addition of certain linear secondary amines to the mixture of the tertiary amine compounds of the present invention can simultaneously increase the absorption rate and ease of regeneration.
본 발명에 따른 삼성분계 이산화탄소 흡수제는 하기 화학식 1로 표시되는 입체장애가 있는 2급 알칸올아민을 주 흡수제로, 하기 화학식 2로 표시되는 입체장애가 없는 2급 알칸올아민을 속도증진제로, 하기 화학식 3으로 표시되는 입체장애를 지닌 3급 디알칸올아민을 재생촉진제로 사용하는 것을 특징으로 한다.The ternary carbon dioxide absorbent according to the present invention is a ternary alkanolamine having a steric hindrance represented by the following Formula 1 as a main absorbent and a secondary alkanolamine having no steric hindrance represented by the following Formula 2 as a rate enhancer, And a tertiary dialkanolamine having a steric hindrance is used as a regeneration promoter.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
[화학식 2](2)
[화학식 3](3)
여기서 R1은 C3~C8의 알킬기 또는 시클로알킬기, R2는 수소 또는 메틸기, R3는 C1~C8의 알킬기, 할로알킬, 또는 시크로알킬기, R4는 C1~C6의 선형 알킬기 및 R5는 수소, 메틸 또는 에틸기이다.Wherein R 1 is a C 3 to C 8 alkyl or cycloalkyl group, R 2 is a hydrogen or methyl group, R 3 is a C 1 to C 8 alkyl, haloalkyl or cycloalkyl group, R 4 is a C 1 to C 6 Linear alkyl group and R < 5 > is hydrogen, methyl or ethyl group.
상기 화학식 1 및 3의 R1으로 표시되는 C3~C8의 알킬기는 탄소수 3 내지 8개로 구성된 분지형 알킬기를 의미하며, 예를 들어 이소프로필, 이소부틸, t-부틸, i-아밀, 2-아밀, t-아밀, 2-헥실, 2-헵틸, 2-옥틸 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 상기 화학식 1 및 3의 R1으로 표시되는 시클로알킬기에는 시클로펜틸, 시클로헥실, 2-메틸시클로헥실 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.The C 3 -C 8 alkyl group represented by R 1 in the above formulas (1) and ( 3 ) means a branched alkyl group having 3 to 8 carbon atoms. Examples thereof include isopropyl, isobutyl, t- -Amyl, t-amyl, 2-hexyl, 2-heptyl, 2-octyl, and the like. The cycloalkyl group represented by R 1 in the above formulas (1) and (3) includes, but is not limited to, cyclopentyl, cyclohexyl, 2-methylcyclohexyl and the like.
또한 상기 화학식 1 과 3의 R2로 표시되는 알킬기는 수소 또는 메틸기이다.The alkyl group represented by R < 2 > in the general formulas (1) and (3) is hydrogen or a methyl group.
또한 상기 화학식 1 과 3의 R3로 표시되는 C1~C8의 알킬기, 할로알킬, 또는 시크로알킬기에는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 페닐에틸, 클로로에틸, 브로모에틸, 시클로헥실 등이 포함되나 이에 한정하는 것은 아니다.The C 1 -C 8 alkyl, haloalkyl or cycloalkyl group represented by R 3 in the general formulas (1) and (3) includes methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, cyclopentyl, cyclohexyl, phenylethyl, Bromoethyl, cyclohexyl, and the like.
또한 상기 화학식 2의 R4로 표시되는 C1~C6의 알킬기는 탄소수 1 내지 6개로 구성된 선형 알킬기를 의미하며, 예를 들어 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, n-펜틸, n-헥실 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.The C 1 -C 6 alkyl group represented by R 4 in the formula (2) means a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and examples thereof include methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, -Hexyl, and the like.
또한 상기 화학식 2의 R5로 표시되는 알킬기는 수소, 메틸 또는 에틸기가 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.The alkyl group represented by R 5 in the above formula (2) includes, but is not limited to, hydrogen, methyl or ethyl group.
또한 상기 화학식 1로 표시되는 주 흡수제인 2급 알칸올아민은 예를 들어, 2-(이소프로필아미노)에탄올, 1-메틸-2-(이소프로필아미노)에탄올, 1,1-디메틸-2-(이소프로필아미노)에탄올, 1-클로로메틸-2-(이소프로필아미노)에탄올, 1-브로모메틸-2-(이소프로필아미노)에탄올, 1-에틸-2-(이소프로필아미노)에탄올, 1-프로필-2-(이소프로필아미노)에탄올, 1-부틸-2-(이소프로필아미노)에탄올, 2-(t-부틸아미노)에탄올, 1-메틸-2-(t-부틸아미노)에탄올, 1,1-디메틸-2-(t-부틸아미노)에탄올, 1-클로로메틸-2-(t-부틸아미노)에탄올, 1-브로모메틸-2-(t-부틸아미노)에탄올, 1-에틸-2-(t-부틸아미노)에탄올, 1-프로필-2-(t-부틸아미노)에탄올, 1-부틸-2-(t-부틸아미노)에탄올, 2-(sec-부틸아미노)에탄올, 1-메틸-2-(sec-부틸아미노)에탄올, 1,1-디메틸-2-(sec-부틸아미노)에탄올, 1-클로로메틸-2-(sec-부틸아미노)에탄올, 1-브로모메틸-2-(sec-부틸아미노)에탄올, 1-에틸-2-(sec-부틸아미노)에탄올, 1-프로필-2-(sec-부틸아미노)에탄올, 1-부틸-2-(sec-부틸아미노)에탄올, 2-(t-아밀아미노)에탄올, 1-메틸-2-(t-아밀아미노)에탄올, 1,1-디메틸-2-(t-아밀아미노)에탄올, 1-클로로메틸-2-(t-아밀아미노)에탄올, 1-브로모메틸-2-(t-아밀아미노)에탄올, 1-에틸-2-(t-아밀아미노)에탄올, 1-프로필-2-(t-아밀아미노)에탄올, 1-부틸-2-(t-아밀아미노)에탄올, 2-(2-펜틸아미노)에탄올, 1-메틸-2-(2-펜틸아미노)에탄올, 1,1-디메틸-2-(2-펜틸아미노)에탄올, 1-클로로메틸-2-(2-펜틸아미노)에탄올, 1-브로모메틸-2-(2-펜틸아미노)에탄올, 1-에틸-2-(2-펜틸아미노)에탄올, 1-프로필-2-(2-펜틸아미노)에탄올, 1-부틸-2-(2-펜틸아미노)에탄올, 2-(2-헵틸아미노)에탄올, 1-메틸-2-(2-헵틸아미노)에탄올, 1,1-디메틸-2-(2-헵틸아미노)에탄올, 1-클로로메틸-2-(2-헵틸아미노)에탄올, 1-브로모메틸-2-(2-헵틸아미노)에탄올, 1-에틸-2-(2-헵틸아미노)에탄올, 1-프로필-2-(2-헵틸아미노)에탄올, 1-부틸-2-(2-헵틸아미노)에탄올, 2-(2-옥틸아미노)에탄올, 1-메틸-2-(2-옥틸아미노)에탄올, 1,1-디메틸-2-(2-옥틸아미노)에탄올, 1-클로로메틸-2-(2-옥틸아미노)에탄올, 1-브로모메틸-2-(2-옥틸아미노)에탄올, 1-에틸-2-(2-옥틸아미노)에탄올, 1-프로필-2-(2-옥틸아미노)에탄올, 1-부틸-2-(2-옥틸아미노)에탄올, 2-(2-시클로헥실아미노)에탄올, 1-메틸-2-(2-시클로헥실아미노)에탄올, 1,1-디메틸-2-(2-시클로헥실아미노)에탄올, 1-클로로메틸-2-(2-시클로헥실아미노)에탄올, 1-브로모메틸-2-(2-시클로헥실아미노)에탄올, 1-에틸-2-(2-시클로헥실아미노)에탄올, 1-프로필-2-(2-시클로헥실아미노)에탄올, 1-부틸-2-(2-시클로헥실아미노)에탄올, 2-(2-메틸시클로헥실아미노)에탄올, 1-메틸-2-(2-메틸시클로헥실아미노)에탄올, 1,1-디메틸-2-(2-메틸시클로헥실아미노)에탄올, 1-클로로메틸-2-(2-메틸시클로헥실아미노)에탄올, 1-브로모메틸-2-(2-메틸시클로헥실아미노)에탄올, 1-에틸-2-(2-메틸시클로헥실아미노)에탄올, 1-프로필-2-(2-메틸시클로헥실아미노)에탄올, 1-부틸-2-(2-메틸시클로헥실아미노)에탄올올 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.The secondary alkanolamine, which is the main absorbent represented by the above formula (1), is, for example, 2- (isopropylamino) ethanol, 1- methyl- 2- (isopropylamino) ethanol, (Isopropylamino) ethanol, 1-chloromethyl-2- (isopropylamino) ethanol, 1-bromomethyl- 2- (t-butylamino) ethanol, 1-methyl-2- (isopropylamino) ethanol, 1- , 1-dimethyl-2- (t-butylamino) ethanol, 1- chloromethyl- 2- (t- butylamino) ethanol, 1- bromomethyl- 2- Butylamino) ethanol, 2- (sec-butylamino) ethanol, 1- (t-butylamino) (Sec-butylamino) ethanol, 1,1-dimethyl-2- (sec-butylamino) ethanol, 1- chloromethyl- 2- (Sec-butylamino) ethanol, 1-propyl-2- (sec-butylamino) ethanol, 1- Methyl-2- (t-amylamino) ethanol, 1,1-dimethyl-2- (t- amylamino) ethanol, 2- Ethanol, 1-chloromethyl-2- (t-amylamino) ethanol, 1- bromomethyl- 2- (t- amylamino) 2- (t-amylamino) ethanol, 1-methyl-2- (2-pentylamino) ethanol, 1- , 1-dimethyl-2- (2-pentylamino) ethanol, 1-chloromethyl-2- 2- (2-pentylamino) ethanol, 2- (2-pentylamino) ethanol, 1- Methyl-2- (2-heptylamino) ethanol, 1,1-dimethyl-2- (2- ) Ethanol, 1-chloromethyl-2- (2-heptylamino) ethanol, 1-bromomethyl-2- (2-heptylamino) ethanol, 1-methyl-2- (2-octylamino) ethanol, (2-octylamino) ethanol, 1-chloromethyl-2- (2-octylamino) ethanol, 1- 2- (2-octylamino) ethanol, 2- (2-octylamino) ethanol, 1- (2-cyclohexylamino) ethanol, 1-methyl-2- (2-cyclohexylamino) ethanol, Ethyl-2- (2-cyclohexylamino) ethanol, 1-propyl-2- (2-cyclohexylamino) ethanol, 1- - (2-cyclohexylamino) ethanol , 2- (2-methylcyclohexylamino) ethanol, 1-methyl-2- (2-methylcyclohexylamino) ethanol, Ethyl-2- (2-methylcyclohexylamino) ethanol, 1-bromomethyl-2- (2-methylcyclohexylamino) ethanol, 1- Propyl-2- (2-methylcyclohexylamino) ethanol, 1-butyl-2- (2-methylcyclohexylamino) ethanolol.
또한 상기 화학식 2로 표시되는 속도증진제인 2급 알칸올아민 C는 예를 들어, 2-(메틸아미노)에탄올, 1-메틸-2-(메틸아미노)에탄올, 1-에틸-2-(메틸아미노)에탄올, 2-(에틸아미노)에탄올, 1-메틸-2-(에틸아미노)에탄올, 1-에틸-2-(에틸아미노)에탄올, 2-(부틸아미노)에탄올, 1-메틸-2-(부틸아미노)에탄올, 1-에틸-2-(부틸아미노)에탄올, 2-(펜틸아미노)에탄올, 1-메틸-2-(펜틸아미노)에탄올, 1-에틸-2-(펜틸아미노)에탄올, 2-(헥실아미노)에탄올, 1-메틸-2-(헥실아미노)에탄올, 1-에틸-2-(헥실아미노)에탄올올 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.The secondary alkanolamine C, which is a rate enhancer represented by Formula 2, may be, for example, 2- (methylamino) ethanol, 1-methyl- 2- (Ethylamino) ethanol, 2- (ethylamino) ethanol, 1- methyl-2- (ethylamino) (Butylamino) ethanol, 1-ethyl-2- (butylamino) ethanol, 2- - (hexylamino) ethanol, 1-methyl-2- (hexylamino) ethanol and 1-ethyl-2- (hexylamino) ethanolol.
또한 상기 화학식 3으로 표시되는 재생 촉진제인 3급 알칸올아민 B는 예를 들어, N-이소프로필 디에탄올아민, N-이소프로필 디(2-메틸에탄올아민), N-이소프로필 디(2,2-디메틸에탄올아민), N-이소프로필 디(2-클로로메틸에탄올아민), N-이소프로필 디(2-브로모메틸에탄올아민), N-이소프로필 디(2-에틸에탄올아민), N-이소프로필 디(2-프로필에탄올아민), N-이소프로필 디(2-부틸에탄올아민), N-t-부틸 디에탄올아민, N-t-부틸 디(2-메틸에탄올아민), N-t-부틸 디(2,2-디메틸에탄올아민), N-t-부틸 디(2-클로로메틸에탄올아민), N-t-부틸 디(2-브로모메틸에탄올아민), N-t-부틸 디(2-에틸에탄올아민), N-t-부틸 디(2-프로필에탄올아민), N-t-부틸 디(2-부틸에탄올아민), N-sec-부틸 디에탄올아민, N-sec-부틸 디(2-메틸에탄올아민), N-sec-부틸 디(2,2-디메틸에탄올아민), N-sec-부틸 디(2-클로로메틸에탄올아민), N-sec-부틸 디(2-브로모메틸에탄올아민), N-sec-부틸 디(2-에틸에탄올아민), N-sec-부틸 디(2-프로필에탄올아민), N-sec-부틸 디(2-부틸에탄올아민), N-t-아밀 디에탄올아민, N-t-아밀 디(2-메틸에탄올아민), N-t-아밀 디(2,2-디메틸에탄올아민), N-t-아밀 디(2-클로로메틸에탄올아민), N-t-아밀 디(2-브로모메틸에탄올아민), N-t-아밀 디(2-에틸에탄올아민), N-t-아밀 디(2-프로필에탄올아민), N-t-아밀 디(2-부틸에탄올아민), N-2-펜틸 디에탄올아민, N-2-펜틸 디(2-메틸에탄올아민), N-2-펜틸 디(2,2-디메틸에탄올아민), N-2-펜틸 디(2-클로로메틸에탄올아민), N-2-펜틸 디(2-브로모메틸에탄올아민), N-2-펜틸 디(2-에틸에탄올아민), N-2-펜틸 디(2-프로필에탄올아민), N-2-펜틸 디(2-부틸에탄올아민), N-2-헵틸 디에탄올아민, N-2-헵틸 디(2-메틸에탄올아민), N-2-헵틸 디(2,2-디메틸에탄올아민), N-2-헵틸 디(2-클로로메틸에탄올아민), N-2-헵틸 디(2-브로모메틸에탄올아민), N-2-헵틸 디(2-에틸에탄올아민), N-2-헵틸 디(2-프로필에탄올아민), N-2-헵틸 디(2-부틸에탄올아민), N-2-옥틸 디에탄올아민, N-2-옥틸 디(2-메틸에탄올아민), N-2-옥틸 디(2,2-디메틸에탄올아민), N-2-옥틸 디(2-클로로메틸에탄올아민), N-2-옥틸 디(2-브로모메틸에탄올아민), N-2-옥틸 디(2-에틸에탄올아민), N-2-옥틸 디(2-프로필에탄올아민), N-2-옥틸 디(2-부틸에탄올아민), N-시클로펜틸 디에탄올아민, N-시클로펜틸디(2-메틸에탄올아민), N-시클로펜틸 디(2,2-디메틸에탄올아민), N-시클로펜틸 디(2-클로로메틸에탄올아민), N-시클로펜틸 디(2-브로모메틸에탄올아민), N-시클로펜틸 디(2-에틸에탄올아민), N-시클로펜틸 디(2-프로필에탄올아민), N-시클로펜틸 디(2-부틸에탄올아민), N-시클로헥실 디에탄올아민, N-시클로헥실 디(2-메틸에탄올아민), N-시클로헥실 디(2,2-디메틸에탄올아민), N-시클로헥실 디(2-클로로메틸에탄올아민), N-시클로헥실 디(2-브로모메틸에탄올아민), N-시클로헥실 디(2-에틸에탄올아민), N-시클로헥실 디(2-프로필에탄올아민), N-시클로헥실 디(2-부틸에탄올아민), N-메틸시클로헥실 디에탄올아민, N-메틸시클로헥실 디(2-메틸에탄올아민), N-메틸시클로헥실 디(2,2-디메틸에탄올아민), N-메틸시클로헥실 디(2-클로로메틸에탄올아민), N-메틸시클로헥실 디(2-브로모메틸에탄올아민), N-메틸시클로헥실 디(2-에틸에탄올아민), N-메틸시클로헥실 디(2-프로필에탄올아민), N-메틸시클로헥실 디(2-부틸에탄올아민)을 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.The tertiary alkanolamine B, which is a regeneration accelerator represented by the general formula (3), may be, for example, N-isopropyldiethanolamine, N-isopropyldi (2-methylethanolamine) (2-dimethylethanolamine), N-isopropyldi (2-chloromethylethanolamine), N-isopropyldi (2-bromomethylethanolamine) (2-propylethanolamine), N-isopropyldi (2-butylethanolamine), Nt-butyldiethanolamine, Nt- (2-dimethylethanolamine), Nt-butyldi (2-chloromethylethanolamine), Nt-butyldi (2-bromomethylethanolamine) Butyldi (2-propylethanolamine), Nt-butyldi (2-butylethanolamine), N-sec-butyldiethanolamine, N-sec- (2,2-dimethylethanolamine), N-sec-butyldi (2- Butyldi (2-ethylethanolamine), N-sec-butyldi (2-propylethanolamine), N-sec- Amyl diethanolamine, Nt-amyl diethanolamine, Nt-amyl diethanolamine, Nt-amyl diethanolamine, Nt-amyl diethanolamine, Nt- (2-ethylethanolamine), Nt-amyldi (2-propylethanolamine), Nt-amyldi (2-ethylmethanolamine) 2-pentyl diethanolamine, N-2-pentyl di (2-methylethanolamine), N-2-pentyl di (2,2-dimethyl ethanolamine), N N-2-pentyl di (2-ethylethanolamine), N-2-pentyl di (2-chloromethylethanolamine) (2-propylethanolamine), N-2-pentyldi (2-butylethanolamine), N-2-heptyldiethanolamine, N- Di (2,2-di 2-heptyldi (2-ethylethanolamine), N-2-heptyldi (2-ethylmethanolamine) (2-propylethanolamine), N-2-heptyldi (2-butylethanolamine), N-2-octyldiethanolamine, N-2-octyldi , N-2-octyldi (2,2-dimethylethanolamine), N-2-octyldi (2-chloromethylethanolamine) (2-ethylethanolamine), N-2-octyldi (2-propylethanolamine), N-2-octyldi (2-butylethanolamine), N-cyclopentyldiethanolamine, N- Cyclopentyldi (2-methylethanolamine), N-cyclopentyldi (2,2-dimethylethanolamine), N-cyclopentyldi (2-chloromethylethanolamine) Ethyl ethanolamine), N-cyclopentyl di (2-ethyl ethanolamine), N-cyclopentyl di (2-propyl ethanolamine) (2-methylethanolamine), N-cyclohexyldi (2,2-dimethylethanolamine), N-cyclohexyldi (2-chloromethylethanolamine), N-cyclohexyldi Cyclohexyldi (2-bromoethylethanolamine), N-cyclohexyldi (2-ethylethanolamine), N-cyclohexyldi (2-propylethanolamine), N-cyclohexyldi ), N-methylcyclohexyldiethanolamine, N-methylcyclohexyldi (2-methylethanolamine), N-methylcyclohexyldi (2,2-dimethylethanolamine) Methylcyclohexyldi (2-propylethanolamine), N-methylcyclohexyldi (2-propylethanolamine), N-methylcyclohexyldi But are not limited to, N-methylcyclohexyldi (2-butylethanolamine).
또한 본 발명에 따른 상기 삼성분계 이산화탄소 흡수제는 통상 물 또는 유기 용매에 용해시켜 사용될 수 있으나 수용액 상태로 사용하는 것이 보다 경제적이다. 즉, 상기 삼성분계 이산화탄소 흡수제는 물에 용해시켜 이산화탄소를 흡수하는 것이 가장 바람직하다.The ternary carbon dioxide absorbent according to the present invention can be used by dissolving in water or an organic solvent, but it is more economical to use it in an aqueous solution state. That is, it is most preferable that the ternary carbon dioxide absorbent is dissolved in water to absorb carbon dioxide.
또한 상기 삼성분계 이산화탄소 흡수제의 알칸올아민 총량은 물 100중량에 대해 바람직하게는 10 내지 150중량부, 보다 바람직하게는 20 내지 100중량부이다. 삼성분계 알칸올아민 총량이 물에 대해 20중량부 미만이면 이산화탄소 흡수능이 현저히 낮아지고, 100중량부를 초과하면 이산화탄소 흡수 속도 및 흡수량의 증가는 미미한 반면 흡수액의 점도가 지나치게 높아지는 문제가 있기 때문이다.The total amount of the alkanolamine in the ternary carbon dioxide absorbent is preferably 10 to 150 parts by weight, more preferably 20 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of water. If the total amount of the ternary alkanolamine is less than 20 parts by weight, the carbon dioxide absorbing ability is significantly lowered. If the total amount of the ternary alkanolamine is more than 100 parts by weight, the increase in the carbon dioxide absorption rate and the absorption amount is insignificant, while the viscosity of the absorption liquid becomes excessively high.
또한 상기 화학식 1로 나타낸 주흡수제는 물 100중량에 대해 15 내지 80중량부, 바람직하게는 20 내지 60중량부이다. 주흡수제의 양이 20중량부 미만이면 삼성분계 흡수제의 장점이 감소하고, 60중량부를 초과하면 몰 당 이산화탄소 흡수량은 증가하나 재생효과가 감소하는 문제가 있기 때문이다.The main absorbent represented by the formula (1) is 15 to 80 parts by weight, preferably 20 to 60 parts by weight, based on 100 parts by weight of water. If the amount of the main absorbent is less than 20 parts by weight, the advantage of the ternary absorber decreases, while if it exceeds 60 parts by weight, the amount of carbon dioxide absorbed per mole increases but the regenerating effect decreases.
또한 상기 화학식 2로 나타낸 속도증진제는 주흡수제 100중량에 대해 5 내지 150중량부, 보다 바람직하게는 15 내지 80중량부이다. 속도증진제의 양이 주 흡수제에 대해 15중량부 미만이면 이산화탄소 흡수속도 증가가 미미하고, 80중량부를 초과하면 이산화탄소 흡수량의 증가는 미미한 반면 재생 시 에너지가 많이 소모되는 문제가 있기 때문이다.The speed enhancer represented by Formula 2 is 5 to 150 parts by weight, more preferably 15 to 80 parts by weight based on 100 parts by weight of the main absorbent. If the amount of the speed enhancer is less than 15 parts by weight, the carbon dioxide absorption rate is insignificant. If the amount of the speed enhancer is more than 80 parts by weight, the carbon dioxide absorbing amount is insignificant, while the regeneration energy is consumed.
마지막으로, 상기 화학식 3으로 나타낸 재생촉진제는 주흡수제 100중량에 대해 5 내지 80중량부, 보다 바람직하게는 10 내지 50중량부이다. 재생촉진제의 양이 주 흡수제에 대해 10중량부 미만이면 흡수제 재생 효과가 미미하고, 50중량부를 초과하면 이산화탄소 흡수제 재생효과는 상승하나 흡수속도가 크게 낮아지는 문제가 있기 때문이다.Finally, the regeneration accelerator represented by the above formula (3) is used in an amount of 5 to 80 parts by weight, more preferably 10 to 50 parts by weight, per 100 parts by weight of the main absorbent. If the amount of the regenerating accelerator is less than 10 parts by weight, the effect of regenerating the absorbent is insignificant. If the amount of the regenerating accelerator is more than 50 parts by weight, the carbon dioxide absorbent regenerating effect is increased but the absorption rate is significantly lowered.
본 발명에 따른 삼성분계 이산화탄소 흡수제 구성성분 중 입체장애가 없는 2급 아민인 속도증진제는 단독으로 사용 시에는 하기 반응식 1에서 보는 바와 같이 이산화탄소와 반응 시 열적 안정성이 크고 재생이 어려운 카바메이트(carbamate)를 주로 형성하는 반면 재생촉진제와 혼합사용 시에는 재생이 용이한 바이카보네이트를 형성한다. 이는 재생촉진제가 속도증진제로부터 형성된 카바메이트와 빠르게 반응하여 바이카보네이트로 전환시키기 때문이다.Among the constituents of the ternary carbon dioxide absorbent according to the present invention, the rate enhancer, which is a secondary amine without steric hindrance, is a carbamate which is highly thermally stable and difficult to regenerate when it is reacted with carbon dioxide, While it forms bicarbonate which is easy to regenerate when mixed with a regenerating accelerator. This is because the regenerator reacts rapidly with the carbamate formed from the rate enhancer and converts to bicarbonate.
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
따라서 본 발명의 흡수제를 사용하면 이산화탄소 흡수 후에도 카바메이트 생성량이 크지 않아 낮은 온도에서도 흡수제 재생이 가능해지고 따라서 전체적인 흡수 공정의 에너지가 절감될 수 있을 뿐만 아니라, 높은 재생온도에서 파생되는 부식 및 흡수제 손실 문제 등도 크게 줄일 수 있다.Therefore, when the absorbent of the present invention is used, it is possible to regenerate the absorbent even at a low temperature since the carbamate formation amount is not large even after the absorption of the carbon dioxide, so that the energy of the entire absorption process can be reduced and corrosion and absorbent loss And so on.
또한 본 발명의 삼성분계 흡수제는 입체장애가 없는 1급 및 2급 알칸올아민이 CO2와 2:1 (몰 CO2/몰 알칸올아민 = 1/2)로 반응하여 카바메이트를 형성하는 것과는 달리 CO2와 1:1 (몰 CO2/몰 알칸올아민 = 1/1)로 반응하기 때문에, 종래의 모노에탄올 등의 알칸올아민에 비해 단위 몰 당 2 배의 이산화탄소를 흡수할 수 있으며, 따라서 흡수제의 순환량을 낮출 수 있어 흡수 장치의 크기를 줄일 수 있으므로 보다 경제적이다.In addition, the ternary system absorbent of the present invention is different from the first and second alkanolamine without steric hindrance by reacting CO 2 with 2: 1 (mol CO 2 / molar alkanolamine = 1/2) to form carbamate CO 2 and 1: 1 (molar CO 2 / molar alkanolamine = 1/1), it is possible to absorb twice as much carbon dioxide per unit mole as compared with the conventional alkanolamine such as monoethanol, The amount of circulation of the absorbent can be lowered, and the size of the absorption device can be reduced, which is more economical.
또한 본 발명의 다른 양상에 따른 본 발명에 따른 상술한 삼성분계 이산화탄소 흡수제를 사용하여 이산화탄소를 포함하는 기체 혼합물로부터 이산화탄소를 분리하는 방법은, 상술한 삼성분계 이산화탄소 흡수제를 물에 용해시킨 수용액에 이산화탄소를 흡수시키는 제1단계 및 상기 이산화탄소 흡수제로부터 흡수된 이산화탄소를 탈거시키는 제2단계를 포함한다.The method of separating carbon dioxide from a gas mixture containing carbon dioxide using the above-described ternary carbon dioxide absorbent according to another aspect of the present invention is characterized in that carbon dioxide is added to an aqueous solution in which the ternary carbon dioxide absorbent is dissolved in water And a second step of removing the carbon dioxide absorbed from the carbon dioxide absorbent.
상기 이산화탄소를 포함하는 기체 혼합물의 종류에는 화학공장, 발전소 및 대형 보일러에서 배출되는 배기가스와 천연가스 등이 있다. Examples of the gas mixture containing carbon dioxide include exhaust gas and natural gas discharged from chemical plants, power plants, and large boilers.
상기 제1단계에서 이산화탄소를 흡수시킬 때 바람직한 온도는 0 ℃ 내지 80 ℃ 범위, 보다 바람직하기로는 20 ℃ 내지 60 ℃ 범위이고, 바람직한 압력은 상압 내지 50기압 범위, 보다 바람직하기로는 상압 내지 30기압 범위이다. 상기 흡수온도가 60 ℃를 초과하면 탈거가 동시에 진행되기 때문에 이산화탄소 흡수량이 줄어들게 되고, 흡수온도를 20 ℃ 미만으로 할 경우 온도를 낮추기 위한 추가의 냉동설비를 필요로 하게 되어 경제성에 문제가 있기 때문이다. 또한 배가스의 압력이 상압이기 때문에 흡수는 상압에서 이루어지는 편이 가장 경제적이고 흡수압력이 30 기압을 초과하면 흡수량은 급격히 증가하나 압력을 높이기 위한 추가설비, 즉 컴프레셔가 필요하게 되어 경제성에 문제가 있다.The preferred temperature for the absorption of carbon dioxide in the first step is in the range of 0 ° C to 80 ° C, more preferably 20 ° C to 60 ° C, and the preferred pressure is in the range of normal pressure to 50 atmospheres, more preferably atmospheric pressure to 30 atmospheres to be. If the absorption temperature exceeds 60 ° C, the removal proceeds simultaneously, so that the amount of carbon dioxide absorption decreases. If the absorption temperature is lower than 20 ° C, additional refrigeration equipment for lowering the temperature is required, which causes economical problems . In addition, since the exhaust gas pressure is atmospheric pressure, absorption is most economical at normal pressure. If the absorption pressure exceeds 30 atm, the absorption amount increases sharply, but additional equipment for increasing the pressure, that is, a compressor, is required.
또한 상기 제2단계에서 흡수된 이산화탄소를 탈거시킬 때 바람직한 온도는 60 ℃ 내지 140 ℃ 범위, 보다 바람직하기로는 70 ℃ 내지 120 ℃ 범위이고, 압력은 상압인 것이 바람직하다. 상기 탈거 온도가 70 ℃ 미만일 경우에는 탈거가 진행되지 않고 120 ℃를 초과하면 MEA의 흡수제를 사용하는 경우와 같게 되어 본 발명에 따른 삼성분계 흡수제의 장점이 사라지게 되기 때문이다. 또한 탈거는 고압에서 진행하기가 어려운데, 이는 이러한 고압을 유지하기 위해서 물의 증기압을 크게 해야 하므로 높은 온도가 필요하게 되어 경제성에 문제가 있기 때문이다. 따라서 탈거는 상압에서 하는 것이 바람직하다.In addition, the preferable temperature for removing the carbon dioxide absorbed in the second step is in the range of 60 to 140 캜, more preferably 70 to 120 캜, and the pressure is preferably normal pressure. If the stripping temperature is less than 70 ° C., the stripping does not proceed. If the stripping temperature is more than 120 ° C., the advantage of the ternary stripping absorbent according to the present invention disappears because the MEA absorbent is used. In addition, it is difficult to carry out the degassing at a high pressure, because the vapor pressure of water is required to be increased in order to maintain such a high pressure. Therefore, it is preferable to carry out the removal at normal pressure.
본 발명의 명세서에서 사용되는 용어 중 "상압"은 "대기압"으로서 1 기압을 의미한다.The term "atmospheric pressure" as used in the specification of the present invention means 1 atm as "atmospheric pressure ".
이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the structure and effect of the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples. However, this embodiment is intended to explain the present invention more specifically, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments.
먼저, 이산화탄소 흡수 및 탈거 실험 장치의 개략도인 도 1의 장치를 사용하여 이산화탄소 흡수 성능 실험을 수행하였다. 도 1의 장치는 온도계(T2)가 부착되어 있는 60 mL의 스테인레스 스틸 흡수반응기(R1), 고압(0 ~ 70 기압)용 압력 변환기(pressure transducer; P1), 온도계(T1)가 부착된 75 mL의 이산화탄소 저장용 실린더(S2) 및 교반기(1)로 이루어졌으며, 일정 온도에서 이산화탄소 흡수능력을 측정하기 위하여 항온조 내에 설치되어 있다. 또한, 항온조 외부에는 이산화탄소 공급용기(S1)과 압력계(P2)를 설치하였다.First, The carbon dioxide absorption performance test was performed using the apparatus of FIG. 1, which is a schematic view of the absorption and removal experiment apparatus. The apparatus of Fig. 1 is equipped with a 60 mL stainless steel absorption reactor R1 equipped with a thermometer T2, a pressure transducer P1 for high pressure (0 to 70 atm), a 75 mL A carbon dioxide storing cylinder S2 and a stirrer 1, and is installed in a thermostatic chamber to measure the carbon dioxide absorbing ability at a certain temperature. In addition, a carbon dioxide supply container S1 and a pressure gauge P2 were provided outside the thermostatic chamber.
도 1의 흡수반응기(R1)에 일정량의 흡수제를 자석막대와 함께 넣고, 반응기 전체 무게를 측정한 다음에 60 ℃에서 1시간 동안 교반하면서 진공 건조시킨 후 온도를 다시 40 ℃로 낮추어 반응기 및 항온조의 온도를 일정하게 유지하였다. 흡수반응기(R1)에 연결된 밸브(V4)를 잠근 후, 저장용 실린더(S2)에 일정 압력(10 ~ 50 기압)의 이산화탄소를 넣어 평형 압력과 온도를 기록한 다음, 흡수반응기(R1)의 교반을 멈추고 밸브(V4) 및 압력조절기를 이용하여 흡수반응기(R1)의 압력을 상압 ~ 10 기압의 일정한 압력으로 유지한 후, 저장용 실린더(S2)의 평형상태에서의 압력과 온도를 기록하고 교반을 시작하여 1 시간 후에 최종 압력과 온도(평형 값)를 기록하고 흡수반응기(R1)의 무게 변화를 측정하였다.A certain amount of the absorbent was placed in the absorption reactor (R1) of FIG. 1 together with the magnet rod. After the weight of the reactor was measured, the reactor was vacuum-dried at 60 ° C for 1 hour while stirring and then cooled to 40 ° C. The temperature was kept constant. After the valve V4 connected to the absorption reactor R1 is closed and a constant pressure (10 to 50 atm) of carbon dioxide is put into the storage cylinder S2 to record the equilibrium pressure and temperature and then the agitation of the absorption reactor R1 And the pressure of the absorption cylinder R1 is maintained at a constant pressure of 10 to 10 atm using the valve V4 and the pressure regulator. Then, the pressure and the temperature in the equilibrium state of the storage cylinder S2 are recorded, After one hour from the start, the final pressure and temperature (equilibrium value) were recorded and the change in weight of the absorption reactor R1 was measured.
또한 탈거 실험의 경우에는 밸브(V4)를 잠그고 흡수반응기(R1)의 온도를 60 ~ 120 ℃로 올린 후, 밸브(V4), 밸브(V5) 및 밸브(V6)를 열고 20mL/분의 질소를 흡수반응기(R1)에 공급하면서 이산화탄소를 탈거시킨 후 온도를 상온으로 낮추고 탈거 전 후의 무게 변화를 측정하였다. In the case of the removal experiment, the valve (V4) is closed and the temperature of the absorption reactor (R1) is raised to 60 to 120 ° C. Thereafter, the valve (V4), the valve (V5) and the valve The carbon dioxide was removed while being supplied to the absorption reactor (R1), the temperature was lowered to room temperature, and the change in weight after the removal was measured.
[실시예 1-9][Example 1-9]
상술한 도 1의 흡수반응기(R1)에 주 흡수제 A 70중량%, 속도증진제 B 15중량%, 재생촉진제 C 15중량%로 구성된 삼성분계 알칸올아민 혼합물이 35중량% 용해되어 있는 수용액 30g을 충진하고, 항온조의 온도를 40 ℃로 유지하면서 이산화탄소 흡수실험을 수행하였다. 흡수반응기(R1)의 교반을 멈추고 밸브(V4) 및 압력조절기를 이용하여 흡수반응기(R1)의 압력을 1 기압으로 유지한 상태에서 저장용 실린더(S2)의 평형상태에서의 압력을 기록한 후, 다시 교반을 시작하여 1 시간 후에 최종 압력을 기록하고 그 차이로부터 아민 몰 당 이산화탄소 흡수량을 계산하였다. 또한 측정의 정확성을 기하기 위하여 흡수 전후 흡수 반응기 R1의 무게 변화를 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.30 g of an aqueous solution in which the ternary alkanolamine mixture composed of 70% by weight of the main absorbent A, 15% by weight of the speed increasing agent B and 15% by weight of the regenerating accelerator C was dissolved in the absorption reactor R1 of FIG. 1 And the carbon dioxide absorption experiment was performed while maintaining the temperature of the thermostatic chamber at 40 占 폚. Stirring of the absorption reactor R1 was stopped and the pressure in the equilibrium state of the storage cylinder S2 was recorded using the valve V4 and the pressure regulator while maintaining the pressure of the absorption reactor R1 at 1 atm, After stirring was started again, 1 hour later, the final pressure was recorded and the amount of carbon dioxide absorbed per amine mole was calculated from the difference. The weight change of the absorption reactor R1 before and after the absorption was measured to obtain the accuracy of measurement, and the results are shown in Table 1 below.
(몰 CO2/몰 아민)CO 2 absorption capacity
(Mol CO 2 / mol amine)
[[ 실시예Example 10-13] 10-13]
실시예 1과 동일한 삼성분계 흡수제를 사용하고, 이산화탄소 압력을 1 기압으로 고정한 상태에서 흡수온도를 변화시키면서 실시예 1과 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수 실험을 수행하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.Carbon dioxide absorption experiments were carried out in the same manner as in Example 1, while using the same ternary system sorbent as in Example 1 and varying the absorption temperature while the carbon dioxide pressure was fixed at 1 atm. The results are shown in Table 2 below.
(몰 CO2/몰 아민)CO 2 absorption capacity
(Mol CO 2 / mol amine)
[실시예 14-18][Examples 14-18]
실시예 1의 흡수제를 사용하고, 온도를 40 ℃로 고정한 상태에서 흡수압력을 변화시키면서 실시예 1과 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수 실험을 수행하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.Carbon dioxide absorption experiments were carried out in the same manner as in Example 1 while changing the absorption pressure while the temperature of the absorbent of Example 1 was fixed at 40 占 폚 and the results are shown in Table 3 below.
(몰 CO2/몰 아민)CO 2 absorption capacity
(Mol CO 2 / mol amine)
[실시예 19-24][Examples 19-24]
실시예 1의 흡수제를 사용하고, 온도를 40 ℃, 압력을 1 기압으로 고정한 상태에서, 물에 대한 삼성분계 흡수제 총량을 변화시키면서 실시예 1과 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수 실험을 수행하고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다. 아민양이 많아질수록 아민 몰 당 이산화탄소 흡수량이 작아지는 현상은 아민양이 많아질수록 흡수용액의 점도가 커져 물질 전달이 제약을 받는데 기인하는 것으로 생각된다.A carbon dioxide absorption experiment was carried out in the same manner as in Example 1 while changing the total amount of the ternary system absorbent to water under the condition that the absorbent of Example 1 was used and the temperature was fixed at 40 占 폚 and the pressure was 1 atm. Are shown in Table 4 below. As the amount of amine increases, the amount of carbon dioxide absorbed per amine decreases. As the amount of amine increases, the viscosity of the absorbing solution becomes larger, which leads to restriction of mass transfer.
(몰 CO2/몰 아민)CO 2 absorption capacity
(Mol CO 2 / mol amine)
[실시예 25-32][Examples 25-32]
실시예 1에서 사용한 삼성분계 흡수제를 사용하고 흡수온도를 40 ℃, 흡수압력을 1 기압으로 고정한 상태에서 주흡수제 A, 속도증진제 B, 재생촉진제 C의 조성(중량%)을 변화시키면서 실시예 1과 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수실험을 수행하고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.(% By weight) of the main absorbent A, the speed increasing agent B, and the regenerating accelerator C were changed while the ternary system absorbent used in Example 1 was used and the absorption temperature was fixed at 40 캜 and the absorption pressure at 1 atm. Carbon dioxide absorption experiments were carried out in the same manner, and the results are shown in Table 5 below.
(몰 CO2 /몰 아민)CO 2 absorption capacity
(Mol CO 2 / mol amine)
CO2 흡수속도
(g CO2/Kg 흡수제-min)Initial 10 minutes
CO 2 absorption rate
(g CO 2 / Kg absorbent-min)
[[ 실시예Example 33-40] 33-40]
흡수온도를 40 ℃, 흡수압력을 1 기압으로 고정하고, 실시예 1에서 사용한 삼성분계 흡수제의 조성을 변화시키면서 실시예 1과 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수 실험을 수행하여 흡수량을 측정한 다음, 압력은 상압으로 낮춘 후 질소를 15mL/분 속도로 흘려주면서 탈거 실험을 수행하였다. 첫 번째 이산화탄소의 흡수와 탈거가 종료되면 다시 동일한 조건에서 흡수와 탈거를 5회 반복하고, 초기 이산화탄소 흡수량과 5 회째 이산화탄소 흡수량을 비교하여 하기 표 6에 나타내었다.The absorption amount was measured by carrying out carbon dioxide absorption experiment in the same manner as in Example 1 while changing the composition of the ternary system absorbent used in Example 1 by fixing the absorption temperature at 40 ° C and the absorption pressure at 1 atm. Deg.] C and nitrogen was flowed at a rate of 15 mL / min. When the first carbon dioxide absorption and removal are completed, the absorption and the removal are repeated five times under the same conditions, and the initial carbon dioxide absorption amount and the fifth carbon dioxide absorption amount are shown in Table 6 below.
(℃)Removal temperature
(° C)
(몰 CO2/몰 아민)CO 2 absorption capacity
(Mol CO 2 / mol amine)
[[ 비교예Comparative Example ]]
모노에탄올아민 30중량% 포함되어 있는 수용액을 흡수제로 사용하여 1 기압, 40 ℃에서 이산화탄소를 흡수시키고 상압, 100 ℃에서 탈거시키는 실험을 실시예 32와 유사하게 5회 반복하였다. 첫 번째 흡수에서 이산화탄소는 모노에탄올아민 몰 당 0.62몰 만큼 흡수되었으나, 5회째에는 모노에탄올아민 몰 당 이산화탄소가 0.21몰 만큼만 흡수되어 용매의 흡수능이 약 66.1% 감소함을 확인하였다.An experiment in which carbon dioxide was absorbed at 1 atm and 40 ° C using an aqueous solution containing 30% by weight of monoethanolamine as an absorbent and then stripped at 100 ° C under atmospheric pressure was repeated five times in a manner similar to Example 32. In the first absorption, carbon dioxide was absorbed by 0.62 moles per mole of monoethanolamine. In the fifth time, however, the amount of carbon dioxide per mole of monoethanolamine was only absorbed by 0.21 moles, indicating that the absorption capacity of the solvent was reduced by about 66.1%.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다. It is to be understood that the present invention is not limited to the above embodiments and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention.
R1 : 흡수반응기 S1 : CO2 공급용기
S2 : CO2 저장용 실린더 P1 : 고압용 압력 변환기
PR1, PR2 : 압력조절기 T1, T2 : 온도계
V1 ~ V6 : 밸브 1 : 교반기 R1: absorption reactor S1: CO 2 supply vessel
S2: cylinder for storing CO 2 P1: pressure transducer for high pressure
PR1, PR2: Pressure regulator T1, T2: Thermometer
V1 to V6: Valve 1: Stirrer
Claims (13)
하기 화학식 1로 표시되는 입체장애가 있는 2급 알칸올아민을 주 흡수제로, 하기 화학식 2로 표시되는 입체장애가 없는 2급 알칸올아민을 속도증진제로, 하기 화학식 3으로 표시되는 입체장애를 지닌 3급 디알칸올아민을 재생촉진제로 사용하되,
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
이고, 여기서 R1은 C3~C8의 알킬기 또는 시클로알킬기, R2는 수소 또는 메틸기, R3는 C1~C8의 알킬기, 할로알킬, 또는 시크로알킬기, R4는 C1~C6의 선형 알킬기 및 R5는 수소, 메틸 또는 에틸기이되, 상기 주 흡수제는 1-메틸-2-(이소프로필아미노)에탄올이고, 상기 속도증진제는 2-(부틸아미노)에탄올이며, 상기 재생촉진제는 N-이소프로필 디(2-메틸에탄올아민)이고,
상기 1-메틸-2-(이소프로필아미노)에탄올 100중량에 대해 상기 2-(부틸아미노)에탄올 50중량부 및 상기 N-이소프로필 디(2-메틸에탄올아민) 16.7중량부를 포함하며, 상기 삼성분계 이산화탄소 흡수제의 알칸올아민 총량은 물 100중량에 대해 20중량부인 것을 특징으로 하는, 삼성분계 이산화탄소 흡수제. In the ternary carbon dioxide absorbent,
A secondary alkanolamine having a steric hindrance represented by the following Formula 1 as a main absorbent, a secondary alkanolamine having no steric hindrance represented by the following Formula 2 as a speed enhancer, a tertiary alkanolamine having a steric hindrance represented by the following Formula 3 The use of dialkanolamine as a regeneration promoter,
[Chemical Formula 1]
(2)
(3)
Wherein R 1 is a C 3 to C 8 alkyl or cycloalkyl group, R 2 is a hydrogen or a methyl group, R 3 is a C 1 to C 8 alkyl group, a haloalkyl or a cycloalkyl group, R 4 is a C 1 to C 6 and R 5 is hydrogen, methyl or ethyl, the main absorbent is 1- methyl-2- (isopropylamino) ethanol, the rate enhancer is 2- (butylamino) ethanol, N-isopropyl di (2-methylethanolamine)
50 parts by weight of 2- (butylamino) ethanol and 16.7 parts by weight of N-isopropyldi (2-methylethanolamine) were added to 100 parts by weight of 1-methyl-2- (isopropylamino) Wherein the total amount of alkanolamine in the particulate carbon dioxide absorbent is 20 parts by weight per 100 parts by weight of water.
제1항에 따른 삼성분계 이산화탄소 흡수제를 사용하여 이산화탄소를 포함하는 기체 혼합물로부터 이산화탄소를 흡수시키는 제1단계; 및
상기 삼성분계 이산화탄소 흡수제로부터 흡수된 이산화탄소를 탈거시키는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이산화탄소의 분리방법.As a method for separating carbon dioxide,
A first step of absorbing carbon dioxide from a gas mixture containing carbon dioxide using the ternary carbon dioxide absorbent according to claim 1; And
And a second step of removing carbon dioxide absorbed from the ternary carbon dioxide absorbent.
상기 제1단계의 흡수 온도는 20 ℃ 내지 60 ℃인 것을 특징으로 하는, 이산화탄소의 분리방법.10. The method of claim 9,
Wherein the absorption temperature in the first step is 20 ° C to 60 ° C.
상기 제1단계의 흡수 압력은 상압 내지 30 기압인 것을 특징으로 하는, 이산화탄소의 분리방법.10. The method of claim 9,
Wherein the absorption pressure in the first step is atmospheric pressure to 30 atmospheres.
상기 제2단계의 탈거 온도는 70 ℃ 내지 120 ℃인 것을 특징으로 하는, 이산화탄소의 분리방법.10. The method of claim 9,
And the stripping temperature in the second step is 70 ° C to 120 ° C.
상기 제2단계에서 탈거 압력은 상압인 것을 특징으로 하는, 이산화탄소의 분리방법. 10. The method of claim 9,
And the removal pressure in the second step is atmospheric pressure.
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| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20170328 Year of fee payment: 4 |
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