JP2012505077A - 気体混合物脱酸の方法及び体系 - Google Patents

Abstract

本発明は、混合気体の脱酸方法を提供し、該方法が吸収ユニットにおいて、吸収剤で混合気体に接触し、吸収剤が非相溶性の有機相とキャリア位相を含み、有機相が酸性気体を吸収し、酸性気体を被吸収された酸性気体に転換し、これで吸収剤を富酸性気体吸収剤に転換し、混合気体を純化された混合気体に転換し、吸収された酸性気体をキャリア位相に転移し、これで富酸性気体吸収剤に第１の貧酸性気体相と富酸性気体相を形成し、富酸性気体吸収剤を分離ユニットに供給し、これで第１の貧酸性気体相と富酸性気体相を分離し、それぞれの分離された第１の貧酸性気体を吸収ユニットに循環させ、分離された富酸性気体相を再生ユニットに供給し、これで酸性気体と第２の貧酸性気体相を得て、且つ第２の貧酸性気体相を吸収ユニットに循環させる。本発明の脱酸方法が従来の技術に比べて、エネルギーの消耗総量を最低レベルまでに低減し、且つ最大限に吸収スピードを向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、相強化した気液吸収を用いて気体混合物を脱酸するプロセスに関するものである。具体的には、本発明は、相強化した気液吸収を用いて気体混合物を脱酸するプロセスに関し、このプロセスが気体混合物において酸性気体の吸収スピードを向上するとともに、この脱酸作業のエネルギーの消耗総量が低減される。

粗天然ガスまたは相当量の酸性気体（例えば硫化水素、二酸化炭素または類似の汚染物）を含む気体混合物（混合気体）が利用される前、脱酸することは必要になる。脱酸プロセスは、混合気体における酸性気体と言う不純物を許容レベルまで低減する。このプロセスは、通常アミンの気体処理プロセスにより完成される。例えば精油所、天然ガス加工工場及び石油化学工場のような各種工業環境において、アミンの気体処理プロセスは、一般的である。アミンの気体処理プロセスは、アミンの水溶液を用いて天然ガスにおける酸性気体（例えば硫化水素と二酸化炭素）を除去することを含む。

通常の１種の脱酸プロセスは、気−液吸収することである。このプロセスは、通常アミンを含有する水溶液を混合気体に接触させ、混合気体における酸性気体を除去するようにする。ここでは、アミン溶液が酸性気体を吸収する吸収剤である。工業生産において、最も常用のアミンは、アルカノールアミンであり、例えばモノエタノールアミンとジエタノールアミンとが挙げられる。近年、メチルジエタノールアミンを用いて二酸化炭素を分離することが工業生産中に注目されている。ジイソプロパノールアミンは、今、メルカプタンプロセスとクラウス工場の排出酸性気体純化のＳＣＯＴプロセスとに用いられている。

典型的な気液吸収プロセスにおいて、酸性気体が吸収ユニットにおける吸収剤に吸収された後には、富酸性気体吸収剤は、再生ユニットに送られる。再生と富液において希釈された酸性気体に分離した後、富液は、貧液になる。そして、貧液は、再び回吸収ユニットに循環される。使用者の目的により、酸性気体は、収集されるか捨てられる。この気−液吸収プロセスにおいて、再生プロセスは、８０％のエネルギーの消耗総量を占める。吸収剤が吸収ユニットにて重複して使用されるようになるため、吸収剤は、再生する必要ある。また、典型的な気−液吸収プロセスには、単液相形式の吸収剤のみ用いられる。

今、ある混合気体の脱酸方法が開示され、それが相強化した気−液吸収に関し、この方法は、混合気体において酸性気体の吸収スピードを向上し、脱酸作業のエネルギーの消耗総量が低減される。

本発明には、混合気体を脱酸する方法を開示している。この方法は、
吸収ユニットにおいて、混合気体を吸収剤と接触させ、吸収剤がキャリア位相と有機相（キャリア位相に相溶しない）を含み、有機相が酸性気体を吸収することと酸性気体を吸収された酸性気体に転換することを許可して、これで吸収剤を富酸性気体吸収剤に転換し、混合気体を純化された混合気体に転換するステップと、
吸収された酸性気体をキャリア位相に転移することを許可して、第１の貧酸性気体相と富酸性気体吸収剤における富酸性気体相を形成するステップと、
富酸性気体吸収剤を分離ユニットに送り、これで第１の貧酸相を富酸相から分離するステップと、
分離された第１の貧酸性気体相を吸収ユニットに循環するステップと、
分離された富酸性気体相を再生ユニットに供給し、これで酸性気体と第２の貧酸性気体相を得るステップと、
第２の貧酸性気体相を吸収ユニットに循環するステップと、を含む。

本発明の実施形態において、富気体吸収剤が重力により吸収ユニットから分離ユニットに移動され、分離された富酸性気体相が重力により分離ユニットから再生ユニットに移動される。

本発明のまた一実施形態は、混合気体を脱酸する体系に関するものである。この体系は、
有機相が酸性気体を吸収し、酸性気体が吸収された酸性気体に転換され、吸収剤が富酸性気体吸収剤に転換され、混合気体が純化された混合気体に転換されるように、混合気体と非相溶性キャリア位相及び有機相を含む吸収剤とを接触させる吸収ユニットと、吸収された酸性気体がキャリア位相に転移される場合、第１の貧酸性気体相と富酸性気体吸収剤における第１の酸富気相を形成することと、富酸性気体吸収剤を分離された第１の貧酸性気体相と分離された第１の富酸性気体相に分離する分離ユニットと、分離された富酸性気体相を再生して、酸性気体と第２の貧酸性気体相を得る再生ユニットとを含む。

富酸吸収剤が重力作用下で吸収ユニットから分離ユニットに移動されるように、前記分離ユニットは、吸収ユニットより低い位置に置かれている。分離された富酸性気体相が重力作用下で分離ユニットから再生ユニットに移動されるように、前記再生ユニットは、前記分離ユニットより低い位置に置かれている。

本発明の実施形態において、吸収、分離及び再生ユニットは、同一の塔に位置し、富酸性気体吸収剤が重力により吸収ユニットから分離ユニットに移動され、分離された富酸性気体相が重力により分離ユニットから再生ユニットに移動されるように、分離ユニットが吸収ユニットの下に位置し、再生ユニットが分離ユニットの下に位置する。

本発明は、相強化した気液吸収を用いて、混合気体を脱酸するプロセスに関し、従来技術に比べて、エネルギーの消耗総量を最低レベルまでに低減させ、最大限に吸収スピードを向上させた。

本発明の実施形態による脱酸プロセスのステップを示すフロー図である。 本発明のまた一実施形態による脱酸プロセスのステップを示すフロー図である。

図面に合わせて前記簡単な説明と発明の細則を読み直せると、さらに良く分かるようになる。本発明を説明するために、図面は、好適な実施形態を示す。しかしながら、この発明は、図示のような特定なプロセスと機器とに限られていないことを理解されるべきである。

特別に定義することを除く、ここで本発明に関連する技術用語と科学的な用語は、通常に理解される技術術語と同一な意味を持つ。逆に、定義するならば、ここで使用される特定な用語になり、特定な専一性を持つのである。すべて引用された特許、出版された特許応用及び出版物（論文）は、いずれも参考文献から得られる。

総合的に、本発明は、相強化した気液吸収を用いて、混合気体を脱酸するプロセスに関し、同時にエネルギーの消耗総量を最低レベルまでに低減し、且つ最大限に吸収スピードを向上させる。

相強化した気液吸収は、最初には米国特許ＵＳ Ｐａｔ．Ｎｏ．６，９６９，４１８に記載され、ここではすべて導入し参考される。研究により、１種の有機物または有機混合物を気−液（通常が水相）吸収系に入れて、特定の気体の吸収スピードが著しく向上できることを発見した。相強化した気−液吸収において、１つ以上の相が吸収気体に参加する。１つの相が気体を吸収して吸収された気体をまた一相に転移してキャリア位相になり、吸収された気体が最終にこの相に集積する。

本発明の一実施形態により、吸収ユニットにおいて、吸収剤は、除酸しようとする気体を含む混合気体とに接触される。吸収剤は、キャリア位相とそれに対し非相溶性の有機相からなる。ここで、「キャリア位相に対し非相溶性の有機相」は、有機相がキャリア位相に対して吸収剤に割合になって溶液を形成しないことを示す。本発明のまた一実施形態において、有機相とキャリア位相が界面を有し、即ち吸収剤に両相の間の境界である。本発明のまた一実施形態において、有機相がキャリア位相と複数の界面を有し、例えば吸収剤に乳状液体で存在する。

有機相が移転媒介として、酸性気体を混合気体から吸収し、酸性気体を吸収された酸性気体に転換する。吸収プロセスが終わった後、吸収剤が富酸性気体吸収剤に転換され、混合気体転換が純化された混合気体であり、それが数低減した酸性気体を含まなくまたは含む。使用者の意図により、純化された混合気体は、収集されるか排出されてもよい。

吸収された酸性気体が後でキャリア位相に転移され、最終的にここに集積する。転移プロセスが完成した後、第１の貧酸性気体相が富酸性気体相と富酸性気体吸収剤に形成される。

第１の貧酸性気体相が１つまたは複数の酸性気体と反応しない有機相成分からなる。第１の貧酸性気体相も１つまたは複数の、有機相が酸性気体を吸収する場合、酸性気体と反応する有機相成分からなってもよい。これら有機相成分がキャリア位相の１つまたは複数の成分に交換されるため、吸収された酸性気体がキャリア位相に転移される場合、これら有機相成分が吸収された酸性気体から釈放する。吸収された酸性気体がキャリア位相に転移され、第１の貧酸性気体相がさらに１種または複数のキャリア位相成分を含んでよい。

富酸性気体相が１つまたはもっと多くのキャリア位相成分からなってもよい。富酸性気体相も１つまたは複数の有機相成分からなってもよく、これら有機相成分が酸性気体と反応でき且つ吸収された酸性気体がキャリア位相に移転される場合、吸収された酸性気体から釈放しない。富酸性気体相が単一液相で存在してもよく、多重相を含んでよい。

富酸性気体吸収剤が分離ユニットに供給されて第１の貧酸性気体相と富酸性気体相を分離する。相が分離ユニットにて当業者の公知の開示された相分離方法により分離される。例えば、相の密度に基づき、第１の貧気相と富気相が分離され、例えば分離鼓による。第１の貧気相と富気相も相のほかの形式により互に分離でき、例えば異なる相に対し異なる滲透性を有する膜による。

本発明の一実施形態において、吸収された酸性気体をキャリア位相の完成後に転移し、富酸性気体吸収剤が分離ユニットに供給されるため、第１の貧酸性気体相と富酸性気体相とを完全に形成した後である。

本発明のまた一実施形態において、吸収された酸性気体をキャリア位相の完成前に転移して、富酸性気体吸収剤が分離ユニットに供給されるため、第１の貧酸性気体相と富酸性気体相を完全形成する前である。

第１の貧酸性気体相と富酸性気体相の形成は、富気体吸収剤が分離ユニットの供給前、または同時、または後にしてもよい。分離された貧酸性気体相が、吸収ユニットに循環されて重複に使用し、富酸性気体相が再生ユニットに移転され、そこで、富酸性気体相が処理されて再生された酸性気体と第２の貧酸性気体相を形成する。使用者の意図により、再生された酸性気体が収集されるか捨てられる。富酸性気体相は、今開示された、当業者の熟知の再生方法で再生されてもよい。

第２の貧酸性気体相が１つまたは複数のキャリア位相の再生成分からなる。第２の貧酸性気体相も１つまたは複数の有機相の再生成分を含んでよく、例えばこれら有機相が酸性気体を吸収する場合、酸性気体と反応でき、吸収された酸性気体がキャリア位相に転移される場合吸収された酸性気体から釈放した有機相成分である。第２の貧酸性気体相が単一液相、または多重相でよい。第２の貧酸性気体相が吸収ユニットに循環され再利用できる。

本発明の一実施形態において、各種相がポンプによりユニットからまた一ユニットに転移される。本発明のほかの実施形態において、各種相が重力により各相間で転移される。

本発明の一実施形態において、富酸性気体吸収剤が重力により吸収ユニットから分離ユニットに移動され、本発明のまた一実施形態において、分離された富酸性気体相が重力により分離ユニットから再生ユニットに移動される。

本発明のまた一実施形態において、いずれも重力により、富酸性気体吸収剤が吸収ユニットから分離ユニットに移動され、及び富酸性気体相が分離ユニットから再生ユニットに移動される。

また一総体方面で、本発明が酸性気体を含む混合気体を脱酸する体系に関する。この体系がここで記載のように吸収、分離及び再生ユニットを含む。

本発明の一実施形態において、分離ユニットが吸収ユニットの下に位置するため、吸収剤が重力により吸収ユニットから分離ユニットに移動される。

本発明のまた一実施形態において、再生ユニットが分離ユニットの下位置するため、分離された富気相が重力により分離ユニットから再生ユニットに移動されるようになる。

本発明のまた一実施形態において、吸収、分離及び再生が同一の塔に置かれ、分離ユニットの位置が吸収ユニットより低く、再生ユニットの位置が分離ユニットより低く、富気体吸収剤が重力により吸収ユニットから分離ユニットに移動され、分離された富気相が重力により分離ユニットから再生ユニットに移動されるようになる。

本発明の実施形態により、この脱酸プロセスがさらに有効に混合気体における不純物酸性気体を除去できる。相対に、本発明のある実施形態により、この脱酸プロセスがさらに有効に混合気体に興味をもつ酸性気体を収集することに用いる。

本発明のまた一方面で、本発明の一実施形態として、吸収ユニットにおいて、有機相が酸性気体の吸収スピードを向上することに用いる。酸性気体がキャリア位相よりもっと直接で吸収がもっと早いスピードで有機相に吸収される。本発明のまた一主要方面で、一部の吸収剤と富酸性気体相が再生する必要があり、分離された第１の貧気相がすぐ循環されて吸収ユニットに再利用できるため、再生プロセスが必要するエネルギーが低減される。本発明のまた一方面で、脱酸性気体プロセスが消耗するエネルギーがさらに低減され、２つまたはもっと多くのユニットを同一の塔に置かれることにより、各種相が重力（ポンプを用いない）によりユニット間で転移するようになる。同一の塔において、複数のユニットの使用が確実に応用できることであり、少量の再生する必要がある富酸性気体相に対するためである。常規（伝統）の液−気分離プロセスにおいて、再生必要がある富酸性気体吸収剤の体積が富酸性気体相の体積（本発明の実施形態による）より著しく大きいため、伝統的な方法において、吸収と再生ユニットを含む単一塔が高すぎて実用的ではない。

図１は、本方法の一特定実施形態を示す。図１に対し、除去された酸性気体を含む混合気体１と吸収剤３が吸収ユニット１０に置かれる。混合気体１と吸収剤３が吸収ユニットにて互に接触する。除去される酸性気体が例えば二酸化炭素、二酸化硫黄、Ｈ_２Ｓ、ＣＯＳ、Ｃ_２Ｓ、メルカプタン、フッ化物、ＨＣＬ、またはそれらの組合を分ける。酸性気体が除去されることに連れて、純化された混合気体２が吸収ユニット１０から釈放され、使用者の意図により収集されまたは除去される。本発明の実施形態により、吸収ユニット１０が吸収塔または膜ユニットまたはその他のいずれか本業者が公知の分離ユニットであることを分ける。吸収剤が非相溶性のキャリア位相と有機相からなる。本業者が吸収剤２またはさらに大きくの相を受けやすい。例えば、吸収剤が２相を分け、有機相とキャリア位相とする非相溶性水溶液を分ける。吸収剤も多相でよく、有機相、非相溶性水溶液及びキャリア位相とする固相が挙げられ、酸性気体が有機相にて吸収され、及び／または吸収された酸性気体が水溶液に転移される場合、固相を形成する。

キャリア位相が水相または親水相でよい。キャリア位相が１種または複数の塩の水溶液を含んでよく、アルカリ塩溶液、アンモニウム塩溶液、アルカノールアミン塩溶液、アルカリ土類塩溶液を含むが、これらに限られない。キャリア位相も水のみでよい。キャリア位相も１種または複数の塩でよく、アルカリ塩、アンモニウム塩、アルカノールアミン塩及びアルカリ土類金属塩を含むが、これらに限られない。この塩が固体である。有機相が１つまたは複数の成分からなり、アルカン、不飽和炭化水素、アルコール、グリコール、エーテル、アルデヒド、ケトン、炭水化物、アミンとアルカノールアミン、及びアミノ酸を含むが、これらに限られない。好適な実施形態として、アルコール類がＣ_８−Ｃ_１２アルコールを含む。本発明の一実施形態において、有機相がアミン溶液を含み、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ピペラジン、ジブチルアミンまたはジイソプロピルアミンのアルコール、グリコールまたはグリコールエーテル溶液を含むが、これらに限られない。アミン溶液濃度が約０．１％〜９９．９９％（体積パーセンテージ）である。

本発明の一実施形態において、吸収剤におけるキャリア位相と有機相の割合が１００００：１〜１：１００００である。割合の例として、１００００：１、１０００：１、１００：１、１０：１、５：１、１：１、１：２、１：４、１：１０、１：５０、１：１００、１：１０００、または１：１００００が挙げられるが、キャリア位相と有機相の割合これらに限られない。

有機相が転移媒介として、酸性気体を吸収し、そして吸収された酸性気体をキャリア位相に転移する。本発明の実施形態により、酸性気体が有機相に接触する場合、混合気体と有機相間の界面により、酸性気体が有機相により物理または化学的に吸収される。酸性気体溶解が有機相にあり、有機相におけるいずれかの成分と化学反応する場合に物理的な吸収を発生しない。物理的な吸収期間、酸性気体が有機相に物理溶解され、いずれかの成分と化学反応しなくて化学変化しない。有機相により物理吸収された酸性気体量が混合物の気−液平衡により決定する。化学吸収が吸収された酸性気体が有機相における１種または複数の成分と化学反応して１種または複数の反応生成物を形成する。有機相により化学吸収された酸性気体量が酸性気体と有機相における１種または複数の活性成分間の反応により決定する。

吸収ユニット１０における有機相を利用してプロセス吸収スピードを向上させることが、酸性気体がキャリア位相により直接吸収するスピードよりも速いスピードで吸収剤により吸収される。有機相が物理吸収酸性気体または化学吸収酸性気体であることにより、吸収された酸性気体がそれぞれ化学変化しなくまたは化学変化する。

有機相とキャリア位相との間の界面で、化学変化が発生するかしないかで、吸収された酸性気体は、キャリア位相に転移される。

本発明の一実施形態において、吸収された酸性気体が物理的な吸収によりキャリア位相に転移されるが、キャリア位相におけるいずれか成分と化学反応を発生しない。吸収された酸性気体がキャリア位相に物理的に溶解され、キャリア位相におけるいずれかの成分と化学反応を発生しなくて化学変化を発生しない。本発明のまた一実施形態において、吸収されたキャリアがキャリア位相に転移され、キャリア位相における１種または複数の成分と化学反応を発生して１種または複数の生成物を形成する。また一実施形態において、吸収された酸性気体がキャリア位相に転移されてキャリア位相における１種または複数の成分と化学反応を発生して１種または複数の反応生成物を形成する。また一実施形態において、吸収された酸性気体が有機相とキャリア位相との間の界面により、化学と物理の方式でキャリア位相に転移される。キャリア位相飽和または使用者が吸収プロセスを中止するまで、吸収された酸性気体がキャリア位相に集積する。

図１について、分離された富酸性気体相６が再生ユニット３０に送られる。再生ユニットにおいて、吸収された富酸性気体１２が富酸性気体相６から分離する。富酸性気体相が再生した後、第２の貧酸性気体相１４とする。吸収された富酸性気体１２がさらに処理した後、富酸性気体１８を分離し、その他の物質１６が１種または複数の、有機相とキャリア位相と酸性気体との吸収プロセスまたは／及び転移プロセスにて反応する成分を含む。

分離した富酸性気体１８が使用者の目的により処理されまたは収集される。その他の物質１６が再生した後、第２の貧酸性気体相１４とする。複数のまたは全部のキャリア位相からなる第２の貧酸性気体相１４が処理または未処理により吸収ユニット１０に循環して再利用する。

現在の発明実施形態により、再生プロセスが熱分解、気体または水蒸気除去、蒸留、膜分離器、滲透蒸発、膜蒸発及び圧力差異処理等を用いてもよい。

図１に示すように、分離ユニット２０からの第１の貧酸性気体相４と再生ユニット３０からの第２の貧酸性気体相１４が混合器４０で混合され、そして生成した吸収剤３が入吸収ユニット１０に循環されて再び吸収使用する。本発明のまた一実施形態により、第１の貧酸性気体相４と第２の貧酸性気体相１４も混合しなくて吸収ユニット１０に直接循環されて再び吸収使用する。

図１に示されていないが、今の披露により、いずれかの技術者は、吸収剤３を循環戻す他に、付加の１種または１種以上の吸収剤３の成分が脱酸プロセスに損失された成分に補償できることを知っている。

図１について、吸収プロセスが吸収ユニット１０に終わった後、富気体吸収剤５が分離ユニット２０に送られ、これで各相を互に分離する。図１において、重力沈下槽２０が第１の貧酸性気体相４を富酸性気体相６から分離する。本発明の分離ステップも１種または複数の既知の、大量液相分離の相沈下または相分離ユニットに用いて実現する。ある例が単一沈下器、濾過、遠心、膜等を含む。

分離された第１の貧酸性気体相４が大部分または全部の有機相成分と僅か少ないまたはゼロ（吸収された酸性気体）を含む。分離された第１の貧酸性気体相４がさらに処理されて吸収ユニット１０に循環して再利用する。

分離された富酸性気体相６が大部分または全部キャリア位相と吸収された酸性気体を含む。分離された富酸性気体相６も１種または複数の有機相成分を含む。分離された富酸性気体相６が再生に用いる。

図１について、分離された富酸性気体相６が再生ユニット３０に送られ、再生ユニットにおいて、吸収された富酸性気体１２が富酸性気体相６から分離する。富酸性気体相が再生された後、第２の貧酸性気体相１４とする。吸収された酸性気体１２がさらに処理された後、酸性気体１８を分離し、その他の物質１６が１種または複数の、有機相とキャリア位相からの酸性気体が吸収プロセスまたは／及び転移プロセスに反応する成分を含み、分離した酸性気体１８が使用者の目的により処理されまたは収集され、その他の物質１６が再生した後、第２の貧酸性気体相１４とする。複数または全部のキャリア位相からなる気相１４が処理または未処理して吸収ユニット１０に循環して再利用する。

現在の発明実施形態により、再生プロセスが熱分解、気体または水蒸気除去、蒸留、膜分離器、滲透蒸発、膜蒸発、及び圧力差異処理等を用いてもよい。

図１に示すように、分離ユニット２０からの第１の貧酸性気体相４と再生ユニット３０からの第２の貧酸性気体相１４が混合器４０で混合し、そして生成した吸収剤３が吸収ユニット１０に循環して再び吸収使用する。本発明のまた一実施形態により、第１の貧酸性気体相４と第２の貧酸性気体相１４も混合しなくて吸収ユニット１０に直接循環して再び吸収使用する。

図１に示されていないが、今の披露により、いずれかの技術者は、吸収剤３を循環戻す他に、付加の１種または１種以上の吸収剤３の成分が脱酸プロセスで損失された成分に補償できることを知っている。

本発明の一実施形態には、除去された酸性気体が二酸化炭素であり、有機相が１つまたは複数のモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ピペラジン、ジブチルアミン及びジイソプロピルアミンから選出される成分を含む。本発明の好適な実施形態において、有機相が１つまたは複数の前記成分Ｃ８−Ｃ１２アルコール溶液を含む。キャリア位相が１つまたは複数のモノエタノールアミン塩、ジエタノールアミン塩、ピペラジン塩、ジブチル塩、ジイソプロパノールアミン、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム及び水から選出される成分を含む。本発明の実施形態において、キャリア位相が前記塩の水溶液からなる。本発明のまた一実施形態において、キャリア位相が以上前記の固相塩からなる。図２が本発明のまた一特定実施形態を示し、このプロセスにおいて、吸収ユニット１０、分離ユニット２０及び再生ユニット３０が同一の塔中にて組合う。吸収ユニット１０からの富酸性気体吸収剤が重力分離ユニット２０により、富酸性気体相と第１の貧気相４を分離し、分離後、富気相が重力により再生ユニット３０に流動し、ここで再生された酸性気体１８と第２の貧酸性気体相１４を得る。第１の貧気相４と第２の貧気相１４がさらに混合器４０に流動し、４０に混合し、これで吸収剤３を得る。吸収剤３がポンプにより吸収ユニット１０に輸送され、ここで混合気体１に接触してまた一循環を始める。

本発明のまた一実施形態により、第１の貧酸性気体相４と第２の貧酸性気体相１４が混合しなくて、それぞれポンプで吸収ユニット１０に送られる。

吸収剤３が循環戻す成分の他に、１つまたは複数の吸収剤成分を添加して脱酸プロセスに失った１つまたは複数の成分を補償する。

この実施形態において、吸収ユニット１０から再生ユニット３０までの液体転移がポンプエネルギーを必要しなく、このため、さらにエネルギーを省く。

以下の例が本発明を説明し、本発明の使用範囲を制限する傾向はない。

実施例１

吸収剤が２つの相を含み、一つ有機相と一つキャリア位相であり、二酸化炭素を含む混合気体が大気圧で、２５°Ｃ〜４５°Ｃで撹拌の吸収ユニットに供給される。有機相が体積比２０％のモノエタノールアミンと体積比８０％のデシルアルコールからなり、キャリア位相がモノエタノールアミンと二酸化炭素との反応生成物からなる。

有機相が混合気体に接触する場合、二酸化炭素が有機相にてモノエタノールアミンと反応して有機相化学吸収される。吸収された二酸化炭素がそれとモノエタノールアミンとの反応生成物で存在する。反応生成物が有機相とキャリア位相間の界面でキャリア位相に転移され、且つここで集積する。吸収剤が二酸化炭素気体を吸収した後、確定されて重力により第１の貧酸性気体相と富酸性気体相に分離される。未反応のモノエタノールアミンとデシルアルコールからなる第１の貧酸性気体相が吸収ユニットに循環されて再利用する。モノエタノールアミンと二酸化炭素の反応生成物からなる富酸性気体相が再生ユニットに送られる。再生ユニットが熱分解で行う。再生プロセスが二酸化炭素と第２の貧酸性気体相を分離させ、第２の貧酸性気体相が分離されたモノエタノールアミンと分離されない再生プロセスのいずれかの反応生成物からなる。再生プロセスから釈放した二酸化炭素が収集される。第２の貧酸性気体相が吸収ユニットに循環されて再利用する。

実施例２

吸収剤が有機相とキャリア位相の２つの液相からなる。二酸化炭素を含む混合気体が２５°Ｃ〜４５°Ｃ、大気圧で撹拌の吸収ユニットに供給される。有機相が体積比２０％のジブチルアミンと８０％イソオクチルアルコールからなる。キャリア位相が１５０ｇ／ｌの炭酸カリウム水溶液を含む。

有機が混合気体相に接触する場合、二酸化炭素がジブチルアミンと有機相にて反応することにより有機相化学吸収される。吸収された二酸化炭素が二酸化炭素とジブチルアミンの反応生成物形式で存在する。反応生成物がさらに炭酸カリウムとキャリア位相にて反応して炭酸水素カリウムを形成し、それが有機相とキャリア位相間の界面でキャリア位相に転移される。このため、吸収された二酸化炭素が最終に炭酸水素カリウム（の形式）でキャリア位相に存在する。

吸収剤が二酸化炭素気を吸収した後、確定されて重力により第１の貧酸性気体相と富酸性気体相に分離される。第１の貧酸性気体相が二酸化炭素と反応しないジブチルアミン、二酸化炭素とジブチルアミンの反応生成物が炭酸カリウムと反応して生成した生成物から釈放したジブチルアミン、イソオクチルアルコール、１種または複数のその他の成分を含み、この相が吸収ユニットに循環されて再利用する。

富酸性気体水相が炭酸水素カリウムと未反応の炭酸カリウムを含み、再生ユニットに送られる。再生プロセスが熱水解または気体除去により行われる。再生プロセスが二酸化炭素と炭酸カリウム（炭酸水素カリウムから）を分離して、生成した第２の酸貧気相に炭酸カリウム水溶液を含むようになる。

再生プロセスから釈放した二酸化炭素が収集されて、第２の貧酸性気体相が吸収ユニットに循環されて再利用する。

実施例３

吸収剤が有機相とキャリア位相の２つの液相を含み、二酸化炭素を含む混合気体が２５°Ｃ〜４５°Ｃ、１つの大気圧で撹拌吸収ユニットに供給される。有機相が体積比２０％のジブチルアミンと８０％のイソオクチルアルコールからなる。キャリア位相が水溶液である。

有機相が混合気体相に接触する場合、二酸化炭素がジブチルアミンと有機相にて反応して有機相により化学吸収される。吸収された二酸化炭素が二酸化炭素とジブチルアミンとの反応生成物形式で存在する。反応生成物が後で有機相とキャリア位相間の界面によりキャリア位相に転移されてここで集積する。

吸収剤が二酸化炭素気を吸収した後、確定されて重力により第１の貧酸性気体相と富酸性気体相に分離される。第１の貧酸性気体相が未反応のジブチルアミン、イソオクチルアルコールまたは１種または複数のその他の成分を含み、この相が吸収ユニットに循環戻され再利用する。

二酸化炭素とジブチルアミン反応形成の生成物を含む富酸性気体水相が再生ユニットに送られる。再生プロセスが熱分解または気体除去により行われる。

再生プロセスが二酸化炭素とジブチルアミンを反応生成物から分離し、これで第２の貧酸性気体相を形成し、それが分離されたジブチルアミンからなる。

再生プロセスから釈放した二酸化炭素が収集され、第２の貧酸性気体相が吸収ユニットに循環戻され再利用する。

本発明理念を逸脱しない限り、以上記載の実施形態が変更されてもよい。このため、この発明が解釈した特定実施形態に限られなく、ある変更が添付した本発明の主旨と範囲内に覆われることが分かる。

Claims (25)

1. 酸性気体を含有する混合気体の脱酸方法において、
   吸収ユニットには、非相溶性の有機相とキャリア位相を含む吸収剤を混合気体に接触させるステップと、
   有機相が酸性気体を吸収し、酸性気体を被吸収される酸性気体に転換し、これで吸収剤を富酸性気体吸収剤に転換し、混合気体を純化される混合気体に転換するステップと、
   吸収された酸性気体をキャリア位相に転移し、これで富酸性気体吸収剤に第１の貧酸性気体相と富酸性気体相を形成し、富酸性気体吸収剤を分離ユニットに供給し、これで第１の貧酸性気体相と富酸性気体相を分離するステップと、
   それぞれ、分離された第１の貧酸性気体を吸収ユニットに循環させるステップと、
   分離された富酸性気体相を再生ユニットに供給し、これで酸性気体と第２の貧酸性気体相を得るステップと、
   第２の貧酸性気体相を吸収ユニットに循環させるステップと、
   を含むことを特徴とする酸性気体を含有する混合気体の脱酸方法。
2. 前記有機相がアルカン、不飽和炭化水素、アルコール、グリコール、エーテル、アルデヒド、ケトン、炭水化物、アミン、アルカノールアミン、アミノ酸から選出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記アルコールがＣ_８〜Ｃ_１２アルコールの１つから選出されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記キャリア位相が親水性であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記キャリア位相が水相を含有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記キャリア位相が、アミン塩、アンモニウム塩、アルカノールアミン塩、アルカリ塩、アルカリ土類金属塩、アミノ酸塩及び水から選出される成分を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記キャリア位相と有機相の体積比が１００００：１〜１：１００００であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記体積比が５０：１〜１：５０であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記富酸性気体相が、熱分解、気体除去、水蒸気蒸留、蒸留、浸透膜、蒸発膜、沈下処理、圧力差異処理またはそれらの組合から選出されるプロセスにより再生されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記酸性気体が二酸化炭素、ＳＯ_２、Ｈ_２Ｓ、ＣＯＳ、Ｃ_２Ｓ、メルカプタン、フッ化物及びＨＣＬから選出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 前記酸性気体がＳＯ_２であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 有機相がアルカノールアミン、ジエタノールアミン、ピペラジン、ジブチルアミン、ジイソプロピルアミンから選出される１種の成分を含み、前記成分がグリコール、グリコールエーテル及びＣ_８−Ｃ_１２アルコールから選出される少なくとも１種に溶解されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記キャリア位相がモノエタノールアミン塩、ジエタノールアミン塩、ピペラジン塩、ジブチルアミン塩、ジイソプロピルアミン塩、炭酸水素カリウム及び炭酸カリウムから選出される１種を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
14. 吸収剤含が、
    （１）モノエタノールアミンが少なくとも１種のアルコール、グリコール、グリコールエーテルにおいて溶液、及び１種または複数のモノエタノールアミンと二酸化炭素との反応物と、
    （２）モノエタノールアミンが少なくとも１種のアルコール、グリコールエーテルとグリコールにおいて溶液、及び１種または複数のモノエタノールアミンと二酸化炭素反応生成物との水溶液と、
    （３）ジエタノールアミンが少なくとも１種のアルコール、グリコールエーテルとグリコールにおいて溶液、及び１種または複数のジエタノールアミンと二酸化炭素との反応生成物と、
    （４）ジエタノールアミンが少なくとも１種のアルコール、グリコールエーテルとグリコールにおいて溶液、及び１種または複数のジエタノールアミンと二酸化炭素の反応生成物との水溶液と、
    （５）ピペラジンが少なくとも１種のアルコール、グリコールエーテルとグリコールにおいて溶液、及び１種または複数のピペラジンと二酸化炭素との反応生成物と、
    （６）ピペラジンが少なくとも１種のアルコール、グリコールエーテルとグリコールにおいて溶液、及び１種または複数のピペラジンと二酸化炭素との水溶液と、
    （７）ジブチルアミンが少なくとも１種のアルコール、グリコールエーテルとグリコールにおいて溶液、及び１種または複数のジブチルアミンと二酸化炭素との反応生成物と、
    （８）ジブチルアミンが少なくとも１種のアルコール、グリコールエーテルとグリコールにおいて溶液、及び１種または複数のジブチルアミンと二酸化炭素の反応生成物との水溶液と、
    （９）ジブチルアミンが少なくとも１種のアルコール、グリコールエーテルとグリコールにおいて溶液、及び炭酸カリウムの水溶液と、
    （１０）ジイソプロピルアミンが少なくとも１種のアルコール、グリコールエーテルとグリコールにおいて溶液、及び１種または複数のジイソプロピルアミンと二酸化炭素との反応生成物と、
    （１１）ジイソプロピルアミンが少なくとも１種のアルコール、グリコールエーテルとグリコールにおいて溶液、及び１種または複数のジイソプロピルアミンと二酸化炭素の反応生成物との水溶液と、
    （１２）ジイソプロピルアミンが少なくとも１種のアルコール、グリコールエーテルとグリコールにおいて溶液、及び炭酸カリウムの水溶液と、
    から選出される一対の有機相とキャリア位相を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
15. 前記有機相が物理的な方法により酸性気体を吸収することを特徴とする請求項１に記載の方法。
16. 前記有機相が化学的な方法により酸性気体を吸収することを特徴とする請求項１に記載の方法。
17. 第１の貧酸性気体相と第２の貧酸性気体相が循環回吸収ユニットの前に混合されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
18. 富気体吸収剤が吸収された酸性気体をキャリア位相に転移する前、後または当時に、分離ユニットに供給されるため、第１の貧酸性気体相と富酸性気体相を形成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
19. 富気体吸収剤が重力により吸収ユニットから分離ユニットに移動されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
20. 分離された富酸性気体相が重力により分離ユニットから再生ユニットに移動されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
21. 富酸性気体吸収剤が重力により吸収ユニットから分離ユニットに移動され、分離された富酸性気体相が重力により分離ユニットから再生ユニットに移動されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
22. 混合気体を脱酸する体系において、
    混合気体と非相溶性キャリア位相及び有機相を含む吸収剤とを接触させる吸収ユニットと、
    前記有機相が酸性気体を吸収して、酸性気体を吸収される酸性気体に転換し、吸収剤を富酸性気体吸収剤に転換し、同時に混合気体を純化される混合気体に転換して、吸収された酸性気体がキャリア位相に転移された場合、第１の貧酸性気体相と富酸性気体吸収剤における第１の富酸性気体相とを形成しており、
    富酸性気体吸収剤を分離された第１の貧酸性気体相と分離された第１の富酸性気体相に分離する分離ユニットと、
    分離された富酸性気体相を再生して、酸性気体と第２の貧酸性気体相を得る再生ユニットと、
    を含むことを特徴とする体系。
23. 富酸吸収剤が重力作用下で吸収ユニットから分離ユニットに移動されるように、前記分離ユニットが吸収ユニットより低い位置に置かれることを特徴とする請求項２２に記載の体系。
24. 分離された富酸性気体相が重力作用下で分離ユニットから再生ユニットに移動されるように、前記再生ユニットが前記分離ユニットより低い位置に置かれることを特徴とする請求項２２に記載の体系。
25. 前記吸収ユニット、分離ユニット及び再生ユニットが同一の塔に位置し、富酸性気体吸収剤が重力により吸収ユニットから分離ユニットに移動され、分離された富酸性気体相が重力により分離ユニットから再生ユニットに移動されるように、分離ユニットが吸収ユニットの下に位置し、再生ユニットが分離ユニットの下に位置することを特徴とする請求項２２に記載の体系。

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