JP2012505077A5

JP2012505077A5 -

Info

Publication number: JP2012505077A5
Application number: JP2011532075A
Authority: JP
Filing date: 2009-10-08
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2029-10-08

Description

混合気体の脱酸方法及びシステム

本発明は、相強化された気−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、相強化された気−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、脱酸することが必要になる。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。再生ユニットにおいて、富酸性気体吸収剤は吸収された酸性気体及び貧酸性気体吸収剤を再生させるために分離される。そして、再生された貧酸性気体吸収剤は、再び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％を超える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再使用されるようになるため、吸収剤は、再生される必要がある。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が用いられる。

今、ある混合気体の脱酸方法が開示され、それが相強化された気−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の貧酸性気体相を富酸性気体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し、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する。

本発明のまた一実施形態は、混合気体を脱酸するシステムに関するものである。このシステムは、
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の富酸性気体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。

富酸性気体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、相強化された気−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。本発明の他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。

前述した課題を解決するための手段の説明と後述する発明の詳細な説明は、図面に合わせて読むことにより、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、図示のような正確な配置と手段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る。ここで引用された特許、出版された特許出願及び出版物は、いずれも参考文献として組み込まれる。

総合的に、本発明は、相強化された気−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。

相強化された気−液吸収は、最初には米国特許ＵＳＰａｔ．Ｎｏ．６，９６９，４１８に記載され、本発明にすべて導入され参考にされる。研究により、１種の有機物または有機混合物を気−液（通常は水相）吸収系に入れることによって、特定の気体の吸収スピードが著しく向上することを発見した。相強化された気−液吸収において、１つ以上の相が吸収気体に影響を与える。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的にこの相に蓄積される。

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、脱酸しようとする気体を含む混合気体に接触される。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と吸収剤の一部とし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は界面、すなわち吸収剤における両相の間の境界を有する。本発明のまた一実施形態において、有機相は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、混合気体が純化された混合気体に転換され、当該純化された混合気体は酸性気体を含まなくまたは含量が低減した酸性気体を含む。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は後でキャリア位相に転移され、最終的にここに蓄積する。転移プロセスが完成した後、第１の貧酸性気体相と富酸性気体相とが富酸性気体吸収剤に形成される。

第１の貧酸性気体相は、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の貧酸性気体相は、有機相が酸性気体を吸収する場合、１つまたは複数の、酸性気体と反応する有機相成分を含んでもよい。しかし、これらの有機相成分はキャリア位相の１つまたは複数の成分に置き換えられ、吸収された酸性気体がキャリア位相に転移される場合、これら有機相成分は、吸収された酸性気体から放出される。吸収された酸性気体がキャリア位相に転移される結果として、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もよい。

富酸性気体相は１つまたはもっと多くのキャリア位相成分からなる。富酸性気体相は、有機相が酸性気体を吸収する場合、１つまたは複数の、酸性気体と反応する有機相成分を含んでもよく、吸収された酸性気体がキャリア位相に移転される場合、これら有機相成分は、吸収された酸性気体から放出されない。富酸性気体相が単一液相で存在してもよく、多重相を含んでもよい。

富酸性気体吸収剤は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に分離される。相は分離ユニットにて本願に開示された観点における当業者に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、例えば分離ドラムにより、第１の貧酸性気体相と富酸性気体相が分離される。第１の貧酸性気体相と富酸性気体相は相の他の形式によっても互いに分離でき、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のキャリア位相への転移の完成後に、したがって第１の貧酸性気体相と富酸性気体相の完全な形成の後に、富酸性気体吸収剤が分離ユニットに供給される。

本発明のまた一実施形態において、吸収された酸性気体のキャリア位相への転移の完成前に、したがって第１の貧酸性気体相と富酸性気体相の完全な形成の前に、富酸性気体吸収剤が分離ユニットに供給される。

第１の貧酸性気体相と富酸性気体相の形成は、富酸性気体吸収剤の分離ユニットへの供給前、または同時、または後にしてもよい。分離された第１の貧酸性気体相は、再使用されるために吸収ユニットに循環されて、一方、富酸性気体相は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は収集されるか捨てられる。富酸性気体相は、本願に開示された観点における当業者に公知の再生方法で再生されてもよい。

第２の貧酸性気体相は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の貧酸性気体相は、例えば有機相が酸性気体を吸収する場合、酸性気体と反応する１つまたは複数の、有機相の再生成分を含んでもよく、吸収された酸性気体がキャリア位相に移転される場合、これら有機相の再生成分は、吸収された酸性気体から放出されない。第２の貧酸性気体相は単一液相でもよく、または多重相でもよい。第２の貧酸性気体相は吸収ユニットに循環され再使用される。

本発明の一実施形態において、各種相がポンプにより１つのユニットから他のユニットに転移される。本発明の他の実施形態において、各種相が重力により少なくとも幾つかのユニット間で転移される。

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し、本発明の他の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する。

本発明のさらに他の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し、及び分離された富酸性気体相が分離ユニットから再生ユニットに移動する。

また他の一般的な側面として、本発明は酸性気体を含む混合気体を脱酸するシステムに関する。このシステムはここで記載のように吸収ユニット、分離ユニット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、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する。

本発明の他の一実施形態において、再生ユニットが分離ユニットの下に位置するため、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する。

本発明のさらに他の一実施形態において、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、よっ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し、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する。

本発明の実施形態による脱酸プロセスは、不純物酸性気体が処分され得るものである場合に、さらに効率的に混合気体から不純物酸性気体を除去するために使用できる。あるいは、本発明の実施形態による脱酸プロセスは、不純物酸性気体が処分され得るものである場合に、さらに効率的に混合気体から重要な酸性気体を収集するために使用できる。

本発明の１つの側面で、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られる。酸性気体は、仮にキャリア位相によって直接吸収された場合より、もっと早いスピードで有機相に吸収される。本発明の他の側面において、一部の吸収剤と富酸性気体相のみが再生される必要があり、一方、分離された第１の貧酸性気体相がすぐ循環されて吸収ユニットにおいて再利用できるため、再生プロセスが必要とするエネルギーが低減される。本発明のさらに他の側面において、プロセスにおいて用いられる２つまたはもっと多くのユニットが同一の塔に置かれることにより、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、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。単一の塔における複数のユニットの使用が可能になり確実に応用できるのは、再生する必要がある富酸性気体相がより小さいサイズであることによる。伝統的な液−気分離プロセスにおいては、再生する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、吸収ユニットと再生ユニットを含む単一の塔は高すぎて実用的ではない。

図１は、本発明の一特定実施形態を示す。図１を参照すると、除去されるべき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１０にて互いに接触する。除去されるべき酸性気体は、例えば二酸化炭素、二酸化硫黄、Ｈ_２Ｓ、ＣＯＳ、ＣＳ _２、メルカプタン、フッ化物、ＨＣｌ、またはそれらの組合せである。酸性気体が除去されるに連れて、純化された混合気体２が吸収ユニット１０から放出され、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は、例えば、吸収塔または膜ユニットまたはその他の当業者に公知のいかなる分離ユニットでもよい。吸収剤は、キャリア位相とキャリア位相に非相溶性の有機相からなる。当業者には、吸収剤が２または複数の相を有し得ることは容易に理解されるであろう。例えば、吸収剤は、有機相とキャリア位相としての非相溶性水溶液からなることができる。吸収剤は、また多相でもよく、有機相と、キャリア位相としての非相溶性水溶液及び固相からなり、ここで固相は、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に形成される。

キャリア位相は、例えば、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。キャリア位相は水のみでもよい。キャリア位相は固相の１種または複数の塩でもよく、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。有機相は、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、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、Ｃ _８ −Ｃ _１２アルコールを含むアルコール類が挙げられる。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は、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って、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おいて、酸性気体が有機相に、物理的に、化学的に、または物理的及び化学的の両方で吸収される。酸性気体が有機相に溶解可能であり、有機相におけるいずれの成分とも化学反応しない場合に物理的吸収が発生する。物理的吸収の間、酸性気体が有機相に物理的に溶解され、いずれかの成分と化学反応することによって化学変化することはない。有機相により物理的に吸収された酸性気体の量は、混合物の気−液平衡により決定される。化学的吸収は、吸収された酸性気体が有機相における１種または複数の活性成分と化学反応して化学変化することによって起こり、１種または複数の反応生成物を形成する。有機相により化学的に吸収された酸性気体の量は、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される。

吸収ユニット１０における有機相の利用がプロセスの吸収スピードを向上させるのは、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からである。有機相が酸性気体を物理的に吸収するかまたは化学的に吸収するかによって、吸収された酸性気体がそれぞれ化学変化せず、または化学変化する。

そして、有機相とキャリア位相との間の界面で、さらなる化学変化を伴いまたは伴わず、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の成分とも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て化学変化を発生することはない。本発明の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、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、キャリア位相に化学的転移及び物理的転移の両方で転移する。キャリア位相が飽和するか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蓄積する。

図１において、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３０において、富酸性気体相６は処理されて、第２の貧酸性気体相１４の一部から再生された富酸性気体相の残分から吸収された酸性気体１２を分離する。吸収された富酸性気体１２がさらに処理されて、残分１６から酸性気体１８を分離する。残分１６は、１種または複数の、酸性気体の吸収および／または吸収された酸性気体の転移の間に酸性気体と反応する有機相とキャリア位相を含む。

分離した富酸性気体１８は、使用者の目的により処理されまたは収集される。残分１６は、第２の貧酸性気体相１４の一部として再生される。ほとんど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は、処理されてまたは未処理で吸収ユニット１０に循環して再利用される。

本発明の実施形態における再生プロセスは、例えば、熱分解、気体または水蒸気除去、蒸留、膜分離器による処理、滲透蒸発、及び圧力差異処理等を用いて実施されてもよい。

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が吸収ユニット１０に循環されて再使用される。また、本発明の他の一実施形態においては、第１の貧酸性気体相４と第２の貧酸性気体相１４は混合されることなく、吸収ユニット１０に循環されて再使用される。

図１に示されていないが、本願の開示により、当業者には、吸収剤３の循環された成分に加えて、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の間に損失された成分を補償するために追加し得ることは、容易に理解されるであろう。

図１において、吸収ユニット１０における吸収プロセスが終わった後、富酸性気体吸収剤５が分離ユニット２０に送られ、各相が互いに分離される。図１には、第１の貧酸性気体相４を富酸性気体相６から分離するための分離ユニット２０が示される。本発明の分離ステップは、嵩のある液相の分離に適するものとしてこの技術分野において知られる、１または複数の異なる型の相沈降槽または相分離ユニットを用いることによっても実現される。幾つかの例としては、単一な沈降槽、濾過、遠心分離、膜等が含まれる。

分離された第１の貧酸性気体相４は、その大部分または全部が有機相の成分からなり、吸収された酸性気体をほとんどまたは全く含まない。分離された第１の貧酸性気体相４は、さらに処理されるかまたは処理されずに、吸収ユニット１０に循環されて再利用される。

分離された富酸性気体相６は、その大部分または全部がキャリア位相と吸収された酸性気体の成分からなる。分離された富酸性気体相６は、また１種または複数の有機相の成分からなる。分離された富酸性気体相６は再生に供される。

図１において、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３０において、富酸性気体相６は処理されて吸収された酸性気体１２を第２の貧酸性気体相１４の一部として再生された富酸性気体相６の残分から分離する。吸収された酸性気体１２がさらに処理された後、残分１６から酸性気体１８が分離される。残分１６は、１種または複数の、酸性気体の吸収および／または吸収された酸性気体の転移の間に酸性気体と反応する有機相とキャリア位相成分を含む。分離された酸性気体１８が使用者の目的により処理されまたは収集され、残分１６は、第２の貧酸性気体相１４の一部として再生される。複数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が処理されてまたは未処理で吸収ユニット１０に循環して再利用される。

本発明の実施形態における再生プロセスは、例えば、熱分解、気体または水蒸気除去、蒸留、膜接触器による処理、滲透蒸発、及び圧力差異処理等を用いて実施されてもよい。

本発明の一実施形態においては、除去される酸性気体は二酸化炭素であり、有機相は、例えば、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なる群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、有機相がここで述べた１つまたは複数の成分のＣ _８−Ｃ_１２アルコール溶液を含む。キャリア位相は、例えば、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、ジブチルアミン塩、ジイソプロパノールアミン塩、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム及び水からなる群から選出される成分を含む。本発明の実施形態において、キャリア位相は、前記塩の水溶液からなる。本発明の他の一実施形態において、キャリア位相は、前記塩の固相塩からなる。図２が本発明の他の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が単一の塔１００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により分離ユニット２０に流動し、富酸性気体相と第１の貧酸性気体相４を分離する。分離後、富酸性気体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が得られる。第１の貧酸性気体相４と第２の貧酸性気体相１４がさらに混合器４０に流動し、混合器４０において混合され、これによって吸収剤３が得られる。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。

本発明の他の一実施形態により、第１の貧酸性気体相４と第２の貧酸性気体相１４が混合することなく、それぞれポンプで吸収ユニット１０に送られて再使用される。

再び、吸収剤３の循環に戻す成分の他に、１つまたは複数の吸収剤３の成分を添加して、脱酸プロセスの間に失った１つまたは複数の成分を補償することができる。

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とせず、このため、さらにエネルギーを省くことができる。

以下の例が本発明を説明するが、本発明の範囲を制限するものではない。

実施例１

吸収剤が２つの相を含み、一つの有機相と一つの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、２５〜４５℃で撹拌セル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、二酸化炭素がモノエタノールアミンと反応して有機相に化学吸収される。吸収された二酸化炭素は、吸収された二酸化炭素とモノエタノールアミンとの反応生成物として存在する。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、且つここで蓄積される。二酸化炭素気体の吸収後、吸収剤は重力により固定されて第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の貧酸性気体相は、吸収ユニットに循環されて再利用される。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は、再生ユニットに送られる。再生プロセスは熱分解で行われる。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再生プロセスの間に分離されなかった反応生成物からなる。再生プロセスから放出された二酸化炭素は、収集される。第２の貧酸性気体相は、吸収ユニットに循環されて再利用される。

実施例２

有機相とキャリア位相の２つの液相、及び二酸化炭素を含む混合気体からなる吸収剤が２５〜４５℃、大気圧で撹拌セルの吸収ユニットに供給される。有機相は、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することにより有機相が化学吸収される。吸収された二酸化炭素は、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。反応生成物は、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は、最終的に炭酸水素カリウム（の形式）でキャリア位相に存在する。

吸収剤は、二酸化炭素気を吸収した後、固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の貧酸性気体相は、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、炭酸カリウムと反応して生成した生成物から放出したジブチルアミン、イソオクチルアルコール、１つ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される。

富酸性気体水相は、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。再生プロセスは、熱分解または気体除去により行われる。再生プロセスは、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の酸貧酸性気体相に炭酸カリウム水溶液を含むようになる。

再生プロセスから放出され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される。

実施例３

吸収剤は、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２５〜４５℃、大気圧で撹拌吸収ユニットに供給される。有機相は、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。キャリア位相は、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は、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。反応生成物は、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蓄積する。

吸収剤が二酸化炭素気を吸収した後、固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の貧酸性気体相は、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して戻され再利用される。

二酸化炭素とジブチルアミンの反応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。再生プロセスは、熱分解または気体除去により行われる。

再生プロセスは、二酸化炭素とジブチルアミンを反応生成物から分離し、これによって第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。

再生プロセスから放出され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して戻され再利用される。

本発明理念を逸脱しない限り、以上記載の実施形態は、変更されてもよい。このため、この発明は、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含まれることが分かる。

Claims

相強化された気−液吸収を用いて、酸性気体を含有する混合気体の脱酸方法において、
吸収ユニット内の、キャリア位相と、キャリア位相とは非相溶性の有機相とを含む吸収剤に、混合気体を接触させるステップと、
有機相に酸性気体を吸収させ、酸性気体を吸収された酸性気体に転換し、これによって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し、これによって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、これによって第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の貧酸性気体相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、これによって酸性気体と第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、
を含み、
有機相が酸性気体の液体への吸収スピードを速くし、かつ、吸収した酸性気体をもうひとつの液体に転換することと、キャリア位相が液体に吸収された酸性気体を集積する
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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せ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。
前記酸性気体が二酸化炭素、ＳＯ_２、Ｈ_２Ｓ、ＣＯＳ、ＣＳ _２、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。
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。
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。
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。
吸収剤が、
（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。
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。
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。
第１の貧酸性気体相と第２の貧酸性気体相が循環回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。
富酸性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、後または同時に、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。
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ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
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。
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。
相強化された気−液吸収を用いて、混合気体を脱酸するシステムにおいて、
混合気体と、キャリア位相及びキャリア位相と非相溶性である有機相を含む吸収剤とを接触させる吸収ユニットであって、前記有機相は酸性気体を吸収して、酸性気体を吸収された酸性気体に転換して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た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して第１の貧酸性気体相と富酸性気体相とを富酸性気体吸収剤において形成する吸収ユニットと、
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、
を含み、
有機相が酸性気体の液体への吸収スピードを速くし、かつ、吸収した酸性気体をもうひとつの液体に転換することと、キャリア位相が液体に吸収された酸性気体を集積することを特徴とするシステム。
富酸性気体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に記載のシステム。
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に記載のシステム。
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に記載のシステム。