JP2012528709A - ガス混合物からｃｏ２を吸収するための方法、吸収媒体及び装置 - Google Patents

Abstract

ＣＯ₂は、ガス混合物から、ガス混合物を、水と２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジンとを含む吸収媒体と接触させることにより吸収される。本発明による吸収は、水と、２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジンと、少なくとも１種の有機溶剤とを均一相で含む。ガス混合物からＣＯ₂を分離するための本発明による装置は、吸収ユニットと、脱離ユニットと、循環される本発明による吸収媒体とを含む。

Description

本発明は、ガス混合物からＣＯ₂を吸収する方法、並びに前記方法を実施するための吸収媒体及び装置に関する。

ガス混合物からのＣＯ₂の吸収は、排煙からの二酸化炭素の除去にとって、とりわけ、発電プラントプロセスからのいわゆる温室効果の主因とみなされる二酸化炭素の放出の削減にとって、特に興味深い。同じように、ＣＯ₂の吸収は、精油所において天然ガス、バイオガス、合成ガス又はＣＯ₂含有ガス流からＣＯ₂を除去するためにも興味深い。さらに、幾つかのプロセスのためには、二酸化炭素が必要とされ、かつ本発明による方法を用いて、これらの方法のためにＣＯ₂が出発物質として供給されることができる。

技術水準
工業的規模では、ガス混合物からＣＯ₂を吸収するためには、通常、アルカノールアミンの水溶液が吸収媒体として使用される。負荷された吸収媒体は、加熱、より低い圧力への放圧又はストリッピングにより再生され、その際に二酸化炭素は脱離される。再生プロセス後に、吸収媒体は再び使用されることができる。これらの方法は、例えば、Rolker, J.；Arlt, W.；"Abtrennung von Kohlendioxid aus Rauchgasen mittels Absorption", Chemie Ingenieur Technik 2006, 78, p.416-424に記載されている。

これらの方法は、吸収及びその後の脱離によるＣＯ₂の分離のために相対的に多くエネルギーが必要とされ、かつ脱離の際に、吸収されたＣＯ₂の一部のみが再び脱離されるので、吸収及び脱離のサイクルにおいて、ＣＯ₂の吸収に利用されるアルカノールアミンの割合が低いという欠点を有する。さらにまた、使用される吸収媒体は、著しく腐食性である。

ＣＯ₂を吸収するためのイオン液体の使用は、X. Zhang et al., "Screening of ionic Liquids to Capture CO₂ by COSMO-RS and Experiments", AIChE Journal, 第54巻, p.2171-2728に記載されている。

発明の説明
公知の方法の欠点は、ガス混合物からＣＯ₂を吸収するための２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジンの使用により回避できることが目下意外にも見出された。

従って、本発明の対象は、ガス混合物を、水と２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジンとを含む吸収媒体と接触させることによって、ガス混合物からＣＯ₂を吸収する方法である。

本発明の対象は、さらに、水と、２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジンと、少なくとも１種の有機溶剤とを均一相で含む吸収媒体である。

本発明の対象は、さらにまた、吸収ユニット、脱離ユニット及び水と、２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジンと、少なくとも１種の有機溶剤とを均一相で含む循環される吸収媒体を含む、ガス混合物からＣＯ₂を分離するための装置でもある。

本発明による方法の場合に、ＣＯ₂の吸収は、ガス混合物を、水と２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジンとを含む吸収媒体と接触させることによって行われる。２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジンは、米国特許(US)第2,516,625号明細書及び米国特許(US)第4,701,530号明細書に記載された方法により、アセトン及びアンモニアから製造されることができる。

２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジンに加えて、吸収媒体は、２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジンの１種又はそれ以上の互変異性体、特に２，５−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジン、１，２−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジン及び１，２，３，４−テトラヒドロ−２，２，６−トリメチル−４−メチレンピリジンも含有していてよい。

好ましくは、本発明による方法において、吸収媒体は、水及び２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジンに加えて、さらに水と混和性の少なくとも１種の有機溶剤を含む。本発明の意味で、水と混和性の有機溶剤の概念は、少なくとも１０質量％が水に溶解するか又は水の少なくとも１０質量％が溶剤に溶解する溶剤を呼ぶ。特に好ましいのは、水との溶解度ギャップを有さず、かつ任意の比で水と混和性である、水と混和性の有機溶剤である。

好ましい一実施態様において、水と、２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジンと、水と混和性の少なくとも１種の有機溶剤とを含む吸収媒体は、一相である。吸収媒体の一相性は、水と混和性の有機溶剤の適した選択により、並びに水、２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジン及び水と混和性の有機溶剤の割合の適した選択により、達成されることができる。

同様に好ましいのは、水と、２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジンと、水と混和性の少なくとも１種の有機溶剤とを含む吸収媒体を有する実施態様であり、これらの場合に吸収媒体はＣＯ₂の吸収後に一相で存在する。ＣＯ₂の吸収後の吸収媒体の一相性は、吸収前の吸収媒体の一相性と同じ因子を用いて左右でき、かつ付加的にさらに、ガス混合物を吸収媒体と接触させる間の温度及び圧力の選択により左右できる。

本発明による方法は原則的に、ＣＯ₂を含有する任意のガス混合物を用いて、特に燃焼排ガス；生物学的プロセス、例えばコンポスト化、発酵又は浄化装置由来の排ガス；か焼プロセス、例えば石灰焼成及びセメント製造由来の排ガス；製鉄の高炉プロセス由来の残留ガス；化学的方法由来の残留ガス、例えばカーボンブラック製造又は蒸気改質による水素製造の排ガス；ＣＯ₂含有の天然ガス及びバイオガス；合成ガス；並びに精油プラントプロセスにおけるＣＯ₂含有ガス流を用いて、実施されることができる。

好ましくは、ガス混合物は、燃焼排ガス、特に好ましくはＣＯ₂ １〜６０体積％、特にＣＯ₂ ２〜２０体積％を含有する燃焼排ガスである。特に好ましい一実施態様において、ガス混合物は、発電プラントプロセス由来の燃焼排ガス、特に発電プラントプロセス由来の脱硫燃焼排ガスである。発電プラントプロセス由来の脱硫燃焼排ガスを用いる特に好ましい一実施態様において、発電プラントプロセスに知られた全ての脱硫法、好ましくは石灰乳でのガス洗浄、Walther法によるアンモニア水でのガス洗浄又はWellmann-Lord法によるガス洗浄が使用されることができる。好ましくは、本発明による方法において、Ｏ₂ １０体積％未満、特に好ましくはＯ₂ ６体積％未満を含有するガス混合物からのＣＯ₂の吸収が行われる。

さらに好ましい一実施態様において、ガス混合物は、天然ガス又はバイオガスであり、このガスはＣＯ₂に加えて主成分としてメタンを含有し、その際にＣＯ₂及びメタンの全量は、好ましくは５０体積％よりも多く、かつ特に８０体積％よりも多い。

ガス混合物を吸収媒体と接触させるために、本発明による方法のためには、気相を液相と接触させるのに適した全ての装置が使用されることができる。好ましくは、技術水準から知られたガススクラバー又は吸収塔、例えば膜接触装置、ラジアルフロースクラバー、ジェットスクラバー、ベンチュリスクラバー、回転スクラバー、不規則充填塔、規則充填塔及び段塔が使用される。特に好ましくは、向流運転での吸収塔が使用される。

本発明による方法において、ＣＯ₂の吸収は好ましくは０〜７０℃、特に好ましくは２０〜６０℃の範囲内の吸収媒体の温度で実施される。向流運転での吸収塔の使用の際に、吸収媒体の温度は特に好ましくは、前記塔への入口で３０〜６０℃であり、かつ前記塔からの出口で３５〜７０℃である。

ＣＯ₂の吸収は好ましくは、０．８〜５０バール、特に好ましくは０．９〜３０バールの範囲内のガス混合物の圧力で実施される。特に好ましい一実施態様において、吸収は、０．８〜１．５バール、特に０．９〜１．１バールの範囲内のガス混合物の全圧で実施される。特に好ましいこの実施態様は、発電プラントの燃焼排ガスからのＣＯ₂の吸収を、燃焼排ガスを圧縮せずに可能にする。

本発明による方法の好ましい一実施態様において、吸収媒体中に吸収されたＣＯ₂は、温度の上昇及び／又は圧力の低下により再び脱離され、かつ吸収媒体は、ＣＯ₂のこの脱離後に、再びＣＯ₂の吸収に使用される。吸収及び脱離のそのようなサイクルプロセスにより、ＣＯ₂は、ガス混合物から完全にか又は部分的に分離されることができ、かつガス混合物の他の成分とは別個に得られることができる。

温度の上昇又は圧力の低下に選択的にか又は温度上昇及び／又は圧力低下に加えて、脱離は、ＣＯ₂が負荷された吸収媒体のガスでのストリッピングにより実施されることもできる。

ＣＯ₂の脱離の際に付加的に水も吸収媒体から除去される場合には、吸収媒体に、吸収のための再使用の前に、場合によりさらに水が添加されることができる。

脱離のためには、液体からのガスの脱離のために技術水準から知られている全ての装置が使用されることができる。好ましくは、脱離は脱離塔中で実施される。選択的に、ＣＯ₂の脱離は１又はそれ以上のフラッシュ蒸発段階においても実施されることができる。

温度の上昇による脱離の際に、ＣＯ₂の脱離は、好ましくは５０〜２００℃、特に好ましくは８０〜１５０℃の範囲内の吸収媒体の温度で実施される。脱離の際の温度はその際に、吸収の際の温度を好ましくは少なくとも２０℃、特に好ましくは少なくとも５０℃上回る。

圧力の低下による脱離の際に、ＣＯ₂の脱離は、好ましくは０．０１〜１０バール、特に０．１〜５バールの範囲内の気相中の全圧で実施される。脱離の際の圧力は、吸収の際の圧力を好ましくは少なくとも１．５バール、特に好ましくは少なくとも４バール下回る。

温度の上昇による脱離の際に、ＣＯ₂の脱離の際の圧力は、ＣＯ₂の吸収の際より高くてもよい。この実施態様の場合に、ＣＯ₂の脱離の際の圧力は、ＣＯ₂の吸収の際の圧力を好ましくは５バールまで、特に好ましくは３バールまで上回る。この実施態様を用いて、ガス混合物から分離されたＣＯ₂は、機械的エネルギーを使用せずにガス混合物の圧力よりもより高い圧力に圧縮されることができる。脱離の際のより高い圧力により、吸収媒体の一相性が保証されることができる。

本発明による吸収媒体は、水、２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジン及び少なくとも１種の有機溶剤を均一相で含む。好ましくは、１バールで１００℃よりも高い、特に好ましくは１バールで１５０℃よりも高い沸点を有する有機溶剤が使用される。好ましくは、本発明による吸収媒体は、付加的にさらにＣＯ₂を含む。

本発明による吸収媒体は、水及び有機溶剤を好ましくは１０：１〜１：１の範囲内、特に好ましくは５：１〜２：１の範囲内の質量比で含有する。有機溶剤対２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジンの質量比は、好ましくは３：１〜１：３の範囲内、特に好ましくは２：１〜１：２の範囲内である。特に好ましいのは、水１０〜８０質量％、２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジン５〜５０質量％及び有機溶剤５〜５０質量％を含む吸収媒体である。

好ましい一実施態様において、本発明による吸収媒体は、有機溶剤としてスルホラン、CAS-No.126-33-0を、好ましくは少なくとも５質量％、特に好ましくは少なくとも１０質量％及び殊に少なくとも２５質量％のスルホランの割合で含有する。

さらに好ましい一実施態様において、本発明による吸収媒体は、有機溶剤として少なくとも１種のイオン液体、好ましくは少なくとも５質量％、特に好ましくは少なくとも１０質量％及び殊に少なくとも２５質量％のイオン液体の割合で含有する。

本発明の意味でのイオン液体は、アニオン及びカチオンの塩又はそのような塩の混合物であり、その際に前記塩もしくは塩の前記混合物は１００℃未満の融点を有する。好ましくは、イオン液体は、有機カチオンと有機アニオン又は無機アニオンとの１種又はそれ以上の塩からなる。異なる有機カチオン及び同じアニオンを有する複数の塩の混合物が特に好ましい。

有機カチオンとして、一般式（Ｉ）〜（Ｖ）：
Ｒ¹Ｒ²Ｒ³Ｒ⁴Ｎ⁺ （Ｉ）
Ｒ¹Ｒ²Ｒ³Ｒ⁴Ｐ⁺ （ＩＩ）
Ｒ¹Ｒ²Ｒ³Ｓ⁺ （ＩＩＩ）
Ｒ¹Ｒ²Ｎ⁺＝Ｃ（ＮＲ³Ｒ⁴）（ＮＲ⁵Ｒ⁶） （ＩＶ）
Ｒ¹Ｒ²Ｎ⁺＝Ｃ（ＮＲ³Ｒ⁴）（ＸＲ⁵） （Ｖ）
［上記式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵、Ｒ⁶は、同じか又は異なり、かつ水素、炭素原子１〜３０個を有する線状又は分枝鎖状の脂肪族炭化水素基又はオレフィン炭化水素基、炭素原子５〜４０個を有する環式脂肪族炭化水素基又は環式オレフィン炭化水素基、炭素原子６〜４０個を有する芳香族炭化水素基、炭素原子７〜４０個を有するアルキルアリール基、１種又はそれ以上の基−Ｏ−、−ＮＨ−、−ＮＲ´−、−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−、−（Ｏ）Ｃ−Ｏ−、−ＮＨ−Ｃ（Ｏ）−、−（Ｏ）Ｃ−ＮＨ−、−（ＣＨ₃）Ｎ−Ｃ（Ｏ）−、−（Ｏ）Ｃ−Ｎ（ＣＨ₃）−、−Ｓ（Ｏ₂）−Ｏ−、−Ｏ−Ｓ（Ｏ₂）−、−Ｓ（Ｏ₂）−ＮＨ−、−ＮＨ−Ｓ（Ｏ₂）−、−Ｓ（Ｏ₂）−Ｎ（ＣＨ₃）−又は−Ｎ（ＣＨ₃）−Ｓ（Ｏ₂）−により中断された炭素原子２〜３０個を有する線状又は分枝鎖状の脂肪族炭化水素基又はオレフィン炭化水素基、末端でＯＨ、ＯＲ´、ＮＨ₂、Ｎ（Ｈ）Ｒ´又はＮ（Ｒ´）₂により官能化された炭素原子１〜３０個を有する線状又は分枝鎖状の脂肪族炭化水素基又はオレフィン炭化水素基又は式−（Ｒ⁷−Ｏ）_n−Ｒ⁸のブロック状又はランダムに構成されたポリエーテル基を意味し、その際に式（Ｖ）のカチオンについてはＲ⁵は水素ではなく、
Ｒ´は、炭素原子１〜３０個を有する脂肪族炭化水素基又はオレフィン炭化水素基であり、
Ｒ⁷は、炭素原子２〜４個を有する線状又は分枝鎖状のアルキレン基であり、
ｎは、１〜２００、好ましくは２〜６０であり、
Ｒ⁸は、水素、炭素原子１〜３０個を有する線状又は分枝鎖状の脂肪族炭化水素基又はオレフィン炭化水素基、炭素原子５〜４０個を有する環式脂肪族炭化水素基又は環式オレフィン炭化水素基、炭素原子６〜４０個を有する芳香族炭化水素基、炭素原子７〜４０個を有するアルキルアリール基又は基−Ｃ（Ｏ）−Ｒ⁹であり、
Ｒ⁹は、炭素原子１〜３０個を有する線状又は分枝鎖状の脂肪族炭化水素基又はオレフィン炭化水素基、炭素原子５〜４０個を有する環式脂肪族炭化水素基又は環式オレフィン炭化水素基、炭素原子６〜４０個を有する芳香族炭化水素基又は炭素原子７〜４０個を有するアルキルアリール基であり、
Ｘは、酸素原子又は硫黄原子であり、かつ
その際に基Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵及びＲ⁶の少なくとも１個及び好ましくはいずれも水素とは異なる］で示されるカチオンが特に適している。

同じように適しているのは、基Ｒ¹及びＲ³が一緒になって４〜１０員の、好ましくは５〜６員の環を形成する式（Ｉ）〜（Ｖ）のカチオンである。

式（ＩＶ）のカチオン中で、好ましくは基Ｒ¹〜Ｒ⁵はメチル基であり、かつ基Ｒ⁶はエチル基又はｎ−プロピル基である。

式（Ｖ）のカチオン中で、好ましくは基Ｒ¹〜Ｒ⁴はメチル基である。

同様に適しているのは、上記で定義されるような１個の基Ｒ¹を有する環中に少なくとも１個の第四級窒素原子を有するヘテロ芳香族カチオン、好ましくはピロール、ピラゾール、イミダゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イソチアゾール、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、インドール、キノリン、イソキノリン、シンノリン、キノキサリン又はフタラジンの窒素原子上で置換された誘導体である。

無機アニオンとして、特に、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、硝酸イオン、硫酸イオン、硫酸水素イオン、リン酸イオン、リン酸水素イオン、リン酸二水素イオン、水酸化物イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオン及びハロゲン化物イオン、好ましくは塩化物イオンが適している。

有機アニオンとして、特に、Ｒ^aＯＳＯ₃ ^-、Ｒ^aＳＯ₃ ^-、Ｒ^aＯＰＯ₃ ^2-、（Ｒ³Ｏ）₂ＰＯ₂ ^-、Ｒ^aＰＯ₃ ^2-、Ｒ^aＣＯＯ^-、Ｒ^aＯ^-、(Ｒ³ＣＯ）₂Ｎ^-、（Ｒ^aＳＯ₂）₂Ｎ^-、ＮＣＮ^-、Ｒ^b ₃ＰＦ₃ ^-及びＲ^bＢＦ₃ ^-が適しており、ここでＲ^aは、炭素原子１〜３０個を有する線状又は分枝鎖状の脂肪族炭化水素基、炭素原子５〜４０個を有する環式脂肪族炭化水素基、炭素原子６〜４０個を有する芳香族炭化水素基、炭素原子７〜４０個を有するアルキルアリール基又は炭素原子１〜３０個を有する線状又は分枝鎖状のペルフルオロアルキル基であり、かつＲ^bは、炭素原子１〜３０個、好ましくは炭素原子１〜３個を有するペルフルオロアルキル基である。

好ましい一実施態様において、イオン液体は、１種又はそれ以上の１，３−ジアルキルイミダゾリウム塩を含み、その際にアルキル基は特に好ましくは、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル及びｎ−ヘキシルから互いに独立して選択されている。

さらに好ましい一実施態様において、イオン液体は、一般式（Ｉ）の１価のアニオン及びカチオンを有する１種又はそれ以上の第四級アンモニウム塩を含み、上記式中、
Ｒ¹は、炭素原子１〜２０個を有するアルキル基であり、
Ｒ²は、炭素原子１〜４個を有するアルキル基であり、
Ｒ³は、基（ＣＨ₂ＣＨＲＯ）_n−Ｈ［ここでｎは１〜２００であり、かつＲ＝Ｈ又はＣＨ₃である］であり、かつ
Ｒ⁴は、炭素原子１〜４個を有するアルキル基又は基（ＣＨ₂ＣＨＲＯ）_n−Ｈ［ここでｎは１〜２００であり、かつＲ＝Ｈ又はＣＨ₃である］である。

イオン液体の製造方法は、当業者には技術水準から知られている。

本発明による方法において、好ましくは前記の本発明による吸収媒体が使用される。

本発明による方法において、吸収媒体は、既に挙げた成分に加えて、さらに添加剤、好ましくは腐食抑制剤及び／又は湿潤を促進する添加剤を含有することができる。

腐食抑制剤として、本発明による方法において、アルカノールアミンを使用してＣＯ₂を吸収する方法に適している腐食抑制剤として当業者に知られている全ての物質、特に米国特許(US)第4,714,597号明細書に記載された腐食抑制剤が使用されることができる。

湿潤を促進する添加剤として、好ましくは非イオン界面活性剤、双性イオン界面活性剤及びカチオン界面活性剤の群からの１種又はそれ以上の界面活性剤が使用される。

適した非イオン界面活性剤は、アルキルアミンアルコキシラート、アミドアミン、アルカノールアミド、アルキルホスフィンオキシド、アルキル−Ｎ−グルカミド、アルキルグルコシド、胆汁酸、アルキルアルコキシラート、ソルビタンエステル、ソルビタンエステルエトキシラート、脂肪アルコール、脂肪酸エトキシラート、エステルエトキシラート及びポリエーテルシロキサンである。

適した双性イオン界面活性剤は、ベタイン、アルキルグリシン、スルタイン(Sultaine)、アンホプロピオナート(Amphopropionate)、アンホアセタート(Amphoacetate)、第三級アミンオキシド及びシリコベタインである。

適したカチオン界面活性剤は、炭素原子８〜２０個を有する１個又は２個の置換基を有する第四級アンモニウム塩、特に相応するテトラアルキルアンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、エステルクアート(Esterquats)、ジアミドアミンクアート、イミダゾリニウムクアート、アルコキシアルキルクアート、ベンジルクアート及びシリコーンクアートである。

好ましい一実施態様において、湿潤を促進する添加剤は、一般式Ｒ（ＯＣＨ₂ＣＨＲ´）_mＯＨ［ここでｍは４〜４０であり、式中、Ｒは、炭素原子８〜２０個を有するアルキル基、炭素原子８〜２０個を有するアルキルアリール基又はプロピレンオキシド単位３〜４０個を有するポリプロピレンオキシド基であり、かつＲ´はメチル又は好ましくは水素である］の１種又はそれ以上の非イオン界面活性剤を含む。

さらに好ましい一実施態様において、湿潤を促進する添加剤は、１０質量％を上回る［Ｓｉ（ＣＨ₃）₂Ｏ］単位及び１０質量％を上回る［ＣＨ₂ＣＨＲ−Ｏ］単位を有するポリエーテル−ポリシロキサンコポリマーを含み、上記式中、Ｒは水素又はメチルである。特に好ましいのは、一般式（ＶＩ）〜（ＶＩＩＩ）：
（ＣＨ₃）₃Ｓｉ−Ｏ−［ＳｉＲ¹（ＣＨ₃）−Ｏ］_n−Ｓｉ（ＣＨ₃）₃ （ＶＩ）
Ｒ²Ｏ−Ａ_p−［Ｂ−Ａ］_m−Ａ_q−Ｒ² （ＶＩＩ）
Ｒ²Ｏ−［Ａ−Ｚ］_p−［Ｂ−Ｓｉ（ＣＨ₃）₂−Ｚ−Ｏ−Ａ−Ｚ］_m−Ｂ−Ｓｉ（ＣＨ₃）₂［Ｚ−Ｏ−Ａ］_qＯ_1-qＲ² （ＶＩＩＩ）
［上記式中、
Ａは、式−［ＣＨ₂ＣＨＲ³−Ｏ］_r−の２価の基であり、
Ｂは、式−［Ｓｉ（ＣＨ₃）₂−Ｏ］_s−の２価の基であり、
Ｚは、炭素原子２〜２０個を有する２価の線状又は分枝鎖状のアルキレン基及び好ましくは−（ＣＨ₂）₃−であり、
ｎ＝１〜３０であり、
ｍ＝２〜１００であり、
ｐ，ｑ＝０又は１であり、
ｒ＝２〜１００であり、
ｓ＝２〜１００であり、
基Ｒ¹の１〜５個は一般式−Ｚ−Ｏ−Ａ−Ｒ²の基であり、かつ残りの基Ｒ¹はメチルであり、
Ｒ²は、水素又は炭素原子１〜２０個を有する脂肪族又はオレフィン系のアルキル基又はアシル基であり、かつ
Ｒ³は水素又はメチルである］で示されるポリエーテル−ポリシロキサンコポリマーである。

湿潤を促進する添加剤は、既に技術水準から水溶液用の添加剤として当業者に知られており、かつ技術水準から知られた方法により製造されることができる。

ガス混合物からＣＯ₂を分離するための本発明による装置は、吸収ユニットと、脱離ユニットと、循環される本発明による吸収媒体とを含む。本発明による装置の吸収ユニットとして、本発明による方法における吸収のために上記で記載された装置が適している。本発明による装置の脱離ユニットとして、本発明による方法における脱離のために上記で記載された装置が適している。好ましくは、本発明による装置は、アルカノールアミンを使用してガス混合物からＣＯ₂を分離するための装置から当業者に知られているような、吸収ユニットと脱離ユニットとを含む。

本発明による方法及び本発明による吸収媒体は、吸収媒体中での２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジンの使用により、公知の方法及び吸収媒体に比べて、特に工業的にたいてい使用されるアルカノールアミンに比べて、低温での前記吸収におけるＣＯ₂での吸収媒体のより高い負荷率を可能にし、ここで、本発明の意味での負荷率は、吸収媒体中のアミンに対するＣＯ₂のモル比を呼ぶ。さらにまた、本発明による方法の吸収媒体は、あまり腐食性でなく、かつアルカノールアミンを含有する吸収媒体よりも高いＣＯ₂の化学吸着速度を示す。吸収及び脱離のサイクルプロセスの実施態様において、さらに、公知の方法及び吸収媒体に比べて、特にアルカノールアミンに比べて、改善された二酸化炭素行程(Kohlendioxidhub)が達成され、ここで、本発明の意味での二酸化炭素行程は、ＣＯ₂の吸収後のＣＯ₂での吸収媒体の負荷率と、ＣＯ₂の脱離後のＣＯ₂での吸収媒体の負荷率との間の差を呼ぶ。これらの利点は、技術水準から知られた方法に比べて、低いＣＯ₂分圧を有するガス混合物からのＣＯ₂のより効果的な吸収、並びに装置の縮小及びエネルギー消費の低下を可能にする。より少ない腐食性のために、そのうえ、本発明による方法においては、腐食抑制剤は公知の方法よりもあまり必要とされない。

水及び２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジンに加えてさらに少なくとも１種のイオン液体を含有する本発明による吸収媒体を用いて、より高い温度及び／又はより低い圧力でのＣＯ₂の脱離は、脱離において溶剤の損失となることなく又は水の蒸発により固体の沈殿又は吸収剤の相分離となることなく、実施されることができる。

以下の実施例は本発明を説明するが、しかしながら本発明の対象を限定するものではない。

実施例
例１
サーモスタット調節され、かつ圧力調節を備えた気−液平衡の測定のための装置中に、２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジン１５質量％、スルホラン１５質量％及び水７０質量％の混合物を一定の温度で装入し、かつ気体の二酸化炭素と一定の圧力で接触させ、その際に圧力及び温度は変えた。それぞれ平衡状態の達成後に、負荷された吸収媒体中に吸収されたＣＯ₂の含量を測定し、それから負荷率を、負荷された吸収媒体中のアミンに対するＣＯ₂のモル比として計算した。調べた温度及び圧力及びそれらについて決定された負荷率は第１表にまとめられている。調べた圧力及び温度では、ＣＯ₂の吸収前後の吸収媒体は、一相であり、かつ均一であった。

例２（比較例）
例１を、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）３０質量％及び水７０質量％の混合物を用いて繰り返した。

負荷率から、第２表に記載された二酸化炭素行程は、１．５バールでの吸収及び脱離及び４０℃から１２０℃への温度増加による脱離について得られ、並びに第３表に記載された二酸化炭素行程は、１２０℃での吸収及び脱離及び１．５バールから０．５バールへの圧力低下による脱離について得られる。

Claims (18)

1. ガス混合物を吸収媒体と接触させることによってガス混合物からＣＯ₂を吸収する方法であって、
   吸収媒体が、水と２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジンとを含む
   ことを特徴とする、ガス混合物からＣＯ₂を吸収する方法。
2. 吸収媒体が、水と混和性の少なくとも１種の有機溶剤を含む、請求項１記載の方法。
3. 吸収媒体が一相である、請求項２記載の方法。
4. 吸収媒体がＣＯ₂の吸収後に一相で存在する、請求項２又は３記載の方法。
5. ガス混合物が燃焼排ガス、天然ガス又はバイオガスである、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 吸収媒体中に吸収されたＣＯ₂を、温度の上昇及び／又は圧力の低下により再び脱離させ、かつ吸収媒体を、ＣＯ₂のこの脱離の後に、再びＣＯ₂の吸収に使用する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 吸収を０〜７０℃の範囲内の温度で実施し、かつ脱離を５０〜２００℃の範囲内のより高い温度で実施する、請求項６記載の方法。
8. 吸収を０．８〜５０バールの範囲内の圧力で実施し、かつ脱離を０．０１〜１０バールの範囲内のより低い圧力で実施する、請求項６又は７記載の方法。
9. ガス混合物からＣＯ₂を吸収するための、２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジンの使用。
10. 水と、２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジンと、少なくとも１種の有機溶剤とを均一相で含む、
    ガス混合物からＣＯ₂を吸収するための吸収媒体。
11. 付加的にＣＯ₂を含む、請求項１０記載の吸収媒体。
12. 水対有機溶剤の質量比が１０：１〜１：１の範囲内である、請求項１０又は１１記載の吸収媒体。
13. 有機溶剤対２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジンの質量比が３：１〜１：３の範囲内である、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の吸収媒体。
14. 水１０〜８０質量％、２，３−ジヒドロ−２，２，４，６−テトラメチルピリジン５〜５０質量％及び有機溶剤５〜５０質量％を含む、請求項１０から１３までのいずれか１項記載の吸収媒体。
15. 有機溶剤としてスルホランを含有する、請求項１０から１４までのいずれか１項記載の吸収媒体。
16. 有機溶剤としてイオン液体を含有する、請求項１０から１５までのいずれか１項記載の吸収媒体。
17. 請求項１１から１６までのいずれか１項記載の吸収媒体を使用する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
18. 吸収ユニットと、脱離ユニットと、循環される吸収媒体とを含む、ガス混合物からＣＯ₂を分離するための装置であって、
    前記装置が、請求項１０から１６までのいずれか１項記載の吸収媒体を含む
    ことを特徴とする、ガス混合物からＣＯ₂を分離するための装置。