JP2020116528A - 複合アミン吸収液、co2又はh2s又はその双方の除去装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
R1−O−(R2−O)n−R3・・・(I)
ここで、(I)式中、R1は、炭素数2〜4の炭化水素基、R2は、プロピレン基、R3は、水素、nは、1〜3である。
R4−O−(R5−O)n−R6・・・(II)
ここで、(II)式中、R4は、アセチル基、R5は、エチレン基、R6は、アルキル基、nは、1である。
ここで、1級直鎖モノアミンにおいて、立体障害性の低い1級モノアミン(a1L成分)としては、例えばモノエタノールアミン(MEA)、3−アミノ−1−プロパノール、4−アミノ−1−ブタノール、ジグリコールアミンから選ばれる少なくとも一種を挙げることができる。なお、これらを組み合わせるようにしてもよい。
R1−O−(R2−O)n−R3・・・(I)
ここで、(I)式中、
R1は、炭素数2〜4の炭化水素基、
R2は、プロピレン基、
R3は、水素、
nは、1〜3である。
R4−O−(R5−O)n−R6・・・(II)
ここで、(I)式中、
R4は、アセチル基、
R5は、エチレン基、
R6は、アルキル基、
nは、1である。
図示しない吸収試験装置を用いて、CO2の吸収を行った。図2〜3は、試験例1−17における3成分系の複合アミン吸収液(直鎖モノアミン(a成分)、ジアミン(b成分)、第1のエーテル結合含有化合物(c成分)を水(d成分)に溶解したもの)のリボイラ熱量削減率を示す図である。図4は試験例18−19における3成分系の複合アミン吸収液(直鎖モノアミン(a成分)、ジアミン(b成分)、第2のエーテル結合含有化合物(c成分)を水(d成分)に溶解したもの)のリボイラ熱量削減率を示す図である。また、比較例としては、各試験例の配合から第1のエーテル結合含有化合物又は第2のエーテル結合含有化合物(c成分)を含まない点以外は試験例と同条件におけるリボイラ熱量を求め、この比較例のリボイラ熱量を基準として各リボイラ熱量削減率(%)を求めた。なお、試験例の成分一覧を下記[表1]に示す。
試験例1では、直鎖モノアミン(a成分)として、N−エチルアミノエタノールを用い、ジアミン(b成分)として2−メチルピペラジンを用い、第1のエーテル結合含有化合物エーテル(c成分)として、プロピレングリコールモノプロピルエーテルを用い、水(d成分)に溶解混合させて吸収液とした。
試験例5では、(1)の直鎖モノアミン(a成分)を2種類用い、第1の直鎖モノアミンとしてモノエタノールアミンを用いると共に、第2の直鎖モノアミンとして2−アミノ−2−メチル−1−プロパノールを用いた。
また、(2)のジアミン(b成分)としてピペラジンを用い、(3)の第1のエーテル結合含有化合物エーテル(c成分)として、プロピレングリコールモノプロピルエーテルを用い、水(d成分)に溶解混合させて吸収液とした。
試験例18では、(1)の直鎖モノアミン(a成分)を2種類用い、第1の直鎖モノアミンとしてモノエタノールアミンを用いると共に、第2の直鎖モノアミンとして2−アミノ−2−メチル−1−プロパノールを用いた。また、(2)のジアミン(b成分)としてピペラジンを用い、(4)の第2のエーテル結合含有化合物エーテル(c成分)として、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテルを用い、水(d成分)に溶解混合させて吸収液とした。
また、試験例1−4における{(b成分)と(c成分)}/(a成分)の重量比は0.53〜0.94とし、試験例5−6における{(b成分)と(c成分)}/(a成分)の重量比は0.84とし、試験例7における{(b成分)と(c成分)}/(a成分)の重量比は0.40とし、試験例8における{(b成分)と(c成分)}/(a成分)の重量比は0.35〜1.1とし、試験例9−17における{(b成分)と(c成分)}/(a成分)の重量比は0.61とし、試験例18−19における{(b成分)と(c成分)}/(a成分)の重量比は0.84とした。
また、試験例1−7における(c成分)とジアミン(b成分)との添加重量比((c)/(b))は、1.2〜7.8とし、試験例8における(c成分)とジアミン(b成分)との添加重量比((c)/(b))は0.99〜5.0とし、試験例9−19における(c成分)とジアミン(b成分)との添加重量比((c)/(b))は、1.2〜7.8とした。
また、試験例1−7における水(d成分)濃度は22〜45重量%、試験例8における水(d成分)濃度は17〜46重量%、試験例9−19における水(d成分)濃度は22〜45重量%とした。
試験例11の吸収液と、物理的吸収法で提案された特許文献2(米国特許明細書第4,705,673号)のExample1の組成の吸収液とのリボイラ熱量の比較を行った。その結果を下記[表2]に示す。ここで、試験例10の組成は、(1)の直鎖モノアミン(a成分)を2種類用い、第1の直鎖モノアミンとしてN−メチルジエタノールアミンを用いると共に、第2の直鎖モノアミンとして2−アミノ−2−メチル−1−プロパノールを用い、(2)のジアミン(b成分)としてピペラジンを用い、(3)の第1のエーテル結合含有化合物エーテル(c成分)として、プロピレングリコールモノプロピルエーテルを用い、水(d成分)に溶解混合させたものである。特許文献2(米国特許明細書第4,705,673号)のExample1の組成は、メチルジエタノールアミン(MDEA)、メトキシトリグリコール(MTG)、水である。なお、[表2]のリボイラ熱量削減率は、エーテル結合含有化合物を含まない点以外は[表2]の性能例と同条件における比較例[(c成分)エーテル結合含有化合物の濃度分だけ水の濃度を増加させた条件例]のリボイラ熱量に対する削減率である。
試験例1の第1のエーテル結合含有化合物(プロピレングリコールモノプロピルエーテル)と試験例7の第1のエーテル結合含有化合物(ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル)と、化学式IにおけるR2の炭素数が4(C4)以上のエーテル結合含有化合物(ブチレングリコールモノブチルエーテル)との水に対する溶解度の対比を行った。その結果を下記[表3]に示す。
試験例1の第1のエーテル結合含有化合物(プロピレングリコールモノプロピルエーテル)と試験例7のエーテル結合含有化合物(ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル)と、化学式IにおけるR3がアルキル基のエーテル結合含有化合物(プロピレングリコールジブチルエーテル)との水に対する溶解度の対比を行った。その結果を下記[表4]に示す。
試験例18の第2のエーテル結合含有化合物(酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル:炭素数5)、試験例19の第2のエーテル結合化合物(酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル:炭素数6)と、化学式IIにおけるR1がアルキル基のエーテル結合含有化合物(エチレングリコールエチルメチルエーテル(炭素数5)、エチレングリコールジエチルエーテル(炭素数6))の沸点の対比を行った。その結果を下記[表5]に示す。
13 産業燃焼設備
14 排ガス
16 排ガス冷却装置
17 CO2吸収液(リーン溶液)
18 CO2吸収塔
19 CO2を吸収したCO2吸収液(リッチ溶液)
20 吸収液再生塔
21 洗浄水
Claims (17)
- ガス中のCO2又はH2S又はその双方を吸収する吸収液であって、
(1)直鎖モノアミンと、
(2)ジアミンと、
(3)下記化学式(I)の第1のエーテル結合含有化合物とを、水に溶解してなることを特徴とする複合アミン吸収液。
R1−O−(R2−O)n−R3・・・(I)
ここで、(I)式中、
R1は、炭素数2〜4の炭化水素基、
R2は、プロピレン基、
R3は、水素、
nは、1〜3である。 - 請求項1において、
(3)の化学式(I)の第1のエーテル結合含有化合物が、プロピレングリコールアルキルエーテルであって、
前記プロピレングリコールアルキルエーテル中のアルキルエーテルが、エチルエーテル、プロピルエーテル、ブチルエーテルのいずれかであることを特徴とする複合アミン吸収液。 - ガス中のCO2又はH2S又はその双方を吸収する吸収液であって、
(1)直鎖モノアミンと、
(2)ジアミンと、
(4)下記化学式(II)の第2のエーテル結合含有化合物とを、水に溶解してなることを特徴とする複合アミン吸収液。
R4−O−(R5−O)n−R6・・・(II)
ここで、(II)式中、
R4は、アセチル基、
R5は、エチレン基、
R6は、アルキル基、
nは、1である。 - 請求項3において、
(4)の化学式(II)の第2のエーテル結合含有化合物が、酢酸エチレングリコールアルキルエーテルであって、
前記酢酸エチレングリコールアルキルエーテル中のアルキルエーテルが、メチルエーテル、エチルエーテルのいずれかであることを特徴とする複合アミン吸収液。 - 請求項1又は3において、
(1)の直鎖モノアミンが、1級直鎖モノアミン、2級直鎖モノアミン、3級直鎖モノアミンの少なくとも一つを含むことを特徴とする複合アミン吸収液。 - 請求項1又は3において、
(2)のジアミンが、1級直鎖ポリアミン、2級直鎖ポリアミン、環状ポリアミンの少なくとも一つを含むことを特徴とする複合アミン吸収液。 - 請求項1又は3において、
(1)の直鎖モノアミンと、(2)のジアミンとの濃度合計は、吸収液全体の40〜60重量%であることを特徴とする複合アミン吸収液。 - 請求項1において、
(1)の直鎖モノアミンに対して、(2)のジアミンと(3)の第1のエーテル結合含有化合物との配合割合は、(ジアミン+第1のエーテル結合含有化合物)/直鎖モノアミンが0.35〜1.1であることを特徴とする複合アミン吸収液。 - 請求項1において、
(2)のジアミンと(3)の第1のエーテル結合含有化合物との配合比率は、第1のエーテル結合含有化合物/ジアミン直鎖モノアミン重量比が、0.99〜7.8であることを特徴とする複合アミン吸収液。 - 請求項3において、
(1)の直鎖モノアミンに対して、(2)のジアミンと(4)の第2のエーテル結合含有化合物との配合割合は、(ジアミン+エーテル結合含有化合物)/直鎖モノアミンが0.35〜1.1であることを特徴とする複合アミン吸収液。 - 請求項3において、
(2)のジアミンと(4)の第2のエーテル結合含有化合物との配合比率は、
エーテル結合含有化合物/ジアミン直鎖モノアミン重量比が、0.99〜7.8であることを特徴とする複合アミン吸収液。 - CO2又はH2S又はその双方を含有するガスと吸収液とを接触させてCO2又はH2S又はその双方を除去する吸収塔と、CO2又はH2S又はその双方を吸収した溶液を再生する吸収液再生塔とを有し、前記吸収液再生塔でCO2又はH2S又はその双方を除去して再生した溶液を前記吸収塔で再利用する、CO2又はH2S又はその双方の除去装置であって、
請求項1乃至11のいずれか一つに記載の複合アミン吸収液を用いてなることを特徴とするCO2又はH2S又はその双方の除去装置。 - 請求項12において、
前記吸収塔の吸収温度が、30〜80℃であると共に、前記吸収液再生塔の再生温度が、110℃以上であることを特徴とするCO2又はH2S又はその双方の除去装置。 - 請求項12又は13において、
前記吸収塔入口のCO2分圧が、低分圧であることを特徴とするCO2又はH2S又はその双方の除去装置。 - CO2又はH2S又はその双方を含有するガスと吸収液とを接触させてCO2又はH2S又はその双方を吸収塔内で除去し、CO2又はH2S又はその双方を吸収した溶液を吸収液再生塔内で再生し、前記吸収液再生塔でCO2又はH2S又はその双方を除去して再生した溶液を前記吸収塔で再利用する、CO2又はH2S又はその双方の除去方法であって、
請求項1乃至11のいずれか一つに記載の複合アミン吸収液を用いてCO2又はH2S又はその双方を除去することを特徴とするCO2又はH2S又はその双方の除去方法。 - 請求項15において、
前記吸収塔の吸収温度が、30〜80℃であると共に、前記吸収液再生塔の再生温度が、110℃以上であることを特徴とするCO2又はH2S又はその双方の除去方法。 - 請求項15又は16において、
前記吸収塔入口のCO2分圧が、低分圧であることを特徴とするCO2又はH2S又はその双方の除去方法。
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