JP3048983B2 - 二酸化炭素吸収除去用剤 - Google Patents
二酸化炭素吸収除去用剤Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
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- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
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- Gas Separation By Absorption (AREA)
Description
ガス,製油所ガスおよび火力発電所の排気ガス等)中
に、不純物として含まれている二酸化炭素を、図4に示
すような装置により、吸収除去するため水溶液として使
用に供されるものであって、高濃度において二酸化炭素
を吸収しても、装置を構成する炭素鋼に対する腐食性が
極めて低く、かつその他の酸性ガスも同時に除去できる
特定の第一アルカノールアミンに関する。
ス等のガス中に不純物として含まれている二酸化炭素の
吸収除去剤として、第一,第二及び第三等のアルカノー
ルアミンの水溶液が用いられている。
A)、ジグライコールアミン(DGA)、ジエタノール
アミン(DEA)、ジイソプロパノールアミン(DIP
A)、トリエタノールアミン(TEA)、およびメチル
ジエタノールアミン(MDEA)などである。これらの
アルカノールアミン類が二酸化炭素と反応し易く、また
吸収した二酸化炭素を加熱により容易に放出する性質を
利用したものである。
収除去装置は、通常図4に模式図で示すように、主とし
て炭素鋼(一部ステンレス鋼)により構成されており二
酸化炭素を含むガス11は吸収塔12の下部から該塔内
に導入される。このガスは塔上部からのアルカノールア
ミン水溶液13と向流接触し、ガス中の二酸化炭素はア
ルカノールアミン水溶液13に吸収され、二酸化炭素が
吸収除去されたガスは11aとして塔頂から排出され
る。二酸化炭素を吸収したアルカノールアミン水溶液1
4は塔底部から出て熱交換器17で昇温され、アルカノ
ールアミン再生塔15の塔頂部に導かれる。再生塔15
内で、リボイラー18中でアルカノールアミン水溶液2
1から発生したスチームとの向流接触により、二酸化炭
素16がアルカノールアミン水溶液から放出される。二
酸化炭素を放出した高温のアルカノールアミン水溶液1
3は再生塔15の塔底から出て、圧送ポンプ19を介し
て熱交換器17および冷却器20で冷却され再び吸収塔
12に導かれる。なお、再生塔15の頂部から排出され
る二酸化炭素と水蒸気24は、凝縮器22により、水蒸
気が凝縮されて、気液分離器23により、二酸化炭素を
除去されたのち、凝縮水は再生塔15の上部に導入され
る。また、アルカノールアミン水溶液から脱離された二
酸化炭素は凝縮器22により、付随した水蒸気が凝縮さ
れて、次いで気液分離器23により気液分離されたのち
排出される。
鋼に対する腐食作用が強く、加熱によりアルカノールア
ミン水溶液から放出される再生塔内で特に激しい。腐食
対策としてSUS304などのステンレス鋼が使用され
るが、この材料も激しい腐食を受け、カーペンター20
Cb3などの非常に高級な材料も使用されるが、この材
料も腐食する場合もあるという厳しさである。
を用いて二酸化炭素を吸収除去するに当っては、アルカ
ノールアミン濃度を高濃度下で行ない、かつ装置の腐食
が抑制されるならば、運転費用も低く抑えられ、能率は
向上し経済的にも極めて有利となる。
されているアルカノールアミンのうち、第一及び第二ア
ルカノールアミンに属するものは、二酸化炭素の吸収速
度が速いものの、その水溶液濃度を上げると二酸化炭素
を吸収した際に、吸収除去装置に用いられる炭素鋼に対
する腐食性が一層高まるという不都合があった。
高濃度水溶液で使用しても、炭素鋼の腐食は比較的低い
が、二酸化炭素の吸収速度が遅いので吸収速度を高める
ために吸収速度の速い第一又は第二アルカノールアミン
類などを混合しての使用が必要であった。その場合混合
する第一又は第二アルカノールアミンの濃度が高いと腐
食性が上昇するという問題があり、調整が困難であっ
た。
し、その高濃度水溶液により二酸化炭素を速やかに吸収
させ、かつ、二酸化炭素による炭素鋼に対する腐食性が
低く、効率よくガス中の二酸化炭素を吸収除去すると共
に、不純物としてのその他の酸性ガスも速やかに除くこ
とのできるアルカノールアミンを提供することを目的と
する。
の結果、従来用いられていなかった特定のアルカノール
アミン、すなわちn−プロパノールアミン(NPA)
が、特に高濃度水溶液において気体又は液体から二酸化
炭素を速やかに吸収し、かつ該水溶液は炭素鋼に対する
腐食性が著しく低いという作用効果を奏する事実を後記
する実験によって確認し、この新知見に基づいて本発明
に到達した。
ンを用いたことを特徴とする二酸化炭素の吸収除去用剤
である。また本発明は、n−プロパノールアミンにメチ
ルジエタノールアミン(MDEA)を混合して用いるこ
とができる。
カノールアミン類の水溶液中の炭素鋼の腐食について1
00〜135℃で研究した結果、以下の知見が得られ
た。すなわち、第三アルカノールアミン類の場合には、
炭素鋼表面に保護性の炭酸鉄が生成し、それ以後の腐食
が抑えられる。一方、第一アルカノールアミン類の場合
には、保護性の炭酸鉄が生成せず炭素鋼は激しい全面腐
食を受ける。その原因は、第一アルカノールアミン類が
二酸化炭素を吸収するとキレート作用の強いカーバメイ
トが生成するためであることが認められた。
来用いられてきたMEA〜MDEAなどのアルカノール
アミン類はそのアミノアルカノール基でキレート化合物
が生成すると、水溶性の5員環のキレート化合物となっ
た。普通、5員環が最も安定なキレート化合物となるこ
とが知られている。そのキレート化合物が水溶性であれ
ば、腐食が加速されるものと考えられる。より安定性の
低いキレート化合物であれば、腐食の促進は5員環のも
のと比べ低いものと考えられる。本発明は、5員環を形
成する第一アルカノールアミン類と、それ以外の大きさ
のキレート環を形成する第一アルカノールアミン類の、
高温・二酸化炭素環境中での炭素鋼の腐食に対する影響
を下記の実験により比較検討することによりなされた。
水で所定の濃度に希釈した第一アルカノールアミン水溶
液1を20mlと、通常の前処理をした10×50×2
mmの短冊型炭素鋼試験片2を試験管3に入れ、その試
験管に通気可能なように発泡シリコーン栓4をした。そ
の試験管3を、ハステロイC−276内張りの内容量
2.3リットル(l)のオートクレイブ5に収容した。
オートクレイブの蓋5aを閉め、オートクレイブのバル
ブを開き、二酸化炭素をボンベから導入し、オートクレ
イブ内を3.5MPa(ゲージ圧)に加圧した後、オー
トクレイブを100℃まで昇温した。
片を取り出した。防食剤を添加した希塩酸中で、表面に
付着した腐食生成物を溶解除去した。試験片を水洗、乾
燥した後、秤量した。浸漬試験前後の重量差から平均腐
食速度を計算した。結果を図2に示す。二酸化炭素加圧
下の、4,5,6Mという第一アルカノールアミンの高
濃度水溶液中の炭素鋼の腐食速度は、5員環を形成する
ジグライコールアミンやイソプロパノールアミンと比
べ、6員環および8員環を形成するものにおいては、格
段に低い腐食速度であり、特にn−プロパノールアミン
(以下NPAと記す)の腐食速度は、極めて低いことが
認められた。なお、図2において、Mはmol/l(リ
ットル),Yは年を示す。
は、第三アルカノールアミンのMDEAを主剤として、
二酸化炭素の吸収速度のより速い、第一あるいは第二ア
ルカノールアミンを混ぜた混合水溶液が使用される例が
増えて来ている。そこで、MDEAに第一アルカノール
アミンのMEA,DGA、あるいはNPAを混合させた
水溶液に二酸化炭素を吸収させ、炭素鋼の腐食速度に対
する影響を調べた。アルカノールアミンの合計濃度を5
0vol.%とした。実験方法は(実験例1)と同様で
あるが、試験期間を15日間とした。結果を図3に示
す。このようにNPAは、全濃度に亘って従来の第一ア
ルカノールアミン類と比べ極めて低い腐食速度であっ
た。特に、実際に使用されているMEA添加の低濃度範
囲で、MEA添加液と比べNPA添加液は非常に低い腐
食速度を示すという特徴が見られた。図3において、M
はmol/l(リットル),Yは年を示す。
炭素吸収塔12の下部から二酸化炭素を含むガス11を
塔内に導入し、上部からNPAの高濃度水溶液13(例
えば40〜60wt%)を導入して向流接触させて二酸
化炭素をこれに吸収せしめ、該NPA14は塔底から、
一方二酸化炭素が除去されたガス11aは塔頂から排出
せしめる。
MDEAの混合物よりなる水溶液を用いて同様に行うこ
とができる。NPAのMDEAに対する混合割合は通常
10〜15%であるが、特に限定されるものではない。
EA水溶液は、図4に示すように、常法により再生塔1
5で二酸化炭素を分離して再使用する。
二酸化炭素の吸収速度が速いことで知られるDGAと、
吸収速度が遅いことで知られるMDEAと、下記の実験
により比較することにより検討された。
ットル(l)のオートクレイブ5に、5M(mol/L)のア
ルカノールアミン水溶液を1.8リットル(l)注入し
た。オートクレイブの蓋5aを閉め、中のアルカノール
アミン水溶液を350rpm (回転/分)の速度で攪拌し
ながら、オートクレイブのバルブを開き、オートクレイ
ブ内の圧力が5.0MPaになるまで、二酸化炭素をボ
ンベから速やかに導入した。
吸収されることによる、オートクレイブ内の圧力の低下
の様子を調べた。結果を図5に示す。DGAの場合に
は、二酸化炭素による加圧直後のオートクレイブ内の圧
力低下が顕著であった。DGAの二酸化炭素吸収速度が
速いことを示す。これに対し、MDEAの場合には、圧
力低下が緩慢であった。二酸化炭素の吸収速度が遅いこ
とを示す。NPAの場合には、DGAに準ずる圧力低下
が見られ、充分な二酸化炭素吸収速度を有することが認
められた。
除去用剤によれば、容易に高濃度水溶液を調製でき、か
つ速やかに液体及び気体に含まれる二酸化炭素その他の
酸性ガスを吸収除去し、しかも装置の構成,材料の腐食
損傷が防がれ、装置も小型化できるので運転費用も低減
される等その効果は頗る大きい。
の構成を模式的に示す断面図である。
水溶液の腐食性を示すグラフである。
水溶液の炭素鋼に対する腐食性を示すグラフである。
吸収除去装置を示す模式図である。
線を示す図である。
た) 22 凝縮器 23 気液分離器(二酸化炭素と凝縮水の) 24 二酸化炭素+水蒸気
Claims (2)
- 【請求項1】 n−プロパノールアミンを用いたことを
特徴とする二酸化炭素吸収除去用剤。 - 【請求項2】 n−プロパノールアミンとメチルジエタ
ノールアミンとの混合物よりなる請求項1記載の二酸化
炭素吸収除去用剤。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9303331A JP3048983B2 (ja) | 1997-10-20 | 1997-10-20 | 二酸化炭素吸収除去用剤 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9303331A JP3048983B2 (ja) | 1997-10-20 | 1997-10-20 | 二酸化炭素吸収除去用剤 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11114353A JPH11114353A (ja) | 1999-04-27 |
JP3048983B2 true JP3048983B2 (ja) | 2000-06-05 |
Family
ID=17919698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9303331A Expired - Lifetime JP3048983B2 (ja) | 1997-10-20 | 1997-10-20 | 二酸化炭素吸収除去用剤 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3048983B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5604588B2 (ja) * | 2011-04-21 | 2014-10-08 | パナソニック株式会社 | 二酸化炭素の吸着及び放出デバイス |
NO20121474A1 (no) * | 2012-12-07 | 2014-06-09 | Aker Engineering & Technology | Forbedret vandig CO2-absorbent |
CN113134281A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-07-20 | 重庆丰淼生态环境科技有限责任公司 | 一种电厂烟气中的二氧化碳的捕集方法 |
-
1997
- 1997-10-20 JP JP9303331A patent/JP3048983B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11114353A (ja) | 1999-04-27 |
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