JP5557426B2 - ガス中の二酸化炭素を効率的に吸収及び回収する水溶液及び方法 - Google Patents
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Description
項1.二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を吸収及び回収するための水溶液であって、一般式〔1〕で表される第3級アミン化合物を少なくとも1種含むことを特徴とする水溶液。
一般式〔1〕:
項2.一般式〔1〕の第3級アミン化合物が1-メチル-2-ピペリジンメタノール、1-メチル-2-ピペリジンエタノール、1-メチル-3-ピペリジンメタノール、1-エチル-2-ピペリジンメタノール、1-エチル-3-ピペリジンメタノール、1-エチル-2-ピペリジンエタノール、1-(2-ヒドロキシエチル)ピロリジン、1-(2-ヒドロキシエチル)ピペリジン及び1-(3-ヒロキシプロピル)ピロリジンからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の水溶液。
項3.一般式〔1〕の第3級アミン化合物の含有量が5〜45重量%である項1又は2に記載の水溶液。
項4.更に、アルカノールアミン類、及びピペラジン類からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む項1〜3のいずれかに記載の水溶液。
項5.アルカノールアミン類が、2-(イソプロピルアミノ)エタノール、2-(エチルアミノ)エタノール及び2-アミノ-2-メチル-1-プロパノールからなる群より選ばれる少なくとも1種である項4に記載の水溶液。
項6.ピペラジン類が、ピペラジン、2-メチルピペラジン及び2,6-ジメチルピペラジンからなる群より選ばれる少なくとも1種である項4又は5に水溶液。
項7.(1)項1〜6のいずれかに記載の水溶液に接触させて該水溶液に二酸化炭素を吸収させる工程、及び
(2)上記(1)で得られた二酸化炭素が吸収された水溶液を加熱して、二酸化炭素を脱離して回収する工程、
を含む二酸化炭素の吸収及び回収方法。
本発明の水溶液は、一般式〔1〕で表される第3級アミン化合物を少なくとも1種含むことを特徴とする。
一般式〔1〕:
R1がアルキル基でR2がヒドロキシアルキル基の場合、例えば1-メチル-ピペリジンメタノールの場合は、公知の2-ピペリジンメタノールをメタノールでメチル化する事により得ることが出来る(European Journal of Inorganic Chemistry, (3),524-529;2004)。
本発明の二酸化炭素の吸収及び回収方法は、上記二酸化炭素吸収及び回収用水溶液に、二酸化炭素を含むガスを接触させて該水溶液に二酸化炭素を吸収させる工程を含む。
本発明の方法は、上記(1)の二酸化炭素吸収工程で得られた二酸化炭素が吸収された水溶液を加熱して、二酸化炭素を脱離して回収する工程を含む。
液の温度が40℃になるように設定した恒温水槽内に、ガラス製のガス吸収ビンを浸し、これにM2PPM 22重量%及びIPAEを25重量%、PZを3重量%含む水溶液50mlを充填した。この液の中に、目の粗さ100 μm、直径13mmのガラスフィルターを通して、大気圧下、0.7L/分で二酸化炭素20体積%及びN280体積%を含む混合ガスを泡状に分散させて吸収させた。
実施例2〜6
実施例1と同じ装置を用い、同条件で表1に記載のM2PPM、E3PPM、HEPP、HEPL、IPAE、PZを表1に記載の濃度で含む水溶液を用いて二酸化炭素吸収時の反応熱、飽和吸収量、吸収速度と二酸化炭素脱離量の測定を行った。得られた結果を表1に示した。なお、表1において〔I〕は本発明に基づく3級アミンの組成名、重量%を、〔II〕はアルカノールアミン類、〔III〕はピペラジン類の組成名、重量%を示す。
実施例1と同じ装置を用い、同条件で表2記載のMDEA、1-メチル-4-ピペリジンメタノール(M4PPM)、IPAE、PZを表2に記載の濃度で含む水溶液を用いて二酸化炭素吸収時の反応熱、飽和吸収量、吸収速度と二酸化炭素脱離量の測定を行った。得られた結果を表2に示した。
性能に差が見られる。これは前述のように置換位置が窒素原子に対して2,3位のM2PPM、E3PPMでは、プロトン化アミンと水酸基が環状構造をとることによる安定化効果がでるが
M4PPMでは、この2官能基の距離が離れて安定化構造が取れないことによると推定される。
恒温槽中に設置された同一形状のガラス製反応槽及びリファレンス槽からなる示差熱型反応熱量計(SETARAM社、DRC)を用いて二酸化炭素吸収の反応熱を測定した。反応槽及びリファレンス槽にそれぞれ150mLの実施例2の水溶液を充填し、槽のジャケット部分に40℃の恒温水を循環させる。この状態で反応槽の水溶液に100%濃度の二酸化炭素ガスを200ml/分で吹込み、液の温度上昇を二酸化炭素吸収が終了するまで温度記録計にて連続的に記録し、事前に測定された反応槽とジャケット水間の総括伝熱係数を用いて、反応熱算出した。その結果二酸化炭素吸収の反応熱は58kJ/molCO2であった。
Claims (6)
- 一般式〔1〕の第3級アミン化合物が1-メチル-2-ピペリジンメタノール、1-メチル-2-ピペリジンエタノール、1-メチル-3-ピペリジンメタノール、1-エチル-2-ピペリジンメタノール、1-エチル-3-ピペリジンメタノール、1-エチル-2-ピペリジンエタノール、1-(2-ヒドロキシエチル)ピロリジン、1-(2-ヒドロキシエチル)ピペリジン及び1-(3-ヒドロキシプロピル)ピロリジンからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の水溶液。
- 一般式〔1〕の第3級アミン化合物の含有量が5〜45重量%である請求項1又は2に記載の水溶液。
- アルカノールアミン類が、2-(イソプロピルアミノ)エタノール、2-(エチルアミノ)エタノール及び2-アミノ-2-メチル-1-プロパノールからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1〜3のいずれか一項に記載の水溶液。
- ピペラジン類が、ピペラジン、2-メチルピペラジン及び2,6-ジメチルピペラジンからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1〜4のいずれか一項に記載の水溶液。
- (1)請求項1〜5のいずれかに記載の水溶液に接触させて該水溶液に二酸化炭素を吸収させる工程、及び
(2)上記(1)で得られた二酸化炭素が吸収された水溶液を加熱して、二酸化炭素を脱離して回収する工程、
を含む二酸化炭素の吸収及び回収方法。
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