JP5575122B2 - 吸収剤及び流体流、特に排ガスからの酸性ガスの除去のための方法 - Google Patents
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Description
本発明は、オリゴアミン(A)及び第一級又は第二級アルカノールアミン(B)を含有し、オリゴアミン(A)対第一級又は第二級アルカノールアミン(B)の質量比が0.2〜4である、酸性ガスのための吸収剤に関する。さらに本発明は、ガス流と、0.05〜10MPa absの圧力で、20〜80℃の温度に温度処理された、前述の吸収剤の水溶液との接触により、ガス流から酸性ガスを除去するための方法に関する。
R1は水素又はC1〜C3−アルキル、
R2は水素又はC1〜C3−アルキル、
nは2〜6、及び
pは1〜3である]
のオリゴアミン、及び
(B)一般式(II)
Raは水素、C1〜C3−アルキル、−CH2CH2OH又は−(CH2)mNH2(式中mは1〜3)、
Rbは水素又はC1〜C3−アルキル、
Rcは水素又はC1〜C3−アルキル、及び
Rdは水素、C1〜C3−アルキル、−CH2OH又は−CH2NH2である]
の第一級又は第二級アルカノールアミンを含有し、
その際オリゴアミン(A)対第一級又は第二級アルカノールアミン(B)の質量比
m[オリゴアミン(A)]/m[アルカノールアミン(B)]
は0.2〜4である、酸性ガスのための吸収剤が見出された。
[式中、
Raは水素、メチル、エチル、−CH2CH2OH、−CH2NH2又は−CH2CH2NH2、
Rbは水素又はメチル、
Rcは水素又はメチル、及び
Rdは水素、メチル又は−CH2OHである]
の第一級又は第二級アルカノールアミン(B)である。
m[オリゴアミン(A)]/m[アルカノールアミン(B)]
は本発明による吸収剤では0.2〜4、好ましくは0.3〜2である。
{m[オリゴアミン(A)]+m[アルカノールアミン(B)]}/m[水]
が好ましくは0.11〜1.5、特に好ましくは0.25〜1である。
(A)一般式(I)
R1は水素又はC1〜C3−アルキル、
R2は水素又はC1〜C3−アルキル、
nは2〜6、及び
pは1〜3である]
のオリゴアミン、及び
(B)一般式(II)
Raは水素、C1〜C3−アルキル、−CH2CH2OH又は−(CH2)mNH2(式中mは1〜3)、
Rbは水素又はC1〜C3−アルキル、
Rcは水素又はC1〜C3−アルキル、及び
Rdは水素、C1〜C3−アルキル、−CH2OH又は−CH2NH2である]
の第一級又は第二級アルカノールアミン、及び
(C)水
を含有し、その際オリゴアミン(A)対第一級又は第二級アルカノールアミン(B)の質量比
m[オリゴアミン(A)]/m[アルカノールアミン(B)]
は0.2〜4であり、かつ、オリゴアミン(A)+第一級又は第二級アルカノールアミン(B)の合計対水の質量比
{m[オリゴアミン(A)]+m[アルカノールアミン(B)]}/m[水]
が0.11〜1.5である
吸収剤を使用することを特徴とする、ガス流を、0.05〜10MPa absの圧力で温度20〜80℃に温度処理された液状吸収剤との接触によりガス流から酸性ガスを除去するための方法が見出された。
・燃焼ガス又は排ガス(煙道ガス)、これは有機物質の燃焼により得られる;
・有機物質(有機廃棄物を含む)のコンポスト化又は貯蔵からのガス、及び
・有機物質の細菌分解からのガス。
1=排ガス
2=二酸化炭素が少なくなった排ガス
3=分離された二酸化炭素
A=吸収塔
B=水洗浄
C=吸収
D=冷却器
E=冷却器
F=ポンプ
G=ポンプ
H=脱着塔
I=熱交換器
J=蒸発器(リボイラー)
K=凝縮器。
実施例1:本発明による及び本発明によらない吸収剤での相対的な循環能力及び再生のための相対的な蒸発量要求
二酸化炭素−循環能力及び再生要求の測定のために、様々な、二酸化炭素で負荷した吸収剤を用いた実験室試験を実施した。比較の基礎として、水中の30質量%のモノエタノールアミン(MEA)を使用した。本発明による吸収剤は、ビス(3−ジメチルアミノ−プロピル)−アミン(BisDMAPA)7.5〜20質量%及びモノエタノールアミン(MEA)15〜37.5質量%を含有した。
1.吸収器に1barの全圧で130hPaの二酸化炭素−分圧(雰囲気圧力での排ガス中での約13Vol.−%二酸化炭素に相当)を有する二酸化炭素含有排気を装入した。
2.吸収器底部は、40℃の温度が支配している。
3.再生の場合、脱着器底部中では120℃の温度が支配している。
4.吸収器底部では平衡状態が達成される。したがって二酸化炭素−平衡分圧は130hPaの供給ガス分圧と同じである。
5.脱着の場合、100hPaの二酸化炭素−分圧が吸着器底部中に支配している。
6.脱着の場合に平衡状態が達成される。
ガス流から吸収剤中への二酸化炭素の物質輸送速度の測定のために測定を二重撹拌セル(Doppelruehrzell)中で実施した。この物質輸送速度は反応性吸収の際に物理的な物質輸送からもまた同様に吸収剤と二酸化炭素との間での反応キネティックからも構成される。この両者の影響の大きさはこの二重撹拌セル中で概略的なパラメーターとして測定されることができる。比較の基礎として水中の31.2質量%のモノエタノールアミン(MEA)並びに水中の30質量%のビス(3−ジメチルアミノ−プロピル)−アミン(ビスDMAPA)が用いられた。本発明による吸収剤は10〜20質量%のビスDMAPA及び15〜39質量%のMEAを含有した。
a=二酸化炭素−貯蔵容器
b=二重撹拌セル
c=サーモスタット装置
d=計量供給弁
e=圧力測定機。
理論的実施例において、本発明によらない吸収剤
(A)一般式(I)
R1は水素又はC1〜C3−アルキル、
R2は水素又はC1〜C3−アルキル、
nは2〜6、及び
pは1〜3である]
のオリゴアミン、及び
(B)以下の群から選択される活性化剤:
(b1)一般式(III)
Reは水素、C1〜C6−アルキル、
Rfは水素又はC1〜C6−アルキル、及び
XgはC2〜C6−アルキレン]
のジアミン、例えばジエチルアミノエチルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、メチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン又はヘキサメチレンジアミン、
(b2)一般式(IV)
Riは水素、C1〜C3−アルキル、−CH2CH2OH又は−CH2CH2NH2、
Rjは水素、C1〜C3−アルキル、−OH、−CH2CH2OH又は−CH2CH2NH2である]
のピペリジン誘導体、例えば1−(2−アミノエチル)−ピペリジン又は4−ヒドロキシピペリジン、
(b3)1,4−ジアザシクロヘプタン、
(b4)1,3−ジアミノシクロヘキサン、
(b5)ピロリドン、3−ヒドロキシ−ピロリドン又は2−(2−アミノエチル)−1−メチル−ピロリジン、
(b6)1,2,3−トリアミノプロパン、
(b7)2,2,6,6,−テトラメチル−4−ピペリジルアミン、
(b8)1−(3−アミノプロピル)−イミダゾール、
(b9)1,3−ジアミノ −2,2−ジメチルプロパン、1,2−ジエアミノプロパン又は1,3−ジアミノペンタン、
(b10)ビス−(2−アミノエチル)−エーテル、及び
(b11)ジエチレントリアミン、N,N−ビス−(N−メチル−3−アミノプロピル)−N−メチルアミン、N,N−ジメチル−ジプロピレントリアミン、N,N’,N″−トリメチル−ビス−(ヘキサメチレン)−トリアミン又はジプロピレントリアミン、
を含有する水溶液を使用し、
その際、オリゴアミン(A)対活性化剤(B)の質量比
m[オリゴアミン(A)]/m[活性化剤(B)]
は0.2〜4であり、吸収剤の全量に対するオリゴアミン(A)+活性化剤(B)の全量は10〜60質量%である。
Claims (12)
- (A)一般式(I)
R1 はC 1〜C3−アルキル、
R2は水素又はC1〜C3−アルキル、
nは2〜6、及び
pは1〜3である]
のオリゴアミン、及び
(B)一般式(II)
Raは水素、C1〜C3−アルキル、−CH2CH2OH又は−(CH2)mNH2(式中mは1〜3)、
Rbは水素又はC1〜C3−アルキル、
Rcは水素又はC1〜C3−アルキル、及び
Rdは水素、C1〜C3−アルキル、−CH2OH又は−CH2NH2である]
の第一級又は第二級アルカノールアミンを含有し、
その際オリゴアミン(A)対第一級又は第二級アルカノールアミン(B)の質量比
m[オリゴアミン(A)]/m[アルカノールアミン(B)]
は0.2〜4である、酸性ガスのための吸収剤。 - オリゴアミン(A)+第一級又は第二級アルカノールアミン(B)に関する濃度が吸収剤の全量に対して10〜60質量%である請求項1記載の酸性ガスのための吸収剤。
- オリゴアミン(A)に関する濃度が吸収剤の全量に対して1〜20質量%である請求項1又は2記載の酸性ガスのための吸収剤。
- オリゴアミン(A)がビス(3−ジメチルアミノ−プロピル)−アミンである請求項1から3までのいずれか1項記載の酸性ガスのための吸収剤。
- 第一級又は第二級アルカノールアミン(B)がモノエタノールアミンである請求項1から4までのいずれか1項記載の酸性ガスのための吸収剤。
- 水を含有し、その際オリゴアミン(A)+第一級又は第二級アルカノールアミン(B)の合計対水の質量比
{m[オリゴアミン(A)]+m[アルカノールアミン(B)]}/m[水]
が0.11〜1.5である請求項1から5までのいずれか1項記載の酸性ガスのための吸収剤。 - ガス流と0.05〜10MPa absの圧力で、温度20〜80℃に温度処理された液状吸収剤との接触によりガス流から酸性ガスを除去するための方法において、液状吸収剤として請求項6記載の酸性ガスのための吸収剤を使用することを特徴とする方法。
- 酸性ガスの除去を、内部で不連続的液相が形成される、向流で運転する洗浄塔中で、洗浄塔の内部に存在する活性炭の存在下で実施することを特徴とする請求項7記載の方法。
- バイオガス又は排ガスを使用し、かつ、0.05〜0.5MPa absの圧力でこの方法を実施することを特徴とする請求項7又は8記載の方法。
- ガス流が0.1〜21Vol.−%の酸素を含有することを特徴とする請求項7から9までのいずれか1項記載の方法。
- 酸性ガスが二酸化炭素を含有し、ガス流中この二酸化炭素濃度が0.1〜50Vol.−%であることを特徴とする請求項7から10までのいずれか1項記載の方法。
- ガス流との接触後に二酸化炭素で負荷された吸収剤を、加熱により、放圧により、不活性流体を用いたストリッピングにより、又は、この上述の処置の2又は全部で3つからなる組み合わせにより、再生することを特徴とする請求項7から11までのいずれか1項記載の方法。
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