JP6073088B2 - 高圧二酸化炭素含有ガス流から二酸化炭素を分離回収するための液状吸収剤及び分離回収方法 - Google Patents
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Description
(a) 二酸化炭素分圧が1.5 bar以上の領域において水溶液として二酸化炭素分離回収性能を有する、3級アルカノールアミン、3級アルキルジアミン、3級アルキルトリアミン、及び3級アルキルテトラミンからなる群から選ばれる少なくとも1種の3級アミン、
(b) 該3級アミンの持つアミノ基の0.5倍以上のモル濃度の水溶媒、並びに
(c) 少なくとも1種類の有機溶媒
を含む液状吸収剤。
(2)前記工程(1)で得られた二酸化炭素を吸収した液状吸収剤を加熱して、二酸化炭素を放散して回収する工程、
を含む二酸化炭素の分離回収方法。
本発明の二酸化炭素を分離回収するための液状吸収剤は、ガス流中の二酸化炭素分圧が1.5 bar以上である高圧二酸化炭素含有ガス流から二酸化炭素を分離回収するための液状吸収剤であって、(a) 二酸化炭素分圧が1.5 bar以上の領域において水溶液として二酸化炭素分離回収性能を有する、3級アルカノールアミン、3級アルキルジアミン、3級アルキルトリアミン、及び3級アルキルテトラミンからなる群から選ばれる少なくとも1種の3級アミン、(b) 該3級アミンの持つアミノ基の0.5倍以上のモル濃度の水溶媒、並びに(c) 少なくとも1種類の有機溶媒を含むことを特徴とする。
本発明の二酸化炭素の分離回収方法は、(1)本発明の液状吸収剤をガス流中の二酸化炭素分圧が1.5 bar以上である高圧二酸化炭素含有ガス流と接触させることで、該高圧二酸化炭素含有ガス流から二酸化炭素を吸収して分離する工程、及び(2)上記工程(1)で得られた二酸化炭素を吸収した液状吸収剤を加熱して、二酸化炭素を放散して回収する工程を含むことを特徴とする。
工程(1)では、本発明の液状吸収剤を高圧二酸化炭素含有ガス流と接触させることで、該高圧二酸化炭素含有ガス流中の二酸化炭素を吸収して分離する。
工程(2)では、前記工程(1)で得られた二酸化炭素を吸収した液状吸収剤を加熱して、二酸化炭素を放散して回収する。
実施例及び比較例で使用した試薬及びガス種を表1及び2に示す。
試験例1、2、5、及び6における液状吸収剤に対する二酸化炭素回収量、二酸化炭素吸収速度、及び二酸化炭素放散速度の測定は、炭酸ガスボンベ及び窒素ガスボンベ、炭酸ガス流量コントローラー及び窒素ガス流量コントローラー、高圧容器(600 mL)、コンデンサー、背圧力調整弁、流量計、二酸化炭素濃度計を順次接続した図示しない二酸化炭素吸収放散装置を用いて行った。
試験例3における液状吸収剤に対する二酸化炭素吸収反応熱の測定は、図示しない示唆熱式反応熱量計(SETARAM製DRC)を用いて行った。
試験例4における液状吸収剤に対する二酸化炭素溶解量差の測定は、炭酸ガスボンベ及び窒素ガスボンベ、炭酸ガス流量コントローラー及び窒素ガス流量コントローラー、高圧容器(450 mL)、コンデンサー、背圧力調整弁、二酸化炭素濃度計を順次接続した図示しない二酸化炭素気液平衡装置を用いて行った。
試験方法1に記載の方法により、二酸化炭素吸収放散装置を用いて、液状吸収剤に対する二酸化炭素回収量、二酸化炭素吸収速度、及び二酸化炭素放散速度の測定を行った。本試験例では、二酸化炭素分圧が1.5 bar以上の領域において水溶液として二酸化炭素分離回収性能を有する3級アミンとして、BDERを採用した。本試験例における実施例で用いた液状吸収剤の組成は、BDER:60重量%、水:13.5重量%、及び表1に示す有機溶媒:26.5重量%であった。本試験例における比較例で用いた液状吸収剤の組成は、BDER:60重量%及び水:40重量%であった。本試験例における二酸化炭素の吸収工程及び放散工程における試験条件は、それぞれ温度40℃:二酸化炭素分圧16 bar及び温度120℃:二酸化炭素分圧16 barであった。本試験例の結果として得られた液状吸収剤に対する二酸化炭素回収量、二酸化炭素吸収速度、及び二酸化炭素放散速度を表3に示す。
試験方法1に記載の方法により、二酸化炭素吸収放散装置を用いて、液状吸収剤に対する二酸化炭素回収量、二酸化炭素吸収速度、及び二酸化炭素放散速度の測定を行った。本試験例では3級アミンとして、特許文献2(特表2006−528062号公報)における3級アルカノールアミンの代表例としてMDEA、特許文献3(国際公開第2004/082809号)におけるジアミン、トリアミン及びテトラミンから選択される3級アルキルアミンの代表例としてPDTA、及び特許文献4(国際公開第2011/071150号)における水素結合基を有さず、且つ、エーテル基を有する3級脂肪族ジアミンの代表例としてBDERの3種類の3級アミンを使用した。
試験方法2に記載の方法により、示唆熱式反応熱量計を用いて、液状吸収剤に対する二酸化炭素吸収反応熱の測定を行った。本試験例では、二酸化炭素分圧が1.5 bar以上の領域において水溶液として二酸化炭素分離回収性能を有する3級アミンとして、BDERを採用した。本試験例における実施例で用いた液状吸収剤の組成は、BDER:60重量%、水:13.5重量%、及び表1に示す有機溶媒:26.5重量%であった。本試験例における比較例で用いた液状吸収剤の組成は、BDER:60重量%及び水:40重量%であった。本試験例における試験条件は、温度40℃:大気圧であった。本試験例の結果として得られた液状吸収剤に対する二酸化炭素吸収反応熱を表5に示す。
試験方法3に記載の方法により、二酸化炭素気液平衡装置を用いて、液状吸収剤に対する二酸化炭素溶解量差の測定を行った。本試験例では、二酸化炭素分圧が1.5 bar以上の領域において水溶液として二酸化炭素分離回収性能を有する3級アミンとして、BDERを採用した。本試験例における実施例で用いた液状吸収剤の組成は、BDER:60重量%、水:13.5重量%、及び有機溶媒:26.5重量%であった。本試験例における比較例で用いた液状吸収剤の組成は、BDER:60重量%及び水:40重量%であった。本試験例における実施例で用いた有機溶媒は、上記試験例1及び3において、特に高い二酸化炭素回収量、低い二酸化炭素吸収反応熱、高い二酸化炭素吸収速度、及び/又は高い二酸化炭素放散速度を示したDEE、DME、GBL、及びACTNの4種類の有機溶媒であった。本試験例における試験条件は、温度40℃:二酸化炭素分圧16 bar、温度120℃:二酸化炭素分圧16 bar、及び温度120℃:二酸化炭素分圧40 barであった。本試験例の結果として得られた液状吸収剤に対する二酸化炭素溶解量差を表6に示す。
試験方法1に記載の方法により、二酸化炭素吸収放散装置を用いて、3級アミンを含まない液状吸収剤に対する二酸化炭素回収量、二酸化炭素吸収速度、及び二酸化炭素放散速度の測定を行った。本試験例における比較例4から7で用いた液状吸収剤の組成は、有機溶媒:60重量%及び水:40重量%であった。本試験例における比較例8で用いた液状吸収剤の組成は、水:100重量%であり、また、比較例1で用いた液状吸収剤の組成は、BDER:60重量%及び水:40重量%であった。
試験方法1に記載の方法により、二酸化炭素吸収放散装置を用いて、液状吸収剤に含まれる水溶媒の濃度を変化させた液状吸収剤に対し、二酸化炭素回収量、二酸化炭素吸収速度、及び二酸化炭素放散速度の測定を行った。本試験例では、二酸化炭素分圧が1.5 bar以上の領域において水溶液として二酸化炭素分離回収性能を有する3級アミンとして、BDERを採用した。本試験例における比較例9で用いた液状吸収剤の組成は、BDER:60重量%及び有機溶媒:40重量%であった。本試験例における実施例で用いた液状吸収剤の組成は、BDER:60重量%、水はBDERの持つアミノ基に対するモル比で0.5から2.0の範囲で濃度を変化させ、有機溶媒は上記BDER及び上記水以外の成分であった。本試験例における比較例1で用いた液状吸収剤の組成は、BDER:60重量%及び水:40重量%であり、この場合、アミノ基に対する水のモル比は3.0であった。
Claims (8)
- ガス流中の二酸化炭素分圧が1.5 bar以上である高圧二酸化炭素含有ガス流から二酸化炭素を分離回収するための液状吸収剤であって、
(a) 二酸化炭素分圧が1.5 bar以上の領域において水溶液として二酸化炭素分離回収性能を有する、3級アルカノールアミン、3級アルキルジアミン、3級アルキルトリアミン、及び3級アルキルテトラミンからなる群から選ばれる少なくとも1種の3級アミン、
(b) 該3級アミンの持つアミノ基の0.5倍以上のモル濃度の水溶媒、並びに
(c) 1,2-ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、γ-ブチロラクトン、アセトン及びシクロヘキサノンからなる群から選ばれる少なくとも1種の有機溶媒
を含む液状吸収剤。 - 前記有機溶媒が1,2-ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、γ-ブチロラクトン及びアセトンからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の液状吸収剤。
- 前記3級アミンの濃度が30〜80重量%である、請求項1又は2に記載の液状吸収剤。
- 前記有機溶媒の濃度が1〜60重量%である、請求項1〜3のいずれかに記載の液状吸収剤。
- 前記3級アミンがビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテルである、請求項1〜4のいずれかに記載の液状吸収剤。
- (1)請求項1〜5のいずれかに記載の液状吸収剤をガス流中の二酸化炭素分圧が1.5 bar以上である高圧二酸化炭素含有ガス流と接触させることで、該高圧二酸化炭素含有ガス流から二酸化炭素を吸収して分離する工程、及び
(2)前記工程(1)で得られた二酸化炭素を吸収した液状吸収剤を加熱して、二酸化炭素を放散して回収する工程、
を含む二酸化炭素の分離回収方法。 - 前記工程(1)が、25〜60℃の温度で行われ、且つ、前記工程(2)が、70〜150℃の温度で行われる、請求項6に記載の方法。
- 前記工程(2)が、前記工程(1)の高圧二酸化炭素含有ガス流の持つ二酸化炭素分圧以上の圧力の下で行われる、請求項6又は7に記載の方法。
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