JPH03505178A - 酸性ガス回収のための改良された方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 酸性ガス回収のための改良された方法 〔産業上の利用分野〕 本発明は、混合ガス流中に含まれている酸性ガスを除去し、回収する方法の改良 に関する。特に本発明は、二酸化炭素含有煙道（ｆｌｕｅ）ガスの処理及びそれ 力）らの二酸化炭素の除去回収を行うための方法の改良に関する。

〔従来の技術〕 混合ガス流から例えば二酸化炭素、二酸化硫黄、硫化水素等の如き酸性ガスを除 去する多くの方法が提案されてきた。これら酸性ガスを除去するための特に成功 した広く用いられている方法の一つは、所謂［ガーボトｌしくＣ１ｒｂｏｔｏｌ ）アミン法」である、この方法は煙道ガス力）ら二酸化炭素を除去することと回 収することの両方を与えるために用いられてきており〔カーク・オスマー（にｉ ｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ）、エンサイクロペディア・オブ・ケミカル・テクノロジー （Ｅｎｅｙｃｌｏｐｅｄｉａ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ）＋（１９６９）第２版、第４巻、第３６２頁、参照〕、天然ガスのスィートニ ング（ｓｗｅｅｔｅｎｉｎｇ）にも用いられてきてし）る（同上、第１巻、８２ １〜８２２頁）、この方法の一層完全で詳細な記述は１９３３年９月２６日公告 された再発行米国特許第１８．９８５号明細書に見出すことができる。

広義には、「ガーボトルアミン法」は２工程法であると考えることができ、その 場合、第一工程で１よ、酸性ガス含有混合ガスの供給物流を適当な吸収領域でア ルカノールアミン又はアルカノールアミン溶液と接触させる。

この接触は温度及び圧力の成る範囲の操作条件に亙って行われる。この接触のた めに用いられる特定の条件は、処理される混合ガス流の性質、用いられるアルカ ノールアミンの性質、混合ガス流中に含まれる酸性ガスの回収か又は単に混合ガ ス流のスィートニングかその目的、等に依存するであろう、これに関して、その 方法の第一工程を遂行するのに、約２６℃（８０’Ｆ）〜約６５℃（１５０’Ｆ 　）の温度及び大気圧から７０．３ｋｇ／ｃｍ２（１０００ｐｓｉ）の圧力の如 き操作条件が用いられてきた〔カーク・オスマー、エンサイクロペディア・オブ ・ケミカル・テクノロジー、（１９６９）第２版、第１巻、第８２２頁、参照〕 、これらの条件下では、酸性ガスはアルカノールアミンと結合して酸性ガス流／ アルカノールアミン生成物を形成し、それはアルカノールアミンに可溶性であり 、従って処理される混合ガス流から除去される。

その方法の第二工程では、酸性ガス／アルカノールアミン生成物が吸収領域から 取り出され、適当なアルカノールアミン又はアルカノールアミン溶液再生領域中 へ導入される。この再生領域では、吸収領域で生成した酸性ガス／アルカノール アミン生成物が分解され、個々の酸性ガスと、アルカノールアミン又はアルカノ ールアミン溶液とを同時に再生する。この再生工程は酸性ガス／アルカノールア ミン生成物を、その方法の第一（即ち吸収）工程で用いられる温度よりもかなり 高い温度へ加熱することにより行われる。この第二工程で最も普通に用いられて いる温度は、約１０４℃（２ＺＯ°Ｆ）〜１１５℃（２４０”Ｆ　）の範囲にあ るであろう、再生されたアルカノールアミン又はアルカノールアミン溶液は、冷 却後吸収領域へ戻され、そこで更に成る量の混合ガス流を処理するのに用いられ る。

酸性ガスは廃棄されるか、二酸化炭素の場合、更に処理するために回収される。

一般に、上述の方法を用いた設備は、予め定められた操作条件について設計され 、構成されている。そのような条件には、処理される混合ガス供給物流の性質及 び補充、用いられるアルカノールアミン、及び溶液で用いられた時のその濃度、 温度、圧力等が含まれる。これらの操作条件が確定されれば、その設備に必要な 適切な大きさの装置を容易に決定することができる。しかし、一度び建造されれ ば、そのような設備の最大能力は相対的に固定され、それら設備の主要な建て直 しを行わずに増大することはできない、従って、そのような方法に基づく設備の 主要な再建造を行わずにガス流中の酸性ガスを一層多く除去することができる上 述の方法での改良は、この分野での大きな進歩を与えることになるであろう。

〔本発明の要約〕

本発明は、混合ガス供給物流から酸性ガスを除去及び回収する連続的方法の改良 に関する。特に本発明は次のような連続的方法の改良に関する。その方法では、 先ず混合ガス供給物流を吸収領域で再生アルカノールアミン水溶液と接触させる ことにより酸性ガスを除去する。この接触は酸性ガス／アルカノールアミン反応 生成物を含む酸性ガスに富む液体流出物流を形成する結果になる。

この酸性ガスに富む液体流出物流を吸収領域から回収し、再生領域へ運びそこへ 導入する。再生領域中では液体流出物流を接触領域の温度よりも高い温度へ加熱 し、それによって接触領域中で形成された酸性ガス／アルカノールアミン反応生 成物を分解して酸性ガスを生成させ、アルカノールアミン水溶液を再生する。酸 性ガスは再生領域から頂部流として回収され、再生アルカノールアミン水溶液は 液滴流出物流として回収される。この後者の流れは回収され、吸収領域へ再循環 され、更に成る量の酸性ガス含有供給物ガス流を処理するのに用いられる。

本発明の改良は、上記方法の吸収段階に関する。改良自身は、約２０重量％まで の範囲の濃度のアルカノールアミンを含む再生アルカノールアミン水溶液を吸収 領域へ導入し、この再生アルカノールアミン水溶液を吸収領域の実質的部分に互 って約３５℃までの範囲の温度に維持することからなる１本発明の改良を用いる ことにより、酸性ガス除去速度が増大し、それによって除去及び回収される酸性 ガスの実際的量が増大する結果が得られる。

〔図面の簡単な説明〕

唯一つの図面は、本発明の改良を適用することができる方法の一般的工程及び材 料の流れを概略的に例示した図である。

〔本発明の詳細な記述〕

酸性ガス（一種又は多種）を含むガス流中の酸性ガス又は酸性ガス混合物を吸収 する速度を、本発明の改良を実施することにより増大することができることが今 度見出された。広義には、本発明の改良は、吸収剤として約２０重量％、好まし くは約１５〜約２０重量％の範囲のアルカノールアミン濃度を有する工程再生ア ルカノールアミン水溶液を用い　その再生アルカノールアミン溶液を、吸収領域 の実質的部分に互って約３５℃までの温度にその溶液を維持するのに充分な温度 へ冷却することからなる。

本発明を構成する方法及びその改良を図面を参照して一層完全に記述する９例示 する目的から、本発明を、吸収剤として工程再生モノエタノールアミン水溶液を 用いて、約り３５℃〜約１４０℃の範囲の温度で受入れた二酸化炭　。

素に富むボイラー煙道ガスを処理することに関して以下に記述する。この煙道ガ スは導管（１２）を通って吸収領域（１４）の下方区域に導入される。吸収領域 （１４）の下方区域へ導入された煙道ガスは、吸収領域（１４）を通って上方へ 流れ、そこで下方へ流れる再生モノエタノールアミン水溶液の流れと接触する。

向流する煙道ガスと再生モノエタノールアミン水溶液との実際の接触は、吸収領 域（１４）の上方部分に位置する一対の吸収区域（１５）及び（１６）内で効果 的に行われる。一般に、吸収区域（１５）及び（１６）は、ラウシング（Ｒａｕ ｓｈｉｎｇ）リング、レッシング（Ｌｅｓｓｉｎｇ）リング、バールサドル（Ｂ ｅｒｌ　５ａｄｄｌｅ）、インタロックス（Ｉｎｔａｌｏｘ）サドル等の如き種 々の支持充填材料を含むか、或はバブルキャップ（ｂｕｂｂｌｅ　ｃａｐ）及び 網皿の如き一連の皿を有するであろう。

再生モノエタノールアミン水溶液は、導管（３２）及び吸収区域（１５）のすぐ 上に位置する分配装置（図示されていない）によって吸収領域（１４）の上部中 へ導入される０本発明の改良により、再生モノエタノールアミン水溶液は、吸収 領域（１４）の実質的部分に亙って本質的に一定になっている温度へ冷却され、 吸収領域（１４）中へ導入される。

これに関して、吸収領域（１４）中へ導管（３２）及び分配装置（図示されてい ない）を経て導入される再生モノエタノールアミン水溶液が約２６℃（８０ｆｆ ）〜約３５℃（９５’Ｆ）の範囲の温度へ冷却されれば、この溶液は吸収領域（ １４）の実質的一部分に亙ってこの温度範囲内に留とまっているであろう。

「実質的部分」と言う言葉によって、再生モノエタノールアミン水溶液の温度が 、吸収領域の吸収区域によって占められている全体積の少なくとも約５０％に互 って上記温度範囲内に留とまっていることを意味するものとする。

図面を参照して、この「実質的部分」は、吸収領域（１４）の吸収区域（１５） の全てに相当するであろう、吸収領域（１４）の吸収区域（１５）の全てに互っ て再生モノエタノールアミン水溶液の温度を上記温度範囲内に維持することによ り、二酸化炭素に富むボイラー煙道ガス中に含まれている二酸化炭素の再生モノ エタノールアミン水溶液による吸収速度は増大する。特に、再生モノエタノール アミン水溶液の温度を約り６℃〜約３５℃の温度範囲内に維持することにより、 この溶液による二酸化炭素の吸収速度は、３６℃より高い温度のそのような溶液 を用いた時に得られる吸収速度よりも約５〜約１０％増大することが実験から判 明している。そのような増大した吸収速度を達成できる結果、回収される二酸化 炭素の実際的量は増大し、その方法を遂行するのに用いられる一連の装置を大き く拡大する必要はない。

上で述べたように、吸収領域（１４）中での再生モノエタノールアミン水溶液に よる二酸化炭素の吸収は、可溶性二酸化炭素／モノエタノールアミン反応生成物 の形成をもたらし、二酸化炭素が乏しくなったガス状頂部流と二酸化炭素に富む 液体流出物流を生ずる結果になる。前者は吸収領域（１４）から導管（１７）を 経て取り出され、導管（１７）を通って大気中へ放出することができる。二酸化 炭素に富む液体流出物流は、導管（１８）によって吸収領域（１４）から取り出 され、導管（１８）、熱交換領域（２０）、及び導管（２２）を経て再生領域（ ２４）の上部へ運ばれる。

再生領域（２４）内で、二酸化炭素に富む液体流出物流は、その流れを約１０４ ℃（２２０°Ｆ）〜約１１５℃（２４０°Ｆ）の範囲の温度へ加熱することによ り分解し、分離する０分解を行うのに必要な熱は、再生領域（２４）の下方部分 に入っている二酸化炭素に乏しくなったモノエタノールアミン水溶液の液溜から 取り出された再沸騰流によって与えることができる。再沸騰流は、この液溜から 導管（３６）を経て取り出され、再沸騰器（３８）を通過して導管（４４）を経 て再生領域（２４）へ戻される。熱は、水蒸気導管（４０）を経て再沸騰器（３ ８）中へ導入された水蒸気を用いて再沸騰流へ与えられ、その水蒸気は水蒸気凝 縮物導管（４２）を経てそこから回収される。再沸騰流は約り０４℃〜約１１５ ℃の範囲内の温度へ加熱され、導管（４４）を経て再生領域（２４）中へ戻して 再導入された時、二酸化炭素に富む液体流出物流の分解を行わせるのに必要な熱 を与える。

上述の如く、二酸化炭素に富む流出物流は再生領域（２４）内で二酸化炭素に富 むガス状頂部流と二酸化炭素に乏しくなった液体流出物流に分解される。二酸化 炭素に富むガス状頂部流は再生領域（２４）の上部から導管（４６）によって取 り出され、冷却器（４８）を通り、そこに含まれていた全てのモノエタノールア ミン領域を凝縮させ、次に受容領域（５０）へ導入される。二酸化炭素に富むガ ス状頂部流中に含まれ、そこから凝縮された全てのモノエタノールアミンが受容 領域（５０）中に収集される。この凝縮モノエタノールアミンは受容領域（５０ ）から導管（５２）を経て再生領域（２４）の上部へ戻される。二酸化炭素のガ ス状頂部流中に含まれている凝縮されていない二酸化炭素は、導管（５４）によ り受容領域（５０）から回収される。

再生されたモノエタノールアミン水溶液は、再生領域（２４）の下方部分に薬ま り、上で記載した二酸化炭素に乏しくなったモノエタノールアミン水溶液の液溜 を形成する。この液溜は、更に吸収領域（１４）へ再循環され、そこで用いられ る再生モノエタノールアミン水溶液源になる。

この再生モノエタノールアミン水溶液は再生領域（２４）から導管（２６）経て 取り出され、熱交換領域（２０）へ運ばれ、そこで導管（１８）を通って流れる 二酸化炭素に富む液体流出物流と間接的熱交換状態になって通過する。得られた 冷却されたモノエタノールアミン溶液は、熱交換領域（２０）から導管（２８） 、ポンプ（３０）により取り出され、導管（３２）を通って吸収領域（１４）の 上部区域へ再導入される。

冷却された再生モノエタノールアミン水溶液を吸収領域（１４）へ再導入する前 に、冷却器（３４）によって約り６℃〜約３５℃の範囲の温度へ更に冷却する。

再生モノエタノールアミン水溶液中のモノエタノールアミンの濃度は、必要に応 じ、約１５〜約２０重量％の希望のモノエタノールアミン濃度を与えるように更 に調節する。もし添加すべきモノエタノールアミンがあるならば、それは、戻っ ていく再生モノエタノールアミン水溶液中へ、吸収領域（１４）と再生領域（２ ４）との間のどの系中の点から導入してもよい（手段は図示されていない）。

本発明を実施した場合、再生モノエタノールアミン水溶液の温度が重要であるこ との外に、吸収領域（１４）内のこの水溶液の濃度も重要であることが見出され ている。

例えば、本発明で用いられる低い温度では、もしモノエタノールアミン水溶液の 濃度が約２０重量％を超えると、二酸化炭素の吸収速度の変化率に減少が起き始 めることが見出されている。この発見は、再発行米国特許第１８．９８５号明細 書に記載されている教示及び示唆を考慮に入れると全く思いがけないものである 。その特許には高い粘度のアルカノールアミン、例えばトリエタノールアミンを 用いるのが好ましく、なぜならそのような高い粘度は酸性ガスの吸収速度を大き くするからであると明確に記載されている。この記載は、低い粘度のアルカノー ルアミン例えばモノエタノールアミンを一層高濃度で使用することも、一層高い 吸収速度を与えることになるはずであると言うことを更に暗に示唆していること になる。

しかし、下に与えたデーターから分かるように、実際の吸収速度は溶液濃度を増 大すると共に増大するが、モノエタノールアミン水溶液による二酸化炭素の吸収 速度の変化率は、溶液の濃度が約２０重量％を超えて増大すると著しく低下する 。

本発明を説明する次の実施例は、単に例示の目的で与えるものであって本発明の 範囲を限定するものではない。

これらの実施例では全ての部又は％は、別に指示しない限り重量による。

〔実施例〕

円筒状ガス飽和室で、その下方部分に位置するフリットガラス隔壁が取付けられ た円筒状室へ、モノエタノールアミン水溶液２５１１を入れた。室及びその中に 入っているモノエタノールアミン水溶液を一定温度の油浴中で一定の温度で平衡 状態にした。平衡後、二酸化炭素をフリットガラス隔壁の下に位置する入口によ って室中へ連続的に導入した。吸収されない二酸化炭素は室の上部に位置する出 口を通って取り出された。二酸化炭素は１時間室中へ導入された。

この時間が終わった時、モノエタノールアミン水溶液の入った室を外囲温度へ冷 却し、モノエタノールアミン水溶液をそこから回収し、二酸化炭素含有量につい て分析した。

種々の濃度のモノエタノールアミン水溶液を用い、種々の温度で上述の如く行わ れた一連の実験の結果を下の表■及び■に記載する１表■には、用いられた種々 の温度でのモノエタノールアミン水溶液に関する粘度データーが示されている。

表土 ＣＯｚ吸収速度（ｇ／分） 実験　温度（’Ｃ）　　　　ＭＥＡ溶液濃度（重量％）Ａ　　　４９　　　　２ ．６５　　３．４７　　３．８８　　４．０１Ｂ　　　３９　　　　２．６９　 　３．５４　　３．９０　　４．０５Ｃ３５２，８４３，８１４，１１４，２１ 艮１ ＣＯ２吸収速度の変化率（％） 実験　温度（”Ｃ）　　ＭＥＡ濃度の連続的増加分５重量％１５−２０　　２０ −２５　　２５−３ＯＡ　　　４９　　　　　３０．９　　　１１．８　　　３ ．３Ｂ　　　３９　　　　　３１．６　　　１０．２　　　３．８Ｃ３５３４， ０７，９２，４ 表１ ＭＥＡ溶液の粘度（Ｃｐ）＋＊＋ 実験　温度（’Ｃ）　　　　ＭＥＡ溶液濃度（重量％）−ユＬ　　ユ虹　　ユ５ ３虹 Ａ　　　４９　　　　０．９４　　１．０８　　１．２２　　１．４２Ｂ　　　 ３９　　　　１．１４　　１．２２　　１．５４　　１．７９Ｃ３５１，２２１ ，４２１，８６１，９９”’ｃ、−センチポアズ：超低速アダプターを取付けた ＤＶ−２型ブルツクフイ一ルド粘度計を用い６０ｒｐ−で操作することにより決 定した。

表■及び表■に与えたデーターから、二酸化炭素吸収速度の変化率は、溶液濃度 の増大（及び溶液粘度の増大）と共に、特に溶液の濃度が約２０重量％を超える と急激に減少することが分かる。

本発明を構成する方法を、好ましい！’ｌｉ様と考えられるものに関して記述し てきたが、本発明の本質及び範囲から離れることなく変化及び修正を行えること は分かるであろう。

平成２年１１月１日 は

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．二酸化炭素に富むガス流から二酸化炭素を回収する連続的方法で、前記ガス 流を吸収領域でアルカノールアミン水溶液と接触させ、二酸化炭素に乏しくなっ たガス状頂部流及び二酸化炭素に富む液体流出物流を生じさせ、二酸化炭素に富 む液体流出物流を再生領域で加熱して二酸化炭素に富むガス状頂部流及び二酸化 炭素に乏しくなった液体流出物流を生じさせ、然も、前記二酸化炭素に乏しくな った液体流出物流は再生アルカノールアミン水溶液からなり、該再生されたアル カノールアミン水溶液を吸収領域へ戻してそこへ導入する連続的二酸化炭素回収 方法において、 前記再生アルカノールアミン水溶液を、前記吸収領域の実質的部分に亙って約３ ５℃までの濃度に前記溶液を維持するのに充分な温度へ冷却し、然も前記再生ア ルカノールアミン水溶液は約２０重量％までの範囲の濃度のアルカノールアミン を含み、そして 前記冷却した再生アルカノールアミン水溶液を吸収領域へ導入して前記二酸化炭 素に富むガス流と接触させ、そこから二酸化炭素を除去する、 ことからなる改良された二酸化炭素回收方法。
2. ２．再生アルカノールアミン水溶液が約２６℃〜約３５℃の範囲の温度へ冷却さ れる請求項１に記載の改良された方法。
3. ３．再生されたアルカノールアミン水溶液中のアルカノールアミンがモノエタノ ールアミンである請求項１に記載の改良された方法。
4. ４．再生されたアルカノールアミン水溶液のアルカノールアミン濃度が約１５〜 約２０重量％の範囲にある請求項１に記載の改良された方法。