JPH048089B2 - - Google Patents
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- B01D53/1456—Removing acid components
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Description
本発明は、立体障害アミンを含有する非水性吸
収溶液を使用してガス流れから二酸化炭素を除去
する方法に関する。 CO2、H2S、SO2及びCOSの如き酸性ガスを吸
収するために苛性カリ又は他のアルカリ金属塩特
に炭酸塩の溶液を様々の非立体障害アミンと併用
することは周知である。アルカリ金属化合物と指
定のアミンとの併用は、酸性ガスに対してアミン
単独の系よりも高い容量(能力)をもたらす。 しかしながら、従来技術では、以下に限定した
如き立体障害アミンの使用が、非立体障害アミン
を用いる従来技術の方法と比較して処理容量が高
められたCO2スクラツビング法を提供することは
認識されていなかつたことが明らかである。 予想外にも、ガス状流れから二酸化炭素を除去
するための改良法において、非水性溶媒中に溶解
させた立体障害アミンを用いることができること
が分つた。立体障害アミンを使用すると、立体障
害アミンを含まない場合と比較して吸収及び再吸
収速度、更に有意義には溶液の処理容量が向上さ
れたCO2スクラツビング法が提供される。立体障
害アミンは、非水性溶媒中に溶解させることがで
きる。 本法での使用が必須であるところの立体障害ア
ミンは、第二若しくは第三炭素原子のどちらかに
結合した少なくとも1個の第二アミノ基又は第三
炭素原子に結合した第一アミノ基を含有する化合
物である。これらのアミンは、用いた特定の溶媒
中に少なくとも一部分可溶性であるように選択さ
れる。少なくとも1つの窒素原子が上記の立体障
害構造を有する。 本発明の方法で用いることのできる立体障害ア
ミンの例としては、次のものが挙げられる。 立体障害第一モノアミノアルコール 3−アミノ−3−メチル−2−ペンタノール 1−ヒドロキシメチルシクロペンチルアミン 2,3−ジメチル−3−アミノ−1−ブタノー
ル 2−アミノ−2−エチル−1−ブタノール 1−メチル−2−ヒドロキシシクロペンチルア
ミン 2−アミノ−2−メチル−3−ペンタノール 2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール 2−アミノ−2−メチル−1−ブタノール 3−アミノ−3−メチル−1−ブタノール
収溶液を使用してガス流れから二酸化炭素を除去
する方法に関する。 CO2、H2S、SO2及びCOSの如き酸性ガスを吸
収するために苛性カリ又は他のアルカリ金属塩特
に炭酸塩の溶液を様々の非立体障害アミンと併用
することは周知である。アルカリ金属化合物と指
定のアミンとの併用は、酸性ガスに対してアミン
単独の系よりも高い容量(能力)をもたらす。 しかしながら、従来技術では、以下に限定した
如き立体障害アミンの使用が、非立体障害アミン
を用いる従来技術の方法と比較して処理容量が高
められたCO2スクラツビング法を提供することは
認識されていなかつたことが明らかである。 予想外にも、ガス状流れから二酸化炭素を除去
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させた立体障害アミンを用いることができること
が分つた。立体障害アミンを使用すると、立体障
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害構造を有する。 本発明の方法で用いることのできる立体障害ア
ミンの例としては、次のものが挙げられる。 立体障害第一モノアミノアルコール 3−アミノ−3−メチル−2−ペンタノール 1−ヒドロキシメチルシクロペンチルアミン 2,3−ジメチル−3−アミノ−1−ブタノー
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【式】3−アミノ−3−メチ
ル−2−ブタノール
2−アミノ−2,3−ジメチル−3−ブタノー
ル 2−アミノ−2,3−ジメチル−1−ブタノー
ル 1−ビドロキシメチルシクロヘキシルアミン 2−置換ピペリジン 2−ピペリジンメタノール 2−ピペリジンエタノール 上記表から推測することができるように、本発
明の好ましいアミンは、非対称化合物である。 本発明の好ましい具体例では、例えば二酸化炭
素の如き酸性ガスは、(1)ガス状供給流れをアミン
を含む非水性溶液と該酸性ガスを該溶液中に吸収
させる条件で接触させ、そして(2)前記溶液を該溶
液から前記酸性ガスを脱着する条件で再生させる
ことを包含するプロセスにおいて、前記プロセス
を、処理容量即ち工程(1)及び(2)の終りに溶液中に
吸収されている酸性ガスのモル数の差が、ガス状
供給物から酸性ガスを除去するための同様の方法
であつて立体障害アミン促進剤を使用しない方法
で得られるよりも大きい条件で操作することを特
徴とする方法によつてガス状供給流れから除去さ
れる。 本明細書を通じて用語「処理容量」は、吸収条
件での溶液中のCO2吸収量(工程1)と再生条件
での溶液中のCO2(工程2)との間の差と定義す
ることができる。処理容量は熱力学的循環容量に
関係し、即ち、吸収量は平衡条件で測定される。
この処理容量は、気液平衡等温線から、即ち、ガ
ス中のCO2圧と溶液中のCO2吸収量との間の関係
から所定温度で平衡において得ることができる。
熱力学的循環容量を計算するためには、次のパラ
メーター即ち、(1)CO2吸収圧、(2)CO2再生圧、(3)
吸収温度、(4)再生温度、(5)溶液組成即ちアミンの
重量%、及び(6)ガス組成、を通常特定しなければ
ならない。本発明の改良法を記述するためのこれ
らのパラメーターの使用は、以下の実施例に記載
されている。しかしながら、当業者は、立体障害
アミンの使用によつて生じる改良法を、立体障害
アミンが非水性スクラツビング溶液中に含まれな
いところの方法と直接比較することによつて具合
よく例示することができよう。例えば、2つの同
様なCO2スクラツビング法(即ち、同じガス組
成、同じスクラツビング溶液組成、同じ圧力及び
温度条件)を比較すると、本発明の立体障害アミ
ンを使用する場合には、上記の工程1(吸収工程)
及び上記の工程2(脱着工程)の終りに吸収され
たCO2の量の間の差が有意義な程に大きいことが
分るだろう。この有意義な程向上した処理容量
は、たとえ比較しようとするスクラツビング溶液
がジエタノールアミン、1,6−エキサンジアミ
ン等の如き従来技術のアミン促進剤を等モル量含
むとしても観察される。本発明の立体障害アミン
の使用は、立体障害アミンを使用しないがしかし
非立体障害アミンを含む場合があるスクラツビン
グ溶液の処理容量よりも少なくとも15%大きい処
理容量を提供することが分つた。本発明の立体障
害アミンの使用によつて20〜60%の処理容量の増
大を得ることができる。 CO2含有ガス状混合物と上記立体障害アミンを
含む非水性吸収溶液との接触は、当業者によつて
設計できる適当な接触塔で行なうことができる。
ガス状混合物と非水性吸収溶液との接触は、約25
〜200℃好ましくは35〜150℃の温度及び1〜
2000psi(0.07〜146Kg/cm2)好ましくは100〜
500psi(7.0〜35Kg/cm2)の圧力で行われる。本発
明のスクラツビング溶液は、消泡剤、酸化防止
剤、腐食抑制剤等の如き様々の他の添加剤を含有
することができる。例えば、本発明の非水性スク
ラツビング溶液は、無水亜ヒ酸、亜セレン酸、亜
テルル酸、たんぱく質、アミノ酸例えばグリシ
ン、酸化バナジウム例えばV2O3、クロム酸塩例
えばK2Cr2O7を含むことができる。ガス状混合物
を非水性吸収溶液と接触する時間は、数秒から数
時間まで変動してよく、例えば15分であつてよ
い。非水性吸収溶液は、その容量の約80〜90%が
使い果されるまでガス状混合物と接触される。 ガス状混合物に非水性吸収溶液を該溶液の少な
くとも80%又は好ましくは少なくとも90%の容量
が利用されるまで接触させた後、それを再生しな
ければならない。非水性吸収溶液の再生は、吸収
された二酸化炭素が放出する点まで圧力を下げ及
び(又は)該溶液の温度を上げることによつて行
なうことができる。吸収溶液の再生間における不
活性ガス例えばN2又はスチームの添加も亦本発
明の範囲内に入る。本発明の立体障害アミンは、
従来技術のアミンと比較して同じ脱着条件下にお
いてより完全な脱着を可能にする。かくして、再
生工程間に非水性吸収溶液を加熱及びパージする
のに用いるスチームが節約される。 いかなる理論によつても拘束されることを望ま
ないけれども、立体障害アミンの使用は、次の理
由によつて上記改善を提供する。 CO2が非水性第一アミン溶液中に吸収されると
きには、次の反応が起こる。 (1) R−NH2+CO2→R−NH−COO-+H+ (2) R−NH−COO-+H2O→R−NH2+HCO3 - (3) H++R−NH2→R−NH3 + 吸収させることのできるCO2の量は、反応(2)の
程度に左右される。もし反応(2)が無視できる程な
らば、反応(1)及び(3)の正味の結果は、次の如くで
ある。 2R−NH2+CO2→R−NH−COO-+R−
NH3 + 即ち、吸収させることのできるCO2の最大量
は、アミン1モル当り0.5モルである。 他方、もし反応(2)が定量的であるならば、反応
(1)、(2)及び(3)の正味結果は次の如くである。 R−NH2+CO2+H2O→HCO3 -+R-−NH3 + 即ち、吸収され得るCO2の最大量は、アミン1
モル当り1モルである。 反応(2)の程度は、Rの性質に特にその立体配置
に左右される。もしRが第一アルキル基であるな
らば、カルバメートは比較的安定であり、そして
その分解即ち反応(2)は不完全である。吸収させる
ことのできるCO2の最大量は、アミン1モル当り
0.5モルよりも僅かに大きい。他方、もしRが第
三アルキル基であるならば、カルバメートは極め
て不安定であり、そしてその分解即ち反応(2)は実
質上完全である。吸収させることのできるCO2の
最大量は、アミン1モル当り1モルに近い。かく
して、アミンが立体障害を受けていると、CO2吸
収は、それが障害を受けていないときよりも完全
である。 脱着を実施するときには、反応(1)、(2)及び(3)は
右から左へ進む。もしRが第一アルキル基である
ならば、カルバメートの分解は不完全であり、即
ち、脱着は一部分だけである。他方、もしRが第
三アルキル基であるならば、CO2が完全な形態に
なる方法がなく、そして脱着は実質上完全であ
る。それ故に、アミン1モル当り吸収又は脱着さ
れるCO2の量は、アミンが立体障害を受けている
ときよりも多い。 もしアミノ基が第二であるならば、それに結合
した第二アルキル基は、N−シクロヘキシル−
1,3−プロパンジアミンによつて示される如く
立体障害を提供するのに十分である。 処理容量並びに吸収及び脱着の速度の増大の他
に、立体障害アミノ基の使用は、カルバメートの
量が少ないことその分解が容易であることに起因
して脱着間に低いスチーム消費をもたらす。 CO2スクラツビング装置を操作するエネルギー
費用の大部分は、スチームの要求数量による本発
明の方法の使用によつて、エネルギー即ち操作費
用の実質的な減少が得られる。また、本発明の方
法に従えば、新規なプラントへの投資費用の減少
及び既存のプラントの問題点の打開から追加的な
節約を得ることができる。ガス混合物からのCO2
の除去は、産業上極めて重要である。 本発明のアミンは、好ましくは、立体障害の他
に他のパラメータに従つて選択される。例えば、
本発明の方法で使用するためにアミンを選択する
に当つては、それが吸収及び脱着間に失われない
ような低い揮発度を有することも亦重要である。
アミンは、一般に少なくとも100℃好ましくは少
なくとも180℃の沸点を有するべきである。用い
られるアミンは、非水性媒体中に完全な可溶性で
ある必要がない。と云うのは、部分的な不混和が
ガス状混合物からの二酸化炭素吸収速度を増大で
きるからである。 上記の立体障害アミンは非水性該媒中に溶解で
き、そして得られた溶液はガス状供給流れからの
CO2の吸収に使用できる。溶媒は、アミンの溶解
度そしてある程度までその中のCO2を基にして選
択される。また、溶媒は、吸収及び脱着工程間に
実質的な損失が起らないようにそれらの沸点を基
にして選定することができる。炭化水素及び官能
価を与えた炭化水素例えば酸素、窒素、硫黄、
燐、けい素及びハロゲン含有基を有する炭化水素
を含めて、有機溶媒を用いることができるが、但
し前記化合物は、吸収及び脱着工程を実施すると
きの条件において前記立体障害アミンとの組合せ
で実質上安定であるものとする。もちろん、これ
らの化合物は前記条件においても液体でなければ
ならず、そして好ましくは少なくとも100℃更に
好ましくは150〜250℃の沸点を有する。 本法において有用な非水性溶媒の特定の例とし
ては、スルホラン、N−メチル−ピロリドン、ジ
メチルスルホキシド、ポリアルキレングリコー
ル、並びにそれらのモノ−亦はジアルキルエーテ
ル例えばトリエチレングリコール、ホルムアミド
及びヘキサメチルホスホルアミドが挙げられる。 以下に、本発明の好ましい具体例を記載する。
CO2含有混合物は、吸収帯域において少なくとも
2重量%の立体障害アミンを含む溶液と約35〜
150℃の温度及び100〜500psig(7〜35Kg/cm2ゲー
ジ)の圧力において0.1〜60分間接触され、これ
によつて該溶液は、少なくとも90%の容量まで
CO2で飽和される。次いで、溶液は2〜10psig
(0.1〜0.7Kg/cm2ゲージ)の圧力に維持されたフ
ラツシユ室に送られ、これによつて吸収された酸
性ガスの少なくともいくらかが放出され、次いで
再生塔に送られ、これによつて前記溶液は約100
〜160℃の温度及び約2〜75psig(0.1〜5.3Kg/cm2
ゲージ)の圧力に維持され、これによつて該溶液
中のCO2含量は0.25%以下の溶量に減少される。
最後に、前記の再生された溶液は再使用のために
前記吸収帯域に戻される。 次に本発明の特定の具体例を記載するが、しか
しこれによつて拘束されるものでない。 実験室的反応装置は、第1図に示される。これ
は、約2.5の容量及び10cmの直径を有しそして
加熱ジヤケツトを備えた容器である。撹拌器の軸
は2つの三枚刃プロペラを有するが、そのうちの
上方のものは液体を下方に押し進めそして下方の
ものは液体を上方に押し進める。ポンプP1は、
反応器の底部から液体を取出してそれをステンレ
ス鋼製散布器S1を経て供給して気液界面に戻す。
更に、垂直そらせ板が液体と気体との間の接触を
高める。熱電対Tは、液体の温度の読取りを可能
にする。還流凝縮器の頂部は、U字形開口式マノ
メーターMに連結される。本装置は、ポンプP2
から栓T1によつて排気することができる。窒素
及びCO2は、それぞれ栓T2〜T3を用いて散布器
S2を経て容器の底部に供給することができる。シ
リンダーからくるCO2はパラストとして作用する
2つの12フラスコF1及びF2に入り、次いで3
湿式テスターWTMに、次いでバツブラーB1に
入り、そこでそれは水で飽和される。Hg−バツ
ブラーB2は、空気がフラスコF2に全く吸引され
ないことを確実にする。 CO2通路では、細口管及び栓はなるべく配置し
ないようにした。かゝる通路に挿入される唯一つ
のものである栓T3は、大きい孔(8mm)のキー
(Key)を有する。 吸収−脱着−再吸収実験の詳細な記載 A 吸収 栓T2を通して窒素をバツブリングしそして
排出口Eを開き且つ栓T3を閉じて、装置の次
の反応体、 立体障害アミン 非水性媒体(有機溶媒) を仕込む。液体の温度を80℃にし、1分当り約
4の液体を吸収して供給するようにポンプ
P1を調整し、そして撹拌器を1200rpmで回転さ
せる。排出口E及び栓T2を閉じ、そして液体
が沸騰し始めるまで(これは、残圧が約50mm
Hgであるときに起る)装置をポンプP2によつ
て排出する。栓T1を閉じる。この点において、
栓T3を開くと、吸収が始まる。同時に、タイ
マーを始動させる。湿式テストメーターWTM
が1の吸収を示す毎に、時間を読み取る。開
示時には、吸収は極めて急速であり、そして最
初の1分で13以上のCO2が吸収される。 B 脱着 排出口Eを開き、そして栓T2及びT3を閉じ
る。反応混合物を、徐々に撹拌し且つ液体循環
速度を最低に保ちながら105℃にする。温度が
105℃に達したときに、栓T2から散布器S2を経
て窒素を1モル/hrの速度で吹込む。60分後
に、液体の試料を採取する。 C 再吸収 窒素を吹込みそして撹拌器及びポンプP1を
吸収と同じ態様で調整して反応混合物を80℃に
戻す。排出口E及び栓T2を閉じ、そして装置
を液体が沸騰し始めるまで(これは、残留圧が
約60mmHgであるときに起る)ポンプP2によつ
て排気する。栓T1を閉じる。栓T3を開くと、
再吸収が始まる。同時に、タイマーを始動させ
る。吸収間における如くして、時間を読む。最
初の1分で10以上のCO2が消費される。 第1表には、アミン−有機溶媒中で実施したい
くらかのCO2脱着−再吸収実験の結果が報告され
ている。反応装置は、上で用いたものと同じであ
つた。有機溶媒は、スルホラン(テトラヒドロチ
オフエンジオキシド)であつた。 アミンの量は1モルであつた。吸収及び再吸収
は40℃で実施され、脱着は105℃であつた。第1
表では、工業的に使用される立体障害を受けてい
ないジイソプロパノールアミンは、立体障害を受
けている2−アミノ−2−メチル−1−プロパノ
ールりも少ないCO2脱着又は再吸収量を与えるこ
とが示されている。利益は約50%である。また、
本発明の方法において立体障害を受けているアミ
ンを含む他の非水性スクラツビング溶液の結果に
ついては第2、3及び4表を参照されたい。
ル 2−アミノ−2,3−ジメチル−1−ブタノー
ル 1−ビドロキシメチルシクロヘキシルアミン 2−置換ピペリジン 2−ピペリジンメタノール 2−ピペリジンエタノール 上記表から推測することができるように、本発
明の好ましいアミンは、非対称化合物である。 本発明の好ましい具体例では、例えば二酸化炭
素の如き酸性ガスは、(1)ガス状供給流れをアミン
を含む非水性溶液と該酸性ガスを該溶液中に吸収
させる条件で接触させ、そして(2)前記溶液を該溶
液から前記酸性ガスを脱着する条件で再生させる
ことを包含するプロセスにおいて、前記プロセス
を、処理容量即ち工程(1)及び(2)の終りに溶液中に
吸収されている酸性ガスのモル数の差が、ガス状
供給物から酸性ガスを除去するための同様の方法
であつて立体障害アミン促進剤を使用しない方法
で得られるよりも大きい条件で操作することを特
徴とする方法によつてガス状供給流れから除去さ
れる。 本明細書を通じて用語「処理容量」は、吸収条
件での溶液中のCO2吸収量(工程1)と再生条件
での溶液中のCO2(工程2)との間の差と定義す
ることができる。処理容量は熱力学的循環容量に
関係し、即ち、吸収量は平衡条件で測定される。
この処理容量は、気液平衡等温線から、即ち、ガ
ス中のCO2圧と溶液中のCO2吸収量との間の関係
から所定温度で平衡において得ることができる。
熱力学的循環容量を計算するためには、次のパラ
メーター即ち、(1)CO2吸収圧、(2)CO2再生圧、(3)
吸収温度、(4)再生温度、(5)溶液組成即ちアミンの
重量%、及び(6)ガス組成、を通常特定しなければ
ならない。本発明の改良法を記述するためのこれ
らのパラメーターの使用は、以下の実施例に記載
されている。しかしながら、当業者は、立体障害
アミンの使用によつて生じる改良法を、立体障害
アミンが非水性スクラツビング溶液中に含まれな
いところの方法と直接比較することによつて具合
よく例示することができよう。例えば、2つの同
様なCO2スクラツビング法(即ち、同じガス組
成、同じスクラツビング溶液組成、同じ圧力及び
温度条件)を比較すると、本発明の立体障害アミ
ンを使用する場合には、上記の工程1(吸収工程)
及び上記の工程2(脱着工程)の終りに吸収され
たCO2の量の間の差が有意義な程に大きいことが
分るだろう。この有意義な程向上した処理容量
は、たとえ比較しようとするスクラツビング溶液
がジエタノールアミン、1,6−エキサンジアミ
ン等の如き従来技術のアミン促進剤を等モル量含
むとしても観察される。本発明の立体障害アミン
の使用は、立体障害アミンを使用しないがしかし
非立体障害アミンを含む場合があるスクラツビン
グ溶液の処理容量よりも少なくとも15%大きい処
理容量を提供することが分つた。本発明の立体障
害アミンの使用によつて20〜60%の処理容量の増
大を得ることができる。 CO2含有ガス状混合物と上記立体障害アミンを
含む非水性吸収溶液との接触は、当業者によつて
設計できる適当な接触塔で行なうことができる。
ガス状混合物と非水性吸収溶液との接触は、約25
〜200℃好ましくは35〜150℃の温度及び1〜
2000psi(0.07〜146Kg/cm2)好ましくは100〜
500psi(7.0〜35Kg/cm2)の圧力で行われる。本発
明のスクラツビング溶液は、消泡剤、酸化防止
剤、腐食抑制剤等の如き様々の他の添加剤を含有
することができる。例えば、本発明の非水性スク
ラツビング溶液は、無水亜ヒ酸、亜セレン酸、亜
テルル酸、たんぱく質、アミノ酸例えばグリシ
ン、酸化バナジウム例えばV2O3、クロム酸塩例
えばK2Cr2O7を含むことができる。ガス状混合物
を非水性吸収溶液と接触する時間は、数秒から数
時間まで変動してよく、例えば15分であつてよ
い。非水性吸収溶液は、その容量の約80〜90%が
使い果されるまでガス状混合物と接触される。 ガス状混合物に非水性吸収溶液を該溶液の少な
くとも80%又は好ましくは少なくとも90%の容量
が利用されるまで接触させた後、それを再生しな
ければならない。非水性吸収溶液の再生は、吸収
された二酸化炭素が放出する点まで圧力を下げ及
び(又は)該溶液の温度を上げることによつて行
なうことができる。吸収溶液の再生間における不
活性ガス例えばN2又はスチームの添加も亦本発
明の範囲内に入る。本発明の立体障害アミンは、
従来技術のアミンと比較して同じ脱着条件下にお
いてより完全な脱着を可能にする。かくして、再
生工程間に非水性吸収溶液を加熱及びパージする
のに用いるスチームが節約される。 いかなる理論によつても拘束されることを望ま
ないけれども、立体障害アミンの使用は、次の理
由によつて上記改善を提供する。 CO2が非水性第一アミン溶液中に吸収されると
きには、次の反応が起こる。 (1) R−NH2+CO2→R−NH−COO-+H+ (2) R−NH−COO-+H2O→R−NH2+HCO3 - (3) H++R−NH2→R−NH3 + 吸収させることのできるCO2の量は、反応(2)の
程度に左右される。もし反応(2)が無視できる程な
らば、反応(1)及び(3)の正味の結果は、次の如くで
ある。 2R−NH2+CO2→R−NH−COO-+R−
NH3 + 即ち、吸収させることのできるCO2の最大量
は、アミン1モル当り0.5モルである。 他方、もし反応(2)が定量的であるならば、反応
(1)、(2)及び(3)の正味結果は次の如くである。 R−NH2+CO2+H2O→HCO3 -+R-−NH3 + 即ち、吸収され得るCO2の最大量は、アミン1
モル当り1モルである。 反応(2)の程度は、Rの性質に特にその立体配置
に左右される。もしRが第一アルキル基であるな
らば、カルバメートは比較的安定であり、そして
その分解即ち反応(2)は不完全である。吸収させる
ことのできるCO2の最大量は、アミン1モル当り
0.5モルよりも僅かに大きい。他方、もしRが第
三アルキル基であるならば、カルバメートは極め
て不安定であり、そしてその分解即ち反応(2)は実
質上完全である。吸収させることのできるCO2の
最大量は、アミン1モル当り1モルに近い。かく
して、アミンが立体障害を受けていると、CO2吸
収は、それが障害を受けていないときよりも完全
である。 脱着を実施するときには、反応(1)、(2)及び(3)は
右から左へ進む。もしRが第一アルキル基である
ならば、カルバメートの分解は不完全であり、即
ち、脱着は一部分だけである。他方、もしRが第
三アルキル基であるならば、CO2が完全な形態に
なる方法がなく、そして脱着は実質上完全であ
る。それ故に、アミン1モル当り吸収又は脱着さ
れるCO2の量は、アミンが立体障害を受けている
ときよりも多い。 もしアミノ基が第二であるならば、それに結合
した第二アルキル基は、N−シクロヘキシル−
1,3−プロパンジアミンによつて示される如く
立体障害を提供するのに十分である。 処理容量並びに吸収及び脱着の速度の増大の他
に、立体障害アミノ基の使用は、カルバメートの
量が少ないことその分解が容易であることに起因
して脱着間に低いスチーム消費をもたらす。 CO2スクラツビング装置を操作するエネルギー
費用の大部分は、スチームの要求数量による本発
明の方法の使用によつて、エネルギー即ち操作費
用の実質的な減少が得られる。また、本発明の方
法に従えば、新規なプラントへの投資費用の減少
及び既存のプラントの問題点の打開から追加的な
節約を得ることができる。ガス混合物からのCO2
の除去は、産業上極めて重要である。 本発明のアミンは、好ましくは、立体障害の他
に他のパラメータに従つて選択される。例えば、
本発明の方法で使用するためにアミンを選択する
に当つては、それが吸収及び脱着間に失われない
ような低い揮発度を有することも亦重要である。
アミンは、一般に少なくとも100℃好ましくは少
なくとも180℃の沸点を有するべきである。用い
られるアミンは、非水性媒体中に完全な可溶性で
ある必要がない。と云うのは、部分的な不混和が
ガス状混合物からの二酸化炭素吸収速度を増大で
きるからである。 上記の立体障害アミンは非水性該媒中に溶解で
き、そして得られた溶液はガス状供給流れからの
CO2の吸収に使用できる。溶媒は、アミンの溶解
度そしてある程度までその中のCO2を基にして選
択される。また、溶媒は、吸収及び脱着工程間に
実質的な損失が起らないようにそれらの沸点を基
にして選定することができる。炭化水素及び官能
価を与えた炭化水素例えば酸素、窒素、硫黄、
燐、けい素及びハロゲン含有基を有する炭化水素
を含めて、有機溶媒を用いることができるが、但
し前記化合物は、吸収及び脱着工程を実施すると
きの条件において前記立体障害アミンとの組合せ
で実質上安定であるものとする。もちろん、これ
らの化合物は前記条件においても液体でなければ
ならず、そして好ましくは少なくとも100℃更に
好ましくは150〜250℃の沸点を有する。 本法において有用な非水性溶媒の特定の例とし
ては、スルホラン、N−メチル−ピロリドン、ジ
メチルスルホキシド、ポリアルキレングリコー
ル、並びにそれらのモノ−亦はジアルキルエーテ
ル例えばトリエチレングリコール、ホルムアミド
及びヘキサメチルホスホルアミドが挙げられる。 以下に、本発明の好ましい具体例を記載する。
CO2含有混合物は、吸収帯域において少なくとも
2重量%の立体障害アミンを含む溶液と約35〜
150℃の温度及び100〜500psig(7〜35Kg/cm2ゲー
ジ)の圧力において0.1〜60分間接触され、これ
によつて該溶液は、少なくとも90%の容量まで
CO2で飽和される。次いで、溶液は2〜10psig
(0.1〜0.7Kg/cm2ゲージ)の圧力に維持されたフ
ラツシユ室に送られ、これによつて吸収された酸
性ガスの少なくともいくらかが放出され、次いで
再生塔に送られ、これによつて前記溶液は約100
〜160℃の温度及び約2〜75psig(0.1〜5.3Kg/cm2
ゲージ)の圧力に維持され、これによつて該溶液
中のCO2含量は0.25%以下の溶量に減少される。
最後に、前記の再生された溶液は再使用のために
前記吸収帯域に戻される。 次に本発明の特定の具体例を記載するが、しか
しこれによつて拘束されるものでない。 実験室的反応装置は、第1図に示される。これ
は、約2.5の容量及び10cmの直径を有しそして
加熱ジヤケツトを備えた容器である。撹拌器の軸
は2つの三枚刃プロペラを有するが、そのうちの
上方のものは液体を下方に押し進めそして下方の
ものは液体を上方に押し進める。ポンプP1は、
反応器の底部から液体を取出してそれをステンレ
ス鋼製散布器S1を経て供給して気液界面に戻す。
更に、垂直そらせ板が液体と気体との間の接触を
高める。熱電対Tは、液体の温度の読取りを可能
にする。還流凝縮器の頂部は、U字形開口式マノ
メーターMに連結される。本装置は、ポンプP2
から栓T1によつて排気することができる。窒素
及びCO2は、それぞれ栓T2〜T3を用いて散布器
S2を経て容器の底部に供給することができる。シ
リンダーからくるCO2はパラストとして作用する
2つの12フラスコF1及びF2に入り、次いで3
湿式テスターWTMに、次いでバツブラーB1に
入り、そこでそれは水で飽和される。Hg−バツ
ブラーB2は、空気がフラスコF2に全く吸引され
ないことを確実にする。 CO2通路では、細口管及び栓はなるべく配置し
ないようにした。かゝる通路に挿入される唯一つ
のものである栓T3は、大きい孔(8mm)のキー
(Key)を有する。 吸収−脱着−再吸収実験の詳細な記載 A 吸収 栓T2を通して窒素をバツブリングしそして
排出口Eを開き且つ栓T3を閉じて、装置の次
の反応体、 立体障害アミン 非水性媒体(有機溶媒) を仕込む。液体の温度を80℃にし、1分当り約
4の液体を吸収して供給するようにポンプ
P1を調整し、そして撹拌器を1200rpmで回転さ
せる。排出口E及び栓T2を閉じ、そして液体
が沸騰し始めるまで(これは、残圧が約50mm
Hgであるときに起る)装置をポンプP2によつ
て排出する。栓T1を閉じる。この点において、
栓T3を開くと、吸収が始まる。同時に、タイ
マーを始動させる。湿式テストメーターWTM
が1の吸収を示す毎に、時間を読み取る。開
示時には、吸収は極めて急速であり、そして最
初の1分で13以上のCO2が吸収される。 B 脱着 排出口Eを開き、そして栓T2及びT3を閉じ
る。反応混合物を、徐々に撹拌し且つ液体循環
速度を最低に保ちながら105℃にする。温度が
105℃に達したときに、栓T2から散布器S2を経
て窒素を1モル/hrの速度で吹込む。60分後
に、液体の試料を採取する。 C 再吸収 窒素を吹込みそして撹拌器及びポンプP1を
吸収と同じ態様で調整して反応混合物を80℃に
戻す。排出口E及び栓T2を閉じ、そして装置
を液体が沸騰し始めるまで(これは、残留圧が
約60mmHgであるときに起る)ポンプP2によつ
て排気する。栓T1を閉じる。栓T3を開くと、
再吸収が始まる。同時に、タイマーを始動させ
る。吸収間における如くして、時間を読む。最
初の1分で10以上のCO2が消費される。 第1表には、アミン−有機溶媒中で実施したい
くらかのCO2脱着−再吸収実験の結果が報告され
ている。反応装置は、上で用いたものと同じであ
つた。有機溶媒は、スルホラン(テトラヒドロチ
オフエンジオキシド)であつた。 アミンの量は1モルであつた。吸収及び再吸収
は40℃で実施され、脱着は105℃であつた。第1
表では、工業的に使用される立体障害を受けてい
ないジイソプロパノールアミンは、立体障害を受
けている2−アミノ−2−メチル−1−プロパノ
ールりも少ないCO2脱着又は再吸収量を与えるこ
とが示されている。利益は約50%である。また、
本発明の方法において立体障害を受けているアミ
ンを含む他の非水性スクラツビング溶液の結果に
ついては第2、3及び4表を参照されたい。
【表】
ン
2〓アミノ〓2〓メチル〓1〓プ 27.2 28.1
ロパノール
第2表 貧溶液へのCO2吸収実験における3−アミノ−3
−メチル−1−ブタノール及び2−ピペリジンメ
タノールとジイソプロパノールアミンとの比較 スルホラン=400g;H2O =194g;アミン=1.83モル T=40℃、P=1気圧 アミン 吸収されたCO2、g ジイソプロパノールアミン 31.1 3−アミノ−3−メチル −1−ブタノール 51 2−ピペリジンメタノール 48 第3表 貧溶液へのCO2吸収実験における2−ピペリジン
メタノールとジイソプロパノールアミンとの比較 スルホラン=600g;H2O=80g;アミン=0.9モ
ル T=40℃、P=1気圧 アミン 吸収されたCO2、g ジイソプロパノールアミン 14.6 2−ピペリジンメタノール 22.6 第4表 貧溶液へのCO2吸収実験における2−ピペリジン
メタノールとジイソプロパノールアミンとの比較 ジメチルスルホキシド=400g;H2O=194g;
アミン=1.83モル T=40℃、P=1気圧 アミン 吸収されたCO2、g ジイソプロパノールアミン 30.6 2−ピペリジンメタノール 45 第5表 貧溶液へのCO2吸収実験における2−ピペリジン
メタノールとジイソプロパノールアミンとの比較 メチルピロリドレ=400g;アミン=1.8モル;
H2O=194g; T=40℃;P=1気圧 アミン 吸収されたCO2、g ジイソプロパノールアミン 29.7 2−ピペリジンエタノール 45.5 第6表 貧溶液へのCO2吸収実験における2−ピペリジエ
タノールとジイソプロパノールアミンとの比較 ジエチレングリコール=300g; アミン=21.6モル;H2O=12g; T=40℃;P=1気圧 アミン 吸収されたCO2、g ジイソプロパノールアミン 26 2−ピペリジンエタノール 35.5 本発明の方法で使用される立体障害アミンを溶
解させるのに非水性溶媒を使用するすべての実験
において、いくらかの水が存在することを書き留
めておく。本発明の方法では、“非水性”スクラ
ツビング溶液中には、アミン1モル当り0.5モル
のH2Oからアミン1モル当り10モルのH2Oが存
在することが好ましい。
2〓アミノ〓2〓メチル〓1〓プ 27.2 28.1
ロパノール
第2表 貧溶液へのCO2吸収実験における3−アミノ−3
−メチル−1−ブタノール及び2−ピペリジンメ
タノールとジイソプロパノールアミンとの比較 スルホラン=400g;H2O =194g;アミン=1.83モル T=40℃、P=1気圧 アミン 吸収されたCO2、g ジイソプロパノールアミン 31.1 3−アミノ−3−メチル −1−ブタノール 51 2−ピペリジンメタノール 48 第3表 貧溶液へのCO2吸収実験における2−ピペリジン
メタノールとジイソプロパノールアミンとの比較 スルホラン=600g;H2O=80g;アミン=0.9モ
ル T=40℃、P=1気圧 アミン 吸収されたCO2、g ジイソプロパノールアミン 14.6 2−ピペリジンメタノール 22.6 第4表 貧溶液へのCO2吸収実験における2−ピペリジン
メタノールとジイソプロパノールアミンとの比較 ジメチルスルホキシド=400g;H2O=194g;
アミン=1.83モル T=40℃、P=1気圧 アミン 吸収されたCO2、g ジイソプロパノールアミン 30.6 2−ピペリジンメタノール 45 第5表 貧溶液へのCO2吸収実験における2−ピペリジン
メタノールとジイソプロパノールアミンとの比較 メチルピロリドレ=400g;アミン=1.8モル;
H2O=194g; T=40℃;P=1気圧 アミン 吸収されたCO2、g ジイソプロパノールアミン 29.7 2−ピペリジンエタノール 45.5 第6表 貧溶液へのCO2吸収実験における2−ピペリジエ
タノールとジイソプロパノールアミンとの比較 ジエチレングリコール=300g; アミン=21.6モル;H2O=12g; T=40℃;P=1気圧 アミン 吸収されたCO2、g ジイソプロパノールアミン 26 2−ピペリジンエタノール 35.5 本発明の方法で使用される立体障害アミンを溶
解させるのに非水性溶媒を使用するすべての実験
において、いくらかの水が存在することを書き留
めておく。本発明の方法では、“非水性”スクラ
ツビング溶液中には、アミン1モル当り0.5モル
のH2Oからアミン1モル当り10モルのH2Oが存
在することが好ましい。
第1図は、本発明の1つの具体例を実施するた
めのフローシートである。
めのフローシートである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 ガス状供給物からCO2を除去するに際し、 () 前記供給物にアミンと該アミン用の非水性
溶媒とを含むスクラツビング溶液を25〜200℃
の温度及び1〜2000psi(0.07〜141Kg/cm2)の
圧力の条件で接触させ、そして () 前記スクラツビング溶液を該スクラツビン
グ溶液からCO2を脱着する条件で再生する、逐
次工程からなるCO2除去法において、 前記スクラツビング溶液中に含められるアミン
が、第二若しくは第三炭素原子のどちらかに結合
した少なくとも1個の第二アミノ基又は第三炭素
原子に結合した第一アミノ基を含有する立体障害
アミンであつて、しかも、立体障害第一モノアミ
ノアルコール及び2−置換ピペリジンよりなる群
から選定される立体障害アミンであることを特徴
とするガス状供給物からのCO2除去法。 2 立体障害アミンがアミノアルコールよりなる
群から選定される特許請求の範囲第1項記載の方
法。 3 アミノアルコールが2−アミノ−2−メチル
−1−プロパノール及び3−アミノ−3−メチル
−1−ブタノールよりなる群から選定される特許
請求の範囲第2項記載の方法。 4 立体障害アミンが2−ピペリジンメタノール
及び2−ピペリジンエタノールよりなる群から選
定される特許請求の範囲第1項記載の方法。 5 非水性溶剤が、スルホラン、n−メチルピロ
リドン、ジメチルスルホキシド、ホルムアミド、
ヘキサメチルホスホルアミド、及びポリアルキレ
ングリコール並びにこれらのモノ及びジアルキル
エーテルよりなる群から選定される特許請求の範
囲第1項記載の方法。 6 スクラツビング溶液が、消泡剤、酸化防止
剤、腐食防止剤及びこれらの混合物よりなる群か
ら選定される添加剤を更に含有する特許請求の範
囲第1項記載の方法。 7 溶液がアミン1モル当たり0.5〜10モルの
H2Oを更に含む特許請求の範囲第1項記載の方
法。 8 接触を約35〜約150℃の範囲の温度及び約100
〜500psigの範囲の圧力で0.1〜約60分間行ない、
これによつてスクラツビング溶液をCO2で少なく
とも約90%の容量まで飽和させる特許請求の範囲
第1項記載の方法。 9 CO2含有供給物を吸収するのに工程()
(脱着工程)からのスクラツビング溶液が連続的
に再使用される特許請求の範囲第1項記載の方
法。 10 工程()(吸収工程)が工程()(脱着
工程)よりも低い温度で実施される特許請求の範
囲第1項記載の方法。
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