JPH0651091B2

JPH0651091B2 - 酸性ガス回収のための改良された方法

Info

Publication number: JPH0651091B2
Application number: JP1506258A
Authority: JP
Inventors: リッグス，オレン，エル．，ジュニア
Original assignee: カー ― マギーケミカルコーポレーション
Priority date: 1988-05-06
Filing date: 1989-04-24
Publication date: 1994-07-06
Anticipated expiration: 2009-07-06
Also published as: WO1989010783A1; EP0416028A1; EP0416028B1; IN172378B; JPH03505178A; AU3753489A; US4869884A; AU601668B2

Description

【発明の詳細な説明】〔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からの二酸化
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「ガーボトル(Gir
botol)アミン法」である。この方法は煙道ガスから二酸
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(Kirk-Othm
er)、エンサイクロペディァ・オブ・ケミカル・テクノ
ロジー(Encyclopedia of Chemical technology)、(196
9)等２版、第４巻、第362頁、参照〕、天然ガスのスイ
ートニング(sweetening)にも用いられてきている(同
上、第１巻、821〜822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1
8,985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、第一工程では、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或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イ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、26℃(80゜F)〜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、104℃(220゜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
で更に或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。再生領域中では流体流
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、更に或る量の酸
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、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に実
質的部分に亙って、即ち吸収領域に含まれている吸収区
域の少なくとも50体積％に亙って約35℃までの範囲の温
度に維持することからなる。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20重量％、好
ましくは15〜20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
分に亙って、即ち吸収領域中に含まれる吸収区域の少な
くとも50体積％に亙って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。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、135℃〜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)内では効果
的に行われる。一般に、吸収区域(15)及び(16)はラウシ
ング(Raushing)リングし、レッシング(Lessing)リン
グ、バールサドル(Berl saddle)、インタロックス(Inta
lox)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)の上中へ導入される。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26℃(80゜F)〜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
部分に亙ってこの温度範囲内に留どまっているであろ
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50％に亙って上
記温度範囲内に留ど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(1
4)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)の全てに亙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、二酸化炭素系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26℃〜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特に得られ
る吸収速度よりも５〜10％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。

以上で述べたように、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、二酸化炭素に乏しくなったガス状頂部流と二
酸化炭素に富む流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(1
7)を通って大気中へ放出することができる。二酸化炭素
に富む流体流出物流は、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104℃(220゜F)〜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。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、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104℃〜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
くなった流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(2
4)の下方部分に集まり、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を液溜を形成す
る。この液溜は、更に吸収領域(14)へ再循環させ、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(2
4)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流
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26℃〜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、15〜20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
(24)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20重量％を越えると、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。この発明は、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20重量％を越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、別に支持しない
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置フリッ
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25ml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
Ｉ及びIIに記載する。表III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II及び表III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、好ましい態様考えられるもの
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。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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中に含ま
れている吸収区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、前記吸収領域中
に含まれている吸収区域の少なくとも50体積％に亙って
35℃までの温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
へ導入して前記吸収区域内で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、ことを特徴とする二酸化炭素回収方法。
【請求項２】再生アルカノールアミン水溶液が26℃〜35
℃の範囲の温度へ冷却される請求項１に記載の方法。
【請求項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に記載の方法。
【請求項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15〜20重量％の範囲にある請求
項１に記載の方法。