JPWO2013118819A1 - 排ガス中の二酸化炭素を効率的に吸収及び回収する水溶液、及びそれを用いた二酸化炭素の回収方法 - Google Patents
排ガス中の二酸化炭素を効率的に吸収及び回収する水溶液、及びそれを用いた二酸化炭素の回収方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2013118819A1 JPWO2013118819A1 JP2013557567A JP2013557567A JPWO2013118819A1 JP WO2013118819 A1 JPWO2013118819 A1 JP WO2013118819A1 JP 2013557567 A JP2013557567 A JP 2013557567A JP 2013557567 A JP2013557567 A JP 2013557567A JP WO2013118819 A1 JPWO2013118819 A1 JP WO2013118819A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- aqueous solution
- absorption
- weight
- amount
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 237
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 118
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 118
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 25
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims description 16
- -1 amino alcohol compound Chemical class 0.000 claims abstract description 36
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 14
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims abstract description 13
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 61
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 abstract description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 36
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 32
- NTWSIWWJPQHFTO-AATRIKPKSA-N (2E)-3-methylhex-2-enoic acid Chemical compound CCC\C(C)=C\C(O)=O NTWSIWWJPQHFTO-AATRIKPKSA-N 0.000 description 17
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 15
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 13
- MIJDSYMOBYNHOT-UHFFFAOYSA-N 2-(ethylamino)ethanol Chemical compound CCNCCO MIJDSYMOBYNHOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 7
- GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N Piperazine Chemical compound C1CNCCN1 GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 5
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 4
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 4
- VEAZEPMQWHPHAG-UHFFFAOYSA-N n,n,n',n'-tetramethylbutane-1,4-diamine Chemical compound CN(C)CCCCN(C)C VEAZEPMQWHPHAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- RILLZYSZSDGYGV-UHFFFAOYSA-N 2-(propan-2-ylamino)ethanol Chemical compound CC(C)NCCO RILLZYSZSDGYGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 3
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 3
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 125000004123 n-propyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- GZCPWFOPXIDRDP-UHFFFAOYSA-N 3-(propan-2-ylamino)propan-1-ol Chemical compound CC(C)NCCCO GZCPWFOPXIDRDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OPKOKAMJFNKNAS-UHFFFAOYSA-N N-methylethanolamine Chemical compound CNCCO OPKOKAMJFNKNAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LVTYICIALWPMFW-UHFFFAOYSA-N diisopropanolamine Chemical compound CC(O)CNCC(C)O LVTYICIALWPMFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940043276 diisopropanolamine Drugs 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- CRVGTESFCCXCTH-UHFFFAOYSA-N methyl diethanolamine Chemical compound OCCN(C)CCO CRVGTESFCCXCTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TXXWBTOATXBWDR-UHFFFAOYSA-N n,n,n',n'-tetramethylhexane-1,6-diamine Chemical compound CN(C)CCCCCCN(C)C TXXWBTOATXBWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AXFVIWBTKYFOCY-UHFFFAOYSA-N 1-n,1-n,3-n,3-n-tetramethylbutane-1,3-diamine Chemical compound CN(C)C(C)CCN(C)C AXFVIWBTKYFOCY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GIAFURWZWWWBQT-UHFFFAOYSA-N 2-(2-aminoethoxy)ethanol Chemical compound NCCOCCO GIAFURWZWWWBQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DQTOAJHGPKIACO-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methylpropylamino)propan-1-ol Chemical compound CC(C)CNCCCO DQTOAJHGPKIACO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQSKSJLILUQYQM-UHFFFAOYSA-N 3-(butylamino)propan-1-ol Chemical compound CCCCNCCCO PQSKSJLILUQYQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FBXBSCUQZWUZDD-UHFFFAOYSA-N 3-(ethylamino)propan-1-ol Chemical compound CCNCCCO FBXBSCUQZWUZDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VVBMMWYCAMYUSW-UHFFFAOYSA-N 3-(propylamino)propan-1-ol Chemical compound CCCNCCCO VVBMMWYCAMYUSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 229910000856 hastalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 125000001972 isopentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- YXVIGUHBJDFXKZ-UHFFFAOYSA-N n,n,n',n'-tetraethylbutane-1,4-diamine Chemical compound CCN(CC)CCCCN(CC)CC YXVIGUHBJDFXKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SRTOAFZPEOCBGW-UHFFFAOYSA-N n,n,n',n'-tetraethylhexane-1,6-diamine Chemical compound CCN(CC)CCCCCCN(CC)CC SRTOAFZPEOCBGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XIGZQDRACYUANL-UHFFFAOYSA-N n,n,n',n'-tetraethyloctane-1,8-diamine Chemical compound CCN(CC)CCCCCCCCN(CC)CC XIGZQDRACYUANL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OQIRZNNBUNOXTQ-UHFFFAOYSA-N n,n,n',n'-tetraethylpentane-1,5-diamine Chemical compound CCN(CC)CCCCCN(CC)CC OQIRZNNBUNOXTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LBKFCUZHPGXDSR-UHFFFAOYSA-N n,n,n',n'-tetramethyloctane-1,8-diamine Chemical compound CN(C)CCCCCCCCN(C)C LBKFCUZHPGXDSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DNOJGXHXKATOKI-UHFFFAOYSA-N n,n,n',n'-tetramethylpentane-1,5-diamine Chemical compound CN(C)CCCCCN(C)C DNOJGXHXKATOKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000740 n-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000002914 sec-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 230000009919 sequestration Effects 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- QENJZWZWAWWESF-UHFFFAOYSA-N tri-methylbenzoic acid Natural products CC1=CC(C)=C(C(O)=O)C=C1C QENJZWZWAWWESF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1456—Removing acid components
- B01D53/1475—Removing carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1493—Selection of liquid materials for use as absorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1418—Recovery of products
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1425—Regeneration of liquid absorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/62—Carbon oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/50—Carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
- B01D2252/20—Organic absorbents
- B01D2252/204—Amines
- B01D2252/20405—Monoamines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
- B01D2252/20—Organic absorbents
- B01D2252/204—Amines
- B01D2252/2041—Diamines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
- B01D2252/20—Organic absorbents
- B01D2252/204—Amines
- B01D2252/20426—Secondary amines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
- B01D2252/20—Organic absorbents
- B01D2252/204—Amines
- B01D2252/20431—Tertiary amines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
- B01D2252/20—Organic absorbents
- B01D2252/204—Amines
- B01D2252/20478—Alkanolamines
- B01D2252/20484—Alkanolamines with one hydroxyl group
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
- B01D2252/50—Combinations of absorbents
- B01D2252/504—Mixtures of two or more absorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
- B01D2252/60—Additives
- B01D2252/604—Stabilisers or agents inhibiting degradation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
- B01D2252/60—Additives
- B01D2252/606—Anticorrosion agents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/24—Hydrocarbons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/02—Other waste gases
- B01D2258/0233—Other waste gases from cement factories
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/02—Other waste gases
- B01D2258/025—Other waste gases from metallurgy plants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/02—Other waste gases
- B01D2258/0283—Flue gases
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
Abstract
開示されているのは、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を吸収及び回収するための水溶液であって、一般式〔１〕で表されるアミノアルコール化合物と一般式〔２〕で表されるアミン化合物を含む、水溶液である。(式中、Rは炭素数1〜5のアルキル基を表し、nは1又は2を表す。)(式中、Xは-NR1R2を表し、Yは-NR3R4を表し、R1、R2、R3及びR4は、同一又は異なって、炭素数1〜3のアルキル基を表し、mは3〜7の整数を表す。)
Description
本発明は、ガス中に含まれる二酸化炭素を吸収及び回収するための水溶液、及び当該水溶液を用いたガス中の二酸化炭素を効率的に吸収及び回収する方法に関する。
近年、地球温暖化に起因すると考えられる気候変動や自然災害の頻発が、農業生産、住環境、エネルギー消費等に多大の影響を及ぼしている。この地球温暖化は、人類の産業活動が活発になることに伴って増大する二酸化炭素に代表される温室効果ガスが大気中に増大するためであると考えられており、その大気中濃度の削減に向けての対策が緊急に必要となっている。
二酸化炭素の主な発生源は、石炭、重油、天然ガス等を燃料とする火力発電所、製造所のボイラー又はセメント工場のキルン、コークスで酸化鉄を還元する製鐵所の高炉、ガソリン、重油、軽油等を燃料とする自動車、船舶、航空機等の輸送機器などである。これらのうち輸送機器を除くものについては固定的な設備であり、二酸化炭素の大気放散を削減する対策を施しやすい設備として期待されている。
上記で例示される発生源からの排ガス中の二酸化炭素を回収する方法について、現在広く種々の方法が研究されているが、これまでにいくつかの方法が知られている。
例えば、二酸化炭素を含むガスを吸収塔内でアルカノールアミンの水溶液と接触させて二酸化炭素を吸収させる方法がよく知られている。ここでアルカノールアミンとしては、モノエタノールアミン(以下、MEAと示すこともある)、ジエタノールアミン(DEA)、トリエタノールアミン(TEA)、メチルジエタノールアミン(MDEA)、ジイソプロパノールアミン(DIPA)、ジグリコールアミン(DGA)等が知られているが、通常MEAが用いられている。
しかし、これらのアルカノールアミンの水溶液を二酸化炭素の吸収液として用いる場合、MEAのような一級アミンは装置の材質の腐食性が高いため、高価な耐食鋼を用いる必要があったり、吸収液中のアミン濃度を低くする必要がある。また、吸収した二酸化炭素の脱離は、一般的には再生塔内で約120℃に加熱して二酸化炭素を脱離及び回収するが、前記のアルカノールアミンでは、吸収塔内における二酸化炭素の吸収量と再生塔内での二酸化炭素の脱離量が十分でないため、結果的に二酸化炭素単位重量当たりの回収に大きなエネルギーを必要とする。
二酸化炭素の発生の削減、省エネルギー及び省資源が求められる時代において、二酸化炭素吸収及び回収における大量のエネルギー消費は、当該技術の実用化を阻む大きな要因となっており、より少ないエネルギーでの二酸化炭素の分離回収技術が求められている。
そのため、より少ないエネルギーでの二酸化炭素の分離回収のための従来技術として、例えば、特許文献１には、アミノ基周辺にアルキル基等の立体障害を有する所謂ヒンダードアミンの水溶液と大気圧下の燃焼排ガスとを接触させ、二酸化炭素を吸収させる方法による燃料排ガス中の二酸化炭素の除去方法が記載されている。
ここで、ヒンダードアミンとして２−メチルアミノエタノール(以下、MAEと示すこともある)及び２−エチルアミノエタノール(以下、EAEと示すこともある)の実施例が記され、MAE及びEAEの30重量%の水溶液が実施例で使用されている。その他のヒンダードアミンとしては、実施例はないものの、２−（イソプロピルアミノ）エタノール(以下、IPAEと示すこともある)等のアミンが記載されている。
特許文献２〜６には、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，３−ブタンジアミンやＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサン−１，６−ジアミンを含有する吸収溶液及びこれを用いた二酸化炭素を除去する方法が記載されている。
このように、二酸化炭素の分離回収においては、エネルギー消費量が低く、低腐食性である二酸化炭素の吸収液が求められている。
そこで、本発明は、ガス中の二酸化炭素を高効率に吸収するだけでなく、高効率な二酸化炭素の脱離を実現し、低いエネルギー消費量で高純度の二酸化炭素を回収できる水溶液及び方法を提供することを目的とする。具体的には、本発明は、水溶液単位量当たりの二酸化炭素吸収及び脱離量が大きく且つ二酸化炭素脱離に必要なエネルギーが低く、効率的に二酸化炭素を吸収し且つ脱離して高純度の二酸化炭素を回収できる水溶液、及び当該水溶液を用いた二酸化炭素の吸収及び回収方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、効率的に二酸化炭素を吸収し且つ脱離して高純度の二酸化炭素を回収できる吸収液について鋭意検討した。その結果、一般式〔１〕で表されるアミノアルコール化合物と一般式〔２〕で表されるアミン化合物を含む水溶液が、高い二酸化炭素の吸収及び脱離量、並びに良好な吸収速度を有することで、単位吸収液量における吸収及び脱離の1サイクルでの二酸化炭素回収量が大きく向上し、その結果、二酸化炭素をより低いエネルギー消費量で回収できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は以下の項１から項５の構成を成すものである。
項１．二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を吸収及び回収するための水溶液であって、一般式〔１〕で表されるアミノアルコール化合物と一般式〔２〕で表されるアミン化合物を含む、水溶液。
(式中、Rは炭素数1〜5のアルキル基を表し、nは1又は2を表す。)
(式中、Xは-NR1R2を表し、Yは-NR3R4を表し、R1、R2、R3及びR4は、同一又は異なって、炭素数1〜3のアルキル基を表し、mは3〜7の整数を表す。)
項２．前記アミノアルコール化合物と前記アミン化合物の合計の重量濃度が20〜80%であり、前記アミノアルコール化合物の重量濃度が10〜70%であり、前記アミン化合物の重量濃度が1〜50%であることを特徴とする、項１に記載の水溶液。
項３．前記アミノアルコール化合物の重量濃度が30〜60%であり、前記アミン化合物の重量濃度が1〜40%であることを特徴とする、項２に記載の水溶液。
項４．前記アミノアルコール化合物におけるRが炭素数2〜4のアルキル基であり、且つ前記アミン化合物におけるmが5〜7の整数であることを特徴とする、項１〜３のいずれか一項に記載の水溶液。
項５．（１）項１〜４のいずれか一項に記載の水溶液を二酸化炭素を含むガスと接触させ、ガスから二酸化炭素を吸収する工程、及び
（２）上記（１）で得られた二酸化炭素が吸収された水溶液を加熱して、二酸化炭素を脱離して回収する工程、
を含む二酸化炭素の吸収及び回収方法。
（２）上記（１）で得られた二酸化炭素が吸収された水溶液を加熱して、二酸化炭素を脱離して回収する工程、
を含む二酸化炭素の吸収及び回収方法。
本発明による水溶液を用いた二酸化炭素の分離回収では、二酸化炭素の吸収及び脱離の1サイクル当たりの二酸化炭素回収量が増加し、水溶液単位重量あたりの二酸化炭素の分離回収エネルギーは低くなり、効率的且つ低エネルギー消費量で高純度の二酸化炭素を回収することができる。更には、吸収及び脱離サイクルにおける循環流量の低減に繋がり、吸収塔、脱離塔及びこれらに付随する装置の小型化が可能となる。
また、一般に広く用いられるMEAは、炭素鋼に対して高い腐食性を示し、特に高濃度において腐食性が増大するとされているが、本発明で用いる水溶液の腐食性は低く、高価な高級耐食鋼を用いる必要がない点で有利である。
以下、本発明を詳述する。
二酸化炭素を吸収及び回収するための水溶液
本発明の二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を吸収及び回収するための水溶液は、一般式〔１〕で表されるアミノアルコール化合物と一般式〔２〕で表されるアミン化合物を含むことを特徴とする。
本発明の二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を吸収及び回収するための水溶液は、一般式〔１〕で表されるアミノアルコール化合物と一般式〔２〕で表されるアミン化合物を含むことを特徴とする。
(式中、Rは炭素数1〜5のアルキル基を表し、nは1又は2を表す。)
(式中、Xは-NR1R2を表し、Yは-NR3R4を表し、R1、R2、R3及びR4は、同一又は異なって、炭素数1〜3のアルキル基を表し、mは3〜7の整数を表す。)
炭素数1〜5のアルキル基は、直鎖状又は分枝鎖状のいずれでもよく、例えば、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｎ−ペンチル、イソペンチルなどが挙げられる。Rとしては、好ましくは炭素数2〜4のアルキル基、例えば、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル及びイソブチルであり、より好ましくはイソプロピル、ｎ−ブチル及びイソブチルである。
炭素数1〜3のアルキル基は、直鎖状又は分枝鎖状のいずれでもよく、例えば、メチル、エチル、ｎ−プロピル及びイソプルピルが挙げられる。R1、R2、R3及びR4としては、好ましくはメチル及びエチルである。
mとしては、好ましくは5〜7であり、更に好ましくは5である。
一般式〔１〕で表されるアミノアルコール化合物の具体例としては、Ｎ−エチルエタノールアミン、Ｎ−ｎ−プロピルエタノールアミン、Ｎ−イソプロピルエタノールアミン、Ｎ−ｎ−ブチルエタノールアミン、Ｎ−イソブチルエタノールアミン、３−エチルアミノ−１−プロパノール、３−ｎ−プロピルアミノ−１−プロパノール、３−イソプロピルアミノ−１−プロパノール、３−ｎ−ブチルアミノ−１−プロパノール、３−イソブチルアミノ−１−プロパノールなどが挙げられ、これらは工業的に使用することができる。
一般式〔２〕で表されるアミン化合物の具体例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１,４−ブタンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１,５−ペンタンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１,６−ヘキサンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１,８−オクタンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラエチル−１,４−ブタンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラエチル−１，５−ペンタンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラエチル−１,６−ヘキサンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラエチル−１,８−オクタンジアミンなどが挙げられ、これらは工業的に使用することができる。
本発明の水溶液の濃度は、好ましくは一般式〔１〕で表されるアミノアルコール化合物と一般式〔２〕で表されるアミン化合物の総重量濃度が20〜80%、一般式〔１〕で表されるアミノアルコール化合物の重量濃度が10〜70%、一般式〔２〕で表されるアミン化合物の重量濃度が1〜50%であり、より好ましくは一般式〔１〕で表されるアミノアルコール化合物の重量濃度が30〜60%、一般式〔２〕で表されるアミン化合物の重量濃度が1〜40%である。
本発明の水溶液には、必要に応じて、水溶液の化学的又は物理的安定性を確保するための安定剤(酸化防止剤等)や本発明の水溶液を用いる装置や設備の材質の劣化を防ぐための防止剤(腐食防止剤等)を加えてもよい。
一般式〔１〕で表されるアミノアルコール化合物及び一般式〔２〕で表されるアミン化合物は、市販品を入手できるか又は公知の方法により製造できる。
二酸化炭素を含むガスとしては、例えば、石炭、重油、天然ガス等を燃料とする火力発電所、製造所のボイラー、セメント工場のキルン、コークスで酸化鉄を還元する製鐵所の高炉、銑鉄中の炭素を燃焼して製鋼する同じく製鉄所の転炉、石炭ガス化複合発電設備等からの排ガス、採掘時天然ガス、改質ガスなどが挙げられ、該ガス中の二酸化炭素濃度は、通常5〜30体積%程度、特に6〜25体積%程度であればよい。かかる二酸化炭素濃度範囲では、本発明の作用効果が好適に発揮される。なお、二酸化炭素を含むガスには、二酸化炭素以外に水蒸気、CO、H2S、COS、SO2、NO2、水素等のガスが含まれていてもよい。
二酸化炭素の吸収及び回収方法
本発明の二酸化炭素の吸収及び回収方法は、以下の工程を含むことを特徴とする：
（１）上記水溶液を二酸化炭素を含むガスと接触させ、ガスから二酸化炭素を吸収する工程、
（２）上記（１）で得られた二酸化炭素が吸収された水溶液を加熱して、二酸化炭素を脱離して回収する工程。
本発明の二酸化炭素の吸収及び回収方法は、以下の工程を含むことを特徴とする：
（１）上記水溶液を二酸化炭素を含むガスと接触させ、ガスから二酸化炭素を吸収する工程、
（２）上記（１）で得られた二酸化炭素が吸収された水溶液を加熱して、二酸化炭素を脱離して回収する工程。
・二酸化炭素吸収工程
本発明の方法は、上記水溶液を二酸化炭素を含むガスと接触させ、ガスから二酸化炭素を吸収する工程を含むが、二酸化炭素を含むガスを本発明の水溶液に接触吸収させる方法は特に限定されない。例えば、該水溶液中に二酸化炭素を含むガスをバブリングさせて吸収する方法、二酸化炭素を含むガス気流中に該水溶液を霧状に降らす方法(噴霧乃至スプレー方式)、或いは磁製や金属網製の充填材の入った吸収塔内で二酸化炭素を含むガスと該水溶液を向流接触させる方法などによって行われる。
本発明の方法は、上記水溶液を二酸化炭素を含むガスと接触させ、ガスから二酸化炭素を吸収する工程を含むが、二酸化炭素を含むガスを本発明の水溶液に接触吸収させる方法は特に限定されない。例えば、該水溶液中に二酸化炭素を含むガスをバブリングさせて吸収する方法、二酸化炭素を含むガス気流中に該水溶液を霧状に降らす方法(噴霧乃至スプレー方式)、或いは磁製や金属網製の充填材の入った吸収塔内で二酸化炭素を含むガスと該水溶液を向流接触させる方法などによって行われる。
二酸化炭素を含むガスを水溶液に吸収させる時の温度は、通常室温から60℃以下で行われ、好ましくは50℃以下、より好ましくは20〜45℃程度で行われる。温度が低いほど吸収量は増加するが、どこまで温度を下げるかは排ガスのガス温度や熱回収目標等によって決定される。二酸化炭素吸収時の圧力は通常ほぼ大気圧で行われる。吸収性能を高めるため、より高い圧力まで加圧することもできるが、圧縮のために要するエネルギー消費を抑えるため大気圧下で行うのが好ましい。
二酸化炭素を含むガスについては前述するものと同じである。
・二酸化炭素脱離工程
本発明の方法は、二酸化炭素吸収工程で得られた水溶液を加熱して二酸化炭素を脱離して回収する工程を含む。
本発明の方法は、二酸化炭素吸収工程で得られた水溶液を加熱して二酸化炭素を脱離して回収する工程を含む。
二酸化炭素を吸収した水溶液から二酸化炭素を脱離し、純粋な或いは高濃度の二酸化炭素を回収する方法としては、蒸留と同じく水溶液を加熱して釜で泡立てて脱離する方法、棚段塔、スプレー塔、磁製や金属網製の充填材の入った脱離塔内で液界面を広げて加熱する方法などが挙げられる。これにより、重炭酸イオンから二酸化炭素が遊離して放出される。
二酸化炭素脱離時の液温度は通常70℃以上で行われ、好ましくは80℃以上、より好ましくは90〜120℃程度で行われる。温度が高いほど吸収量は増加するが、温度を上げると吸収液の加熱に要するエネルギーが増すため、その温度はプロセス上のガス温度や熱回収目標等によって決定される。二酸化炭素を脱離した後のアミン水溶液は、再び二酸化炭素吸収工程に送られ循環使用(リサイクル)される。この間、二酸化炭素脱離工程で加えられた熱は、循環過程においてこれから二酸化炭素脱離工程に向かう水溶液との熱交換により当該水溶液の昇温に有効に利用されて回収工程全体のエネルギーの低減が計られ得る。
このようにして回収された二酸化炭素の純度は、通常99体積%以上と極めて純度が高いものであり、化学産業或いは食品産業に用いることができる。また、回収された二酸化炭素は、現在実用化が検討されているEOR(Enhanced Oil Recovery)やCCSにおける地下隔離に供することも可能である。
次に、本発明について実施例を用いて詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例１
液の温度が40℃になるように設定した恒温水槽内に、ガラス製のガス洗浄ビンを浸し、これに２−（イソプロピルアミノ）エタノール(IPAE、東京化成工業社製) 50重量%、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１,６−ヘキサンジアミン(TMHA、東京化成工業社製) 10重量%を含む水溶液50 gを充填した。この水溶液の中に、大気圧下0.7リットル／分で二酸化炭素20体積%及び窒素80体積%を含む混合ガスを、目の粗さが100μm、直径が13 mmのガラスフィルターを通して泡状に分散させて60分間吸収させた。
液の温度が40℃になるように設定した恒温水槽内に、ガラス製のガス洗浄ビンを浸し、これに２−（イソプロピルアミノ）エタノール(IPAE、東京化成工業社製) 50重量%、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１,６−ヘキサンジアミン(TMHA、東京化成工業社製) 10重量%を含む水溶液50 gを充填した。この水溶液の中に、大気圧下0.7リットル／分で二酸化炭素20体積%及び窒素80体積%を含む混合ガスを、目の粗さが100μm、直径が13 mmのガラスフィルターを通して泡状に分散させて60分間吸収させた。
吸収入口及び吸収液出口のガス中の二酸化炭素濃度を、赤外線式の二酸化炭素計(HORIBA GAS ANALYZER VA-3000)で連続的に測定して、入口及び出口の二酸化炭素流量の差から二酸化炭素吸収量を測定した。必要により吸収液中の無機炭素量をガスクロマトグラフ式の全有機炭素計(SHIMADZU TOC-VCSH)で測定し赤外線式二酸化炭素計から算出される値と比較した。飽和吸収量は吸収液出口の二酸化炭素濃度が入口の二酸化炭素濃度に一致する時点における量とした。吸収速度は吸収量に応じて変化するが、飽和吸収量の1/2を吸収した時点の吸収速度を基準として測定して比較した。次いで同じガス気流中で液温を数分にて70℃に上昇させ、60分間同条件にて二酸化炭素の脱離量を測定した。
発熱量は、示差熱式熱量計(SETARAM社 DRC Evolution)により2個の同一形状の攪拌機付き吸収装置で40℃において一方の反応器のみに二酸化炭素を所定量吹き込み、この間の2個の反応器内の発熱量の差により測定した。
実施例２〜５
IPAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、IPAE及びTMHAをそれぞれ表１に示す濃度で含む水溶液を使用した以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量、吸収速度、発熱量及び脱離量の測定を行った。
IPAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、IPAE及びTMHAをそれぞれ表１に示す濃度で含む水溶液を使用した以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量、吸収速度、発熱量及び脱離量の測定を行った。
実施例６
IPAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、３−イソプロピルアミノ−１−プロパノール(IPAP)及びTMHAをそれぞれ表１に示す濃度で含む水溶液を使用した以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量、吸収速度、発熱量及び脱離量の測定を行った。
IPAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、３−イソプロピルアミノ−１−プロパノール(IPAP)及びTMHAをそれぞれ表１に示す濃度で含む水溶液を使用した以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量、吸収速度、発熱量及び脱離量の測定を行った。
実施例７〜９
IPAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、IPAP及びTMHAをそれぞれ表１に示す濃度で含む水溶液を使用した以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量、吸収速度及び脱離量の測定を行った。
IPAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、IPAP及びTMHAをそれぞれ表１に示す濃度で含む水溶液を使用した以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量、吸収速度及び脱離量の測定を行った。
実施例10〜12
IPAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、２−エチルアミノ−１−エタノール(EAE)及びTMHAをそれぞれ表１に示す濃度で含む水溶液を使用した以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量、吸収速度及び脱離量の測定を行った。
IPAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、２−エチルアミノ−１−エタノール(EAE)及びTMHAをそれぞれ表１に示す濃度で含む水溶液を使用した以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量、吸収速度及び脱離量の測定を行った。
EAEは、IPAEに比べて工業的な調達が容易でありまた安価であることから、吸収液のコストの点からはEAEが有利である。比較例８〜９との比較から明らかなように、EAEを選択する場合でも本発明のアミン化合物を加えることにより、吸収液の性能として非常に重要な二酸化炭素の脱離量は大幅に向上する。
実施例13〜15
IPAEとTMHAを含む水溶液に代えて、IPAE及びＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１,４−ブタンジアミン(TMBA、東京化成工業社製)を含む水溶液を使用した以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量及び脱離量の測定を行った。その結果、IPAEのみからなる水溶液を用いるより二酸化炭素の単位吸収液当たりの飽和吸収量及び脱離量が向上した。
IPAEとTMHAを含む水溶液に代えて、IPAE及びＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１,４−ブタンジアミン(TMBA、東京化成工業社製)を含む水溶液を使用した以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量及び脱離量の測定を行った。その結果、IPAEのみからなる水溶液を用いるより二酸化炭素の単位吸収液当たりの飽和吸収量及び脱離量が向上した。
比較例１〜３
IPAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、IPAE 30、55、60重量%のみを含む水溶液を使用した以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量、吸収速度、発熱量及び脱離量の測定を行った。
IPAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、IPAE 30、55、60重量%のみを含む水溶液を使用した以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量、吸収速度、発熱量及び脱離量の測定を行った。
比較例４
IPAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、IPAEを52重量%、ピペラジン(PZ)を3重量%含む水溶液を使用した以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量、吸収速度、発熱量及び脱離量の測定を行った。
IPAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、IPAEを52重量%、ピペラジン(PZ)を3重量%含む水溶液を使用した以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量、吸収速度、発熱量及び脱離量の測定を行った。
比較例５〜６
IPAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、TMHAを30重量%又は50重量%含む水溶液を使用した以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量、吸収速度、発熱量及び脱離量の測定を行った。
IPAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、TMHAを30重量%又は50重量%含む水溶液を使用した以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量、吸収速度、発熱量及び脱離量の測定を行った。
比較例７
IPAP 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、IPAPを30重量%含む水溶液を使用した以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量及び脱離量の測定を行った。
IPAP 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、IPAPを30重量%含む水溶液を使用した以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量及び脱離量の測定を行った。
比較例８〜９
EAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、EAEを30重量%又は54重量%含む水溶液を使用した以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量及び脱離量の測定を行った。
EAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、EAEを30重量%又は54重量%含む水溶液を使用した以外は実施例１と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量及び脱離量の測定を行った。
実施例１〜１５及び比較例１〜９で得られた結果を表１に示す。なお、表中の%は重量%を表す。
(実施例１)
40℃の二酸化炭素飽和吸収量は水溶液kg当たり156 gであった。70℃での二酸化炭素脱離は吸収液kg当たり91 gであった。また、回収された二酸化炭素の純度は99.8%であった。これらの結果より、比較例１と比較して単位吸収液当たりの飽和吸収量及び脱離量は非常に大きく、本発明の吸収液の性能が確認された。
40℃の二酸化炭素飽和吸収量は水溶液kg当たり156 gであった。70℃での二酸化炭素脱離は吸収液kg当たり91 gであった。また、回収された二酸化炭素の純度は99.8%であった。これらの結果より、比較例１と比較して単位吸収液当たりの飽和吸収量及び脱離量は非常に大きく、本発明の吸収液の性能が確認された。
(比較例１〜３)
低濃度の30重量%では吸収速度は速いが、60重量%では吸収速度の大幅な低下が観察され、結果として、いずれの場合においても飽和吸収量及び脱離量は、実施例１〜５と比較して低い値を示した。
低濃度の30重量%では吸収速度は速いが、60重量%では吸収速度の大幅な低下が観察され、結果として、いずれの場合においても飽和吸収量及び脱離量は、実施例１〜５と比較して低い値を示した。
(比較例４)
ピペラジンは、アルカノールアミン類水溶液での二酸化炭素の吸収において反応活性剤として知られており、飽和吸収量及び吸収速度を向上させる効果がある。表１の結果から、実施例１〜５の方が脱離量の点において有利であることが分かる。
ピペラジンは、アルカノールアミン類水溶液での二酸化炭素の吸収において反応活性剤として知られており、飽和吸収量及び吸収速度を向上させる効果がある。表１の結果から、実施例１〜５の方が脱離量の点において有利であることが分かる。
(比較例５〜６)
TMHAのみの水溶液においては、30重量%では脱離量の点において十分な効果は見られず、また50重量%では吸収速度が非常に低下した。表１の結果から、実施例の方が有利であることが分かる。
TMHAのみの水溶液においては、30重量%では脱離量の点において十分な効果は見られず、また50重量%では吸収速度が非常に低下した。表１の結果から、実施例の方が有利であることが分かる。
(比較例７)
脱離量は、実施例６〜９と比較して低い値を示した。
脱離量は、実施例６〜９と比較して低い値を示した。
(比較例８〜９)
いずれの場合においても脱離量は、実施例10〜12と比較して低い値を示した。
いずれの場合においても脱離量は、実施例10〜12と比較して低い値を示した。
試験例１
実施例１の水溶液に対して、SS400金属テストピースへの腐食性試験を行った。試験は、ハステロイ製オートクレーブを用いて、二酸化炭素飽和雰囲気下、130℃、48時間の条件で実施した。その結果、実施例１の水溶液に対するSS400への腐食は全面腐食であり、腐食速度は0.13 mm／年と算出された。この結果から、わずかな腐食性を有すると判断された。
実施例１の水溶液に対して、SS400金属テストピースへの腐食性試験を行った。試験は、ハステロイ製オートクレーブを用いて、二酸化炭素飽和雰囲気下、130℃、48時間の条件で実施した。その結果、実施例１の水溶液に対するSS400への腐食は全面腐食であり、腐食速度は0.13 mm／年と算出された。この結果から、わずかな腐食性を有すると判断された。
Claims (5)
- 二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を吸収及び回収するための水溶液であって、一般式〔１〕で表されるアミノアルコール化合物と一般式〔２〕で表されるアミン化合物を含む、水溶液。
(式中、Rは炭素数1〜5のアルキル基を表し、nは1又は2を表す。)
(式中、Xは-NR1R2を表し、Yは-NR3R4を表し、R1、R2、R3及びR4は、同一又は異なって、炭素数1〜3のアルキル基を表し、mは3〜7の整数を表す。) - 前記アミノアルコール化合物と前記アミン化合物の合計の重量濃度が20〜80%であり、前記アミノアルコール化合物の重量濃度が10〜70%であり、前記アミン化合物の重量濃度が1〜50%であることを特徴とする、請求項１に記載の水溶液。
- 前記アミノアルコール化合物の重量濃度が30〜60%であり、前記アミン化合物の重量濃度が1〜40%であることを特徴とする、請求項２に記載の水溶液。
- 前記アミノアルコール化合物におけるRが炭素数2〜4のアルキル基であり、且つ前記アミン化合物におけるmが5〜7の整数であることを特徴とする、請求項１に記載の水溶液。
- （１）請求項１に記載の水溶液を二酸化炭素を含むガスと接触させ、ガスから二酸化炭素を吸収する工程、及び
（２）上記（１）で得られた二酸化炭素が吸収された水溶液を加熱して、二酸化炭素を脱離して回収する工程、
を含む二酸化炭素の吸収及び回収方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012025170 | 2012-02-08 | ||
| JP2012025170 | 2012-02-08 | ||
| PCT/JP2013/052860 WO2013118819A1 (ja) | 2012-02-08 | 2013-02-07 | 排ガス中の二酸化炭素を効率的に吸収及び回収する水溶液、及びそれを用いた二酸化炭素の回収方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2013118819A1 true JPWO2013118819A1 (ja) | 2015-05-11 |
| JP6095579B2 JP6095579B2 (ja) | 2017-03-15 |
Family
ID=48947576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013557567A Active JP6095579B2 (ja) | 2012-02-08 | 2013-02-07 | 排ガス中の二酸化炭素を効率的に吸収及び回収する水溶液、及びそれを用いた二酸化炭素の回収方法 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9636628B2 (ja) |
| EP (1) | EP2813277B1 (ja) |
| JP (1) | JP6095579B2 (ja) |
| KR (1) | KR101773239B1 (ja) |
| CN (1) | CN104114259B (ja) |
| BR (1) | BR112014019344B1 (ja) |
| IN (1) | IN2014DN05818A (ja) |
| NO (1) | NO2813277T3 (ja) |
| WO (1) | WO2013118819A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5272099B1 (ja) * | 2012-07-26 | 2013-08-28 | 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 | 二酸化炭素回収方法 |
| FR3011746B1 (fr) * | 2013-10-15 | 2016-09-30 | Ifp Energies Now | Utilisation d'une solution absorbante dans un procede de desacidification d'un gaz pour limiter la corrosion d'equipements en acier faiblement allie |
| JP6307279B2 (ja) * | 2014-01-09 | 2018-04-04 | 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 | 二酸化炭素ガス回収装置及び回収方法 |
| CN105032123B (zh) * | 2015-06-30 | 2018-07-06 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种中低温再生二氧化碳捕集吸收剂的使用方法 |
| JP6607596B2 (ja) * | 2015-07-29 | 2019-11-20 | 学校法人神戸学院 | ２−オキサゾリジノン誘導体の製造方法 |
| CA3021567C (en) * | 2016-04-25 | 2024-01-23 | Basf Se | Use of morpholine-based hindered amine compounds for selective removal of hydrogen sulfide |
| GB2570549B (en) | 2017-11-28 | 2021-12-15 | Toshiba Kk | Acid gas absorbent, acid gas removal method, and acid gas removal device |
| WO2019163867A1 (ja) * | 2018-02-23 | 2019-08-29 | 公益財団法人地球環境産業技術研究機構 | 二酸化炭素の吸収剤および二酸化炭素の分離回収方法 |
| WO2022129977A1 (en) * | 2020-12-17 | 2022-06-23 | Totalenergies Onetech | Method for recovering high purity carbon dioxide from a gas mixture |
| KR102638462B1 (ko) * | 2021-01-27 | 2024-02-21 | 한국과학기술연구원 | 이산화탄소 포집용 고성능 흡수제 조성물 및 그 제조 방법 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1058304A (en) * | 1964-03-12 | 1967-02-08 | Shell Int Research | Process for the purification of fluids |
| JP2009529420A (ja) * | 2006-03-10 | 2009-08-20 | イエフペ | 加熱による分別再生を伴う、吸収溶液によりガスを脱酸する方法 |
| JP2010536573A (ja) * | 2007-08-30 | 2010-12-02 | シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ | 酸ガス流からの硫化水素及び二酸化炭素の除去方法 |
| JP2011528993A (ja) * | 2008-07-28 | 2011-12-01 | イエフペ エネルジ ヌヴェル | Ｎ，ｎ，ｎ’，ｎ’−テトラメチルヘキサン−１，６−ジアミンと第１級または第２級アミン官能基を有する特定のアミンとに基づく吸収溶液、およびガス状流出物から酸性化合物を除去する方法 |
| JP2012143745A (ja) * | 2010-12-22 | 2012-08-02 | Toshiba Corp | 酸性ガス吸収剤、酸性ガス除去方法および酸性ガス除去装置 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1903065A1 (de) | 1969-01-22 | 1970-08-27 | Basf Ag | Verfahren zur Entfernung von Kohlendioxid aus Gasgemischen |
| DE2831040A1 (de) | 1977-07-18 | 1979-02-08 | Elf Aquitaine | Verfahren zum entsaeuern eines gasgemischs |
| JP2871334B2 (ja) | 1992-02-27 | 1999-03-17 | 関西電力株式会社 | 燃焼排ガス中の二酸化炭素の除去方法 |
| EP1062999A3 (en) * | 1993-10-06 | 2001-03-14 | The Kansai Electric Power Co., Inc. | Method for removing carbon dioxide from combustion exhaust gas |
| US5618506A (en) | 1994-10-06 | 1997-04-08 | The Kansai Electric Power Co., Inc. | Process for removing carbon dioxide from gases |
| DE19947845A1 (de) | 1999-10-05 | 2001-04-12 | Basf Ag | Verfahren zum Entfernen von COS aus einem Kohlenwasserstoff-Fluidstrom und Waschflüssikgkeit zur Verwendung in derartigen Verfahren |
| FR2820430B1 (fr) | 2001-02-02 | 2003-10-31 | Inst Francais Du Petrole | Procede de desacidification d'un gaz avec lavage des hydrocarbures desorbes lors de la regeneration du solvant |
| CA2576454C (en) | 2005-04-04 | 2010-06-08 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Absorbing solution that removes any one of co2 and h2s or both, and method and apparatus that uses the absorbing solution |
| JP2009006275A (ja) * | 2007-06-28 | 2009-01-15 | Research Institute Of Innovative Technology For The Earth | 排ガス中の二酸化炭素を効率的に回収する方法 |
| FR2936165B1 (fr) | 2008-09-23 | 2011-04-08 | Inst Francais Du Petrole | Procede de desacidification d'un gaz par solution absorbante avec controle de la demixtion |
| FR2938452B1 (fr) | 2008-11-20 | 2012-02-03 | Inst Francais Du Petrole | Procede de desacidification d'un gaz par solution absorbante avec demixtion en cours de regeneration |
| FR2942729B1 (fr) | 2009-03-05 | 2011-08-19 | Inst Francais Du Petrole | Procede de desacidification d'un gaz par une solution absorbante, avec section de lavage a l'eau optimisee |
| EP2481465A4 (en) | 2009-09-24 | 2014-09-24 | Toshiba Kk | CARBON DIOXIDE ABSORBING SOLUTION |
| AU2011254003B2 (en) | 2010-12-22 | 2013-05-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Acid gas absorbent, acid gas removal method, and acid gas removal device |
-
2013
- 2013-02-07 WO PCT/JP2013/052860 patent/WO2013118819A1/ja active Application Filing
- 2013-02-07 JP JP2013557567A patent/JP6095579B2/ja active Active
- 2013-02-07 BR BR112014019344-4A patent/BR112014019344B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2013-02-07 EP EP13746730.4A patent/EP2813277B1/en not_active Not-in-force
- 2013-02-07 CN CN201380008732.9A patent/CN104114259B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2013-02-07 US US14/371,264 patent/US9636628B2/en active Active
- 2013-02-07 KR KR1020147024812A patent/KR101773239B1/ko active IP Right Grant
- 2013-02-07 IN IN5818DEN2014 patent/IN2014DN05818A/en unknown
- 2013-02-07 NO NO13746730A patent/NO2813277T3/no unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1058304A (en) * | 1964-03-12 | 1967-02-08 | Shell Int Research | Process for the purification of fluids |
| JP2009529420A (ja) * | 2006-03-10 | 2009-08-20 | イエフペ | 加熱による分別再生を伴う、吸収溶液によりガスを脱酸する方法 |
| JP2010536573A (ja) * | 2007-08-30 | 2010-12-02 | シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ | 酸ガス流からの硫化水素及び二酸化炭素の除去方法 |
| JP2011528993A (ja) * | 2008-07-28 | 2011-12-01 | イエフペ エネルジ ヌヴェル | Ｎ，ｎ，ｎ’，ｎ’−テトラメチルヘキサン−１，６−ジアミンと第１級または第２級アミン官能基を有する特定のアミンとに基づく吸収溶液、およびガス状流出物から酸性化合物を除去する方法 |
| JP2012143745A (ja) * | 2010-12-22 | 2012-08-02 | Toshiba Corp | 酸性ガス吸収剤、酸性ガス除去方法および酸性ガス除去装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| LEPAUMIER,H. ET AL: "Degradation study of new solvents for CO2 capture in post-combustion", ENERGY PROCEDIA, vol. 1, no. 1, JPN6013022080, 2009, pages 893 - 900, XP026471966, ISSN: 0003482294, DOI: 10.1016/j.egypro.2009.01.119 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2013118819A1 (ja) | 2013-08-15 |
| JP6095579B2 (ja) | 2017-03-15 |
| BR112014019344B1 (pt) | 2021-04-27 |
| EP2813277A1 (en) | 2014-12-17 |
| BR112014019344A8 (pt) | 2017-07-11 |
| US20150007728A1 (en) | 2015-01-08 |
| BR112014019344A2 (pt) | 2017-06-20 |
| EP2813277B1 (en) | 2018-05-09 |
| CN104114259A (zh) | 2014-10-22 |
| NO2813277T3 (ja) | 2018-10-06 |
| EP2813277A4 (en) | 2015-09-30 |
| CN104114259B (zh) | 2016-09-07 |
| KR101773239B1 (ko) | 2017-08-31 |
| KR20140120940A (ko) | 2014-10-14 |
| US9636628B2 (en) | 2017-05-02 |
| IN2014DN05818A (ja) | 2015-05-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6095579B2 (ja) | 排ガス中の二酸化炭素を効率的に吸収及び回収する水溶液、及びそれを用いた二酸化炭素の回収方法 | |
| JP5452222B2 (ja) | ガス中の二酸化炭素を効率的に回収する方法 | |
| JP5449059B2 (ja) | 排ガス中の二酸化炭素を効率的に吸収及び回収する水溶液 | |
| JP5506486B2 (ja) | ガス中に含まれる二酸化炭素を効果的に吸収及び回収する水溶液 | |
| JP5557426B2 (ja) | ガス中の二酸化炭素を効率的に吸収及び回収する水溶液及び方法 | |
| JP2009006275A (ja) | 排ガス中の二酸化炭素を効率的に回収する方法 | |
| JP2012143745A (ja) | 酸性ガス吸収剤、酸性ガス除去方法および酸性ガス除去装置 | |
| JP2008013400A (ja) | 排ガス中の二酸化炭素を吸収及び脱離して回収する方法 | |
| JP2006240966A (ja) | 排ガス中の二酸化炭素を吸収及び脱離して回収する方法 | |
| JP2015027647A (ja) | 酸性ガス吸収剤、酸性ガス除去方法及び酸性ガス除去装置 | |
| JP6377602B2 (ja) | ガス中の二酸化炭素を吸収及び回収するための液体、並びにそれを用いた二酸化炭素の回収方法 | |
| JP2017035669A (ja) | 酸性ガス吸収剤、酸性ガス除去方法および酸性ガス除去装置 | |
| JP2015107443A (ja) | 酸性ガス吸収剤、酸性ガス除去装置および酸性ガス除去方法 | |
| JP2009213974A (ja) | ガス中の二酸化炭素を効率的に吸収、脱離回収する水溶液及び方法 | |
| JP2015112574A (ja) | 酸性ガス吸収剤、酸性ガス除去方法及び酸性ガス除去装置 | |
| JP2008168227A (ja) | 排ガス中の二酸化炭素の吸収液 | |
| JP2008168184A (ja) | 排ガス中の二酸化炭素を吸収及び脱離して回収するための組成物及び方法 | |
| CN105289207A (zh) | 捕集二氧化碳气体的三乙醇胺复合胺吸收剂 | |
| WO2019163867A1 (ja) | 二酸化炭素の吸収剤および二酸化炭素の分離回収方法 | |
| JPWO2016152782A1 (ja) | 二酸化炭素を分離回収するための吸収液、及びそれを用いた二酸化炭素を分離回収する方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151224 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170124 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170214 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6095579 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |