KR20080109154A

KR20080109154A - 산성가스 분리용 혼합 흡수제

Info

Publication number: KR20080109154A
Application number: KR1020070057117A
Authority: KR
Inventors: 심재구; 김준한; 장경룡; 류청걸; 엄희문
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2007-06-12
Filing date: 2007-06-12
Publication date: 2008-12-17
Also published as: KR100888321B1; NO20082408L; CN101327392A

Abstract

이 발명은, 이산화탄소와의 빠른 반응속도 및 높은 흡수능을 가지면서 재생에 많은 에너지를 필요로 하지 않으며, 혼합가스로부터 이산화탄소의 흡수능이 높으면서도 재생에너지를 줄일 수 있는, 산성가스 분리용 혼합 흡수제에 관한 것으로서,

분자 내에 알코올성 수산기 1개와 하나 이상의 1차 또는 2차 아민을 각각 가지고, 아민에 결합된 탄소원자가 아민과 알코올성 수산기 사이에 존재하면서 1개의 수소원자를 가지는 하기의 화학식 1의 화합물 100 중량부와,

고리내에 적어도 1개 이상의 아민을 가지는 하기의 화학식 2의 헤테로 환형 화합물 1 ~ 60 중량부를 포함하는 혼합수용액으로 이루어진다.

화학식 1

H

R₁ - C - R₂

｜

NHR₃

화학식 2

이산화탄소, 흡수제, 알코올성 수산기, 아민, 탄소원자, 수소원자,

Description

산성가스 분리용 혼합 흡수제{Absorbents for acidic gas separation}

도 1은 <표 1>에서 얻어진 결과를 시간에 따라 나타낸 그래프이다.

도 2는 35℃ 및 120℃에서 실시예 1의 흡수제와 비교예 1의 흡수평형 특성을 나타낸 그래프이다.

이 발명은 산성가스 분리용 혼합 흡수제 분야에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 이산화탄소와의 빠른 반응속도 및 높은 흡수능을 가지면서 재생에 많은 에너지를 필요로 하지 않으며, 혼합가스로부터 이산화탄소의 흡수능이 높으면서도 재생에너지를 줄일 수 있는, 산성가스 분리용 혼합 흡수제에 관한 것이다.

산업화가 시작된 19세기 초반부터 에너지 산업에서 사용되는 석탄, 석유, 액화천연가스(LNG) 등의 화석연료의 사용 증가로 인하여 대기중에 이산화탄소(CO₂), 황화수소(H₂S), 카르보닐설파이드(COS), 메탄(CH₄) 등의 산성 가스 농도가 증가하면서, 산업이 발달됨에 따라 20세기 중반이후에는 급속하게 산성 가스 농도가 증가되었다. 산업의 발달과 함께 이러한 산성 가스의 증가로 인한, 특히 이산화탄소의 대 기중 농도 증가로 인한 지구온난화현상이 가속화되면서, 각국마다 산성 가스의 배출 및 처리에 대한 규제가 엄격해지고 있다. 1992년 6월 브라질 리우에서 열린 환경과 개발에 관한 UN 회의를 통하여 지구온난화에 대한 국제적 관심이 점차로 높아지고 있으며, 미국과 일본을 포함한 선진국들은 2010년 지구온실가스 배출량을 1990년 대비 5.2% 감축하기로 합의하는 등 산성가스 저감방안에 대한 국제적 합의가 이루어지고 있다. 특히 지구온난화현상을 야기하는 산성가스 중 50% 정도를 차지하는 이산화탄소의 분리는 더욱 중요한 문제로 대두되고 있다. 그러므로 이에 대한 기술개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

산성 가스 증가를 억제하기 위한 기술로서는, 산성가스 배출감소를 위한 에너지절약기술, 배출 가스로부터 산성 가스의 분리회수기술, 산성 가스를 이용하거나 고정화시키는 기술, 산성 가스를 배출하지 않는 대체에너지기술 등이 있다.

지금까지 연구된 산성 가스의 분리기술로는 흡수법, 흡착법, 막분리법, 심냉법 등이 현실성 있는 대안으로 제시되고 있으며, 그중에서도 특히 흡수법은 대용량의 가스를 처리하는데 용이하며, 저농도의 가스분리에 적합하기 때문에 대부분의 산업체 및 발전소에의 적용이 용이하다.

흡수법에서 많이 이용되고 있는 흡수제로서는, 에이비비 러머스 크레스트(ABB lummus Crest)사에서 제조한 모노에탄올아민(monoethanolamine, MEA)을 들 수 있으며, 상기한 모노에탄올아민(MEA)을 흡수제로서 사용하는 공정이 토로나(Trona, CA, USA) 및 쉐디 포인트(Shady Point, Oklahoma, USA)에서 운전되고 있다.

그러나, 상기한 모노에탄올아민(MEA)을 흡수제로서 사용한 흡수공정은, 산성 가스 분리에 다량의 에너지가 소모되고, 흡수액의 사용량이 많으며, 흡수액에 의한 분리시설의 부식문제가 있어서 이를 해결해 줄 수 있는 새로운 첨가제 및 흡수제의 개발이 절실히 요구되고 있다.

흡수법의 다른 일예로서, 알칸올아민 수용액과의 화학적 반응을 이용하여 제련소 및 화력발전소 등에서 배출되는 혼합가스 중의 CO₂, H₂S, COS 등의 산성 기체를 분리, 회수하는 방법이 많은 연구자들에 의해 연구되어 왔다. 기존에 널리 사용되던 알칸올아민은, 1차 계열의 모노에탄올아민(monoethanolamine, MEA), 2차 계열의 디에탄올아민(diethanolamine, DEA), 3차 계열의 트리에탄올아민(triethanolamine, TEA), N-메틸디에탄올아민(N-methyl diethanolamine, MDEA), 트리이소프로판올아민(TIPA) 등이 있다.

그러나, 상기한 모노에탄올아민(MEA) 및 디에탄올아민(DEA)은 높은 반응속도를 갖는 장점 때문에 많이 사용되어 왔으나, 이들 화합물이 갖는 높은 부식성, 높은 재생에너지 및 열화 등의 문제 때문에 많은 어려움이 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 상기한 N-메틸디에탄올아민(MDEA)은 부식성과 재생열은 낮은 반면, 흡수속도가 낮다는 단점을 갖고 있다.

근래에 새로운 알칸올아민 계열 흡수제로서 입체장애 아민에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이들 입체장애 아민의 특징은 흡수용량 및 산성 가스의 선택도가 매우 높고, 재생에 필요한 에너지가 적다는 장점을 갖고 있다.

모노에탄올아민(MEA)과 같은 1차 아민과, 디에탄올아민(DEA)과 같은 2차 아민은 일반적으로 다음의 메커니즘을 따른다.

CO₂ + 2RNH₂ ↔RNHCOO- + RNH₃ ⁺

그리고, 트리에탄올아민(TEA), N-메틸디에탄올아민(MDEA), 트리이소프로판올아민(TIPA) 등의 3차 아민과 2-아미노-2-메틸-1-프로판올(2-amino 2-methyl 1-propanol, AMP), 2-피페리딘에탄올(2-piperidineethanol, PE), 2-아미노-2-에틸-1,3-프로판디올(2-amino-2-ethyl-1,3- propanediol, AEPD) 등의 입체 장애(hindered) 아민의 경우에는 위의 반응 경로는 불안정하므로 아래의 반응메커니즘을 따른다.

CO₂ + R₃N + H₂O ↔R₃NH⁺ + HCO₃ ^-

따라서, 이론적으로는 1차, 2차 아민의 경우 하나의 이산화탄소를 흡수하는데 두 개의 아민이 필요한 반면에, 3차 아민과 입체장애 아민의 경우에는 이산화탄소와 아민이 1:1로 반응하기 때문에 2배의 흡수용량을 보일 수 있다. 이러한 입체장애 아민의 기체 선택도는 환경규제가 엄격한 현대사회에서 매우 중요한 요건이며, 재생에 대한 특성은 에너지절감 및 산성 가스 처리 공정의 총 운전비용을 감소시켜준다.

입체장애 아민의 반응속도는 아민의 구조에 의해 결정되는 입체장애 정도에 좌우되지만, 일반적으로 기존의 모노에탄올아민(MEA), 디에탄올아민(DEA) 등의 1 차, 2차 아민 보다는 낮으며, 3차 아민 보다는 높은 위치에 있다. 최근에 많은 연구가 수행되고 있는 입체장애 아민으로는 2-아미노-2-메틸-1-프로판올(2-amino 2-methyl 1-propanol, AMP), 2-피페리딘에탄올(2-piperidineethanol, PE), 2-아미노-2-에틸-1,3-프로판디올(2-amino-2-ethyl-1,3-propanediol, AEPD) 등이 있다.

그러나 산성가스의 흡수를 위하여 이와 같이 입체적 장애가 큰 아민을 사용하는 경우 흡수용량은 커질 수 있으나 상대적으로 흡수속도가 낮은 문제점이 있다.

또한, 최근 기존의 알칸올 아민류와는 화합물 조성이 다른 아미노산 염을 흡수제로 사용하는 방법이 대한민국 공개특허 제2005-0007477호(공개일자 2005.01.18)의 "산 기체의 흡수방법"에서 개시된 바 있다.

그러나, 상기 공개특허 제2005-0007477호에서 흡수제로 사용된 칼륨 타우레이트는 이산화탄소와의 반응 후 침전물을 발생시켜 침전물을 처리하여야 하는 부수적인 환경 및 경제적인 문제점을 발생시킨다. 또한, 상기 칼륨 타우레이트는 입체장애를 가지지 않는 1급 아미노산 염 형태의 흡수제이기 때문에 이산화탄소를 분리할 때 많은 에너지를 필요로 하는 단점이 있다.

또한, 아미노산 나트륨의 일종인 글리신산 나트륨(sodium glycinate) 수용액을 흡수제로 사용하는 방법이 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-0635698호(공고일자 2006.10.17)의 "혼합가스중의 산성가스 분리용 흡수제 및 혼합가스로부터 산성가스의 분리방법"에서 개시된 바 있다.

그러나, 상기 등록번호 10-0635698호에서 흡수제로 사용된 글리신산 나트륨은 이산화탄소를 분리할 때 상대적으로 많은 에너지를 필요로 하는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점 및 단점을 해결하기 위한 것으로서, 이산화탄소와의 빠른 반응속도 및 높은 흡수능을 가지면서 재생에 많은 에너지를 필요로 하지 않는, 이산화 탄소 분리용 흡수제를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은,

(화학식 1)

H

R₁ - C - R₂

｜

NHR₃

(화학식 2)

여기에서, R₁ = -(CH₂)a-H (a = 1~6) 또는 -CH-(CH₃)₂이고, R₂ = -(CH₂)_b-OH (b = 1~5)이고, R₃ = H 또는 -(CH₂)_c-H (c = 1~3)이고, R₄, R₅, R₆, R₇ = 동일 또는 상이한 H, 탄소수 1~4의 알킬기, 아민에 치환된 탄소수 1~4의 알킬기 또는 알코올성 수산기에 치환된 탄소수 1~4의 알킬기이고, X = -CH₂, O, NH 또는 SH 이다.

상기 화학식 1의 화합물에서, 아민에 결합한 탄소원자가 아민과 알코올성 수산기 사이에 존재하면서 1개의 수소를 가지는데, 상기 탄소원자가 1개의 수소와 직접 결합하는 구조로 이루어진다. 이는 아민에 결합한 탄소원자에 2개 이상의 수소원자가 있으면 아민에 작용하는 입체장애 정도가 적어 이산화탄소 흡수반응속도는 빠르지만 탈거시 많은 에너지가 소요되는 단점이 있는 반면, 수소원자가 없는 탄소인 경우에는 입체장애 정도가 증가하여 아민 재생에 필요한 탈거에너지가 적게 소요되지만 높은 입체장애로 인하여 흡수반응속도가 늦어지고, 이를 상쇄하기 위해서는 많은 양의 흡수제를 사용하여야 하는 단점이 있다. 또한, R₁, R₂ 그리고 R₃에 포함된 탄소원자의 수는 1~3 정도가 적당하며, R₃의 경우에는 수소원자인 경우도 가능하다. 또한, 상기 화학식 2의 화합물은 분자내에 1개 이상의 2차 또는 3차아민을 가지는 헤테로 환형 화합물들 중 하나 이상을 화학식 1의 화합물과 혼합하여 사용한다.

상기 화학식 1에 해당하는 화합물은 예를 들면, N-메틸-2-아미노-1-프로판올, N-에틸-2-아미노-1-프로판올, N-이소프로필-2-아미노-1-프로판올, N-메틸-2-아미노-1-부탄올, N-메틸-2-아미노-1-펜탄올, N-이소프로필-2-아미노-1-펜탄올, 2-아미노-1프로판올, 2-아미노-1-부탄올, 2-아미노-3-메틸부탄올, 2-아미노-1-펜탄올, 2-아미노-1-프로판올, 2-아미노-1-헥산올, 3-아미노-1-부탄올, 4-아미노-1-펜탄올, 5-아미노-1-헥산올, 3-아미노-1-펜탄올, 3-아미노-1-헥산올 등으로 이루어진 군으로부터 1 종 또는 2종 이상의 화합물을 혼합하여 사용될 수 있다.

상기 화학식 2에 해당하는 화합물의 예로는 피페라진, 몰포린, 2-메틸피페라진, 2,5-디메틸피페라진, 2,3-디메틸피페라진, 2,4-디메틸피페라진, 2-에탄올피페라진, 2,5-디에탄올피페라진, 2-아미노에틸피페라진, 치오몰포린, 피페리딘을 포함하는 피페라진, 몰포린, 치오몰포린, 피페리딘 유도체들이 사용될 수 있다.

상기 화학식 1의 화합물과 혼합되어 사용되는 화학식 2의 화합물의 종류는 1가지 이상이다.

본 발명의 흡수제는 화학식 1의 화합물과 화학식 2의 화합물 군으로부터 선택되는 1개 이상의 화합물을 섞은 혼합흡수제의 농도가 5 ~ 50%(w/v) 범위인 수용액으로 사용되는 것이 바람직하다. 상기 혼합 흡수제의 농도가 5% 이하인 경우 이산화탄소 흡수능은 유지되지만 반응속도가 늦어 흡수되는 이산화탄소의 절대량이 적게 되며, 50% 이상인 경우 이산화탄소 흡수능과 흡수속도는 우수하지만 많은 양 의 흡수제가 사용되어 경제성 측면에서 효율적이지 못하기 때문이다.

또한, 상기 화학식 1의 화합물과 화학식 2의 화합물은 100 : 1 ~ 60의 중량비로 사용되는 것이 바람직하다. 화학식 2의 화합물이 1 중량비 이하로 첨가되는 경우에는 반응속도 증가효과가 미미하고, 60 중량비 이상으로 첨가되는 경우에는 사용량 대비 반응속도의 증가효과가 크지 않기 때문이다.

본 발명의 흡수제는 화학식 1의 화합물과 화학식 2의 화합물에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 섞은 혼합 흡수제를 의미하는데, 이는 이산화탄소 흡수반응 속도 및 흡수능을 증가시킬 뿐만 아니라, 고온에서 탈거반응도 쉽게 일어나게 하는 효과가 있다.

또한, 상기 화학식 1의 아민에 인접하여 수소원자를 하나 가진 탄소원자가 존재하는데, 상기 탄소원자에 결합된 알킬기의 전자기효과에 의해 아민의 이산화탄소 흡수속도 및 능력이 증가하지만, 이산화탄소를 흡수한 후 상기 이산화탄소를 제거하는 탈거 공정에서는 치환된 알킬기와 흡수된 이산화탄소와의 입체반발 효과로 인하여 소모되는 에너지를 감소시킬 수 있다. 따라서, 화학식 1의 화합물의 아민기의 알파 위치에 치환된 치환기는 전자기 효과를 이용하여 흡수반응 속도를 증가시킬 뿐만 아니라 탈거 조건에서는 입체장애 효과를 유발하여 탈거를 용이하게 하는 장점이 있다.

이산화탄소 흡수분리 공정은 기본적으로 저온에서 이산화탄소를 흡수하고, 고온에서 열에너지를 가하여 흡수된 이산화탄소를 흡수제로부터 분리하여 흡수제를 다시 공정으로 투입하는 것으로 구성되어 있다. 즉, 상기 혼합 흡수제의 산성가스 흡수온도는 0 ~ 60℃, 탈거온도는 70 ~ 200℃ 이면 바람직하다. 따라서, 이산화탄소 흡수분리 공정에서 가장 많은 에너지가 소비되는 부분은 흡수된 이산화탄소를 고온에서 흡수제와 분리하여 흡수제를 재생(탈거)하는 부분으로, 전체 공정의 약 50 ~ 80% 정도의 에너지가 이 과정에서 소비된다. 따라서, 흡수제 재생(탈거)공정에서 어느 정도의 에너지를 저감하느냐에 따라 흡수제 및 전체 이산화탄소 분리공정의 경제성이 확보되는 것이다. 그러므로, 흡수된 이산화탄소가 낮은 온도에서 흡수제로부터 분리되는 것이 바람직하다.

본 발명의 흡수제는 저온에서는 흡수반응이 크고 고온에서 이산화탄소와 흡수반응이 상대적으로 미약하여 그 온도 차이로 인한 이산화탄소 단위 흡수량의 차이가 기존 흡수제에 비하여 매우 크다. 이는 본 발명에 따라 개발된 흡수제가 기존 흡수제, 예를 들어 모노에탄올아민(MEA)에 비하여 이산화탄소의 분리시, 즉 흡수제의 재생시 필요한 에너지를 절감할 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 고온에서 흡수제와 이산화탄소가 반응을 일으키지 않는다는 것은 그만큼 흡수제가 재생되기 쉽다는 것을 의미하므로, 흡수제를 이용한 전체 이산화탄소 제거공정에서의 경제성이 확보될 수 있다.

본 발명의 흡수제는 위에서 예로 든 이산화탄소 만이 아니라 H₂S, SO₂, NO₂, COS 등의 산성가스에도 적용될 수 있다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직 한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

(실시예 1)

화학식 1의 2-아미노-1-부탄올과 화학식 2의 피페라진 2.45M 수용액(중량비 3:1)을 만든다.

(실시예 2)

화학식 1의 2-아미노-1-부탄올과 화학식 2의 피페라진 2.45M 수용액(중량비 10:1)을 만든다.

(실시예 3)

화학식 1의 2-아미노-3-메틸부탄올과 화학식 2의 피페라진 2.45M 수용액(중량비 5:1)을 만든다.

(비교예 1)

이산화탄소 흡수제로서 상용화된 단일화합물로서 가장 빠른 반응속도를 가지는 모노에탄올아민(MEA) 2.45M 수용액을 만든다.

(흡수반응속도 실험)

상기한 바와 같은 실시예 1 내지 실시예 3과, 비교예 1의 흡수제에 대하여 흡수속도 측정장치를 이용하여 이산화탄소의 흡수반응속도 실험을 시행하였다. 본 실시예의 흡수액 조성은 화학식 1의 화합물에 대하여 화학식 2의 화합물을 중량비로 1~ 60% 첨가하였다. 또한, 반응온도는 35℃로 하였으며, 이산화탄소는 2중 항온관 가스뷰렛을 이용하여 수두차이를 이용하여 공급하였다. 그 후 90분간에 걸쳐 흡수제와 반응하는 이산화탄소의 양을 측정하고 미리 80℃로 준비된 수조로 반응기를 옮겨 이산화탄소를 흡수한 반응기에서 발생되는 이산화탄소 양을 측정하여 흡수제 재생 및 이산화탄소 탈거 효율을 살펴보았다. 실시예 1 내지 실시예 3과, 비교예 1의 흡수제에 대한 이산화탄소 흡수 및 탈거속도는 다음의 <표 1>과 같다.

<표 1> 흡수제의 이산화탄소 흡수 및 탈거속도

(단위 : ml)

반응시간		비교예1	실시예 1	실시예 2	실시예 3
흡수	0	0	0	0	0
	5	168	181	141	157
	10	319	349	279	273
	15	419	457	372	370
	20	491	535	441	440
	25	547	592	497	496
	30	586	634	544	539
	35	612	667	580	570
	40	631	692	608	594
	45	644	711	630	613
	50	655	726	647	628
	55	663	739	662	641
	60	670	751	675	651
	65	676	759	686	660
	70	682	766	695	668
	75	686	773	703	675
	80	689	779	711	681
	85	694	784	717	686
	90	698	789	723	691
탈거	95	628	712	657	625
	100	617	703	644	613
	105	609	698	639	606
	110	604	694	633	600
	115	600	690	628	595
	120	598	688	623	590

상기한 <표 1>에 나타나는 것처럼, 반응속도를 좌우하는 초기 5분간의 이산화탄소 흡수량을 본 발명의 실시예의 흡수제와 비교예 1의 흡수제를 비교하였을 때 본 발명의 흡수제의 이산화탄소 흡수속도가 빠른 것을 알 수 있을 뿐만 아니라, 탈거효율에서도 매우 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 2와 실시예 3의 경우에는 비교예 1에 비하여 비록 흡수반응속도는 늦지만, 비교예 1에 비하여 적은 양의 이산화탄소를 흡수한 후 탈거량은 비슷하므로 탈거효율이 상대적으로 높음을 알 수 있다.

도 1은 상기한 <표 1>에서 얻어진 결과를 시간에 따라 나타낸 그래프이다. 그리고, 도 2는 35℃ 및 120℃에서 실시예 1의 흡수제와 비교예 1의 흡수평형 특성을 나타낸 그래프이다. 지금까지 잘 알려져 있는 바와 같이, 모노에탄올아민(MEA)을 사용하는 비교예 1을 포함한 일반적인 이산화탄소의 분리재생(탈거) 공정은 100~120℃에서 이루어지는데, 도 2에 나타난 것처럼 실시예 1의 흡수제가 비교예 1의 흡수제 보다 120℃에서 이산화탄소를 잘 흡수하지 않을 뿐만 아니라 35℃에서 이산화탄소를 잘 흡수하는 것으로 나타났다. 이는 120℃는 흡수된 이산화탄소의 탈거조건이므로 실시예 1의 흡수제가 모노에탄올아민(MEA) 보다 경제적으로 이산화탄소를 분리하고 흡수제의 재생이 용이하다는 것을 의미하고, 흡수조건인 35℃에서는 실시예 1의 흡수제가 모노에탄올아민(MEA) 보다 많은 양의 이산화탄소를 흡수한다는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 흡수제는 이산화탄소 흡수반응 속도가 빨라 신속하게 이산화탄소를 흡수한 후 비교적 낮은 온도조건에서 흡수된 이산화탄소를 탈거시킬 수 있으므로, 이산화탄소 탈거에 소비되는 에너지(전체공정의 약 50 ~ 80%)를 많이 절감할 수 있어 경제성 확보 및 실용화(공업화)에 매우 유리하다.

이상의 실시예에서 살펴 본 바와 같이 이 발명은, 이산화탄소와의 빠른 반응속도 및 높은 흡수능을 가지면서 재생에 많은 에너지를 필요로 하지 않으며, 혼합가스로부터 이산화탄소의 흡수능이 높으면서도 재생에너지를 줄일 수 있는, 효과를 갖는다.

Claims

분자 내에 알코올성 수산기 1개와 하나 이상의 1차 또는 2차 아민을 각각 가지고, 아민에 결합된 탄소원자가 아민과 알코올성 수산기 사이에 존재하면서 1개의 수소원자를 가지는 하기의 화학식 1의 화합물 100 중량부와,

고리내에 적어도 1개 이상의 아민을 가지는 하기의 화학식 2의 헤테로 환형 화합물 1 ~ 60 중량부를 포함하는 혼합수용액으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 산성가스 분리용 흡수제.

화학식 1

H

R₁ - C - R₂

｜

NHR₃

화학식 2

여기에서, R₁ = -(CH₂)a-H (a = 1~6) 또는 -CH-(CH₃)₂이고, R₂ = -(CH₂)_b-OH (b = 1~5)이고, R₃ = H 또는 -(CH₂)_c-H (c = 1~3)이고, R₄, R₅, R₆, R₇ = 동일 또는 상이한 H, 탄소수 1~4의 알킬기, 아민에 치환된 탄소수 1~4의 알킬기 또는 알코올성 수산기에 치환된 탄소수 1~4의 알킬기이고, X = -CH₂, O, NH 또는 SH 이다.
제1항에 있어서,

상기 화학식 1의 화합물은 아민과 알코올성 수산기 사이에 존재하며, 아민에 직접 결합된 탄소원자가 1개의 수소와 직접 결합하는 것을 특징으로 하는 산성가스 분리용 흡수제.
제1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 화학식 1의 화합물은 N-메틸-2-아미노-1-프로판올, N-에틸-2-아미노-1-프로판올, N-이소프로필-2-아미노-1-프로판올, N-메틸-2-아미노-1-부탄올, N-메틸-2-아미노-1-펜탄올, N-이소프로필-2-아미노-1-펜탄올, 2-아미노-1프로판올, 2-아미노-1-부탄올, 2-아미노-3-메틸부탄올, 2-아미노-1-펜탄올, 2-아미노-1-헥산올, 2-아미노-1-프로판올, 3-아미노-1-부탄올, 4-아미노-1-펜탄올, 5-아미노-1-헥산올, 3-아미노-1-펜탄올, 3-아미노-1-헥산올 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 산성가스 분리용 혼합 흡수제.
제1항에 있어서,

상기 화학식 2의 화합물은 피페라진, 몰포린, 2-메틸피페라진, 2,5-디메틸피페라진, 2,3-디메틸피페라진, 2,4-디메틸피페라진, 2-에탄올피페라진, 2,5-디에탄올피페라진, 2-아미노에틸피페라진, 치오몰포린, 피페리딘을 포함하는 피페라진, 몰포린, 치오몰포린, 피페리딘 유도체들로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 산성가스 분리용 혼합 흡수제.
제1항에 있어서,

상기 혼합 흡수제는 5 ~ 50%(w/v) 농도 범위의 수용액으로 사용되는 것을 특징으로 하는 산성가스 분리용 혼합 흡수제.
제 1항에 있어서,

1종 이상의 상기 화학식 2의 화합물이 상기 화학식 1의 화합물에 대하여 100: 1 ~ 60 중량비로 첨가되는 것을 특징으로 하는 산성가스 분리용 혼합 흡수제.
제1항에 있어서,

상기 혼합 흡수제의 산성가스 흡수온도는 0 ~ 60℃, 탈거온도는 70 ~ 200℃ 인 것을 특징으로 하는 산성가스 분리용 혼합흡수제
제1항에 있어서,

상기한 산성가스는 CO₂, H₂S, SO₂, NO₂, COS 중에서 선택되는 하나 이상의 가스인 것을 특징으로 하는 산성가스 분리용 혼합 흡수제.