KR20100093960A - Pyrrolidinium- and piperidinium-based ioic liquids for carbon dioxide absorption - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 피롤리디늄 및 피퍼리디늄계 상온 이온성액체를 CO2 흡수제로 사용하는 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 하기 화학식 1 또는 화학식 2의 헤테로고리 구조를 갖는 피롤리디늄 또는 피퍼리디늄에서 선택된 양이온과 화학식 3 또는 화학식 4의 구조를 갖는 알킬 포스페이트 또는 디알킬포스페이트 중에서 선택된 음이온으로 이루어진 이온성 액체를 CO2 흡수제로 사용하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of using pyrrolidinium and piperidinium-based room temperature ionic liquid as a CO 2 absorbent. More specifically, an ionic liquid comprising a cation selected from pyrrolidinium or piperidinium having a heterocyclic structure of Formula 1 or Formula 2 and an anion selected from alkyl phosphate or dialkyl phosphate having structure of Formula 3 or Formula 4 To a CO 2 absorbent.
화학공장, 발전소, 대형 보일러의 배기가스 및 천연가스로부터 CO2를 분리하는 방법에는 흡수법, 흡착법, 분리막법, 심냉법 등이 쓰이고 있다. 특히 배출되는 CO2의 농도가 낮은 경우에는 흡수법이나 흡착법이 많이 사용된다. 흡수법이나 흡착법은 흡수제나 흡착제에 잘 흡수 또는 흡착되는 일부기체만 선택적으로 분리할 수 있어 공업적으로 많이 이용되고 있으나 분리과정 중에 흡수제 및 흡착제가 화학적으로 변형되어 주기적 교체가 필요한 단점이 있다. 따라서 고체 흡착제를 사용하는 경우에는 흡착제의 화학적 변형이 적어 흡착제 교체 주기가 긴 경우에 한해 적용하는 것이 유리하다. 이에 반해 흡수법은 액체상 흡수제를 사용하므로 흡수제 교체가 용이한 장점이 있어 대량의 배기가스 정화나 기체분리에 널리 활용되고 있으나 흡수제가 화학적으로 변형되는 단점이 있다. Absorption, adsorption, separation membrane, deep cooling, etc. are used to separate CO 2 from the exhaust gas and natural gas of chemical plants, power plants, and large boilers. In particular, when the concentration of CO 2 emitted is low, absorption or adsorption methods are often used. Absorption or adsorption methods can be selectively separated only some gas that is absorbed or adsorbed to the absorbent or adsorbent is widely used industrially, but there is a disadvantage that the periodic replacement is necessary because the absorbent and the adsorbent is chemically modified during the separation process. Therefore, in the case of using a solid adsorbent, it is advantageous to apply only when the adsorbent replacement cycle is long because the chemical modification of the adsorbent is small. On the other hand, the absorbent method uses a liquid absorbent so that the absorbent can be easily replaced. Therefore, the absorbent is widely used for purifying a large amount of exhaust gas or separating gas. However, the absorbent is chemically modified.
이산화탄소 흡수제로는 일반적으로 MEA(monoethanolamine), MDEA (N-methyldiethanolamine), DEA(diethanolamine) 등의 아민류 수용액이 가장 널리 이용되고 있는데 이는 아민 흡수제가 CO2와 화학 결합을 이루었다가 열을 가하면 결합이 깨지면서 CO2는 탈거되어 회수하고 흡수제는 재생될 수 있기 때문이다. 그러나 이 공정은 몇 가지 심각한 문제점을 지니고 있다. 특히 흡수가스 중에 포함된 SOx, NOx와 같은 불순물에 의한 아민의 분해 문제와 흡수제의 재생 단계에서 CO2와 흡수제간의 화학 결합을 끊기 위해 사용되는 높은 온도에 의한 아민의 비가역적 분해가 문제된다. 또 이에 따른 흡수제의 성능 저하 및 흡수제 보충 문제, 아민 자체 또는 분해생성물에 의한 흡수 장치의 부식문제, 흡수제의 증기압에 의해 재생되는 기체가 오염되는 문제점 등이 단점으로 지적되고 있다.As the carbon dioxide absorbent, amines such as MEA (monoethanolamine), MDEA (N-methyldiethanolamine), and DEA (diethanolamine) are most widely used.The amine absorber forms a chemical bond with CO 2 and breaks when the bond is heated. This is because CO 2 is stripped off and recovered and the absorbent can be regenerated. However, this process has some serious problems. In particular, problems of decomposition of amines by impurities such as SOx and NOx contained in absorbent gases and irreversible decomposition of amines due to high temperatures used to break chemical bonds between CO 2 and the absorbent in the regeneration of the absorbent are problematic. In addition, the disadvantages of the degradation of the absorbent performance and the problem of replenishing the absorbent, corrosion of the absorber by the amine itself or decomposition products, contamination of the gas regenerated by the vapor pressure of the absorbent has been pointed out.
아민류 수용액 흡수제의 단점을 보완하기 위해 미합중국 특허 4581052, 6342091 및 미합중국 공개특허 2005/0129598에 제시된 바와 같이 Selexol, IFPexol 및 NFM 등의 유기용매를 사용하여 CO2를 물리적으로 흡수시키는 방법들이 보고되고 있다. 유기용매 흡수제의 가장 중요한 이점은, CO2 흡수가 아민류 수용액에서와 같은 화학적 결합이 아니라 용매와 이산화탄소 간의 물리적 상호작용에 의해서만 이루어지기 때문에 CO2 회수 및 용매 재생에 훨씬 낮은 에너지를 필요로 한다는 것이다. 실제로 아민흡수제를 사용하는 경우 이산화탄소 회수 및 흡수제 재생은 에너지 집약적인 고온 스트리핑 과정을 필요로 하나 물리적인 흡수인 경우에는 온도를 높이지 않고도, 단순히 압력 변화를 통하여 용매에 용해되어 있는 CO2를 회수할 수 있다. 그러나 물리적 흡수 과정 역시 다음과 같은 단점을 지니고 있다.In order to compensate for the disadvantages of aqueous amine-based absorbents, methods for physically absorbing CO 2 using organic solvents such as Selexol, IFPexol, and NFM have been reported, as shown in US Patent 4581052, 6342091 and US Patent Publication 2005/0129598. The most important advantage of the organic solvent absorbent is that CO 2 absorption requires much lower energy for CO 2 recovery and solvent regeneration because it is achieved only by the physical interaction between the solvent and carbon dioxide, not by the chemical bonds as in aqueous amines. Indeed, with amine absorbers, carbon dioxide recovery and absorbent regeneration require energy-intensive high temperature stripping processes, but in the case of physical absorption, CO 2 dissolved in the solvent can be recovered simply by changing the pressure without increasing the temperature. Can be. However, the physical absorption process also has the following disadvantages.
첫째는, CO2 흡수능이 낮다. 유기용매는 일반적으로 아민류 수용액에 비해 훨씬 낮은 CO2 흡수능을 나타내므로 흡수제의 순환율이 높고 따라서 보다 큰 장비가 필요하다. 반면, 물리적 상호작용에 의한 CO2 흡수는 CO2의 농도 가 증가함에 따라 증가하는 경향이 있으므로 CO2가 농도가 높은 기체에서의 CO2 분리에는 효율적일 수 있다.First, the CO 2 absorption capacity is low. Organic solvents generally exhibit much lower CO 2 absorption capacity than aqueous amine solutions, so the circulation rate of the absorbent is high and therefore larger equipment is required. On the other hand, CO 2 uptake by physical interactions tends to increase as the concentration of CO 2 increases, which can be efficient for CO 2 separation in gases with high CO 2 concentrations.
둘째는, 높은 순환율을 갖는다. 유기용매에 의한 물리적 흡수 공정은 아민류 용액의 경우에 비해 통상 두 배의 흡수제 순환율을 필요로 하기 때문에 보다 많은 자본과 장치비가 소요된다.Second, it has a high circulation rate. The physical absorption process by organic solvents usually requires twice as much absorbent circulation rate as in the case of amine solutions, which requires more capital and equipment costs.
셋째는, 용매의 손실이 발생한다. 물리적 흡수에 사용되는 용매는 비점이 높지 않아 처리흡수 및 재생과정 중에 손실되는 경향이 있다. 이러한 용매의 손실은 냉각 혹은 세척과정을 통하여 최소화시킬 수 있으나 추가의 장치 설치비 를 필요로 하는 단점이 있다. 따라서 아민 흡수제 및 유기 용매 흡수제의 단점들을 극복할 수 있는 열적, 화학적 안정성이 높고 증기압이 낮은 새로운 흡수제의 개발이 요구되고 있다.Third, loss of solvent occurs. Solvents used for physical absorption do not have high boiling points and tend to be lost during treatment absorption and regeneration. This loss of solvent can be minimized through cooling or washing, but has the disadvantage of requiring additional equipment installation costs. Therefore, there is a need to develop new absorbents having high thermal and chemical stability and low vapor pressure that can overcome the disadvantages of amine absorbents and organic solvent absorbents.
최근 기존 흡수제의 단점을 극복하기 위한 방안으로 미합중국 특허 6,849,774, 6,623,659 및 미합중국 공개특허 2008/0146849에서 제시한 바와 같이 휘발성이 없고 열적 안정성이 높으면서 100 ℃ 이하의 낮은 온도에서 액체상을 유지하는 이온성 액체(ionic liquid)를 흡수제로 이용하려는 시도가 이루어지고 있다. 이온성 액체는 유기 양이온과 유기 또는 무기 음이온으로 구성된 극성을 띤 염 화합물로서 CO, CO2, SO2 및 N2O와 같은 기체 분자를 잘 용해시키는 성질이 있다. 이때 이온성 액체에 흡수된 기체의 용해도는 기체와 이온성 액체 간의 상호작용의 정도에 따라서 달라지며 따라서 이온성 액체의 양이온과 음이온을 적절히 변형시켜 이온성 액체의 극성, 산도(acidity), 염기도(basicity), 친핵도(nucleophilicity)를 변화시키면 특정 기체에 대한 용해도를 어느 정도 조절할 수 있다.In order to overcome the shortcomings of the recent absorbents, as described in US Patent No. 6,849,774, 6,623,659 and US Patent Publication No. 2008/0146849, an ionic liquid having no volatile and high thermal stability and maintaining a liquid phase at a temperature below 100 ° C. Attempts have been made to use ionic liquids as absorbents. Ionic liquids are polar salt compounds composed of organic cations and organic or inorganic anions. CO, CO 2 , SO 2 And gas molecules such as N 2 O, which dissolve well. The solubility of the gas absorbed in the ionic liquid depends on the degree of interaction between the gas and the ionic liquid. Therefore, the polarity, acidity, basicity ( Basicity and nucleophilicity can be controlled to a certain degree of solubility in certain gases.
대표적인 이온성 액체로 4급암모늄, 이미다졸륨, 피라졸륨, 트리아졸륨, 피리디늄, 피리다지늄, 피리미디늄 등 질소를 함유하는 유기양이온과 Cl-, Br-, I-과 같은 할로겐, BF4 -, PF6 -, (CF3SO)2N-, CF3SO3 -, MeSO3 -, NO3 -, CF3CO2 -및 CH3CO2 - 등의 음이온으로 구성되는 화합물이 알려져 있으며, 특히 음이온이 불소원자를 함유하는 경우 비교적 높은 이산화탄소 흡수능을 가진다고 보고되고 있다.Typical ionic quaternary in liquid ammonium, already imidazolium, pyrazolium, triazolium, pyridinium, pyridinium Dodge titanium, pyrimidinyl titanium, organic cations containing nitrogen, and Cl -, Br -, I - halogens, such as, BF 4 -, PF 6 -, ( CF 3 SO) 2 N -, CF 3 SO 3 -, MeSO 3 -, NO 3 -, CF 3 CO 2 - and CH 3 CO 2 - Compounds composed of anions such as these have been known, and especially when anions contain fluorine atoms, they have been reported to have a relatively high carbon dioxide absorption capacity.
테트라플루오로보레이트(BF4 -), 헥사플루오로포스페이트(PF6 -), 트리플루오로설폰 이미드(CF3SO2)2N-) 등의 불소원자가 포함된 음이온을 갖는 이온성 액체는 이산화탄소 및 이황화탄소와 같은 산성 기체를 잘 용해하는 성질을 지니고 있으나 이들 이온성 액체를 합성하기 위해서는 통상 2단계의 복잡한 제조과정을 거쳐야 할 뿐만 아니라 제조원가가 너무 높아 공업적으로 활용하기에 문제가 많다.Borate (BF 4 -) tetrafluoroborate, hexafluorophosphate (PF 6 -), an ionic liquid having a sulfone imide (CF3SO2) 2N-) an anion containing a fluorine atom such as trifluoromethyl is carbon dioxide, and carbon disulfide, and Although it has the property of dissolving the same acidic gas well, in order to synthesize these ionic liquids, not only has to go through a complicated two-step manufacturing process, but also the production cost is too high, there are many problems to use industrially.
본 발명은 이산화탄소에 대한 흡수력이 높으면서도 열적 화학적 안정성이 우수하고 점도가 낮은 특성을 가질 뿐만 아니라 제조 원가가 저렴하고 합성이 용이한 상온 이온성 액체, 즉 양이온이 피롤리디늄 또는 피퍼리디늄이고 음이온이 포스페이트 또는 포스페이트로 이루어진 이온성 액체 흡수제를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention not only has high thermal and chemical stability and low viscosity, but also has a low temperature and easy synthesis, so that the room temperature is an ionic liquid, that is, a cation is pyrrolidinium or piperidinium and an anion. It is an object to provide an ionic liquid absorbent composed of this phosphate or phosphate.
본 발명의 목적은 기존 불소계 음이온을 가진 이온성 액체의 단점인 제조공정의 복잡성 및 가격 문제를 해결하기 위하여 1 단계 반응으로 제조가 가능하고 정제과정이 단순하면서도 이산화탄소에 대한 흡수능이 큰 이온성 액체를 제공하는데 있다. 본 발명자들은 화학식 1 또는 화학식 2의 헤테로고리 구조를 갖는 피롤리디늄 또는 피퍼리디늄에서 선택된 양이온과 화학식 3 또는 화학식 4의 구조를 갖 는 알킬 포스페이트 또는 디알킬포스페이트 중에서 선택된 음이온으로 이루어진 이온성 액체가 열적 화학적 안정성이 우수하고, 인화성이 없으며, 상온에서 액체상을 유지하면서도 낮은 점도를 가질 뿐만 아니라 불소계 이온성 액체에 비견되는 높은 CO2 흡수능을 가지고 있음을 발견하여 이들 이온성 액체를 이산화탄소 흡수제로 제공하고자 한다.An object of the present invention is to prepare an ionic liquid having a high absorption capacity for carbon dioxide, which can be prepared in a one-step reaction and simple in order to solve the problems of complexity and price of the manufacturing process, which is a disadvantage of the ionic liquid having a fluorine anion. To provide. The present inventors have found that an ionic liquid comprising a cation selected from pyrrolidinium or piperidinium having a heterocyclic structure of Formula 1 or Formula 2 and an anion selected from alkyl phosphate or dialkyl phosphate having structure of Formula 3 or Formula 4 In order to provide these ionic liquids as carbon dioxide absorbents by finding that they have excellent thermal and chemical stability, are not flammable, have a low viscosity while maintaining a liquid phase at room temperature, and have a high CO 2 absorption capacity comparable to fluorine-based ionic liquids. do.
상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 H 또는 탄소수 1 내지 8의 알킬기를 나타낸다.R 1 in Chemical Formula 1 And R 2 each represent H or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
상기 화학식 2에서, R1 및 R2는 각각 H 또는 탄소수 1 내지 8의 알킬기를 나 타낸다.In Formula 2, R 1 And R 2 each represent H or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
상기 화학식 3의 포스페이트 음이온에서 R1은 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타낸다.R 1 in the phosphate anion of Formula 3 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
상기 화학식 4의 포스페이트 음이온에서 R1 및 R2는 각각 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타낸다.R 1 in the phosphate anion of Formula 4 And R 2 each represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
본 발명에 따르면 피롤리디늄 또는 피퍼리디늄 양이온과 알킬포스페이트 또 는 디알킬포스페이트 음이온으로 이루어진 상온 이온성 액체는 자체의 증기압이 거의 없고 열적 안정성이 뛰어나며 이산화탄소를 잘 흡수하는 특성이 있을 뿐만 아니라, 흡수된 이산화탄소의 탈거도 비교적 낮은 온도에서 수행할 수 있으며 흡수, 탈기를 반복 시에도 초기 흡수능을 거의 유지할 수 있어 효과적인 이산화탄소 분리매체로 사용할 수 있다.According to the present invention, the room temperature ionic liquid consisting of pyrrolidinium or piperidinium cation and an alkyl phosphate or dialkyl phosphate anion has almost no vapor pressure of its own, excellent thermal stability, and absorbs carbon dioxide as well as absorption. Removal of the carbon dioxide can also be carried out at a relatively low temperature, and can be used as an effective carbon dioxide separation medium because the initial absorption capacity can be maintained almost even after repeated absorption and degassing.
본 발명은 하기 화학식 1의 디알킬피롤리디늄 및 하기 화학식 2의 디알킬피퍼리디늄 중에서 선택된 1종 또는 2종의 양이온과 하기 화학식 3의 알킬포스페이트 및 하기 화학식 4의 디알킬포스페이트 중에서 선택된 1종 또는 2종의 음이온으로 이루어진 이온성 액체인 이산화탄소 흡수제에 관한 것이다.The present invention is one selected from dialkylpyrrolidinium of the general formula (1) and dialkylpiperidinium of the general formula (2) with one or two cations and an alkyl phosphate of the formula (3) and a dialkyl phosphate of the formula (4) Or it relates to a carbon dioxide absorbent which is an ionic liquid consisting of two kinds of anions.
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 H 또는 탄소수 1 내지 8의 알킬기이고,R 1 in Chemical Formula 1 And R 2 are each H or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms,
[화학식 2][Formula 2]
상기 화학식 2에서 R1 및 R2는 각각 H 또는 탄소수 1 내지 8의 알킬기이고,R 1 in Chemical Formula 2 And R 2 are each H or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms,
[화학식 3](3)
상기 화학식 3에서 R1은 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고,In Formula 3, R 1 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms,
[화학식 4][Formula 4]
상기 화학식 4에서 R1 및 R2는 각각 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타낸다.R 1 in Chemical Formula 4 And R 2 each represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
바람직하게는 본 발명은 상기 이온성 액체는 메틸피롤리디늄 메틸포스페이트([MPyrr][MHPO3]), 에틸메틸피롤리디늄 에틸포스페이트([EMPyrr][EHPO3]), 부틸에틸피롤리디늄 에틸포스페이트([BEPyrr][EHPO3]), 다이부틸피롤리디늄 부틸포스페이트([DBPyrr][BHPO3]), 헥실피롤리디늄 헥실포스페이트([HxPyrr][HxHPO3]), 옥틸피롤리디늄 옥틸포스페이트([OcPyrr][OcHPO3]), 에틸피퍼리디늄 에틸포스페이트([EPiper][EHPO3]), 부틸메틸피퍼리디늄 부틸포스페이트([BMPiper][BHPO3]), 헥실메틸피퍼리디늄 메틸포스페이트([HxMPiper][MHPO3]) 및 부틸메틸피롤리디늄 부틸포스페이트([BMPyrr][BHPO3]) 중에서 선택된 1 종 또는 2종 이상인 이온성 액체인 것을 특징으로 하는 이온성 액체인 이산화탄소 흡수제에 대한 것이다.Preferably the ionic liquid is methylpyrrolidinium methyl phosphate ([MPyrr] [MHPO 3 ]), ethyl methyl pyrrolidinium ethyl phosphate ([EMPyrr] [EHPO 3 ]), butyl ethyl pyrrolidinium ethyl Phosphate ([BEPyrr] [EHPO 3 ]), dibutylpyrrolidinium butylphosphate ([DBPyrr] [BHPO 3 ]), hexylpyrrolidinium hexylphosphate ([HxPyrr] [HxHPO 3 ]), octylpyrrolidinium octylphosphate ([OcPyrr] [OcHPO 3 ]), ethylpiperidinium ethylphosphate ([EPiper] [EHPO 3 ]), butylmethylpiperidinium butylphosphate ([BMPiper] [BHPO 3 ]), hexylmethylpiperidinium methyl phosphate (I H x MPiper] [MHPO 3 ]) and butyl methylpyrrolidinium butyl phosphate ([BMPyrr] [BHPO 3 ]) is one or more ionic liquids selected from the group will be.
또한, 본 발명은 하기 화학식 1의 디알킬피롤리디늄 및 하기 화학식 2의 디알킬피퍼리디늄 중에서 선택된 1종 또는 2종의 양이온과 하기 화학식 3의 알킬포스페이트 및 하기 화학식 4의 디알킬포스페이트 중에서 선택된 1종 또는 2종의 음이온으로 이루어진 이온성 액체를 사용하여, 0 내지 80 ℃ 및 상압 내지 60 기압의 범위의 조건 하에서 이산화탄소를 흡수하는 방법에 관한 것이다.In addition, the present invention is selected from dialkylpyrrolidinium of the general formula (1) and dialkylpiperidinium of the general formula (2) and one or two cations selected from alkyl phosphate of the formula (3) and dialkyl phosphate of the formula (4) A method of absorbing carbon dioxide under conditions in the range of 0 to 80 ° C. and atmospheric pressure to 60 atm using an ionic liquid composed of one or two kinds of anions.
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 H 또는 탄소수 1 내지 8의 알킬기이고,R 1 in Chemical Formula 1 And R 2 are each H or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms,
[화학식 2][Formula 2]
상기 화학식 2에서 R1 및 R2는 각각 H 또는 탄소수 1 내지 8의 알킬기이고,R 1 in Chemical Formula 2 And R 2 are each H or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms,
[화학식 3](3)
상기 화학식 3에서 R1은 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고,In Formula 3, R 1 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms,
[화학식 4][Formula 4]
상기 화학식 4에서 R1 및 R2는 각각 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타낸다.R 1 in Chemical Formula 4 And R 2 each represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
바람직하게는 본 발명은 상기 이온성 액체는 메틸피롤리디늄 메틸포스페이트([MPyrr][MHPO3]), 에틸메틸피롤리디늄 에틸포스페이트([EMPyrr][EHPO3]), 부틸에틸피롤리디늄 에틸포스페이트([BEPyrr][EHPO3]), 다이부틸피롤리디늄 부틸포스페이트([DBPyrr][BHPO3]), 헥실피롤리디늄 헥실포스페이트([HxPyrr][HxHPO3]), 옥틸피롤리디늄 옥틸포스페이트([OcPyrr][OcHPO3]), 에틸피퍼리디늄 에틸포스페이트([EPiper][EHPO3]), 부틸메틸피퍼리디늄 부틸포스페이트([BMPiper][BHPO3]), 헥실메틸피퍼리디늄 메틸포스페이트([HxMPiper][MHPO3]) 및 부틸메틸피롤리디늄 부틸포스페이트([BMPyrr][BHPO3]) 중에서 선택된 1 종 또는 2종 이상인 이온성 액체인 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 흡수하는 방법에 대한 것이다.Preferably the ionic liquid is methylpyrrolidinium methyl phosphate ([MPyrr] [MHPO 3 ]), ethyl methyl pyrrolidinium ethyl phosphate ([EMPyrr] [EHPO 3 ]), butyl ethyl pyrrolidinium ethyl Phosphate ([BEPyrr] [EHPO 3 ]), dibutylpyrrolidinium butylphosphate ([DBPyrr] [BHPO 3 ]), hexylpyrrolidinium hexylphosphate ([HxPyrr] [HxHPO 3 ]), octylpyrrolidinium octylphosphate ([OcPyrr] [OcHPO 3 ]), ethylpiperidinium ethylphosphate ([EPiper] [EHPO 3 ]), butylmethylpiperidinium butylphosphate ([BMPiper] [BHPO 3 ]), hexylmethylpiperidinium methyl phosphate ([HxMPiper] [MHPO 3 ]) and butylmethylpyrrolidinium butyl phosphate ([BMPyrr] [BHPO 3 ]), or a method for absorbing carbon dioxide, characterized in that it is an ionic liquid of two or more kinds. .
현재 공업적으로 널리 사용되고 있는 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에 탄올아민과 같은 아민계 흡수제는 약한 알칼리성을 지니고 있어 이산화탄소 흡수에 뛰어난 성능을 보인다. 그러나 이들 아민계 흡수제는 증기압이 높아 탈기 시 흡수제가 동반 배출되어 손실되는 문제와 회수된 CO2가 흡수제로 오염되는 문제와 더불어 낮은 열적 안정성으로 인해 탈거온도에서 기체에 포함된 미량의 불순물에 의해 흡수제가 일부 파괴되는 경향이 있었다. 질소를 함유하는 헤테로고리 양이온과 AlCl4 -, BF4 -, PF6 -, (CF3SO)2N-, CF3SO3 -, MeSO3 -, NO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 - 등의 다양한 음이온으로 조합된 염 중에서 상온 부근에서도 액체상태를 유지하는 이온성 액체가 기체 흡수제로 활용될 수 있는 가능성이 알려진 후 다양한 이온성 액체가 이산화탄소와 이산화황 기체 흡수제로 제시되었다. 그러나 이들 이온성 액체들은 수분에 취약하여 혼합기체에 포함되어 있는 수분에 의해 분해되는 경향으로 인해 점차로 기체 흡수능력이 떨어지는 문제점이 있거나 이온성 액체의 가격이 비싸 범용으로 사용하기 어려운 문제점이 있다. 본 발명은 이러한 문제점을 극복하기 위하여 가격이 저렴하면서도 내구성이 있고 이산화탄소 흡수력이 좋은 이온성 액체를 제시하고자 한다.Amine-based absorbents such as monoethanolamine, diethanolamine, and triethanolamine, which are currently widely used industrially, have weak alkalinity and thus exhibit excellent performance in absorbing carbon dioxide. However, these amine-based absorbents have high vapor pressures, which are accompanied by the loss of absorbents when they are degassed, and the problem that the recovered CO 2 is contaminated with the absorbents. It was prone to some destruction. Heterocyclic cation containing nitrogen and AlCl 4 -, BF 4 -, PF 6 -, (CF 3 SO) 2 N -, CF 3 SO 3 -, MeSO 3 -, NO 3 -, CF 3 CO 2 -, CH 3 CO 2 - Among the salts combined with various anions, such as ionic liquids that maintain a liquid state even near room temperature, is known as a gas absorbent, various ionic liquids have been proposed as carbon dioxide and sulfur dioxide gas absorbers. However, these ionic liquids are vulnerable to moisture, and thus have a problem in that gas absorption ability gradually decreases due to a tendency to be decomposed by the water contained in the mixed gas, or the ionic liquid is expensive and difficult to use for general purposes. In order to overcome this problem, the present invention proposes an ionic liquid which is inexpensive, durable, and has good carbon dioxide absorption.
본 발명에서 사용한 이온성 액체는 양이온으로 화학식 1과 같은 구조를 갖는 디알킬피롤리디늄(dialkylpyrroridium) 또는 화학식 2의 구조를 갖는 디알킬피퍼리디늄(dialkylpiperidinium)을 사용하고, 음이온으로 화학식 3과 같은 알킬포스페이트(alkyl phosphite) 또는 화학식 4과 같은 디알킬포스페이트(dialkylphosphate) 계 음이온을 사용하여, 이들 양이온과 음이온의 조합으로 구성된다.The ionic liquid used in the present invention uses dialkylpyrroridium (dialkylpyrroridium) having a structure of formula (1) or dialkyl piperidinium (dialkylpiperidinium) having a structure of formula (2) as a cation, and as an anion It consists of a combination of these cations and anions using alkyl phosphite or dialkylphosphate based anions such as formula (4).
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 H 또는 탄소수 1 내지 8의 알킬기를 나타낸다.R 1 in Chemical Formula 1 And R 2 each represent H or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
[화학식 2][Formula 2]
상기 화학식 2에서, R1 및 R2는 각각 H 또는 탄소수 1 내지 8의 알킬기를 나타낸다.In Formula 2, R 1 And R 2 each represent H or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
[화학식 3](3)
상기 화학식 3의 포스페이트 음이온에서 R1은 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타낸다.R 1 in the phosphate anion of Formula 3 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
[화학식 4][Formula 4]
상기 화학식 4의 포스페이트 음이온에서 R1 및 R2는 각각 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타낸다.R 1 in the phosphate anion of Formula 4 And R 2 each represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
상기 화학식 1-2에서 R1 및 R2는 각각 H 또는 탄소수 1 내지 8의 알킬기, 즉 메틸(CH3), 에틸(C2H5), n-부틸(n-C4H9), n-헥실(n-C6H11)또는 n-옥틸(n-C8H17)로 구성되며 상기 화학식 3에서 R1은 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 상기 화학식 4에서 R1 및 R2는 각각 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타낸다.In Formula 1-2, R 1 and R 2 are each H or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, that is, methyl (CH 3 ), ethyl (C 2 H 5 ), n-butyl (nC 4 H 9 ), and n-hexyl (nC 6 H 11) or n- octyl (nC 8 H 17) in configuration and in formula 3 R 1 R 1 is an alkyl group in the formula (IV) of 1 to 4 carbon atoms And R 2 each represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
본 발명에 대한 구상에서 In the context of the present invention
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를 흡수하는데 이용되는 이온성 액체의 사용 공정을 도 1에 나타내었다. The use process of the ionic liquid used to absorb is shown in FIG.
COCO
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흡수 실험 장치는 온도계(120)가 부착되어 있는 스테인레스스틸 흡수반응기(100), 고압 (0 ~ 1000 Absorption test apparatus is a stainless
COCO
22
흡수 성능 실험은 다음과 같은 방법으로 진행되었다. 제조된 이온성 액체의 무게를 잰 후, 자석막대와 더불어 도 1의 흡수반응기(100)에 넣어 40 ~ 80 ℃에서 Absorption performance experiment was conducted in the following manner. After weighing the prepared ionic liquid, it was put in the
도 1에 나타낸 공정은 물리적 흡수 공정에서 일반적으로 사용하는 것과 유사하다. 이온성 액체에 흡수된 이산화탄소의 탈거 공정은 아민 흡수제를 사용하는 공정에서 CO2를 회수하는데 요구되는 고온의 스트리핑 공정에 비해 훨씬 낮은 에너지가 소요되는데 이는 CO2와 화학적 결합을 하는 아민류 용액에서 보다 CO2가 물리적 상호작용에 의해 흡수되어 있는 이온성 액체에서 CO2를 제거하는 것이 훨씬 더 용이하기 때문이다. 이온성 액체는 또한 유기용매 흡수제의 경우보다 더 효율적인데, 이는 이온성 액체가 유기용매 흡수제에 비해 CO2 흡수능이 좋아 흡수제의 순환 순환량을 줄일 수 있고, 따라서 장치의 크기를 줄일 수 있기 때문이다. 또한 이온성 액체는 유기용매 흡수제에 비해 탄화수소의 흡수율이 아주 낮기 때문에 CO2 불순물이 함유된 탄화수소 정제에 이용시 CO2만 선택적으로 흡수하기 때문에 탄화수소의 손실을 최소화할 수 있다.The process shown in FIG. 1 is similar to that commonly used in physical absorption processes. The removal of carbon dioxide absorbed by ionic liquids requires much lower energy than the high temperature stripping process required to recover CO 2 in processes using amine absorbers, which is more expensive than in amine solutions that chemically bond with CO 2. in the ionic liquid which is absorbed by the second physical interaction it is because it is much easier to remove the CO 2. Ionic liquids are also more efficient than organic solvent absorbers because ionic liquids have a higher CO 2 absorption capacity than organic solvent absorbents, thereby reducing the circulation circulation of the absorbents and thus reducing the size of the device. In addition, since ionic liquids have a very low absorption rate of hydrocarbons compared to organic solvent absorbents, the loss of hydrocarbons can be minimized because only CO 2 is selectively absorbed when the hydrocarbons containing CO 2 impurities are used for purification.
본 발명에서 사용한 공정과 방법의 부가적인 이점은 이온성 액체 흡수제의 손실이 매우 낮다는 것이다. 본 발명에서 사용된 이온성 액체 흡수제는 매우 낮은 증기압을 지니므로 이온성 액체 흡수제의 손실 가능성은 거의 없으며 또한 화학적으로 안정하기 때문에 분해 과정을 통한 이온성 액체의 손실 역시 거의 없다.An additional advantage of the processes and methods used in the present invention is the very low loss of ionic liquid absorbent. Since the ionic liquid absorbent used in the present invention has a very low vapor pressure, there is little possibility of loss of the ionic liquid absorbent, and since it is chemically stable, there is also little loss of the ionic liquid through the decomposition process.
본 발명에서 제시하는 이온성 액체를 이용하여 이산화탄소를 흡수하는 경우, 온도는 0 ℃ 내지 80 ℃ 범위, 바람직하기로는 20 ℃ 내지 50 ℃ 범위, 압력은 상압 내지 60 기압 범위에서 흡수시키고, 다시 상온 내지 100 ℃ 범위에서, 바람직하 기로는 40 내지 80 ℃ 범위에서, 압력은 상압으로 낮춰 탈기시킨다. 이산화탄소를 흡수시킬 때 온도는 낮을수록, 압력은 높을수록 이산화탄소 흡수량이 증가하며 특히 흡수 압력이 증가하면 이산화탄소 흡수량은 거의 선형적으로 비례하여 증가한다. 본 발명에서 제시한 이온성 액체는 이산화탄소에 대해 우수한 흡수능을 보이며 반복 사용의 경우에도 거의 처음과 같은 정도로 흡수력이 유지된다. When the carbon dioxide is absorbed using the ionic liquid of the present invention, the temperature is in the range of 0 ° C to 80 ° C, preferably in the range of 20 ° C to 50 ° C, and the pressure is absorbed at normal pressure to 60 atm, and then at room temperature to In the range of 100 ° C., preferably in the range of 40 to 80 ° C., the pressure is degassed to normal pressure. When absorbing carbon dioxide, the lower the temperature and the higher the pressure, the higher the amount of carbon dioxide absorbed. In particular, as the absorption pressure increases, the amount of carbon dioxide absorbed increases almost linearly. The ionic liquids presented in the present invention exhibit excellent absorption of carbon dioxide and maintain their absorption to the same extent as the first time even in repeated use.
일예로, 부틸메틸피롤리디늄 부틸포스페이트([BMPyrr][BHPO3])를 이용하여, 15 기압, 40 ℃에서 이산화탄소를 흡수하는 경우 40분 이내에 겉보기 평형값의 95 %에 도달하는데 이는 이온성액체 1 몰당 0.26 몰의 CO2 흡수량에 해당하는 값으로 이는 아민계 흡수제의 최대 이론 흡수량인 아민 1몰당 CO2 0.5몰의 52 %에 해당하고, 가장 성능이 좋은 이온성 액체의 하나인 부틸메틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트([BIMIm]BF4)의 CO2 흡수능 0.23 mol CO2/mol[BIMIm]BF4를 초과하는 수치이다. 여기서 겉보기 평형값은 시간변화에 따라 이산화탄소의 흡수량을 측정하여 더 이상 흡수량이 변하지 않을 때의 흡수값을 지칭한다. 이산화탄소의 흡수량이 겉보기 평형값에 도달하면 압력을 상압으로 낮춰 70 ℃에서 탈기시킨다. 이산화탄소의 흡수량이 겉보기 평형값에 도달한 후 압력을 상압으로 낮추고 온도를 70 ℃로 올려 CO2를 탈기시킨 후 동일한 조건에서 CO2 흡수 실험을 행하였을 때 30 분후 이온성 액체 1몰당 CO2 흡수량은 0.256 몰 이었으며 동일한 조건에서 흡수/탈기를 10회 반복한 후에도 최종 흡수능력은 초기 흡수능력에 비해 거의 차이가 없었 다. 또 이산화탄소 압력을 20 기압으로 높여 30 ℃에서 흡수하는 경우 25분 이내에 겉보기 평형값의 94 %에 도달하고, 겉보기 평형 값만큼 흡수하면 압력을 상압으로 낮춰 70 ℃에서 탈기시키고, 동일한 과정을 10회 반복하는 경우 초기 이산화탄소 흡수능력에 비해 최종 흡수능력은 1 % 내외의 차이로 감소한다. 이에 비해 이산화탄소 흡수제로 사용되는 기존의 아민계 화합물들, 대표적인 예로 디에탄올아민(diethanol amine)을 흡수제로 사용하는 경우 1기압, 30 ℃에서 이산화탄소를 흡수하고 상압, 110 ℃에서 탈기시키고, 동일한 조건으로 2회 흡수, 탈기를 시도하면 초기 흡수능력에 비해 최종 흡수능력은 15% 가량 감소한다. 따라서 본 발명에서 제시한 인계 이온성 액체를 활용하면 기존의 아민계 흡수제에 비해 훨씬 오랜동안 반복적으로 이산화탄소를 흡수, 탈기, 분리할 수 있어 에너지를 크게 절약할 수 있다.For example, using butylmethylpyrrolidinium butylphosphate ([BMPyrr] [BHPO 3 ]), when absorbing carbon dioxide at 15 atmospheres and 40 ° C., it reaches 95% of its apparent equilibrium value within 40 minutes. This value corresponds to 0.26 moles of CO 2 absorption per mole, which corresponds to 52% of 0.5 moles of CO 2 per mole of amine, the maximum theoretical absorption of amine-based absorbents, and butylmethylimide, one of the best ionic liquids. imidazolium tetrafluoro borate as a numerical value exceeding the CO 2 absorption capacity of 0.23 mol CO 2 / mol [BIMIm ] BF 4 in ([BIMIm] BF 4). Here, the apparent equilibrium value refers to the absorption value when the absorption amount no longer changes by measuring the absorption amount of carbon dioxide with time. When the absorption amount of carbon dioxide reaches the apparent equilibrium value, the pressure is lowered to atmospheric pressure and degassed at 70 ° C. After the absorption of carbon dioxide reached the apparent equilibrium value, the pressure was lowered to normal pressure and the temperature was raised to 70 ° C. to degas CO 2 , and when CO 2 absorption experiments were conducted under the same conditions, the amount of CO 2 absorption per mole of ionic liquid after 30 minutes was It was 0.256 moles, and even after 10 times of absorption / degassing under the same conditions, the final absorption capacity was almost the same as the initial absorption capacity. In addition, when absorbed at 30 ℃ by increasing the carbon dioxide pressure to 20 ℃ to reach 94% of the apparent equilibrium value within 25 minutes, if absorbed by the apparent equilibrium value, the pressure is reduced to atmospheric pressure to degassing at 70 ℃, the same process is repeated 10 times In this case, the final absorption capacity is reduced by about 1% compared to the initial carbon dioxide absorption capacity. In contrast, in the case of using conventional amine compounds used as carbon dioxide absorbents, for example, diethanol amine as an absorbent, carbon dioxide is absorbed at 1 atm and 30 ° C. and degassed at atmospheric pressure and 110 ° C. under the same conditions. At twice absorption and degassing, the final absorption capacity is reduced by 15% compared to the initial absorption capacity. Therefore, by using the phosphorus-based ionic liquid proposed in the present invention it can be repeatedly absorbed, degassed, separated for a long time compared to the existing amine-based absorbent can greatly save energy.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하는 바, 본 발명이 이들 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.The present invention as described above will be described in more detail based on the following examples, but the present invention is not limited to these examples.
실시예Example 1. One. COCO 22 흡수 실험 Absorption experiment
도 1의 흡수반응기(100)에 이온성 액체인 부틸메틸피롤리디늄 부틸포스페이 트([BMPyrr][BHPO3])를 10 g 충진하고 항온조의 온도를 40 ℃로 유지하면서 CO2 흡수실험을 행하였다. 일정 압력의 이산화탄소를 CO2 실린더(300)에 채운 후 연결밸브(102)를 열어 흡수반응기(100)로 기체를 팽창시켜 흡수반응기(100) 및 전체계의 초기 압력이 1기압이 되도록 맞춘 다음 흡수 평형에 도달할 때까지 CO2 실린더(300)의 압력이 감소하는 정도를 추적하고, 이를 기체상태방정식을 이용하여 이온성 액체에 용해되는 CO2 양을 측정하였다. The
같은 방법으로 흡수반응기(100)의 CO2 초기압력이 각각 5, 10, 15, 30, 50 기압이 되도록 전체계의 압력을 높여 압력에 따른 이산화탄소의 흡수량을 측정하였다. 도 2에 예시한 것과 같이 이산화탄소 압력이 증가함에 비례하여 [BMPyrr][BHPO3]의 이산화탄소 흡수량도 증가하였다.In the same way, the CO 2 initial pressure of the
실시예Example 2-12. 이온성 액체의 종류에 따른 2-12. According to the type of ionic liquid COCO 22 흡수 실험 Absorption experiment
실시예 1과 같은 방법으로 포스페이트계 이온성 액체의 종류를 달리하면서 CO2 흡수실험을 행한 결과를 표 1에 나타내었다.Table 1 shows the results of CO 2 absorption experiments with different kinds of phosphate-based ionic liquids in the same manner as in Example 1.
(℃)Absorption temperature
(℃)
(기압)CO 2 pressure
(atmospheric pressure)
(gmole/ IL gmole)CO 2 absorption
(gmole / IL gmole)
상기의 이온성 액체는 다음과 같다. 메틸피롤리디늄 메틸포스페이트([MPyrr][MHPO3]), 에틸메틸피롤리디늄 에틸포스페이트([EMPyrr][EHPO3]), 부틸에틸피롤리디늄 에틸포스페이트([BEPyrr][EHPO3]), 다이부틸피롤리디늄 부틸포스페이트([DBPyrr][BHPO3]), 헥실피롤리디늄 헥실포스페이트([HxPyrr][HxHPO3]), 옥틸피롤리디늄 옥틸포스페이트([OcPyrr][OcHPO3]), 에틸피퍼리디늄 에틸포스페이트([EPiper][EHPO3]), 부틸메틸피퍼리디늄 부틸포스페이트([BMPiper][BHPO3]), 헥실메틸피퍼리디늄 메틸포스페이트([HxMPiper][MHPO3]), 부틸메틸피롤리디늄 부틸포스페이트([BMPyrr][BHPO3]).The above ionic liquid is as follows. Methylpyrrolidinium methylphosphate ([MPyrr] [MHPO 3 ]), ethylmethylpyrrolidinium ethylphosphate ([EMPyrr] [EHPO 3 ]), butylethylpyrrolidinium ethylphosphate ([BEPyrr] [EHPO 3 ]), Dibutylpyrrolidinium butylphosphate ([DBPyrr] [BHPO 3 ]), hexylpyrrolidinium hexylphosphate ([HxPyrr] [HxHPO 3 ]), octylpyrrolidinium octylphosphate ([OcPyrr] [OcHPO 3 ]), ethyl Piperidinium ethylphosphate ([EPiper] [EHPO 3 ]), butylmethylpiperidinium butylphosphate ([BMPiper] [BHPO 3 ]), hexylmethylpiperidinium methyl phosphate ([HxMPiper] [MHPO 3 ]), butyl Methylpyrrolidinium butylphosphate ([BMPyrr] [BHPO 3 ]).
비교예Comparative example 1. [ One. [ BIMImBIMIm ]] BFBF 44 를 사용한 Using COCO 22 흡수 실험 Absorption experiment
실시예 1과 유사한 방법으로 [BIMIm]BF4을 흡수제로 사용하여 15기압, 40 ℃에서 이산화탄소를 흡수시켰을 때 이산화탄소는 [BIMIm]BF4에 대해 0.23 CO2/mol[BIMIm]BF4 만큼 흡수되었다.Example 1, in a similar way [BIMIm] carbon dioxide when sikyeoteul absorb carbon dioxide at 15 atm, 40 ℃ using BF 4 as absorbent [BIMIm] has been absorbed by 0.23 CO 2 / mol [BIMIm] BF 4 for BF 4 .
실시예Example 14-22. 이온성 액체의 종류에 따른 반복된 14-22. Repeated according to the type of ionic liquid COCO 22 흡수 실험 Absorption experiment
실시예 1과 같은 방법으로 실시예 1 및 2에서 사용한 이온성 액체에 10 기압 또는 20 기압, 30 ℃에서 이산화탄소를 흡수시켜 겉보기 평형값을 측정한 후, 압력을 상압으로 낮춰 70 ℃에서 탈기시켰다. 첫 번째 이산화탄소의 흡수와 탈기가 종료되면 다시 동일한 조건에서 흡수시키고 탈기시키는 것을 10 회 반복하여 초기 이산화탄소 흡수 능력과 10 회째의 흡수 능력을 비교하여 표 2에 나타내었다.In the same manner as in Example 1, the ionic liquids used in Examples 1 and 2 were absorbed with carbon dioxide at 10 or 20 atm and 30 ° C., and the apparent equilibrium value was measured. When the first absorption and degassing of the first carbon dioxide is finished, the absorption and degassing are repeated 10 times, and the results are shown in Table 2 by comparing the initial carbon dioxide absorption capacity with the 10th absorption capacity.
(기압)Absorption pressure
(atmospheric pressure)
(gmole/gmole IL)CO 2 absorption
(gmole / gmole IL)
실시예Example 23-31. 이온성 액체의 종류에 따른 23-31. According to the type of ionic liquid COCO 22 흡수 실험 Absorption experiment
실시예 1과 같은 방법으로 포스페이트계 이온성 액체의 종류를 달리하면서 CO2 흡수실험을 행한 결과를 표 3에 나타내었다.Table 3 shows the results of CO 2 absorption experiments with different kinds of phosphate-based ionic liquids in the same manner as in Example 1.
(℃)Absorption temperature
(℃)
(기압)CO 2 pressure
(atmospheric pressure)
(gmole/gmole IL)CO 2 absorption
(gmole / gmole IL)
상기의 이온성 액체는 다음과 같다. 메틸피롤리디늄 메틸포스페이트([MPyrr][MHPO4]), 에틸메틸피롤리디늄 에틸포스페이트([EMPyrr][EHPO4]), 부틸에틸피롤리디늄 에틸포스페이트([BEPyrr][EHPO4]), 다이부틸피롤리디늄 부틸포스페이트([DBPyrr][BHPO4]), 헥실피롤리디늄 헥실포스페이트([HxPyrr][HxHPO4]), 옥틸피롤리디늄 옥틸포스페이트([OcPyrr][OcHPO4]), 에틸피퍼리디늄 에틸포스페이트([EPiper][EHPO4]), 부틸메틸피퍼리디늄 부틸포스페이트([BMPiper][BHPO4]), 헥실메틸피퍼리디늄 메틸포스페이트([HxMPiper][MHPO4]).The above ionic liquid is as follows. Methylpyrrolidinium methylphosphate ([MPyrr] [MHPO 4 ]), ethylmethylpyrrolidinium ethylphosphate ([EMPyrr] [EHPO 4 ]), butylethylpyrrolidinium ethylphosphate ([BEPyrr] [EHPO 4 ]), Dibutylpyrrolidinium butylphosphate ([DBPyrr] [BHPO 4 ]), hexylpyrrolidinium hexylphosphate ([HxPyrr] [HxHPO 4 ]), octylpyrrolidinium octylphosphate ([OcPyrr] [OcHPO 4 ]), ethyl Piperidinium ethylphosphate ([EPiper] [EHPO 4 ]), butylmethylpiperidinium butylphosphate ([BMPiper] [BHPO 4 ]), hexylmethylpiperidinium methyl phosphate ([HxMPiper] [MHPO 4 ]).
실시예Example 32-40. 이온성 액체의 종류에 따른 반복된 32-40. Repeated according to the type of ionic liquid COCO 22 흡수 실험 Absorption experiment
실시예 1과 같은 방법으로 실시예 4에서 사용한 이온성 액체에 10 기압 또는 20 기압, 30 ℃에서 이산화탄소를 흡수시켜 겉보기 평형값을 측정한 후, 압력을 상압으로 낮춰 70 ℃에서 탈기시켰다. 첫 번째 이산화탄소의 흡수와 탈기가 종료되면 다시 동일한 조건에서 흡수시키고 탈기시키는 것을 10 회 반복하여 초기 이산화탄소 흡수능력과 10 회째의 흡수능력을 비교하여 표 4에 나타내었다.In the same manner as in Example 1, the ionic liquid used in Example 4 was absorbed with carbon dioxide at 10 atm or 20 atm and 30 ° C to measure the apparent equilibrium value, and then the pressure was lowered to atmospheric pressure to degas at 70 ° C. When the first absorption and degassing of the first carbon dioxide is finished, the absorption and degassing were repeated 10 times, and the initial carbon dioxide absorption capacity was compared with the absorption capacity of the 10th time.
(기압)Absorption pressure
(atmospheric pressure)
(gmole/gmole IL)CO 2 absorption
(gmole / gmole IL)
비교예Comparative example 2. 2. 디에탄올아민을Diethanolamine 사용한 반복 Repeat used COCO 22 흡수 실험 Absorption experiment
실시예 3과 유사한 방법으로 디에탄올아민(diethanol amine)을 흡수제로 사용하여 1기압, 30 ℃에서 이산화탄소를 흡수하고 상압, 110 ℃에서 탈기시키는 실험을 2회 반복하였다. 첫 번째 흡수에서 이산화탄소는 용매에 대해 0.1769 gmole/gmole 만큼 흡수되나 2회째는 0.1440 gmol/gmole 만큼 흡수되어 용매의 흡수능력이 약 19 % 감소하였다. In a similar manner to Example 3, the experiment of absorbing carbon dioxide at 1 atm and 30 ° C. and degassing at 110 ° C. using diethanol amine as an absorbent was repeated twice. In the first absorption, carbon dioxide was absorbed by 0.1769 gmole / gmole in the solvent, but the second absorption by 0.1440 gmol / gmole reduced the solvent's absorption capacity by about 19%.
따라서 상기 실시예의 경우보다 용매의 흡수능력이 상대적으로 많이 감소됨을 알 수 있었다.Therefore, it can be seen that the absorption capacity of the solvent is relatively reduced compared to the case of the above embodiment.
도 1은 이산화탄소 흡수 및 탈기 장치의 개요도이다.1 is a schematic diagram of a carbon dioxide absorption and degassing apparatus.
도 2는 압력에 따른 [BMPyrr][BHPO3]의 이산화탄소 흡수량 (40 ℃)이다.2 is a carbon dioxide absorption amount (40 ° C.) of [BMPyrr] [BHPO 3 ] according to pressure.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 이산화탄소 흡수 반응기 101 : 밸브100 carbon
102 : 밸브 110 : 교반기102
120 : 온도계 200 : 고압용 압력변환기120: thermometer 200: high pressure pressure transducer
300 : 이산화탄소 저장용 실린더 301 : 밸브300: carbon dioxide storage cylinder 301: valve
310 : 온도계 400 : 압력계310: thermometer 400: pressure gauge
500 : 이산화탄소 공급 용기 501 : 밸브500: carbon dioxide supply container 501: valve
502 : 밸브502: Valve
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