KR20130035640A - 고효율 산성가스 분리용 흡수제 - Google Patents

고효율 산성가스 분리용 흡수제 Download PDF

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이인영
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김준한
곽노상
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장경룡
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Abstract

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 산성가스 분리용 흡수제에 관한 것이다.
<화학식 1>
Figure pat00007

본 발명에 따른 흡수제는 이산화탄소 포집공정에 적용할 경우 이산화탄소 흡수용량이 클 뿐만 아리나, 흡수된 이산화탄소의 탈거도 용이하게 이루어져 소요에너지를 대폭 감소시킬 수 있다. 또한, 흡수제 구조상 산화로 인한 열화가 잘 발생하지 않으므로, 열화로 인한 흡수제 손실, 부식 등의 문제를 해결할 수 있으며, 부식특성이 매우 우수하여 이산화탄소 포집공정에서의 부식 우려가 없다.

Description

고효율 산성가스 분리용 흡수제{Highly efficient absorbents for acidic gas separation}
본 발명은 산성가스 흡수제에 관한 것이다.
산업화가 시작된 19세기 초반부터 에너지 산업에서 사용되는 석탄, 석유, LNG 등의 화석연료의 사용 증가로 인하여 대기 중에 CO2, CH4, H2S 및 COS 등의 산성가스의 농도가 증가하였고, 산업이 발달됨에 따라 20세기 중반 이후에는 상기 산성가스의 농도가 급속하게 증가되었다. 이러한 산성 가스의 증가로 인한, 특히 이산화탄소의 대기 중 농도 증가로 인한 지구온난화 현상이 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 점차 높아지고 있으며, 미국과 일본을 포함한 선진국들은 2010년 지구온실가스 배출량을 1990년 대비 5.2% 감축하기로 합의하는 등 산성가스 저감방안에 대한 국제적 합의가 이루어지고 있다. 특히 지구온난화 현상을 야기하는 산성가스 중 대부분을 차지하는 이산화탄소의 분리는 더욱 중요한 문제로 대두되고 있다. 그러므로 이에 대한 기술개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
이산화탄소 증가를 억제하기 위한 기술로는 이산화탄소 배출감소를 위한 에너지절약기술, 배출 가스로부터 이산화탄소의 분리회수기술, 이산화탄소를 이용하거나 고정화시키는 기술 및 이산화탄소를 배출하지 않는 대체에너지기술 등이 있다.
지금까지 연구된 이산화탄소의 분리기술로는 흡수법, 흡착법, 막분리법 및 심냉법 등이 현실성 있는 대안으로 제시되고 있다.
특히, 흡수법은 대용량의 가스를 처리하는데 용이하며, 저농도의 가스분리에 적합하기 때문에 대부분의 산업체 및 발전소에의 적용이 용이하며, 에이비비 러머스 크레스트(ABB lummus Crest)사에서 제조한 모노에탄올아민(monoethanolamine, MEA)을 흡수제로서 사용하는 공정이 트로나(Trona, CA, USA) 및 쉐디 포인트(Shady Point, Oklahoma, USA)에서 운전되고 있다.
그러나, 상기 모노에탄올아민(이하, MEA)을 흡수제로서 사용한 흡수공정은 빠른 반응속도를 가진 반면, 이산화탄소 분리에 다량의 에너지가 소모되고 흡수액의 사용량이 많으며, 흡수액에 의한 설비의 부식문제가 있어서 이를 해결해 줄 수 있는 새로운 첨가제 또는 흡수제의 개발이 절실히 요구되고 있다.
흡수법의 다른 일예로서, 알칸올아민 수용액과의 화학적 반응을 이용하여 제철소 및 화력발전소 등에서 배출되는 혼합가스 중의 CO2, H2S 및 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, 이하 DEA), 3차 계열의 트리에탄올아민(triethanolamine, TEA), N-메틸디에탄올아민(N-methyl diethanolamine, 이하 MDEA) 및 트리이소프로판올아민(TIPA) 등이 있다.
상기 MEA 및 DEA은 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 MDEA는 부식성과 재생열은 낮은 반면, 흡수속도가 늦다는 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 있는 반면, 상대적으로 흡수속도가 늦은 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 제시된 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 기존 흡수제와 비교하여 이산화탄소 흡수반응속도가 늦고, 입체장애를 가지지 않는 1급 아미노산 염 형태의 흡수제이기 때문에 이산화탄소를 분리할 때 많은 에너지를 필요로 하는 단점이 있다.
또한, 미국특허 3,622,267호에는 MDEA 또는 모노에틸모노에탄올아민 수용액을 사용하여 합성가스에 포함되어 있는 이산화탄소를 고압(40기압) 조건하에서 정제하는 기술이 제시되어 있다. 그러나, 상기 미국특허 3,622,267호는 이산화탄소와의 흡수반응속도가 늦을 뿐만 아니라 고압의 조건을 필요로 한다는 단점이 있다.
또한, 일본특허 2,871,335호에는 아민이 3차탄소 원자에 결합되어 입체장애가 큰 2-아미노-2-메틸프로판올(이하 AMP) 또는 (2-아미노에틸)에탄올 등과 같은 2차 아민에 피페라진 유도체를 반응촉진제로 사용한 기술이 제시되어 있다. 하지만, 상기 일본특허 2,871,335호는 주 흡수제로 사용된 AMP 또는 (2-아미노에틸)에탄올 등과 같은 2차 아민의 입체장애로 인하여 이산화탄소와의 반응속도가 빠르지 못하다는 단점이 있다.
상기 전술한 특허를 포함하여 이산화탄소 흡수제로 알려져 있는 대부분의 화합물은 흡수제의 산화를 통한 열화에 큰 단점을 가지고 있다. 즉, 이미 등록된 특허의 대부분을 차지하는 알칸올아민 흡수제는 알코올성 수산기가 치환된 탄소에 알킬기와 같은 또 다른 치환기가 존재하지 않아 시간이 지날수록 알코올기의 산화과정을 통해 알데히드, 카르복실산, 암모늄염 형태의 양쪽성 이온(zwitterion)으로 열화(degradation)가 되어 흡수제로서의 기능을 상실하게 될 뿐만 아니라, 열화물의 존재로 인하여 장치의 부식을 촉진시키게 된다.
본 발명에서는 화학식 1로 표시되는 화합물에서와 같이, 아민에 치환기(R1)를 가지는 동시에 아민의 베타위치에 치환기(R2)를 가지는 화합물을 사용함으로써, 이산화탄소 흡수용량이 크고, 흡수된 이산화탄소의 탈거가 용이하며, 부식 등을 억제할 수 있에 이산화탄소 포집공정에 용이하게 적용 가능한 흡수제를 제공할 수 있다.
본 발명은 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 산성가스 분리용 흡수제에 관한 것이다.
<화학식 1>
Figure pat00001
상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 -(CH2)a-CH3(a = 0~2) 또는 -CH-(CH3)2이다.
이하, 본 발명에 따른 산성가스 분리용 흡수제를 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물에서 아민(N)은 치환기(R1)와 직접 결합되어 있으며, 상기 아민의 β-위치의 탄소원자에는 알코올성 수산기와 함께 치환기(R2)가 치환되어 있다.
상기에서와 같이, 아민은 치환기(R1)과 직접 결합하여 2차 아민의 형상을 지닌다. 흡수제로 1차 아민을 사용할 경우, 아민과 이산화탄소의 결합력(bond strength)이 매우 커서 많은 양의 열에너지(스팀)를 필요로 하게 되므로, 경제성이 저하된다. 그러나, 본 발명에서와 같이 2차 아민을 사용할 경우, 아민에 치환된 치환기에 의해 이산화탄소와 반발이 생겨 흡수제 재생 단계에서 적은 양의 열에너지만 사용되므로, 경제성을 향상시킬 수 있다.
상기 치환기 R1의 크기와 전자밀도에 따라 인접한 아민기의 이산화탄소 흡수 및 탈거 능력에 영향을 미치게 된다. 구체적으로, 치환기 R1이 너무 크면, 아민기와 이산화탄소의 접근을 방해하게 되어 흡수반응이 잘 일어나지 않게 되므로 흡수효율이 낮아지게 되며, R1이 너무 작으면, 아민기와 반응한 이산화탄소의 탈거과정에서 입체반발효과가 적어 탈거에너지 절약 효과가 적게된다. 따라서, 어떠한 구조 및 규모의 치환기를 도입하는지 중요하다.
또한, 본 발명에 따른 화학식 1의 흡수제는 아민의 α-위치의 탄소원자에는 치환기가 없으므로 이산화탄소와의 반응에서 입체장애가 적어 흡수반응이 신속히 진행되고, β-위치의 탄소원자에는 치환기가 존재하므로 알코올성 수산기의 산화에 의한 열화를 방지하여 흡수제의 수명을 증가시킬 뿐만 아니라 아민과 반응한 이산화탄소의 탈거 시 입체장애도를 증가시켜 이산화탄소의 탈거를 촉진시킬 수 있다. 구체적으로, β-위치의 치환기에 의해 흡수제의 수산기가 산소 등에 의해 산화되더라도 카르복실 산(carboxylic acid)까지 산화되지 않고, 케톤(ketone)까지만 산화되어 흡수제의 성능은 그대로 유지시킬 수 있다.
이는 하기 반응식 1 및 2를 통해 확인할 수 있다.
<반응식 1>
Figure pat00002
<반응식 2>
Figure pat00003
상기 반응식 1은 β-위치에 치환기가 없는 경우의 열화 매커니즘이다. 상기 반응식 1에 나타난 바와 같이, 흡수제와 산소가 반응하면, 산화에 의한 열화가 발생된다. 구체적으로, 흡수제의 수산기는 알코올, 알데하이드, 카르복실 산 및 제사급 암모늄염(quaternary ammonium salt)으로 변하게 된다. 이는, 흡수제의 손실로 인한 경제성 저하의 요인이 될 뿐만 아니라, 생성된 염은 장치부식의 원인이 되기도 한다.
상기 반응식 2는 본 발명에 따른 흡수제(β-위치에 치환기를 가지는 흡수제)의 열화 매커니즘이다.
상기 반응식 2에 나타난 바와 같이, 흡수제는 산소 등에 의해 산화가 되더라도 베타 위치에 존재하는 치환기로 인하여 케톤 형태에서 산화가 멈추게 되어 이산화탄소와 반응하는 아민에는 어떠한 영향도 없으므로 흡수제의 성능이 우수하다.
본 발명에서는 상기 치환기 R1 및 R2로는 각각 독립적으로 -(CH2)a-CH3(a = 0~2) 또는 -CH-(CH3)2을 사용할 수 있다.
본 발명에서 화학식 1로 표시되는 화합물로는 예를 들어, 1-(메틸아미노)프로판-2-올, 1-(에틸아미노)프로판-2-올, 1-(프로필아미노)프로판-2-올 또는 1-(이소프로필아미노)프로판-2-올을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 아민의 이산화탄소 탈거효율이 증가하는 반면, 이산화탄소의 흡수속도가 느려질 우려가 있다. 따라서, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 추가로 혼합하여 사용함으로써, 흡수제의 흡수속도를 증가시킬 수 있다.
<화학식 2>
Figure pat00004
상기 화학식 2에서 R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소; 또는 수산기 또는 아민으로 치환되거나 비치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬기이다.
본 발명에서 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 분자 내에 2개 이상의 2차 또는 3차 아민을 가지는 헤테로 환형 화합물의 형태이다.
상기 화학식 2로 표시되는 화합물로는 예를 들어, 피페라진, 2-메틸피페라진, 2,5-디메틸피페라진, 2,3-디메틸피페라진, 1,3-디메틸피페라진, 1,4-디메틸피페라진, 2-에탄올피페라진, 2,5-디에탄올피페라진 또는 2-아미노에틸피페라진을 사용할 수 있다.
본 발명의 흡수제는 화학식 1로 표시되는 화합물 100 중량부에 대하여 화학식 2로 표시되는 화합물을 5 내지 60 중량부의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 화학식 2로 표시되는 화합물이 5 중량부 미만이면, 반응속도 증가효과가 미미할 우려가 있고, 60 중량부를 초과하면, 사용량 대비 반응속도의 증가효과가 크지 않을 우려가 있다.
또한, 본 발명에서는 화학식 1로 표시되는 화합물과 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 흡수제의 농도는 2 내지 8 M일 수 있으며, 바람직하게는 3 내지 6 M일 수 있다. 상기 흡수제의 농도가 2 M 이하이면, 이산화탄소 흡수능은 유지되지만 반응속도가 늦어 흡수되는 이산화탄소의 절대량이 적어질 우려가 있으며, 8 M을 초과하면, 이산화탄소 흡수능과 흡수속도는 우수하지만 많은 양의 흡수제가 사용되어 경제성 측면에서 효율적이지 못하다.
본 발명에 따른 흡수제는 이산화탄소 흡수반응 속도 및 흡수능을 증가시킬 뿐만 아니라, 고온에서 탈거 반응도 쉽게 일어나게 하는 효과가 있다.
본 발명의 흡수제는 위에서 예로 든 이산화탄소뿐만 아니라 H2S, SO2, NO2, COS 등의 산성가스에도 적용될 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 흡수제를 산성가스와 접촉시켜 상기 산성가스를 흡수하는 단계; 및
상기 산성가스가 흡수된 흡수제에서 산성가스를 분리하는 단계를 포함하는 산성가스 분리 방법에 관한 것이다.
구체적으로, 산성가스 분리 방법은 기본적으로 저온에서 산성가스(ex. 이산화탄소)를 흡수하고, 고온에서 열에너지를 가하여 흡수된 산성가스를 흡수제로부터 분리하여 상기 분리된 흡수제를 다시 공정으로 투입하는 것으로 구성되어 있다.
본 발명에서 상기 흡수제의 산성가스 흡수는 60℃ 이하에서 수행될 수 있으며, 산성가스의 분리는 70 내지 200℃ 에서 수행될 수 있다. 따라서, 산성가스 분리 방법에서 가장 많은 에너지가 소비되는 부분은 흡수된 산성가스를 고온에서 흡수제와 분리하여 흡수제를 재생(분리)하는 부분으로, 전체 공정의 약 50 내지 80% 정도의 에너지가 이 과정에서 소비된다. 따라서, 흡수제 재생(분리)단계에서 어느 정도의 에너지를 저감하느냐에 따라 흡수제 및 전체 산성가스 분리공정의 경제성이 확보되는 것이다. 그러므로, 흡수된 산성가스가 낮은 온도에서 흡수제로부터 분리되는 것이 바람직하다.
본 발명의 흡수제는 저온에서는 흡수반응이 크고 고온에서는 이산화탄소 등의 산성가스와 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 MEA에 비하여 이산화탄소의 분리 시, 즉 흡수제의 재생 시 필요한 에너지를 절감할 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 고온에서 흡수제와 이산화탄소의 반응이 일어나지 않는다는 것은 그만큼 흡수제가 재생되기 쉽다는 것을 의미하므로, 흡수제를 이용한 전체 이산화탄소 제거공정에서의 경제성이 확보될 수 있다.
본 발명에 따른 흡수제를 이산화탄소 포집공정에 적용할 경우 이산화탄소 흡수용량이 클 뿐만 아리나, 흡수된 이산화탄소의 탈거도 용이하게 이루어져 소요에너지를 대폭 감소시킬 수 있다. 또한, 흡수제 구조상 산화로 인한 열화가 잘 발생하지 않으므로, 열화로 인한 흡수제 손실, 부식 등의 문제를 해결할 수 있으며, 부식특성이 매우 우수하여 이산화탄소 포집공정에서의 부식 우려가 없다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들 및 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러 가지 실시가능한 예 중에서 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 가능하다.
실시예 1
메틸-2-프로판올 아민(흡수제 1) 30 중량부 및 피페라진(흡수제 2) 10 중량부를 수용액(용매)과 혼합하여 흡수제를 제조하였다.
상기 흡수제를 사용하여 누적 흡수량, 누적 탈거량 등을 측정하였다.
흡수제의 누적 흡수량은 일정량의 흡수제를 반응기(40℃)에 넣고, 15% 농도의 이산화탄소(85% 질소)를 반응기 바닥으로부터 sparger를 사용하여 주입하며, 이 상태를 90분간 유지하며 측정하였다. 이 때, 누적 흡수량을 측정할 수 있는 계측기는 반응기 후단에 위치하며, 반응기 내부의 흡수제와 반응 후 배출되는 CO2 농도를 측정하여 흡수된 CO2 양을 시간에 따라 측정하였다.
또한, 누적 탈거량은 90분간 이산화탄소를 흡수한 반응기를 고온(80℃)으로 옮긴 후, 이 반응기에 15% 농도의 이산화탄소(85% 질소)를 반응기 바닥으로부터 sparger를 이용하여 주입하여 30분간 발생되는 이산화탄소의 농도를 시간에 따라 측정하였다.
상기 측정된 이산화탄소 누적 흡수량, 누적 탈거량 등을 하기 표 1에 기재하였다.
실시예 2 내지 7 및 비교예 1 내지 2
실시예 1과 동일한 방법으로 수행하되, 흡수제 1 및 흡수제 2의 종류 및 함량을 표 1에서와 같이 달리하였다.
상기 측정된 이산화탄소 누적 흡수량, 누적 탈거량 등을 하기 표 1에 기재하였다.
흡수제1 흡수제2 흡수제농도
(wt%)		 흡수제
농도
(M)		 CO2 누적 흡수량
(90분), 1		 CO2누적탈거량(30분),2 탈거율
(2/1)		 흡수속도
R1 R2 흡수제1 흡수제2 g CO2/
L 흡수제 		mol CO2/
mol 흡수제		 g CO2/
L 흡수제
비교예1 MEA - 30 - 4.9 89.78 0.42 6.50 0.07 1.00
비교예2 H Me Pz 30 5 4.6 96.54 0.45 8.79 0.09 1.02
실시예1 Me Me Pz 30 10 4.5 98.52 0.49 10.14 0.10 1.05
실시예2 Et Me Pz 30 10 4.0 95.79 0.54 13.09 0.14 0.99
실시예3 Pr Me Pz 40 10 4.5 96.89 0.49 16.23 0.17 1.01
실시예4 Pr Me Pz 35 15 4.6 108.53 0.53 13.16 0.12 1.06
실시예5 i-Pr Me Pz 35 15 4.6 109.2 0.54 22.8 0.21 1.06
실시예6 i-Pr Me Pz 40 10 4.5 103.7 0.52 25.2 0.24 1.00
실시예7 i-Pr Me Pz 40 15 5.0 117.6 0.53 24.9 0.21 1.07
상기 표 1에서 흡수속도는 흡수반응 20 분에서의 비교예에 대한 상대비교값이다.
상기 표 1에 나타난 봐와 같이, 본 발명에 따른 산성가스 분리용 흡수제는 흡수속도가 기존의 흡수제에 비해 떨어지지 않으면서도 이산화탄소 탈거율에서 비교예에 비해 우수한 값을 지닌다.
실시예 8
프로필-2-프로판올 아민(흡수제 1) 40 중량부 및 피페라진(흡수제 2) 10 중량부를 포함하는 흡수제를 사용하여 부식도를 측정하였다.
부식도는 이산화탄소가 흡수된 일정량의 흡수제 및 부식측정용 시편을 완벽하게 밀폐가 가능한 고압용기에 넣은 후, 120℃에서 48시간 동안 반응시킨 뒤, 반응 전후의 부식측정용 시편의 무게차를 비교하는 방법으로 측정하였다.
상기 측정된 흡수제의 부식도를 하기 표 2에 기재하였다.
실시예 9 및 비교예 3
실시예 8과 동일한 방법으로 수행하되, 흡수제 1 및 흡수제 2의 종류 및 함량을 표 2에서와 같이 달리하였다.
상기 측정된 흡수제의 부식도를 하기 표 2에 기재하였다.
흡수제 1 흡수제 2 흡수제 농도(wt%) 흡수제 농도(M) 부식도
(mpy)
R1 R2 흡수제 1 흡수제 2
비교예 3 MEA - 30 - 4.9 59.9
실시예 8 Pr Me Pz 40 10 4.5 5.13
실시예 9 Pr Me Pz 35 15 4.6 6.15
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 흡수제는 일반적인 흡수제(비교예 3의 흡수제)에 비해 약 10 배 이상의 매우 우수한 부식 특성을 보인다.

Claims (9)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 산성가스 분리용 흡수제:
    <화학식 1>
    Figure pat00005

    상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 -(CH2)a-CH3(a = 0~2) 또는 -CH-(CH3)2이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    화학식 1로 표시되는 화합물은 1-(메틸아미노)프로판-2-올, 1-(에틸아미노)프로판-2-올, 1-(프로필아미노)프로판-2-올 또는 1-(이소프로필아미노)프로판-2-올인 산성가스 분리용 흡수제.
  3. 제 1 항에 있어서,
    하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 추가로 포함하는 산성가스 분리용 흡수제:
    <화학식 2>
    Figure pat00006

    상기 화학식 2에서 R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소; 또는 수산기 또는 아민으로 치환되거나 비치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬기이다.
  4. 제 1 항에 있어서,
    화학식 2로 표시되는 화합물은 피페라진, 2-메틸피페라진, 2,5-디메틸피페라진, 2,3-디메틸피페라진, 1,3-디메틸피페라진, 1,4-디메틸피페라진, 2-에탄올피페라진, 2,5-디에탄올피페라진 및 2-아미노에틸피페라진으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상인 산성가스 분리용 흡수제.
  5. 제 3 항에 있어서,
    화학식 2로 표시되는 화합물은 화학식 1로 표시되는 화합물 100 중량부에 대하여 5 내지 60 중량부 포함하는 산성가스 분리용 흡수제.
  6. 제 1 항에 있어서,
    흡수제의 농도는 2 내지 8 M인 산성가스 분리용 흡수제.
  7. 제 1 항에 있어서,
    산성가스는 CO2, H2S, SO2, NO2 및 COS로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상인 산성가스 분리용 흡수제.
  8. 제 1 항에 따른 흡수제를 산성가스와 접촉시켜 상기 산성가스를 흡수하는 단계; 및
    상기 산성가스가 흡수된 흡수제에서 산성가스를 분리하는 단계를 포함하는 산성가스 분리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    흡수제의 산성가스 흡수는 60℃ 이하에서 수행되고, 산성가스 분리는 70 내지 200℃에서 수행되는 산성가스 분리 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105854522A (zh) * 2016-05-20 2016-08-17 湖南大学 4-((2-羟乙基)(烷基)氨基)-2-丁醇在吸收酸性气体方面的应用
CN105854521A (zh) * 2016-05-20 2016-08-17 湖南大学 4-((2-羟乙基)(甲基)氨基)-2-丁醇在吸收酸性气体方面的应用
WO2018146233A1 (en) * 2017-02-10 2018-08-16 Basf Se Process for removal of acid gases from a fluid stream

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105854522A (zh) * 2016-05-20 2016-08-17 湖南大学 4-((2-羟乙基)(烷基)氨基)-2-丁醇在吸收酸性气体方面的应用
CN105854521A (zh) * 2016-05-20 2016-08-17 湖南大学 4-((2-羟乙基)(甲基)氨基)-2-丁醇在吸收酸性气体方面的应用
WO2018146233A1 (en) * 2017-02-10 2018-08-16 Basf Se Process for removal of acid gases from a fluid stream
US11173446B2 (en) 2017-02-10 2021-11-16 Basf Se Process for removal of acid gases from a fluid stream

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