KR20200079686A - Ether-functional diamine-based carbon dioxide absorbents and method for preparing the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a carbon dioxide absorbent comprising a diamine compound represented by chemical formula 1. According to the present invention, the carbon dioxide absorbent of the present invention does not generate solid salts even when dissolved in water at a high concentration to absorb carbon dioxide. Compared to a conventional water-based carbon dioxide absorbent, energy due to latent heat caused by water is reduced, and thus renewable energy can be reduced.

Description

에테르기를 갖는 디아민계 이산화탄소 흡수제 및 그의 제조방법{Ether-functional diamine-based carbon dioxide absorbents and method for preparing the same}Ether-functional diamine-based carbon dioxide absorbents and method for preparing the same}

본 발명은 연소가스 또는 산업체 배가스에 포함된 이산화탄소를 선택적으로 포집 및 분리할 수 있는 이산화탄소 흡수제 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 높은 이산화탄소 흡수율, 낮은 탈거 온도, 낮은 재생에너지 및 높은 안정성을 갖는 이산화탄소 흡수제 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon dioxide absorbent capable of selectively capturing and separating carbon dioxide contained in a combustion gas or industrial exhaust gas, and a method for manufacturing the same, more specifically, a high carbon dioxide absorption rate, a low stripping temperature, low renewable energy and high stability. It relates to a carbon dioxide absorbent having and a method for manufacturing the same.

수소, 철강 및 시멘트 생산 공정에서 얻어지는 가스 혼합물, 화석연료를 사용하는 발전소에서 발생되는 연소 배가스 및 천연가스 등 이산화탄소가 포함된 가스 혼합물로부터 이산화탄소(CO2)를 제거하는 데 있어 가장 효과적인 방법으로는 이산화탄소 농도가 높은 경우에는 유기용매를 사용하는 물리 흡수법, 농도가 낮은 경우에는 아민계 수용액을 이용하는 화학 흡수법을 들 수 있다. 이중 이산화탄소 농도가 높은 기체 혼합물에 적합한 물리흡수법의 경우에는 이미 수소제조 및 천연가스 정제 등 다양한 상용화 공정에서 그 경제성 및 효능성이 입증되고 있다. 반면 이산화탄소 농도가 낮은 연소가스 등으로부터 이산화탄소를 제거하는 경우에는 화학흡수제가 물리흡수제 보다 훨씬 효과적이나 높은 흡수제 재생 에너지 문제로 인해 화학흡수제의 사용화는 여전히 미진한 상태에 있다. The most effective way to remove carbon dioxide (CO 2 ) from gas mixtures containing carbon dioxide, such as gas mixtures obtained from hydrogen, steel and cement production processes, combustion flue gas and natural gas from power plants using fossil fuels The physical absorption method using an organic solvent when the concentration is high, and the chemical absorption method using an amine aqueous solution when the concentration is low are mentioned. In the case of a physical absorption method suitable for a gas mixture having a high carbon dioxide concentration, its economic efficiency and efficacy have been proven in various commercialization processes such as hydrogen production and natural gas purification. On the other hand, in the case of removing carbon dioxide from combustion gas having a low carbon dioxide concentration, the chemical absorbent is much more effective than the physical absorbent, but the use of the chemical absorbent is still insufficient due to the problem of high absorbent renewable energy.

화학 흡수제로는 모노에탄올아민(monoethanolamine: MEA), 디에탄올아민(diethanolamine: DEA), 피퍼라진(piperazine) 등의 아민수용액이 가장 많이 연구되고 있는데, 이는 이들 아민계 흡수제가 이산화탄소와 반응하여 안정한 카바메이트 화합물을 용이하게 형성하고, 또 이들 화합물은 열에 의해 이산화탄소와 아민으로 다시 분해될 수 있기 때문이다. 그러나 이들 아민계 흡수제를 이용한 이산화탄소 포집 공정은 몇 가지 심각한 문제점을 지니고 있는데, 특히 이산화탄소와의 반응으로부터 생성된 카바메이트의 높은 열적, 화학적 안정성으로 인해 분해 온도가 120 ℃ 이상으로 높아 과도한 재생에너지가 소비되는 문제(MEA의 경우 재생에너지는 이산화탄소 톤당 4.0~4.2 GJ이 필요)와 더불어 높은 재생온도에 따른 아민의 과도한 휘발 손실(MEA의 경우 톤당 4 Kg) 문제점, 또한 이에 따른 흡수제 보충의 문제점 등이 있다.As the chemical absorbent, amine aqueous solutions such as monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), and piperazine have been studied the most, and these amine-based absorbents react with carbon dioxide to stabilize This is because mate compounds are easily formed, and these compounds can be decomposed again into carbon dioxide and amines by heat. However, the carbon dioxide capture process using these amine-based absorbents has some serious problems, in particular, due to the high thermal and chemical stability of carbamate generated from the reaction with carbon dioxide, the decomposition temperature is higher than 120°C and excessive renewable energy is consumed. In addition to the problem (in the case of MEA, renewable energy requires 4.0~4.2 GJ per ton of carbon dioxide), there is a problem of excessive volatilization loss of amine (4 Kg per ton in case of MEA) due to high regeneration temperature, and there is also a problem of supplementing the absorbent accordingly. .

이러한 아민계 수용액 흡수제의 단점을 보완하기 위해 알칸올아민의 아민기 주변에 입체장애가 있는 알칸올아민을 흡수제로 사용하는 시도가 이루어지고 있으며, 그 대표적인 예가 1차 아민인 2-아미노-2-메틸-1-프로판올(AMP)이다. AMP는 이산화탄소와 반응 시 카바메이트에 비해 재생이 용이한 바이카보네이트 화합물([AMPH][HCO3])을 형성하는 특징이 있기 때문에 MEA에 비해 재생에너지가 30% 낮은 장점을 가지고 있으나 이산화탄소 흡수속도는 MEA의 50%에도 미치지 못하는 단점을 지니고 있다.In order to compensate for the disadvantages of the amine-based aqueous solution absorbent, attempts have been made to use an alkanolamine having a steric hindrance around the amine group of the alkanolamine as an absorbent, and a representative example is 2-amino-2-methyl, which is a primary amine. -1-propanol (AMP). AMP has the advantage of forming a bicarbonate compound ([AMPH][HCO 3 ]) that is easier to regenerate than carbamate when reacting with carbon dioxide, so it has the advantage of 30% lower renewable energy than MEA, but the rate of carbon dioxide absorption is It has a disadvantage that is less than 50% of MEA.

AMP의 흡수속도를 증가시키는 방안으로, 미쓰비시 중공업과 간사이 화력발전은 공동으로 AMP에 2급 고리아민인 피퍼라진을 첨가한 새로운 흡수제를 개발하여 특허를 등록하였다(일본등록특허 제 3197173호). 그러나 상기 특허에 개시된 흡수제는 이산화탄소 흡수 과정 중 침전이 생기는 문제가 있으며, 또 피퍼라진과 이산화탄소가 반응하여 바이카보네이트 화합물외에도 열적으로 더 안정한 카바메이트도 형성하기 때문에 재생이 어려운 문제가 있다.As a way to increase the absorption rate of AMP, Mitsubishi Heavy Industries and Kansai Thermal Power Plant jointly developed and registered a new absorbent with a secondary ring amine piperazine added to AMP (Patent No. 3197173). However, the absorbent disclosed in the patent has a problem that precipitation occurs during the process of absorbing carbon dioxide, and piperazine and carbon dioxide react to form a thermally more stable carbamate in addition to the bicarbonate compound, and thus there is a problem of difficulty in regeneration.

또한, MEA와 같은 1급 알칸올아민 흡수제 대신에 탄산나트륨 또는 탄산칼륨 등의 알칼리 탄산염을 이산화탄소 흡수제로 사용하여 재생에너지를 낮추는 방법도 알려져 있으나 이산화탄소 흡수속도가 느린 단점이 있다. 이산화탄소 흡수속도를 증가시키는 방안의 하나로 국제공개특허 WO 2004-089512 A1에서는 탄산칼륨에 피퍼라진 또는 그 유도체를 첨가하는 경우 이산화탄소 흡수속도가 크게 증가하는 것으로 보고되고 있으나 탄산염을 사용하는데 따른 침전형성 문제가 여전히 해결해야 할 과제로 남아 있다.In addition, a method of reducing renewable energy by using an alkali carbonate such as sodium carbonate or potassium carbonate as a carbon dioxide absorber instead of a primary alkanolamine absorber such as MEA is also known, but has a disadvantage of slow carbon dioxide absorption. As one of the ways to increase the carbon dioxide absorption rate, international publication WO 2004-089512 A1 reports that when piperazine or a derivative thereof is added to potassium carbonate, the carbon dioxide absorption rate is reported to increase significantly, but there is a problem of precipitation formation due to the use of carbonate. It remains a challenge to be solved.

물을 용매로 하는 아민계 흡수제를 사용하여 이산화탄소를 포집하는 경우, 소비되는 에너지의 약 70% 이상이 흡수제 재생에 사용되고 있으며, 이중 50% 이상은 물을 기화시키는데 필요한 에너지, 즉 물의 잠열에 기인한 에너지로 알려져 있다. 이는 흡수제 용매를 잠열 및 비열이 큰 물 대신 비점이 흡수제 재생온도보다 높고 비열이 작은 유기 용매를 대체하는 경우 포집공정에 소비되는 에너지가 현저히 저감될 수도 있음을 의미한다. 이런 개념에 입각하여 국제공개특허 WO2012-034921 A1 및 WO2012-093853 A1에서는 입체장애가 있는 AMP 또는 터시아리부틸아미노에탄올 (t-butylaminoethanol, TBAE)알코올에 용해시킨 용액을 이산화탄소 흡수제로 사용하는 특허를 공개하였다. 그러나 상기 특허에 개시된 흡수제들은 이산화탄소 흡수속도가 MEA에 비해 현저히 느리고 또 메탄올 등 저비점 알콜에서만 효능을 나타내기 때문에 흡수 및 재생과정에서 알코올의 손실이 크다는 큰 단점을 지니고 있다. 상기 흡수제는 고비점 알코올인 에틸렌글리콜(EG)용매하에서도 메탄올과 같은 성능을 나타내긴 하나 이산화탄소 흡수 후 용액의 점도가 지나치게 상승하여 흡수제 순환이 제약을 받는 단점이 있다. When carbon dioxide is captured using an amine-based absorbent using water as a solvent, about 70% or more of the energy consumed is used for absorbent regeneration, of which 50% or more is due to the energy required to vaporize water, that is, the latent heat of water. It is known as energy. This means that the energy consumed in the collecting process may be significantly reduced when the absorbent solvent replaces an organic solvent having a higher boiling point than the absorbent regeneration temperature and having a small specific heat instead of water having high latent heat and specific heat. Based on this concept, WO2012-034921 A1 and WO2012-093853 A1 disclose patents that use a solution dissolved in AMP or t-butylaminoethanol (TBAE) alcohol with steric hindrance as a carbon dioxide absorbent. . However, the absorbents disclosed in the patent have a significant disadvantage that the loss of alcohol is large in the absorption and regeneration process because the absorption rate of carbon dioxide is significantly slower than that of MEA and exhibits efficacy only in low-boiling alcohols such as methanol. The absorbent exhibits the same performance as methanol even under a high-boiling alcohol ethylene glycol (EG) solvent, but has the disadvantage that the absorbent circulation is restricted because the viscosity of the solution rises excessively after carbon dioxide absorption.

최근 미국등록특허 제6,849,774호, 미국등록특허 제6,623,659호 및 미국공개특허 제2008/0146849호에서 제시한 바와 같이, 휘발성이 없고 열적 안정성이 높으면서 100 ℃ 이하의 낮은 온도에서 액체상을 유지하는 이온성 액체(ionic liquid)를 비수계 흡수제로 이용하려는 시도가 이루어지고 있다. 그러나 이들 이온성 액체를 합성하기 위해서는 통상 2단계 이상의 복잡한 제조과정을 거쳐야 할 뿐만 아니라 제조원가가 지나치게 높을 뿐만 아니라 흡수 용액의 점도가 크고 낮은 압력에서의 이산화탄소 흡수능 및 흡수속도가 지나치게 낮아 대기압으로 배출되는 연소 후 배가스로부터 이산화탄소를 포집하기에는 적절하지 못한 문제점이 있다.As recently proposed in U.S. Patent No. 6,849,774, U.S. Patent No. 6,623,659, and U.S. Patent Publication No. 2008/0146849, an ionic liquid that maintains a liquid phase at a low temperature of 100° C. or less while having no volatility and high thermal stability Attempts have been made to use (ionic liquid) as a non-aqueous absorbent. However, in order to synthesize these ionic liquids, it is usually necessary to go through two or more complicated manufacturing processes, and the production cost is too high, and the absorption capacity of carbon dioxide at a low pressure and the absorption rate of carbon dioxide is too low, and the combustion is discharged to atmospheric pressure. There is a problem in that it is not appropriate to capture carbon dioxide from the off-gas.

본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이산화탄소와 반응하여 침전을 형성하지 않으며, 그 자체뿐 아니라 이산화탄소와 결합된 상태에서도 물에 잘 녹아 고농도로 물의 희석하여 사용할 수 있으므로 물의 농도가 상대적으로 낮아 종래 수계 흡수제에 비하여 소요되는 전체 에너지를 줄일 수 있고, 이산화탄소와 결합된 흡수제를 100℃ 이하에서 탈거시킬 수 있어 물의 잠열에 따른 에너지 소비를 줄여 결과적으로 재생 에너지가 낮아 재생성이 우수하면서도 경제성이 있는 분자 내 에테르기를 포함하는 디아민계 화합물을 포함하는 이산화탄소 흡수제를 제공하는 데 있다.The object of the present invention is to solve the above problems, it does not form a precipitate by reacting with carbon dioxide, it is dissolved in water well in the state combined with carbon dioxide as well as itself, so it can be used after dilution of water at a high concentration, so the concentration of water is relatively It is low, so it can reduce the total energy required compared to the conventional water-based absorbent, and can remove the absorbent combined with carbon dioxide at less than 100℃, reducing energy consumption due to latent heat of water. It is to provide a carbon dioxide absorbent containing a diamine-based compound containing an intramolecular ether group.

본 발명의 다른 목적은 상기 분자 내 에테르기를 포함하는 디아민계 화합물을 포함하는 이산화탄소 흡수제를 사용하여 이산화탄소를 분리한 후 낮은 에너지로 탈거시키고 복수 회 재사용함으로써 이산화탄소를 효과적으로 분리하는 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for effectively separating carbon dioxide by separating carbon dioxide by using a carbon dioxide absorbent containing a diamine-based compound containing an ether group in the molecule, and then removing it with low energy and reusing it multiple times.

본 발명의 하나의 측면에 따르면,According to one aspect of the invention,

하기 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물을 포함하는 이산화탄소 흡수제가 제공된다.A carbon dioxide absorbent comprising a diamine compound represented by Formula 1 below is provided.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

화학식 1에서,In Formula 1,

n은 0 내지 10 중에서 선택된 어느 하나의 정수인 반복수이고,n is a repetition number that is an integer selected from 0 to 10,

R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 아민기(-NR4R5), 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and each independently an amine group (-NR 4 R 5 ), a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted A C1 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroaryl group,

R4 및 R5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 C6 내지 C30 아릴기이고,R 4 and R 5 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, or a C6 to C30 aryl group,

R3는 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이다.R 3 is a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, Or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroaryl group.

바람직하게는,상기 화학식 1에서,Preferably, in Chemical Formula 1,

n은 0 내지 4 중에서 선택된 어느 하나의 정수인 반복수이고n is a repetition number that is an integer selected from 0 to 4

R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 아민기(-NR4R5), 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 직쇄형 또는 분쇄형 알킬기이고,R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and each independently an amine group (-NR 4 R 5 ), or a substituted or unsubstituted C1 to C10 straight-chain or pulverized alkyl group,

R4 및 R5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,R 4 and R 5 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group,

R3는 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 직쇄형 또는 분쇄형 알킬기일 수 있다.R 3 may be a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C10 straight-chain or pulverized alkyl group.

더욱 바람직하게는,Even more preferably,

상기 화학식 1에서,In Chemical Formula 1,

n은 1 내지 3중에서 선택된 어느 하나의 정수인 반복수이고,n is a repetition number which is any integer selected from 1 to 3,

R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 아민기(-NR4R5), 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, 또는 t-부틸기이고,R 1 and R 2 are the same or different from each other, and each independently an amine group (-NR 4 R 5 ), methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, or t -Butyl group,

R4 및 R5 중에서 어느 하나는 수소원자이고, 다른 하나는 C1 내지 C10 알킬기이고,R 4 and R 5 One of them is a hydrogen atom, the other is a C1 to C10 alkyl group,

R3는 수소원자, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, 또는 t-부틸기일 수 있다.R 3 may be a hydrogen atom, methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, or t-butyl group.

가장 바람직하게는, 상기 화학식 1에서,Most preferably, in Chemical Formula 1,

n은 1이고,n is 1,

R1 및 R2는 메틸기이고,R 1 and R 2 are methyl groups,

R3는 메틸기일 수 있다.R 3 may be a methyl group.

상기 이산화탄소 흡수제는 상기 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물을 포함하는 수용액일 수 있다.The carbon dioxide absorbent may be an aqueous solution containing the diamine compound represented by Chemical Formula 1 above.

상기 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물을 포함하는 수용액은 상기 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물이 20 내지 80중량% 포함될 수 있다.The aqueous solution containing the diamine compound represented by Chemical Formula 1 may contain 20 to 80% by weight of the diamine compound represented by Chemical Formula 1.

본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면,According to the “other” aspect of the present invention,

하기 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물을 포함하는 이산화탄소 흡수제를 사용하는 이산화탄소의 분리 방법이 제공된다.A method for separating carbon dioxide using a carbon dioxide absorbent containing a diamine compound represented by the following Chemical Formula 1 is provided.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

화학식 1에서,In Formula 1,

n은 0 내지 10 중에서 선택된 어느 하나의 정수인 반복수이고,n is a repetition number that is an integer selected from 0 to 10,

R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 아민기(-NR4R5), 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and each independently an amine group (-NR 4 R 5 ), a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted A C1 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroaryl group,

R4 및 R5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 C6 내지 C30 아릴기이고,R 4 and R 5 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, or a C6 to C30 aryl group,

R3는 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이다.R 3 is a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, Or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroaryl group.

바람직하게는,상기 화학식 1에서,Preferably, in Chemical Formula 1,

n은 0 내지 4 중에서 선택된 어느 하나의 정수인 반복수이고n is a repetition number that is an integer selected from 0 to 4

R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 아민기(-NR4R5), 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 직쇄형 또는 분쇄형 알킬기이고,R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and each independently an amine group (-NR 4 R 5 ), or a substituted or unsubstituted C1 to C10 straight-chain or pulverized alkyl group,

R4 및 R5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,R 4 and R 5 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group,

R3는 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 직쇄형 또는 분쇄형 알킬기일 수 있다.R 3 may be a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C10 straight-chain or pulverized alkyl group.

더욱 바람직하게는, 상기 화학식 1에서,More preferably, in the above Chemical Formula 1,

n은 1 내지 3중에서 선택된 어느 하나의 정수인 반복수이고,n is a repetition number which is any integer selected from 1 to 3,

R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 아민기(-NR4R5), 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, 또는 t-부틸기이고,R 1 and R 2 are the same or different from each other, and each independently an amine group (-NR 4 R 5 ), methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, or t -Butyl group,

R4 및 R5 중에서 어느 하나는 수소원자이고, 다른 하나는 C1 내지 C10 알킬기이고,R 4 and R 5 One of them is a hydrogen atom, the other is a C1 to C10 alkyl group,

R3는 수소원자, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, 또는 t-부틸기일 수 있다. R 3 may be a hydrogen atom, methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, or t-butyl group.

가장 바람직하게는, 상기 화학식 1에서,Most preferably, in Chemical Formula 1,

n은 1이고,n is 1,

R1 및 R2는 메틸기이고,R 1 and R 2 are methyl groups,

R3는 메틸기일 수 있다.R 3 may be a methyl group.

상기 이산화탄소의 분리 방법은, The separation method of carbon dioxide,

(a) 상기 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물을 포함하는 수용액을 이산화탄소 흡수제로 사용하여 이산화탄소를 포함하는 기체 혼합물로부터 이산화탄소를 흡수시키는 흡수단계; 및(a) an absorption step of absorbing carbon dioxide from a gas mixture containing carbon dioxide by using an aqueous solution containing a diamine compound represented by Formula 1 as a carbon dioxide absorbent; And

(b) 상기 이산화탄소 흡수제에 흡수된 이산화탄소를 탈거시키는 탈거단계;를 포함할 수 있다.(b) a stripping step of stripping the carbon dioxide absorbed by the carbon dioxide absorbent; may include.

단계 (a)에서, 이산화탄소 흡수시 온도는 20 내지 60℃ 일 수 있다.In step (a), the temperature upon absorption of carbon dioxide may be 20 to 60°C.

단계 (a)에서, 이산화탄소 흡수시 압력은 1 내지 20기압 일 수 있다. In step (a), the pressure during carbon dioxide absorption may be 1 to 20 atmospheres.

단계 (a)에서, 상기 이산화탄소를 포함하는 기체 혼합물에 대한 상기 이산화탄소 흡수제의 비율(L/G)은 2 내지 7 L/Nm3 일 수 있다.In step (a), the ratio (L/G) of the carbon dioxide absorbent to the gas mixture containing carbon dioxide may be 2 to 7 L/Nm 3 .

단계 (b)에서 이산화탄소 탈거시 온도는 80 내지 100℃ 일 수 있다. When removing carbon dioxide in step (b), the temperature may be 80 to 100°C.

단계 (b)에서 이산화탄소 탈거는 1기압에서 수행될 수 있다. In step (b), carbon dioxide stripping may be performed at 1 atmosphere.

단계 (b) 이후, 이산화탄소가 탈거되어 재생된 이산화탄소 흡수제를 사용하여 단계 (a)와 단계 (b)를 수행하는 재사용 단계를 추가로 수행할 수 있다. After step (b), the reuse step of performing steps (a) and (b) can be further performed using carbon dioxide removed and regenerated carbon dioxide absorbent.

상기 재사용 단계는 복수 회 반복 수행할 수 있다.The reuse step can be repeated multiple times.

본 발명의 이산화탄소 흡수제는 이산화탄소와 반응하여 침전을 형성하지 않으며, 그 자체뿐 아니라 이산화탄소와 결합된 상태에서도 물에 잘 녹아 고농도로 물의 희석하여 사용할 수 있으므로 물의 농도가 상대적으로 낮아 종래 수계 흡수제에 비하여 소요되는 전체 에너지를 줄일 수 있다. 또한, 이산화탄소와 결합된 흡수제를 100℃ 이하에서 탈거시킬 수 있어 물의 잠열에 따른 에너지 소비를 줄일 수 있고 결과적으로 흡수제의 재생 에너지가 낮아 재생성이 우수하면서도 경제성 또한 높다.The carbon dioxide absorbent of the present invention does not form a precipitate by reacting with carbon dioxide, and is dissolved in water well in itself and combined with carbon dioxide, so it can be used by diluting water at a high concentration. Can reduce the overall energy being. In addition, since the absorbent combined with carbon dioxide can be removed at 100° C. or less, energy consumption due to latent heat of water can be reduced, and consequently, the regenerative energy of the absorbent is low, so that it is excellent in regeneration and economical efficiency is high.

또한, 본 발명의 이산화탄소 분리 방법은 상기 분자 내 에테르기를 포함하는 디아민계 화합물을 포함하는 이산화탄소 흡수제를 사용하여 이산화탄소를 분리한 후 낮은 에너지로 탈거시키고 복수 회 재사용하여도 성능의 변화가 거의 없으므로 이산화탄소를 매우 효율적으로 분리시킬 수 있다.In addition, the carbon dioxide separation method of the present invention uses carbon dioxide absorbents containing a diamine-based compound containing an ether group in the molecule to separate carbon dioxide and then remove it with low energy and reuse it multiple times, so there is little change in performance. It can be separated very efficiently.

도 1은 이산화탄소 흡수 실험 장치의 개략도이다.
도 2는 실험예 1의 이산화탄소 흡수 후 흡수제의 NMR 분석 결과이다.
도 3은 실험예 5의 이산화탄소 흡수, 탈거, 재흡수 반복시험 결과이다.
도 4는 실험예 6의 이산화탄소 흡수제의 재생에너지 측정 실험 장치이다.
1 is a schematic diagram of a carbon dioxide absorption test apparatus.
2 is a result of NMR analysis of the absorbent after carbon dioxide absorption in Experimental Example 1.
3 is a result of a repeated test for carbon dioxide absorption, stripping, and reabsorption of Experimental Example 5.
4 is a test apparatus for measuring the renewable energy of the carbon dioxide absorbent of Experimental Example 6.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.The present invention can be applied to a variety of transformations and may have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all conversions, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the description of the present invention, when it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

상기 "치환된"이란 적어도 하나의 수소원자가 중수소, C1 내지 C30 알킬기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C2 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C1 내지 C30 할로겐화알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C1 내지 C30 헤테로아릴기, C1 내지 C30 알콕시기, C3 내지 C30 시클로알콕시기, C1 내지 C30 헤테로시클로알콕시기, C2 내지 C30 알케닐기, C2 내지 C30 알키닐기, C6 내지 C30 아릴옥시기, C1 내지 C30 헤테로아릴옥시기, 실릴옥시기(-OSiH3), -OSiR1H2(R1은 C1 내지 C30 알킬기 또는 C6 내지 C30 아릴기), -OSiR1R2H(R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C30 알킬기 또는 C6 내지 C30 아릴기), -OSiR1R2R3, (R1, R2, 및 R3는 각각 독립적으로 C1 내지 C30 알킬기 또는 C6 내지 C30 아릴기), C1 내지 C30 아실기, C2 내지 C30 아실옥시기, C2 내지 C30 헤테로아릴옥시기, C1 내지 C30 술포닐기, C1 내지 C30 알킬티올기, C3 내지 C30 시클로알킬티올기, C1 내지 C30 헤테로시클로알킬티올기, C6 내지 C30 아릴티올기, C1 내지 C30 헤테로아릴티올기, C1 내지 C30 인산아마이드기, 실릴기(SiR1R2R3 )(R1, R2, 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, C1 내지 C30 알킬기 또는 C6 내지 C30 아릴기), 아민기(-NRR')(여기에서, R 및 R'은 각각 독립적으로, 수소 원자, C1 내지 C30 알킬기, 및 C6 내지 C30 아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 치환기임), 카르복실기, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아조기, 및 하이드록시기로 이루어진 군에서 선택되는 치환기로 치환된 것을 의미한다.The "substituted" is at least one hydrogen atom deuterium, C1 to C30 alkyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C2 to C30 heterocycloalkyl group, C1 to C30 halogenated alkyl group, C6 to C30 aryl group, C1 to C30 heteroaryl group, C1 to C30 alkoxy group, C3 to C30 cycloalkoxy group, C1 to C30 heterocycloalkoxy group, C2 to C30 alkenyl group, C2 to C30 alkynyl group, C6 to C30 aryloxy group, C1 to C30 heteroaryloxy group, silyloxy Period (-OSiH 3 ), -OSiR 1 H 2 (R 1 is a C1 to C30 alkyl group or C6 to C30 aryl group), -OSiR 1 R 2 H (R 1 and R 2 are each independently a C1 to C30 alkyl group or C6 To C30 aryl group), -OSiR 1 R 2 R 3 , (R 1 , R 2 , and R 3 are each independently a C1 to C30 alkyl group or a C6 to C30 aryl group), a C1 to C30 acyl group, a C2 to C30 acyl Oxy group, C2 to C30 heteroaryloxy group, C1 to C30 sulfonyl group, C1 to C30 alkylthiol group, C3 to C30 cycloalkylthiol group, C1 to C30 heterocycloalkylthiol group, C6 to C30 arylthiol group, C1 to C30 heteroaryl thiol group, C1 to C30 phosphate group, silyl group (SiR 1 R 2 R 3 ) (R 1 , R 2 , and R 3 are each independently a hydrogen atom, a C1 to C30 alkyl group or a C6 to C30 aryl group ), amine group (-NRR'), wherein R and R'are each independently a substituent selected from the group consisting of a hydrogen atom, a C1 to C30 alkyl group, and a C6 to C30 aryl group, a carboxyl group, a halogen group, It means substituted with a substituent selected from the group consisting of a cyano group, a nitro group, an azo group, and a hydroxyl group.

또한 상기 치환기 중 인접한 두 개의 치환기가 융합되어 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수도 있다.In addition, two adjacent substituents may be fused to form a saturated or unsaturated ring.

또한, 상기 "치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기" 또는 "치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기" 등에서의 상기 알킬기 또는 아릴기의 탄소수 범위는 상기 치환기가 치환된 부분을 고려하지 않고 비치환된 것으로 보았을 때의 알킬 부분 또는 아릴 부분을 구성하는 전체 탄소수를 의미하는 것이다. 예컨대, 파라 위치에 부틸기가 치환된 페닐기는 탄소수 4의 부틸기로 치환된 탄소수 6의 아릴기에 해당하는 것을 의미한다.In addition, the carbon number range of the alkyl group or the aryl group in the "substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group" or "substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group" is unsubstituted without considering the part where the substituent is substituted. It means the total number of carbon atoms constituting the alkyl portion or the aryl portion as viewed. For example, the phenyl group substituted with a butyl group in the para position means that it corresponds to an aryl group having 6 carbon atoms substituted with a butyl group having 4 carbon atoms.

본 명세서에서 "헤테로"란 별도의 정의가 없는 한, 하나의 작용기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 4개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다.“Hetero” in the present specification means that, unless otherwise defined, one functional group contains 1 to 4 hetero atoms selected from the group consisting of N, O, S, and P, and the rest is carbon.

본 명세서에서 "수소"란 별도의 정의가 없는 한, 일중수소, 이중수소, 또는 삼중수소를 의미한다. “Hydrogen” in this specification means mono-, bi-, or tri-hydrogen, unless otherwise defined.

본 명세서에서 "알킬(alkyl)기"란 별도의 정의가 없는 한, 지방족 탄화수소기를 의미한다. "Alkyl (alkyl) group" as used herein means an aliphatic hydrocarbon group, unless otherwise defined.

알킬기는 어떠한 이중결합이나 삼중결합을 포함하고 있지 않은 "포화 알킬(saturated alkyl)기" 일 수 있다. The alkyl group may be a "saturated alkyl group" that does not contain any double or triple bonds.

알킬기는 적어도 하나의 이중결합 또는 삼중결합을 포함하고 있는 "불포화 알킬(unsaturated alkyl)기"일 수도 있다. The alkyl group may be a “unsaturated alkyl group” containing at least one double bond or triple bond.

포화이든 불포화이든 간에 알킬기는 분쇄형, 직쇄형 또는 환형일 수 있다. The alkyl group, whether saturated or unsaturated, can be pulverized, straight or cyclic.

알킬기는 C1 내지 C30 알킬기일 수 있다. 보다 구체적으로 C1 내지 C20 알킬기, C1 내지 C10 알킬기 또는 C1 내지 C6 알킬기일 수도 있다.The alkyl group may be a C1 to C30 alkyl group. More specifically, it may be a C1 to C20 alkyl group, a C1 to C10 alkyl group, or a C1 to C6 alkyl group.

예를 들어, C1 내지 C4 알킬기는 알킬쇄에 1 내지 4 개의 탄소원자, 즉, 알킬쇄는 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, n-부틸, iso-부틸, sec-부틸 및 t-부틸로 이루어진 군에서 선택됨을 나타낸다.For example, C1 to C4 alkyl groups are 1 to 4 carbon atoms in the alkyl chain, i.e., the alkyl chain is methyl, ethyl, propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl and t-butyl. It is selected from the group consisting of.

구체적인 예를 들어 상기 알킬기는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 의미한다.For a specific example, the alkyl group is a methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, ethenyl group, propenyl group, butenyl group, cyclopropyl group, cyclo It means a butyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, etc.

“아민기”는 아미노기, 아릴아민기, 알킬아민기, 아릴알킬아민기, 또는 알킬아릴아민기를 포함하고, -NRR'로 표현될 수 있고, 여기에서 R 및 R'은 각각 독립적으로, 수소 원자, C1 내지 C30 알킬기, 및 C6 내지 C30 아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 치환기이다.An “amine group” includes an amino group, an arylamine group, an alkylamine group, an arylalkylamine group, or an alkylarylamine group, and may be represented by -NRR', wherein R and R'are each independently a hydrogen atom , C1 to C30 alkyl group, and C6 to C30 aryl group.

"시클로알킬(cycloalkyl)기"는 모노시클릭 또는 융합고리 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다.“Cycloalkyl group” includes a monocyclic or fused ring polycyclic (ie, ring that divides adjacent pairs of carbon atoms) functional groups.

"헤테로시클로알킬(heterocycloalkyl)기"는 시클로알킬기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로원자를 1 내지 4개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다. 상기 헤테로시클로알킬기가 융합된 고리(fused ring)인 경우, 융합된 고리 중 적어도 하나의 고리가 상기 헤테로 원자를 1 내지 4개 포함할 수 있다.“Heterocycloalkyl group” means that the cycloalkyl group contains 1 to 4 heteroatoms selected from the group consisting of N, O, S, and P, and the rest is carbon. When the heterocycloalkyl group is a fused ring, at least one ring of the fused ring may include 1 to 4 heteroatoms.

"방향족(aromatic)기"는 고리 형태인 작용기의 모든 원소가 p-오비탈을 가지고 있으며, 이들 p-오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 작용기를 의미한다. 구체적인 예로 아릴기와 헤테로아릴기가 있다. “Aromatic group” means a functional group in which all elements of a ring-shaped functional group have p-orbitals, and these p-orbitals form a conjugate. A specific example is an aryl group and a heteroaryl group.

"아릴(aryl)기"는 모노시클릭 또는 융합 고리 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다. An “aryl group” includes a monocyclic or fused ring polycyclic (ie, ring that divides adjacent pairs of carbon atoms) functional groups.

"헤테로아릴(heteroaryl)기"는 아릴기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로원자를 1 내지 4개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다. 상기 헤테로아릴기가 융합된 고리(fused ring)인 경우, 융합된 고리 중 적어도 하나의 고리가 상기 헤테로 원자를 1 내지 4개 포함할 수 있다. "Heteroaryl (heteroaryl) group" means that the aryl group contains 1 to 4 heteroatoms selected from the group consisting of N, O, S and P, and the rest is carbon. When the heteroaryl group is a fused ring, at least one ring of the fused ring may include 1 to 4 heteroatoms.

아릴기 및 헤테로아릴기에서 고리의 원자수는 탄소수 및 비탄소원자수의 합이다.
The number of atoms in the ring in the aryl group and heteroaryl group is the sum of the number of carbon atoms and non-carbon atoms.

이하, 본 발명의 이산화탄소 흡수제에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the carbon dioxide absorbent of the present invention will be described.

본 발명의 이산화탄소 흡수제는 하기 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물을 포함한다.The carbon dioxide absorbent of the present invention includes a diamine compound represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

화학식 1에서,In Formula 1,

n은 0 내지 10 중에서 선택된 어느 하나의 정수인 반복수이고,n is a repetition number that is an integer selected from 0 to 10,

R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 아민기(-NR4R5), 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and each independently an amine group (-NR 4 R 5 ), a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted A C1 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroaryl group,

R4 및 R5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 C6 내지 C30 아릴기이고,R 4 and R 5 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, or a C6 to C30 aryl group,

R3는 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이다.R 3 is a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, Or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroaryl group.

바람직하게는, Preferably,

상기 화학식 1에서,In Chemical Formula 1,

n은 0 내지 4 중에서 선택된 어느 하나의 정수인 반복수이고n is a repetition number that is an integer selected from 0 to 4

R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 아민기(-NR4R5), 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 직쇄형 또는 분쇄형 알킬기이고,R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and each independently an amine group (-NR 4 R 5 ), or a substituted or unsubstituted C1 to C10 straight-chain or pulverized alkyl group,

R4 및 R5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,R 4 and R 5 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group,

R3는 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 직쇄형 또는 분쇄형 알킬기일 수 있다.R 3 may be a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C10 straight-chain or pulverized alkyl group.

더욱 바람직하게는, More preferably,

상기 화학식 1에서,In Chemical Formula 1,

n은 1 내지 3중에서 선택된 어느 하나의 정수인 반복수이고,n is a repetition number which is any integer selected from 1 to 3,

R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 아민기(-NR4R5), 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, 또는 t-부틸기이고,R 1 and R 2 are the same or different from each other, and each independently an amine group (-NR 4 R 5 ), methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, or t -Butyl group,

R4 및 R5 중에서 어느 하나는 수소원자이고, 다른 하나는 C1 내지 C10 알킬기이고,R 4 and R 5 One of them is a hydrogen atom, the other is a C1 to C10 alkyl group,

R3는 수소원자, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, 또는 t-부틸기일 수 있다.R 3 may be a hydrogen atom, methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, or t-butyl group.

가장 바람직하게는, 상기 화학식 1에서,Most preferably, in Chemical Formula 1,

n은 1이고,n is 1,

R1 및 R2는 메틸기이고,R 1 and R 2 are methyl groups,

R3는 메틸기일 수 있다.R 3 may be a methyl group.

상기 이산화탄소 흡수제는 상기 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물을 포함하는 수용액일 수 있다.The carbon dioxide absorbent may be an aqueous solution containing a diamine compound represented by Chemical Formula 1.

상기 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물을 포함하는 수용액은 상기 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물이 20 내지 80중량% 포함되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30 내지 70 중량% 포함될 수 있다. 상기 디아민 화합물 함량이 20 중량% 미만이면 이산화탄소 흡수속도 및 흡수능이 떨어지고, 80 중량%를 초과하면 흡수능 및 흡수속도의 증가는 미미한 반면 흡수액의 점도가 높아지기 때문에 흡수제 수송이 어려워져 에너지 소비가 늘어나는 문제가 있다.
The aqueous solution containing the diamine compound represented by Chemical Formula 1 preferably contains 20 to 80% by weight of the diamine compound represented by Chemical Formula 1, and more preferably 30 to 70% by weight. When the content of the diamine compound is less than 20% by weight, the absorption rate and absorption capacity of carbon dioxide decreases, and when it exceeds 80% by weight, the increase in absorption capacity and absorption rate is small, whereas the viscosity of the absorption liquid increases, so that the absorption of the absorbent becomes difficult and energy consumption increases. have.

이하,본 발명의 이산화탄소의 분리 방법에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the method of "separation" of the carbon dioxide of the present invention will be described.

본 발명의 이산화탄소의 분리 방법은 상기 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물을 포함하는 이산화탄소 흡수제를 사용하는 것을 특징으로 한다.The method of “separation of carbon dioxide” of the present invention is characterized by using a “carbon dioxide” absorbent containing “diamine” compound represented by the formula “1” above.

상기 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물은 상술한 바와 같으므로 구체적인 내용은 그 부분을 참조하기로 한다.Since the “diamine” compound represented by “Formula 1” above is the same as the above-mentioned bar, “specific” content will be referred to the “section”.

구체적으로, 상기 이산화탄소의 분리 방법은 아래와 같다.Specifically, the method of separating the carbon dioxide is as follows.

먼저,상기 화학식 1로 표시되는 First, represented by the formula (1) 디아민Diamine 화합물을 포함하는 수용액을 이산화탄소 흡수제로 사용하여 이산화탄소를 포함하는 기체 혼합물로부터 이산화탄소를 흡수시킨다(단계 a). Carbon dioxide is absorbed from a gas mixture containing carbon dioxide by using an aqueous solution containing the compound as a carbon dioxide absorber (step  a).

이때, 이산화탄소 흡수시 온도는 20 내지 60℃인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 20 내지 30℃ 일 수 있다. 상기 흡수 온도가 60℃를 초과하면 이산화탄소 탈거가 동시에 진행되기 때문에 이산화탄소 흡수량이 줄어들게 되고, 흡수 온도를 20℃ 미만으로 할 경우 온도를 낮추기 위한 추가의 냉동설비가 필요하여 경제성에서 불리하다.At this time, it is preferred that the temperature at the time of carbon dioxide absorption is 20 to 60°C, and more preferably 20 to 30°C. When the absorption temperature exceeds 60°C, the amount of carbon dioxide absorption decreases because carbon dioxide stripping proceeds at the same time, and when the absorption temperature is less than 20°C, an additional refrigeration facility is required to lower the temperature, which is unfavorable in economic efficiency.

이산화탄소 흡수시 압력은 1 내지 20기압인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 내지 10기압, 더욱 더 바람직하게는 상압 즉 약 1기압에서 이루어질 수 있다. 일반적으로 배가스의 압력은 상압이므로 흡수가 상압에서 이루어지는 것이 가장 경제적일 수 있다.When absorbing carbon dioxide, the pressure is preferably 1 to 20 atm, preferably 1 to 10 atm, and even more preferably at atmospheric pressure, i.e., at about 1 atm. In general, the “pressure” of the exhaust gas is “normal pressure,” so it is most economical that absorption takes place at “normal pressure”.

상기 이산화탄소를 포함하는 기체 혼합물에 대한 상기 이산화탄소 흡수제의 비율(L/G)은 2 내지 7 L/Nm3인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3 내지 6 L/Nm3 일 수 있다.L/G가 2 미만인 경우 액상과 장시간 접촉하게 되어 흡수제의 점도가 증가할 수 있고, 7 을 초과하면 CO2 흡수량이 작아 분리성능이 저하될 수 있다.The ratio (L/G) of the carbon dioxide absorbent to the gas mixture containing carbon dioxide is preferably 2 to 7 L/Nm 3 , and more preferably 3 to 6 L/Nm 3. When is less than 2, the viscosity of the absorbent may increase due to long-term contact with the liquid, and when it exceeds 7, the separation performance may decrease due to a small amount of CO 2 absorbed.

다음으로, 상기 이산화탄소 흡수제에 흡수된 이산화탄소를 Next, the carbon dioxide absorbed by the carbon dioxide absorbent 탈거시킨다Remove (단계 b).(Step b).

이때,이산화탄소 탈거시 온도는 80 내지 100℃인 것이 바람직하다. 탈거시 온도가 80 ℃ 미만일 경우에는 이산화탄소 탈거량이 크게 줄어들고, 100 ℃를 초과하면 물의 잠열에 의한 에너지를 더 소비하게 하여 본 발명에 따른 장점인 경제성이 저하될 수 있다.At this time, the temperature when removing the carbon dioxide is preferably 80 to 100 ℃. When the temperature at the time of removal is less than 80° C., the amount of carbon dioxide removal is greatly reduced, and when it exceeds 100° C., energy by latent heat of water is further consumed, so that the advantage of the present invention may be reduced.

또한 본 단계에서의 탈거는 1기압에서 수행되는 것이 바람직하다. 1기압 이상의 고압인 경우 그 압력을 유지하기 위해서 이산화탄소 분압이 높아야 하므로 높은 온도가 필요하게 되어 경제성이 떨어질 수 있다.It is also desirable that the removal at the “main” stage is carried out at 1 atmosphere. In the case of a high pressure of 1 atm or higher, the partial pressure of carbon dioxide must be high to maintain the pressure, so a high temperature is required, which may deteriorate economic efficiency.

단계 (b) 이후, 이산화탄소가 탈거되어 재생된 이산화탄소 흡수제를 사용하여 단계 (a)와 단계 (b)를 수행하는 재사용 단계를 추가로 수행할 수 있다.After step (b), the reuse step of performing steps (a) and (b) can be further performed using carbon dioxide removed and regenerated carbon dioxide absorbent.

상기 재사용 단계는 복수 회 반복 수행할 수 있다.
The reuse step can be repeated multiple times.

특히, 본 발명에 따른 이산화탄소 분리 방법에 있어서, 단계 (a)에서 화학식 1로 표시되는 화합물, 디아민 화합물을 포함하는 수용액의 농도, 이산화탄소 흡수시 온도 및 압력, 이산화탄소를 포함하는 기체 혼합물에 대한 상기 이산화탄소 흡수제의 비율(L/G), (b)에서 이산화탄소 탈거시 온도 및 압력, 재사용 회수를 달리하며, 이산화탄소 분리 실험을 수행한 결과 다른 조건과 달리 아래의 조건을 모두 만족하는 경우에 이산화탄소 분리 효율, 재생에너지 효율이 가장 높은 것을 나타났으며 그 조건은 아래와 같다.In particular, in the carbon dioxide separation method according to the present invention, the concentration of the aqueous solution containing the compound represented by Formula 1 in step (a), a diamine compound, the temperature and pressure when absorbing carbon dioxide, the carbon dioxide for the gas mixture containing carbon dioxide When the carbon dioxide is removed from the ratio (L/G) of the absorbent, (b), the temperature, pressure, and reuse are different. As a result of performing the carbon dioxide separation experiment, the carbon dioxide separation efficiency when all of the following conditions are satisfied, unlike other conditions: It showed that the renewable energy efficiency was the highest, and the conditions are as follows.

단계 (a)에서 화학식 1로 표시되는 화합물은 화학식 1에서 n은 1이고, R1 및 R2는 메틸기이고, R3는 메틸기인 화합물이고, 디아민 화합물을 포함하는 수용액의 농도는 디아민 화합물:물=60:40이고, 이산화탄소 흡수시 온도는 20 내지 30℃, 압력은 1기압, 이산화탄소를 포함하는 기체 혼합물에 대한 상기 이산화탄소 흡수제의 비율(L/G)은 3 내지 6 L/Nm3, (b)에서 이산화탄소 탈거시 온도는 90 내지 100℃, 압력은 1기압, 재사용 회수는 1 내지 5회이다.
The compound represented by Formula 1 in step (a) is n in Formula 1 is 1, R 1 and R 2 are methyl groups, R 3 is a methyl group compound, and the concentration of the aqueous solution containing the diamine compound is diamine compound: water = 60:40, the temperature when absorbing carbon dioxide is 20 to 30 ℃, the pressure is 1 atm, the ratio of the carbon dioxide absorber to the gas mixture containing carbon dioxide (L/G) is 3 to 6 L/Nm 3 , (b When removing carbon dioxide from ), the temperature is 90 to 100°C, the pressure is 1 atm, and the reuse is 1 to 5 times.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않고, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
Hereinafter, preferred embodiments are provided to help understanding of the present invention. However, these examples are intended to illustrate the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited thereto, and various changes and modifications can be made within the scope and technical scope of the present invention. It will be obvious to those who have knowledge.

[실시예][Example]

이산화탄소 흡수 실험 장치 및 방법Carbon dioxide absorption test apparatus and method

도 1 의 장치를 사용하여 이산화탄소 흡수 성능 실험을 수행하였다. 도 1의 장치는 온도계(T2)가 부착되어 있는 60 ㎖의 고압용 초자 반응기 (R1), 고압(0 ~ 70 기압)용 압력 변환기(pressure transducer; P1), 온도계(T1)가 부착된 75 ㎖의 이산화탄소 저장용 실린더(S2) 및 교반기(1)로 이루어졌으며, 일정 온도에서 이산화탄소 흡수능을 측정하기 위하여 항온조 내에 설치되어 있다. 또한, 항온조 외부에는 이산화탄소 공급용기(S1)과 압력계(P2)를 설치하였다.The carbon dioxide absorption performance experiment was performed using the apparatus of FIG. 1. The apparatus of FIG. 1 is a 60 ml high pressure vial reactor (R1) with a thermometer (T2) attached, a pressure transducer (P1) for high pressure (0 to 70 atm), and 75 ml with a thermometer (T1) attached It consists of a cylinder (2) for storing carbon dioxide (S2) and a stirrer (1), and is installed in a thermostat to measure the carbon dioxide absorption capacity at a constant temperature. In addition, a carbon dioxide supply container (S1) and a pressure gauge (P2) were installed outside the thermostat.

흡수반응기(R1)에 일정량의 흡수제와 자석막대를 함께 넣고, 반응기 전체 무게를 측정한 후 항온 오븐으로 옮겨 반응기 내부의 온도를 온도를 40 ℃로 유지하였다. 다음으로, 흡수반응기(R1)에 연결된 밸브(V4)를 잠근 후, 저장용 실린더(S2)에 50 기압의 이산화탄소를 넣어 평형 압력과 온도를 기록한 다음, 흡수반응기(R1)의 교반을 멈추고 밸브(V4) 및 압력조절기를 이용하여 흡수반응기(R1)의 압력을 일정하게 유지한 후, 저장용 실린더(S2)의 평형상태에서의 압력과 온도를 기록하고 교반을 시작하여 1분 단위로 저장용 실린더(S2)의 압력과 온도를 기록하고 30분 후 흡수반응기(R1)의 무게 변화를 측정하였다.
A certain amount of absorbent and a magnetic rod were put together in the absorption reactor (R1), and the total weight of the reactor was measured, and then transferred to a constant temperature oven to maintain the temperature inside the reactor at 40°C. Next, after closing the valve (V4) connected to the absorption reactor (R1), put 50 atm of carbon dioxide into the storage cylinder (S2), record the equilibrium pressure and temperature, then stop the stirring of the absorption reactor (R1) and stop the valve ( V4) and after maintaining the pressure of the absorption reactor (R1) constant using a pressure regulator, record the pressure and temperature in the equilibrium state of the storage cylinder (S2), start stirring, and store the cylinder in 1 minute increments. The pressure and temperature of (S2) were recorded and the change in weight of the absorption reactor (R1) was measured after 30 minutes.

이산화탄소 carbon dioxide 탈거Removal 실험 방법 Experimental method

이산화탄소 탈거 실험의 경우에는 밸브(V4)를 잠그고 히팅 맨틀(Heating Mantle)을 이용하여 흡수반응기(R1)의 온도를 100 ℃로 올린 후, 밸브(V4), 밸브(V5) 및 밸브(V6)를 열고 20 ㎖/분으로 질소를 흡수반응기(R1)에 공급하면서 30 분간 이산화탄소를 탈거시켰다. 이후, 온도를 상온으로 낮추고 탈거 전후의 무게 변화를 측정하였다.
In the case of the carbon dioxide stripping experiment, after closing the valve (V4) and raising the temperature of the absorption reactor (R1) to 100°C using a heating mantle, the valve (V4), valve (V5) and valve (V6) Carbon dioxide was removed for 30 minutes while opening and supplying nitrogen to the absorption reactor (R1) at 20 ml/min. Thereafter, the temperature was lowered to room temperature and the weight change before and after stripping was measured.

실시예Example 1 One

(1) 이산화탄소 흡수(1) CO2 absorption

상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 메틸기이고, n은 1인 구조의 디아민 화합물을 이용하여 이산화탄소 흡수 실험을 진행하였다. 상기 디아민 화합물/물의 중량비가 60/40인 비수계 흡수제 30 g을 상술한 도 1의 흡수반응기(R1)에 충진하고, 반응기의 온도를 40 ℃로 고정한 후에 이산화탄소 흡수실험을 수행하였다. 흡수반응기(R1)의 교반을 멈추고 밸브(V4) 및 압력조절기를 이용하여 흡수반응기(R1)의 압력을 1 기압으로 유지한 상태에서 저장용 실린더(S2)의 평형상태에서의 압력을 기록한 후, 다시 교반을 시작하여 1 분 단위로 30 분 까지 저장용 실린더(S2)의 압력 변화를 기록하고 그 결과로부터 이산화탄소 흡수량을 계산하였다. 또한 실험의 정확성을 기하기 위하여 흡수 전 후의 반응기 무게를 측정하여 이산화탄소 흡수량을 구하였다. In Formula 1, R 1 and R 2 are methyl groups, and n is a carbon dioxide absorption experiment using a diamine compound having a structure of 1. 30 g of the non-aqueous absorbent having a weight ratio of 60/40 of the diamine compound/water was charged into the absorption reactor (R1) of FIG. 1 described above, and the carbon dioxide absorption experiment was performed after fixing the temperature of the reactor at 40°C. After stopping the stirring of the absorption reactor (R1) and using the valve (V4) and pressure regulator to record the pressure in the equilibrium state of the storage cylinder (S2) while maintaining the pressure of the absorption reactor (R1) at 1 atmosphere, Start stirring again and record the pressure change of the storage cylinder (S2) for 30 minutes in 1 minute increments and calculate the carbon dioxide absorption from the result. In addition, for the accuracy of the experiment, the amount of carbon dioxide absorbed was determined by measuring the weight of the reactor before and after absorption.

(2) 이산화탄소 탈거 및 재흡수(2) Carbon dioxide removal and reabsorption

탈거 및 이산화탄소 재흡수 실험의 경우에는 밸브(V4)를 잠그고 흡수반응기(R1)의 온도를 100 ℃로 올린 후, 밸브(V4), 밸브(V5) 및 밸브(V6)를 열고 20 mL/분의 질소를 흡수반응기(R1)에 공급하면서 30 분 동안 이산화탄소를 탈거시킨 결과 전량 흡수과정에서 흡수된 이산화탄소가 탈거됨을 확인하였다. 이후 40 ℃에서 이산화탄소를 재흡수시키는 실험을 진행하였다. 또한 측정의 정확성을 기하기 위하여 흡수 및 탈거실험 전후에 흡수 반응기(R1)의 무게 변화를 측정하고, 그 결과로 이산화탄소 흡수능(mol CO2/mol 흡수제), 탈거 후 이산화탄소 재흡수 시 이산화탄소 흡수능(mol CO2/mol 흡수제) 및 재생률(탈거후 재흡수능/초기흡수능)을 측정하였다.
In the case of the removal and carbon dioxide reabsorption experiment, close the valve (V4), raise the temperature of the absorption reactor (R1) to 100 °C, open the valve (V4), valve (V5) and valve (V6) and open at 20 mL/min. As a result of removing carbon dioxide for 30 minutes while supplying nitrogen to the absorption reactor (R1), it was confirmed that the carbon dioxide absorbed in the whole absorption process was removed. Thereafter, an experiment of reabsorbing carbon dioxide at 40°C was performed. In addition, in order to ensure the accuracy of the measurement, the weight change of the absorption reactor (R1) is measured before and after the absorption and stripping experiments, and as a result, carbon dioxide absorption capacity (mol CO 2 /mol absorbent), carbon dioxide absorption capacity when reabsorbing carbon dioxide after stripping (mol CO 2 /mol absorbent) and regeneration rate (reabsorption/initial absorption after removal) were measured.

실시예Example 2 2

상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 메틸기이고, n은 1인 구조의 디아민 화합물 대신에, 상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 프로필기이고, n은 1인 구조의 디아민 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수 및 탈거 실험을 수행하였다.
In Formula 1, R 1 and R 2 are methyl groups, n is 1 instead of a diamine compound having a structure, in Formula 1, R 1 and R 2 are propyl groups, and n is a diamine compound having a structure except 1 is used. Then, carbon dioxide absorption and stripping experiments were performed in the same manner as in Example 1.

실시예Example 3 3

상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 메틸기이고, n은 1인 구조의 디아민 화합물 대신에, 상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 부틸기이고, n은 1인 구조의 디아민 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수 및 탈거 실험을 수행하였다.
In Formula 1, R 1 and R 2 are methyl groups, n is 1 instead of a diamine compound having a structure, in Formula 1, R 1 and R 2 are butyl groups, and n is a diamine compound having a structure except 1 is used. Then, carbon dioxide absorption and stripping experiments were performed in the same manner as in Example 1.

실시예Example 4 4

상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 메틸기이고, n은 1인 구조의 디아민 화합물 대신에, 상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 헥실아민기이고, n은 1인 구조의 디아민 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수 및 탈거 실험을 수행하였다.
In Formula 1, R 1 and R 2 are methyl groups, n is a diamine compound having a structure of 1, R 1 and R 2 in Formula 1 are hexylamine groups, and n is a diamine compound having a structure of 1 is used. Except for the carbon dioxide absorption and stripping experiment was carried out in the same manner as in Example 1.

실시예Example 5 5

상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 메틸기이고, n은 1인 구조의 디아민 화합물 대신에, 상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 프로필기이고, n은 2인 구조의 디아민 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수 및 탈거 실험을 수행하였다.
In Formula 1, R 1 and R 2 are methyl groups, n is a diamine compound having a structure of 1, R 1 and R 2 in Formula 1 are propyl groups, and n is a diamine compound having a structure of 2 is excluded. Then, carbon dioxide absorption and stripping experiments were performed in the same manner as in Example 1.

실시예Example 6 6

상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 메틸기이고, n은 1인 구조의 디아민 화합물 대신에, 상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 부틸기이고, n은 2인 구조의 디아민 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수 및 탈거 실험을 수행하였다.
In Formula 1, R 1 and R 2 are methyl groups, n is 1 instead of a diamine compound having a structure, in Formula 1, R 1 and R 2 are butyl groups, and n is a diamine compound having a structure of 2 is excluded. Then, carbon dioxide absorption and stripping experiments were performed in the same manner as in Example 1.

실시예Example 7 7

상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 메틸기이고, n은 1인 구조의 디아민 화합물 대신에, 상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 프로필기이고, n은 3인 구조의 디아민 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수 및 탈거 실험을 수행하였다.
In Formula 1, R 1 and R 2 are methyl groups, n is 1 instead of a diamine compound having a structure, in Formula 1, R 1 and R 2 are propyl groups, and n is a diamine compound having a structure of 3 is excluded. Then, carbon dioxide absorption and stripping experiments were performed in the same manner as in Example 1.

실시예Example 8 8

이산화탄소 흡수시 반응기의 온도를 40℃ 대신에 20℃로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수, 탈거 및 재흡수 실험을 수행하였다.
When absorbing carbon dioxide, carbon dioxide absorption, stripping, and reabsorption experiments were performed in the same manner as in Example 1, except that the temperature of the reactor was set to 20°C instead of 40°C.

실시예Example 9 9

이산화탄소 흡수시 반응기의 온도를 40℃ 대신에 30℃로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수, 탈거 및 재흡수 실험을 수행하였다.
When absorbing carbon dioxide, carbon dioxide absorption, stripping, and reabsorption experiments were performed in the same manner as in Example 1, except that the reactor temperature was set to 30°C instead of 40°C.

실시예Example 10 10

이산화탄소 흡수시 반응기의 온도를 40℃ 대신에 50℃로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수, 탈거 및 재흡수 실험을 수행하였다.
When absorbing carbon dioxide, carbon dioxide absorption, stripping, and reabsorption experiments were performed in the same manner as in Example 1, except that the temperature of the reactor was 50°C instead of 40°C.

실시예Example 11 11

이산화탄소 흡수시 반응기의 온도를 40℃ 대신에 60℃로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수, 탈거 및 재흡수 실험을 수행하였다.
When absorbing carbon dioxide, carbon dioxide absorption, stripping, and reabsorption experiments were performed in the same manner as in Example 1, except that the reactor temperature was set to 60°C instead of 40°C.

실시예Example 12 12

이산화탄소 흡수시 흡수반응기 압력을 1기압 대신에 2기압으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수, 탈거 및 재흡수 실험을 수행하였다.
When absorbing carbon dioxide, carbon dioxide absorption, stripping, and reabsorption experiments were performed in the same manner as in Example 1, except that the absorption reactor pressure was 2 atm instead of 1 atm.

실시예Example 13 13

이산화탄소 흡수시 흡수반응기 압력을 1기압 대신에 5기압으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수, 탈거 및 재흡수 실험을 수행하였다.
When absorbing carbon dioxide, carbon dioxide absorption, stripping, and reabsorption experiments were performed in the same manner as in Example 1, except that the absorption reactor pressure was 5 atm instead of 1 atm.

실시예Example 14 14

이산화탄소 흡수시 흡수반응기 압력을 1기압 대신에 10기압으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수, 탈거 및 재흡수 실험을 수행하였다.
When absorbing carbon dioxide, carbon dioxide absorption, stripping, and reabsorption experiments were performed in the same manner as in Example 1, except that the absorption reactor pressure was 10 atm instead of 1 atm.

실시예Example 15 15

이산화탄소 탈거시 온도를 100℃ 대신에 80℃로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수, 탈거 및 재흡수 실험을 수행하였다.
When removing carbon dioxide, carbon dioxide absorption, stripping, and reabsorption experiments were performed in the same manner as in Example 1, except that the temperature was set to 80°C instead of 100°C.

실시예Example 16 16

이산화탄소 탈거시 온도를 100℃ 대신에 90℃로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수, 탈거 및 재흡수 실험을 수행하였다.
Carbon dioxide absorption, stripping, and reabsorption experiments were carried out in the same manner as in Example 1, except that the temperature was 90°C instead of 100°C when removing carbon dioxide.

실시예Example 17 17

실시예 1의 이산화탄소 흡수, 탈거, 재흡수 과정을 연속하여 5회 반복 수행하였다.
The carbon dioxide absorption, stripping, and reabsorption processes of Example 1 were repeatedly performed 5 times.

비교예Comparative example 1 One

상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 메틸기이고, n은 1인 구조의 디아민 화합물 /물의 중량비가 60/40인 비수계 흡수제 대신에, 모노에탄올아민(MEA)이 30중량% 포함되어 있는 수용액을 흡수제로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수, 탈거, 및 재흡수 실험을 수행하였다.
In Formula 1, R 1 and R 2 are methyl groups, n is a diamine compound having a structure of 1, instead of a non-aqueous absorbent having a weight ratio of 60/40, an aqueous solution containing 30% by weight of monoethanolamine (MEA) Carbon dioxide absorption, stripping, and reabsorption experiments were performed in the same manner as in Example 1, except that it was used as an absorbent.

비교예Comparative example 2 2

비교예 1의 이산화탄소 흡수, 탈거, 재흡수 과정을 연속하여 5회 반복 수행하였다.
The carbon dioxide absorption, stripping, and reabsorption processes of Comparative Example 1 were repeatedly performed 5 times.

상기 실시예 1 내지 17, 및 비교예 1, 2의 이산화탄소 흡수, 탈거, 재흡수 조건을 아래에 정리하였다.The carbon dioxide absorption, stripping, and reabsorption conditions of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 and 2 are summarized below.

구분division 흡수제 성분(화학식 1의 디아민 화합물)Absorbent component (diamine compound of formula 1) 흡수온도
(℃)
Absorption temperature
(℃)
흡수압력
(기압)
Absorption pressure
(atmospheric pressure)
탈거온도
(℃)
Stripping temperature
(℃)
흡수/탈거/재흡수 사이클Absorption/removal/reabsorption cycle
R1 및 R2 R 1 and R 2 nn 실시예 1Example 1 메틸methyl 1One 4040 1One 100100 1One 실시예 2Example 2 프로필profile 1One 4040 1One 100100 1One 실시예 3Example 3 부틸Butyl 1One 4040 1One 100100 1One 실시예 4Example 4 헥실아민Hexylamine 1One 4040 1One 100100 1One 실시예 5Example 5 프로필profile 22 4040 1One 100100 1One 실시예 6Example 6 부틸Butyl 22 4040 1One 100100 1One 실시예 7Example 7 프로필profile 33 4040 1One 100100 1One 실시예 8Example 8 메틸methyl 1One 2020 1One 100100 1One 실시예 9Example 9 메틸methyl 1One 3030 1One 100100 1One 실시예 10Example 10 메틸methyl 1One 5050 1One 100100 1One 실시예 11Example 11 메틸methyl 1One 6060 1One 100100 1One 실시예 12Example 12 메틸methyl 1One 4040 22 100100 1One 실시예 13Example 13 메틸methyl 1One 4040 55 100100 1One 실시예 14Example 14 메틸methyl 1One 4040 1010 100100 1One 실시예 15Example 15 메틸methyl 1One 4040 1One 8080 1One 실시예 16Example 16 메틸methyl 1One 4040 1One 9090 1One 실시예 17Example 17 메틸methyl 1One 4040 1One 100100 55 비교예 1Comparative Example 1 모노에탄올아민Monoethanolamine 4040 1One 100100 1One 비교예 2Comparative Example 2 모노에탄올아민Monoethanolamine 4040 1One 100100 55

[실험예][Experimental Example]

실험예Experimental Example 1: 이산화탄소 흡수 후 흡수제의 1: Absorbent after carbon dioxide absorption NMRNMR 분석 analysis

실시예 1의 이산화탄소 흡수제(에테르 디아민)와 비교예 1의 이산화탄소 흡수제(MEA)의 이산화탄소 흡수 후의 13C-NMR 분석 결과를 도 2에 나타내었다. 여기서, a) 0.5 mol CO2/mol MEA, b) 0.5 mol CO2/mol 에테르디아민, c) 0.82 mol CO2/mol 에테르디아민에 대한 결과이다. 실시예 1의 아민계 화합물은 모노에탄올아민(MEA)과 같은 1차 아민에 비해 아미노기 주위에 어느 정도의 입체장애를 갖고 있어 수용액 상에서는 이산화탄소와 반응 시 다른 1차 아민과 같이 열적 안정성이 큰 이온성 카바메이트(carbamate) 화합물을 형성하지만, 물이 존재하는 경우 하기 반응식 1과 같이 재생이 빠른 바이카보네이트로 전환될 수 있다.The results of 13C-NMR analysis after carbon dioxide absorption of the carbon dioxide absorbent of Example 1 (ether diamine) and the carbon dioxide absorbent of Comparative Example 1 (MEA) are shown in FIG. 2. Where: a) 0.5 mol CO 2 /mol MEA, b) 0.5 mol CO 2 /mol etherdiamine, c) 0.82 mol CO 2 /mol etherdiamine. The amine-based compound of Example 1 has a certain degree of steric hindrance around the amino group compared to primary amines such as monoethanolamine (MEA), and thus has high thermal stability like other primary amines when reacting with carbon dioxide in an aqueous solution. It forms a carbamate compound, but when water is present, it can be converted into bicarbonate, which is rapidly regenerated, as shown in Scheme 1 below.

또한 본 발명의 아민계 화합물은 분자 내에 친수성인 에테르 그룹이 존재하므로 물에 비교적 고농도로 존재하는 경우에도 CO2와 반응에 의해 고체로 침전되지 않는다. In addition, the amine-based compound of the present invention does not precipitate as a solid by reaction with CO 2 even when present in a relatively high concentration in water because a hydrophilic ether group exists in the molecule.

[반응식 1][Scheme 1]

Figure pat00004

Figure pat00004

따라서 본 발명의 이산화탄소 흡수제를 사용하는 경우에는 100℃ 이하에서도 탈거가 일어나기 때문에 물의 잠열에 따른 에너지 소비를 크게 낮출 수 있어 기존 수계 흡수제에 비해 전체 재생에너지를 크게 낮출 수 있다. 이산화탄소의 흡수속도도 기존 비수계 흡수제인 이온성 액체 및 아민-알코올 혼합용액에 비해 훨씬 높은 장점이 있다.
Therefore, in the case of using the carbon dioxide absorbent of the present invention, since the stripping occurs even at 100° C. or less, energy consumption due to latent heat of water can be significantly lowered, and thus the total renewable energy can be significantly reduced compared to the existing water-based absorbent. The absorption rate of carbon dioxide also has a much higher advantage than the conventional non-aqueous absorbent ionic liquid and amine-alcohol mixed solution.

실험예Experimental Example 2: 2: 디아민계Diamine 흡수제 변화에 따른 이산화탄소 CO2 according to absorbent change 흡수능Absorption capacity 및 재생률 측정 And refresh rate measurement

실시예 1 내지 7에 따라 각각 실시한 이산화탄소 흡수, 탈거, 및 재흡수 실험결과에 따른 이산화탄소 흡수능(mol CO2/mol 흡수제), 탈거 후 이산화탄소 재흡수 시 이산화탄소 흡수능(mol CO2/mol 흡수제) 및 재생률(탈거후 재흡수능/초기흡수능)을 아래의 표 2에 나타내었다.Example 1 Carbon dioxide absorption, stripping, and uptake experiments of carbon dioxide absorption capacity (mol CO 2 / mol absorbent), and then stripping the carbon dioxide uptake carbon dioxide absorption capacity (mol CO 2 / mol absorbing agent) according to to 7 according to the conducted respectively and refresh rate (Reabsorption ability / initial absorption ability after removal) is shown in Table 2 below.

구분division 흡수제 성분(화학식 1의 디아민 화합물)Absorbent component (diamine compound of formula 1) CO2 흡수능
(mol CO2/mol 흡수제)
CO 2 absorption capacity
(mol CO 2 /mol absorbent)
CO2 재흡수능
(mol CO2/mol 흡수제)
CO 2 reabsorption capacity
(mol CO 2 /mol absorbent)
재생률(%)Refresh rate (%)
R1 및 R2 R 1 and R 2 nn 실시예 1Example 1 메틸methyl 1One 0.940.94 0.930.93 9999 실시예 2Example 2 프로필profile 1One 0.920.92 0.900.90 9898 실시예 3Example 3 부틸Butyl 1One 0.930.93 0.900.90 9797 실시예 4Example 4 헥실아민Hexylamine 1One 0.960.96 0.950.95 9999 실시예 5Example 5 프로필profile 22 0.950.95 0.910.91 9696 실시예 6Example 6 부틸Butyl 22 0.940.94 0.900.90 9696 실시예 7Example 7 프로필profile 33 0.950.95 0.920.92 9797

실험예Experimental Example 3: 흡수 온도 변화에 따른 이산화탄소 3: Carbon dioxide according to absorption temperature change 흡수능Absorption capacity 및 재생률 측정 And refresh rate measurement

실시예 1과 동일한 조성의 흡수제를 사용하고, 이산화탄소 압력을 1 기압으로 고정한 상태에서 흡수온도를 변화시킨 실시예 1, 및 실시예 8 내지 실시예 11의 이산화탄소 흡수, 탈거, 재흡수 실험을 수행하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.The carbon dioxide absorption, stripping, and reabsorption experiments of Example 1, and Examples 8 to 11, in which the absorption temperature of the same composition as in Example 1 was changed, and the absorption temperature was changed while the carbon dioxide pressure was fixed at 1 atmosphere, and , The results are shown in Table 3 below.

구분division 흡수온도 (℃)Absorption temperature (℃) CO2 흡수능
(mol CO2/mol 흡수제)
CO 2 absorption capacity
(mol CO 2 /mol absorbent)
CO2 재흡수능
(mol CO2/mol 흡수제)
CO 2 reabsorption capacity
(mol CO 2 /mol absorbent)
재생률(%)Refresh rate (%)
실시예 1Example 1 4040 0.940.94 0.930.93 9999 실시예 8Example 8 2020 1.421.42 1.381.38 9797 실시예 9Example 9 3030 1.241.24 1.201.20 9797 실시예 10Example 10 5050 0.940.94 0.920.92 9898 실시예 11Example 11 6060 0.900.90 0.840.84 9393

실험예Experimental Example 4: 흡수압력과 4: absorption pressure and 탈거온도Stripping temperature 변화 따른 이산화탄소 Carbon dioxide following changes 흡수능Absorption capacity 및 재생률 측정 And refresh rate measurement

실시예 1과 동일한 조성의 흡수제를 사용하고, 흡수온도를 40 ℃로 고정한 상태에서 흡수압력과 탈거온도를 변화시킨 실시예 1, 및 실시예 12 내지 16의 이산화탄소 흡수, 탈거, 재흡수 실험을 수행하고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.The carbon dioxide absorption, stripping, and reabsorption experiments of Example 1 and Examples 12 to 16 were performed using the absorbent having the same composition as in Example 1 and changing the absorption pressure and stripping temperature while the absorption temperature was fixed at 40°C. And the results are shown in Table 4 below.

구분division 흡수압력 (기압)Absorption pressure (atmospheric pressure) 탈거온도
(℃)
Stripping temperature
(℃)
CO2 흡수능
(mol CO2/mol 흡수제)
CO 2 absorption capacity
(mol CO 2 /mol absorbent)
CO2 재흡수능
(mol CO2/mol 흡수제)
CO 2 reabsorption capacity
(mol CO 2 /mol absorbent)
재생율(%)Refresh rate (%)
실시예 1Example 1 1One 100100 0.940.94 0.930.93 9999 실시예 12Example 12 22 100100 1.211.21 1.181.18 9898 실시예 13Example 13 55 100100 1.321.32 1.271.27 9696 실시예 14Example 14 1010 100100 1.431.43 1.331.33 9393 실시예 15Example 15 1One 8080 0.940.94 0.730.73 7777 실시예 16Example 16 1One 9090 0.940.94 0.870.87 9292

실험예Experimental Example 5: 이산화탄소 흡수, 5: carbon dioxide absorption, 탈거Removal , 재흡수의 반복 시험, Repeat test of reabsorption

실시예 17 및 비교예 2에 따라 이산화탄소 흡수, 탈거, 재흡수 과정을 연속하여 5회 반복 실험을 진행하고 그 결과를 도 3에 나타내었다. According to Example 17 and Comparative Example 2, the carbon dioxide absorption, stripping, and reabsorption processes were continuously repeated five times, and the results are shown in FIG. 3.

이에 따르면, 반복 실험에 불구하고 흡수제의 성능 변화가 거의 없음을 확인할 수 있었으며, 흡수제의 성능 변화를 관찰되지 않았지만 흡수량이 비교예 2에서 실시예 17에 비하여 낮은 것으로 나타났다.According to this, it was confirmed that despite the repeated experiments, there was almost no change in the performance of the absorbent, and although no change in the performance of the absorbent was observed, the absorption amount was lower than in Example 17 in Comparative Example 2.

또한, 이산화탄소 흡수능은 흡수제 1 몰당 1.05 몰이었으나, 100 ℃ 탈거 후 이산화탄소를 재흡수시키는 경우 이산화탄소 흡수능은 0.34 몰로 재생율이 34.4%에 불과함을 확인하였다. 흡수제의 량이 30중량% 이상이 되면 아민-CO2 결합물이 고체로 석출된다.
In addition, although the carbon dioxide absorption capacity was 1.05 moles per mole of the absorbent, it was confirmed that when the carbon dioxide was reabsorbed after 100°C removal, the carbon dioxide absorption capacity was 0.34 moles and the regeneration rate was only 34.4%. When the amount of the absorbent is 30% by weight or more, the amine-CO 2 bond precipitates as a solid.

실험예Experimental Example 6: 재생에너지 측정 6: Renewable energy measurement

도 4의 장치를 사용하여 흡수제의 재생에너지 측정을 위한 실험을 수행하였다. 상기 장치는 흡수탑(C02)과 이산화탄소 재비등을 위한 열교환기(HX02), 펌프(P03)와 상단의 수증기를 응축시키기 위한 항온순환장치(CW02), 저장탱크(T02)가 설치되어 있는 탈거탑(C03), 및 흡수된 흡수제와 재생된 흡수제의 열을 교환하는 흡수제 열교환기(HX01)로 구성되어 있다. 흡수제의 순환을 위해 흡수탑(C02)와 탈거탑(C03)의 하단에 각각 하나의 펌프(P01, P02)가 설치되었으며, 흡수제 열교환기(HX01)를 지나는 재생된 흡수제가 흡수탑(C02)에 공급되기 전에 온도를 상온으로 낮추기 위한 항온순환장치(CW01)이 추가로 설치되어 있다. 또한, 처리대상가스를 수증기 포화상태로 만들기 위해 흡수탑(C02) 전에 습윤탑(C01)을 설치하였다.The experiment for measuring the renewable energy of the absorbent was performed using the apparatus of FIG. 4. The device includes an absorption tower (C02) and a heat exchanger (HX02) for reboiling carbon dioxide, a pump (P03) and a constant temperature circulation device (CW02) for condensing water vapor at the top, and a stripping tower equipped with a storage tank (T02). (C03), and an absorbent heat exchanger (HX01) that exchanges heat between the absorbed absorbent and the regenerated absorbent. For the circulation of the absorbent, one pump (P01, P02) was installed at the bottom of the absorber (C02) and the stripping column (C03), respectively, and the regenerated absorbent passing through the absorbent heat exchanger (HX01) was added to the absorber (C02). A constant temperature circulation device (CW01) is further installed to lower the temperature to room temperature before being supplied. In addition, a wet tower (C01) was installed before the absorption tower (C02) to make the gas to be treated saturated with water vapor.

습윤탑(C01)을 거쳐 수증기포화상태가 된 처리대상가스는 흡수탑(C02) 하단에서 공급되며, 흡수탑(C02) 상단에서는 흡수제가 하단으로 낙하한다. 처리대상 가스로부터 이산화탄소를 선택적으로 흡수한 흡수제는 흡수탑(C02) 하부로 모이게 되고, 펌프(P01)을 통해 흡수제 열교환기(HX01)을 거쳐 탈거탑(C03)으로 공급된다. 이산화탄소가 흡수된 흡수제는 탈거탑(C03) 하단으로 낙하하여 열교환기(HX02) 및 펌프(P03)로 구성된 재비등기(Reboiler)을 통하여 가열되어 이산화탄소와 흡수제가 분리된다. 재생된 흡수제는 다시 펌프(P02)를 통해 흡수제 열교환기(HX01)를 거쳐 흡수탑(C01) 상단으로 공급하게 된다. 흡수제 열교환기(HX01)에서 재생된 흡수제와 배출된 이산화탄소를 흡수한 흡수제간의 열교환기를 통해 재생된 흡수제의 온도를 낮추고 승온된 흡수된 흡수제는 탈거탑에서 이산화탄소의 탈거를 위해 공급되는 열에너지를 줄인다. The gas to be treated which has become saturated in water vapor through the wet tower (C01) is supplied from the bottom of the absorption tower (C02), and the absorbent falls to the bottom from the top of the absorption tower (C02). The absorbent that selectively absorbs carbon dioxide from the gas to be treated is collected under the absorption tower C02, and is supplied to the stripping column C03 through the absorber heat exchanger HX01 through the pump P01. The absorbent absorbed by the carbon dioxide falls to the bottom of the stripping column (C03) and is heated through a reboiler composed of a heat exchanger (HX02) and a pump (P03) to separate the carbon dioxide and the absorbent. The regenerated absorbent is again supplied to the top of the absorption tower (C01) through the absorber heat exchanger (HX01) through the pump (P02). The temperature of the absorbent regenerated is reduced through the heat exchanger between the absorbent regenerated in the absorbent heat exchanger (HX01) and the absorbent absorbing the discharged carbon dioxide, and the heated absorbent absorbed reduces the thermal energy supplied for the removal of carbon dioxide from the stripping column.

처리대상가스의 이산화탄소를 포함한 성분비를 특정하고, 유량을 1.2Nm3/hr로 유지하는 상태에서 재생에너지 측정을 위한 실험을 수행하였다. 탈거탑(C03)에 열교환기(HX02)를 통하여 공급되는 열에너지를 일정하게 유지한 상태에서, 탈거탑(C03)의 압력과 펌프(P01, P02)로 공급하는 흡수제의 순환유량을 바꾸어 최저의 재생에너지를 측정하였다. 재생에너지의 계산은 공급되는 처리대상가스의 이산화탄소와 흡수탑(C02) 상단으로 배출되는 배기 가스의 이산화탄소 양의 차와 탈거탑 (C03)에 공급되는 열에너지의 비로 계산하였다.The component ratio including carbon dioxide of the gas to be treated was specified, and an experiment for measuring renewable energy was performed while maintaining the flow rate at 1.2 Nm 3 /hr. In the state where the thermal energy supplied through the heat exchanger (HX02) to the stripping column (C03) is kept constant, the pressure of the stripping column (C03) and the circulating flow rate of the absorbent supplied to the pumps (P01, P02) are changed to achieve the lowest regeneration. Energy was measured. The calculation of renewable energy was calculated as the ratio of the difference between the amount of carbon dioxide in the gas to be treated and the amount of carbon dioxide in the exhaust gas discharged to the top of the absorption tower (C02) and the thermal energy supplied to the stripping tower (C03).

실험 결과, 실시예 1에서 사용한 디아민 화합물과 비교예 1의 모노에탄올아민의 최적 운전 조건과 이때의 재생에너지는 아래의 표 5에 기재된 바와 같다.As a result of the experiment, the optimum operating conditions of the diamine compound used in Example 1 and the monoethanolamine of Comparative Example 1 and the renewable energy at this time are as shown in Table 5 below.

항목Item 실시예 1 에테르디아민 화합물Example 1 Etherdiamine compound 비교예 1의 30wt% 모노에탄올아민(MEA)30wt% monoethanolamine (MEA) of Comparative Example 1 재생에너지
(GJ/tCO2)
renewable energy
(GJ/tCO 2 )
2.82.8 4.34.3
Pressure (barg)Pressure (barg) 00 0.290.29 L/G(L/Nm3)L/G(L/Nm 3 ) 5.675.67 4.524.52 CO2 재생속도CO 2 regeneration rate 8080 8080

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.The embodiments of the present invention have been described above, but those skilled in the art can add, change, delete, or add components within the scope of the present invention as set forth in the claims. It will be said that the present invention can be variously modified and changed by the like, and this is also included within the scope of the present invention.

R1 : 흡수반응기 S1 : CO2 공급용기
S2 : CO2 저장용 실린더 P1 : 고압용 압력 변환기
PR1, PR2 : 압력조절기 T1, T2 : 온도계
V1 ~ V6 : 밸브 1 : 교반기
C01 : 습윤탑 C02 : 흡수탑
C03 : 탈거탑 CW01, CW02 : 항온순환장치
HX01 : 흡수제 열교환기 HX02 : 재비등기 열교환기
P01, P02 : 흡수제용 펌프 P03 : 재비등기 펌프
T01 : 탈거탑 하부 탱크 T02 : 응축기용 저장탱크
R1: absorption reactor S1: CO 2 supply container
S2: CO 2 storage cylinder P1: High pressure pressure transducer
PR1, PR2: Pressure regulator T1, T2: Thermometer
V1 ~ V6: Valve 1: Agitator
C01: Wet tower C02: Absorption tower
C03: Removal tower CW01, CW02: Constant temperature circulation device
HX01: Absorbent heat exchanger HX02: Reboiler heat exchanger
P01, P02: Absorbent pump P03: Reboiler pump
T01: Tank at the bottom of the stripping tower T02: Storage tank for the condenser

Claims (18)

하기 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물을 포함하는 이산화탄소 흡수제;
[화학식 1]
Figure pat00005

화학식 1에서,
n은 0 내지 10 중에서 선택된 어느 하나의 정수인 반복수이고,
R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 아민기(-NR4R5), 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,
R4 및 R5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 C6 내지 C30 아릴기이고,
R3는 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이다.
Carbon dioxide absorbent comprising a diamine compound represented by the formula (1);
[Formula 1]
Figure pat00005

In Formula 1,
n is a repetition number that is an integer selected from 0 to 10,
R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and each independently an amine group (-NR 4 R 5 ), a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted A C1 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroaryl group,
R 4 and R 5 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, or a C6 to C30 aryl group,
R 3 is a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, Or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroaryl group.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1에서,
n은 0 내지 4 중에서 선택된 어느 하나의 정수인 반복수이고
R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 아민기(-NR4R5), 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 직쇄형 또는 분쇄형 알킬기이고,
R4 및 R5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,
R3는 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 직쇄형 또는 분쇄형 알킬기인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 흡수제.
According to claim 1,
In Chemical Formula 1,
n is a repetition number that is an integer selected from 0 to 4
R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and each independently an amine group (-NR 4 R 5 ), or a substituted or unsubstituted C1 to C10 straight-chain or pulverized alkyl group,
R 4 and R 5 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group,
R 3 is a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C10 carbon dioxide absorbent, characterized in that a straight-chain or pulverized alkyl group.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1에서,
n은 1 내지 3중에서 선택된 어느 하나의 정수인 반복수이고,
R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 아민기(-NR4R5), 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, 또는 t-부틸기이고,
R4 및 R5 중에서 어느 하나는 수소원자이고, 다른 하나는 C1 내지 C10 알킬기이고,
R3는 수소원자, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, 또는 t-부틸기인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 흡수제.
According to claim 1,
In Chemical Formula 1,
n is a repetition number which is any integer selected from 1 to 3,
R 1 and R 2 are the same or different from each other, and each independently an amine group (-NR 4 R 5 ), methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, or t -Butyl group,
R 4 and R 5 One of them is a hydrogen atom, the other is a C1 to C10 alkyl group,
R 3 is a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an iso-propyl group, an n-butyl group, an iso-butyl group, or a t-butyl group.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1에서,
n은 1이고,
R1 및 R2는 메틸기이고,
R3는 메틸기인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 흡수제.
According to claim 1,
In Chemical Formula 1,
n is 1,
R 1 and R 2 are methyl groups,
R 3 is a carbon dioxide absorbent characterized in that it is a methyl group.
제1항에 있어서,
상기 이산화탄소 흡수제는 상기 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물을 포함하는 수용액인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 흡수제.
According to claim 1,
The carbon dioxide absorbent is a carbon dioxide absorbent, characterized in that the aqueous solution containing the diamine compound represented by the formula (1).
제5항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물을 포함하는 수용액은 상기 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물이 20 내지 80중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 흡수제.
The method of claim 5,
Carbon dioxide absorbent, characterized in that the aqueous solution containing the diamine compound represented by the formula (1) contains 20 to 80% by weight of the diamine compound represented by the formula (1).
하기 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물을 포함하는 이산화탄소 흡수제를 사용하는 이산화탄소의 분리 방법;
[화학식 1]
Figure pat00006

화학식 1에서,
n은 0 내지 10 중에서 선택된 어느 하나의 정수인 반복수이고,
R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 아민기(-NR4R5), 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,
R4 및 R5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 C6 내지 C30 아릴기이고,
R3는 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이다.
Method for separating carbon dioxide using a carbon dioxide absorbent comprising a diamine compound represented by Formula 1 below;
[Formula 1]
Figure pat00006

In Formula 1,
n is a repetition number that is any integer selected from 0 to 10,
R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and each independently an amine group (-NR 4 R 5 ), a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted A C1 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroaryl group,
R 4 and R 5 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, or a C6 to C30 aryl group,
R 3 is a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, Or a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroaryl group.
제7항에 있어서,
상기 화학식 1에서,
n은 0 내지 4 중에서 선택된 어느 하나의 정수인 반복수이고
R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 아민기(-NR4R5), 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 직쇄형 또는 분쇄형 알킬기이고,
R4 및 R5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,
R3는 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 직쇄형 또는 분쇄형 알킬기인 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 방법.
The method of claim 7,
In Chemical Formula 1,
n is a repetition number that is an integer selected from 0 to 4
R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and each independently an amine group (-NR 4 R 5 ), or a substituted or unsubstituted C1 to C10 straight-chain or pulverized alkyl group,
R 4 and R 5 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group,
R 3 is a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C10 straight-chain or pulverized alkyl group, characterized in that the carbon dioxide separation method.
제7항에 있어서,
상기 화학식 1에서,
n은 1 내지 3중에서 선택된 어느 하나의 정수인 반복수이고,
R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 아민기(-NR4R5), 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, 또는 t-부틸기이고,
R4 및 R5 중에서 어느 하나는 수소원자이고, 다른 하나는 C1 내지 C10 알킬기이고,
R3는 수소원자, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, 또는 t-부틸기인 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 방법.
The method of claim 7,
In Chemical Formula 1,
n is a repetition number which is any integer selected from 1 to 3,
R 1 and R 2 are the same or different from each other, and each independently an amine group (-NR 4 R 5 ), methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, or t -Butyl group,
R 4 and R 5 One of them is a hydrogen atom, the other is a C1 to C10 alkyl group,
R 3 is a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an iso-propyl group, an n-butyl group, an iso-butyl group, or a t-butyl group.
제7항에 있어서,
상기 화학식 1에서,
n은 1이고,
R1 및 R2는 메틸기이고,
R3는 메틸기인 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 방법.
The method of claim 7,
In Chemical Formula 1,
n is 1,
R 1 and R 2 are methyl groups,
R 3 is a methyl group, characterized in that the separation method of carbon dioxide.
제7항에 있어서,
상기 이산화탄소의 분리 방법은,
(a) 상기 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물을 포함하는 수용액을 이산화탄소 흡수제로 사용하여 이산화탄소를 포함하는 기체 혼합물로부터 이산화탄소를 흡수시키는 흡수단계; 및
(b) 상기 이산화탄소 흡수제에 흡수된 이산화탄소를 탈거시키는 탈거단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리 방법.
The method of claim 7,
The separation method of carbon dioxide,
(a) an absorption step of absorbing carbon dioxide from a gas mixture containing carbon dioxide by using an aqueous solution containing a diamine compound represented by Formula 1 as a carbon dioxide absorbent; And
(b) a stripping step of stripping the carbon dioxide absorbed by the carbon dioxide absorbent; carbon dioxide separation method comprising a.
제11항에 있어서,
단계 (a)에서, 이산화탄소 흡수시 온도는 20 내지 60℃ 인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리 방법.
The method of claim 11,
In step (a), the carbon dioxide separation method, characterized in that the carbon dioxide absorption temperature is 20 to 60 ℃.
제11항에 있어서,
단계 (a)에서, 이산화탄소 흡수시 압력은 1 내지 20기압인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리 방법.
The method of claim 11,
In step (a), the carbon dioxide separation method, characterized in that the pressure when absorbing carbon dioxide is 1 to 20 atmospheres.
제11항에 있어서,
단계 (a)에서, 상기 이산화탄소를 포함하는 기체 혼합물에 대한 상기 이산화탄소 흡수제의 비율(L/G)은 2 내지 7 L/Nm3 인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리 방법.
The method of claim 11,
In step (a), the ratio of the carbon dioxide absorbent to the gas mixture containing the carbon dioxide (L/G) is 2 to 7 L/Nm 3 Carbon dioxide separation method, characterized in that.
제11항에 있어서,
단계 (b)에서 이산화탄소 탈거시 온도는 80 내지 100℃인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리 방법.
The method of claim 11,
Carbon dioxide separation method, characterized in that the temperature when removing carbon dioxide in step (b) is 80 to 100 ℃.
제11항에 있어서,
단계 (b)에서 이산화탄소 탈거는 1기압에서 수행되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리 방법.
The method of claim 11,
Carbon dioxide separation method characterized in that the carbon dioxide stripping in step (b) is carried out at 1 atmosphere.
제11항에 있어서,
단계 (b) 이후, 이산화탄소가 탈거되어 재생된 이산화탄소 흡수제를 사용하여 단계 (a)와 단계 (b)를 수행하는 재사용 단계를 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리 방법.
The method of claim 11,
After step (b), the carbon dioxide separation method characterized in that the carbon dioxide is removed and further performing a reuse step of performing steps (a) and (b) using the regenerated carbon dioxide absorbent.
제17항에 있어서,
상기 재사용 단계는 복수 회 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리 방법.

The method of claim 17,
The reuse step is a carbon dioxide separation method characterized in that it is repeatedly performed a plurality of times.

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