WO2011121635A1 - 酸性ガス吸収剤、酸性ガス除去装置および酸性ガス除去方法 - Google Patents

酸性ガス吸収剤、酸性ガス除去装置および酸性ガス除去方法 Download PDF

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  • Example 2 Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution containing 40 wt% IPAE, 5 wt% PZ, and 20 wt% DMAc was used as the absorbing solution.
  • Example 8 Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution containing 40 wt% AMP, 5 wt% PZ, and 20 wt% DMAc was used as the absorbing solution.
  • Example 20 Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution containing 30 wt% MDEA, 20 wt% PZ, and 20 wt% DMAc was used as the absorbing solution.

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Abstract

 酸性ガス吸収能力が高く、かつ、再生エネルギーの大幅な低減を可能にする酸性ガス吸収剤、これを用いた酸性ガス除去装置および酸性ガス除去方法を提供する。3級アミン、立体障害を有する1級アミン、立体障害を有する2級アミンから選択される第1のアミンと、1級アミンまたは2級アミンである第2のアミンと、DMSO等の有機化合物とを含む酸性ガス吸収剤である。そして、この酸性ガス吸収剤を用いる酸性ガス除去装置および酸性ガス除去方法である。

Description

酸性ガス吸収剤、酸性ガス除去装置および酸性ガス除去方法
 本発明は、酸性ガス吸収剤、これを用いた酸性ガス除去装置および酸性ガス除去方法に関する。
 化学吸収剤を用いた二酸化炭素(CO)や硫化水素(HS)等の酸性ガス除去はガスの精製に古くから使用されている。特にCOについては、昨今の地球温暖化問題への関心および規制強化の背景を受けて、排出量の削減は急務となっている。その中でも火力発電所はCO排出量が多く、発電所の高効率化による排出量の低減と共に、排ガスからの化学吸収剤によるCOの回収が大きな注目を浴びている。以後、酸性ガスとしてCOを例に挙げて説明する。
 具体的な化学吸収剤としては、アミンによるCO吸収が古くから研究されている。しかし、回収したCOの放出時に使われる再生エネルギーが大きいという問題や、分離施設の腐食問題など多くの課題が残されている。これらを解決すべく、様々なアミンの検討がなされている。
 例えば、特許文献1に開示されるような多種のアミンの混合による、放出性能の向上、再生エネルギーの低減が試みられている。
 また、特許文献2にはアミンとジアルキルスルホキシドを含んだ液を用いたガス分離方法が示されている。このガス分離方法は、ジアルキルスルホキシドの酸性ガスの物理吸収能力により酸性ガス回収量を向上するものであり、高圧で使用されるのが効果的であることが明記されている。
特開2006-240966号公報 英国特許1129023号明細書
 もっとも、例えば、火力発電所の排ガスからCO除去するような場合、排ガスは物理吸収の反応性が低い大気圧に近い排ガスである。したがって、特許文献2のようにアミンにジアルキルスルホキシドのような水以外の溶媒を添加すると、CO回収量が低下するという問題が生じる。このように、従来の酸性ガス吸収剤では、依然として酸性ガス吸収能力の向上および再生エネルギーの大幅な低減の両立には課題が残っている。
 本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、酸性ガス吸収能力が高く、かつ、再生エネルギーの大幅な低減を可能にする酸性ガス吸収剤、これを用いた酸性ガス除去装置および酸性ガス除去方法を提供することにある。
 本発明の一態様の酸性ガス吸収剤は、3級アミン、立体障害を有する1級アミン、立体障害を有する2級アミンから選択される第1のアミンと、1級アミンまたは2級アミンである第2のアミンと、下記一般式1、一般式2または一般式3で表される有機化合物とを含むことを特徴とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(上記一般式1~3において、R1~R6は同一または異なる、炭化水素基、カルボニル基、エステル基、エーテル基またはアミノ基から選ばれる官能基またはその置換体であり、環状となっていてもよく、かつ、炭素数が8個以下であり、かつ、アミノ基を有する場合には前記有機化合物はアミド又はイミドである)
 本発明によれば、酸性ガス吸収能力が高く、かつ、再生エネルギーの大幅な低減を可能にする酸性ガス吸収剤、これを用いた酸性ガス除去装置および酸性ガス除去方法を提供することが可能となる。
第2の実施の形態の酸性ガス除去装置の概略図である。
 以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書中のアミンとは分子内に一つ以上の窒素を有し、鎖状アミン、環状アミンを問わない。また、本明細書中では多価アミンは、より低級のアミノ基を基準として表記する。例えばN,N-ジメチルエチレンジアミンは1級アミンとみなす。また、本明細書中アミンとは、アミド、イミドを除く概念とする。アミドとはカルボン酸アミド、スルホンアミド、リン酸アミド等、オキソ酸とアンモニアまたはアミンとが結合した構造を指す。また、本明細書中、立体障害とは、同一分子内の反応中心や内部回転軸の近傍にかさ高い置換基があると、試薬の接近が困難なために反応が起こりにくくなったり内部回転が起こりにくくなったりするといった置換基によって生ずる効果を意味する。
(第1の実施の形態)
 本実施の形態の酸性ガス吸収剤は、3級アミン、立体障害を有する1級アミン、立体障害を有する2級アミンから選択される第1のアミンと、1級または2級アミンである第2のアミンと、下記一般式1、一般式2または一般式3で表される有機化合物とを含む酸性ガス吸収剤である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 上記一般式1~3において、R1~R6は同一または異なる、炭化水素基、カルボニル基、エステル基、エーテル基またはアミノ基から選ばれる官能基またはその置換体であり環状となっていてもよく、かつ、炭素数が8個以下であり、かつ、アミノ基を有する場合には、一般式1、一般式2または一般式3で表される有機化合物はアミド又はイミドである。
 上記酸性ガス吸収剤を、例えば、水などの溶媒に溶解させることにより、酸性ガス吸収能力が高く、かつ、再生エネルギーの大幅な低減を可能にする酸性ガス吸収液を得ることが可能である。以下、特に、酸性ガスが二酸化炭素(CO)の場合を例に説明するが、硫化水素等、その他の酸性ガスについても同様の効果が得られる。
 本実施の形態の第1のアミンは酸性ガス吸収剤のいわゆる主剤である。第1のアミンは、3級アミン、立体障害を有する1級アミン、立体障害を有する2級アミンから選択されるアミンである。3級アミンは、吸収速度は遅いがCO解離反応熱の低減と飽和吸収容量の増大に寄与する。また、構造的に立体障害を有する1級アミンおよび2級アミンは、3級アミンに類似した機能を示す。
 第1のアミンの3級アミンは、例えば、ジメチルアミノエタノール(DMAE)、メチルジエタノールアミン(MDEA)、トリエタノールアミン(TEA)、ジエチルアミノエタノール(DEAE)、エチルジエタノールアミン(EDEA)、n-プロピルジエタノールアミン、n-ブチルジエタノールアミン、キヌクリジン、キヌクリジノール、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、ヘキサメチレンテトラミンである。
 第1のアミンの立体障害を有する1級アミンは、例えば、2-アミノ-2-メチルプロパノール(AMP)である。また、第1のアミンの立体障害を有する2級アミンは、例えば、2-イソプロピルアミノエタノール(IPAE)、エチルエタノールアミン、ジエタノールアミン(DEA)、ジイソプロパノールアミンである。
 第1のアミンは、CO吸収容量、揮発性や水等の溶媒に対する溶解性等の観点からアルカノールアミンであることが好ましい。特に、2-アミノ-2-メチルプロパノール(AMP)、イソプロピルアミノエタノール(IPAE)、ジメチルエタノールアミン(DMEA)、メチルジエタノールアミン(MDEA)、トリエタノールアミン(TEA)、ジエチルエタノールアミン(DEEA)、または、エチルジエタノールアミン(EDEA)、ジエタノールアミン(DEA)であることが好ましい。
 本実施の形態の第2のアミンは酸性ガス吸収剤のいわゆる吸収促進剤である。第2のアミンは、立体障害のない1級アミンまたは立体障害のない2級アミンである。第2のアミンはCOの吸収速度の向上に寄与する。なお、第2のアミンは、1級アミンおよび2級アミンの双方を含むものであっても構わない。
 第2のアミンの1級アミンは、例えば、モノエタノールアミン(MEA)、N,N-ジメチルエチレンジアミンである。特に、アルカノールアミンであるモノエタノールアミン(MEA)であることが好ましい。
 また、第2のアミンの2級アミンは、下記一般式4で表わされる環状アミン化合物であることが望ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(上記一般式7~10において、R7~R10は同一または異なる、水素または水酸基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルキル基であり、XはNHまたはCHまたはОである)
 特に、第2のアミンがピぺラジン(PZ)、ピペリジン、2-メチルピペラジン(2-MPZ)、または、2,6-ジメチルピペラジン(2,6-DMPZ)であることが好ましい。
 第1のアミンと、第2のアミンを組み合わせることで、吸収剤単位モル当たりのCO吸収量、水溶液の単位体積当たりのCO吸収量、及びCO吸収速度の大きい吸収液が得られる。さらに、CO吸収後にCOを分離し、吸収液を再生させる際に必要な熱エネルギー、すなわち再生エネルギーの少ない吸収液が得られる。
 本実施の形態の有機化合物は、下記一般式1、一般式2または一般式3で表される有機化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(上記一般式1~3において、R1~R6は同一または異なる、炭化水素基、カルボニル基、エステル基、エーテル基またはアミノ基から選ばれる官能基またはその置換体であり環状となっていてもよく、かつ、炭素数が8個以下であり、かつ、アミノ基を有する場合には、一般式1、一般式2または一般式3で表される有機化合物はアミド又はイミドである
 一般式1、一般式2または一般式3で表される有機化合物には、アミンは含まれないがアミド、イミドは含まれる。
 特に、有機化合物がジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、N-メチルピロリドン(NMP)、N,N-ジメチルエタンスルホンアミド(DMESA)、または、N-エチルスクシンイミド(ESI)であることが望ましい。
 CO回収の吸収剤としてアミンを使用する際は水を溶媒として使用するのが一般的である。それに対して、DMSO、DMAc、NMP、DMES、ESIといったような水と異なる溶媒を一部加えると、CO飽和吸収量が低下する。そのため、CO吸収条件でのCO飽和吸収量とCO放出条件でのCO飽和吸収量との差であるCO回収量の増加は得られない。
 この原因は必ずしも明らかではない。しかし、1、2級アミンは下記の式(1)、式(2)で3級アミンは式(3)でCOと反応することが知られている。式(1)は、カルバメート反応であり、式(2)、式(3)はカルボネート反応である。式(2)、式(3)の反応で必要となる水が、他の溶媒が添加されることで溶液中に相対的に少なくなり、CO吸収条件でのCO飽和吸収量が低下すると発明者らは推察している。
式(1):
 RNH+CO⇔RHCOO
 RHCOO+RNH⇔RNH +RNCOO
式(2):
 RNCOO+RNH ⇔RHCOO+RNH
 RHCOO+HO⇔RNH +HCO
式(3):
 RN+CO+HO⇔RNH+HCO
 発明者らは、これに対して、上記第1のアミンと、上記第2のアミンと、上記有機化合物を混合することで、CO回収量が大きくなることを見出した。また、上記有機化合物は、表1のように水より比熱が低く、沸点が高いため、水だけを溶媒に使用した場合と比較して加熱の際の熱ロスも低下する効果を有する。これらの効果によりCO回収に要する再生エネルギーの低減も可能となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 上記第1のアミンと、上記第2のアミンと、上記有機化合物を混合することで、CO回収量が大きくなる理由は必ずしも明らかではない。しかし、発明者らは以下のように推察している。
 高温となるほど1、2級アミンは水が関与しない式(1)より、水が関与する式(2)の反応の比率が大きいことが知られている。このため、上記有機化合物を加えて水の吸収液における割合が減ると、CO放出条件である高温において式(2)のCO吸収反応を抑制する効果が、CO吸収条件である低温よりも大きくなると考えられる。そして、吸収促進剤として働く1級アミンおよび2級アミンのCO吸収反応が抑制されることで、主剤である第1のアミンのCO吸収量も高温でより大きく減少することになり、吸収液全体として高温でのCO吸収量が減少するため、結果としてCO回収量が大きくなると考えられる。
 また、特に第2のアミンとして常温で固体であるアミン化合物例えばピぺラジン等を用いる場合は、上記有機化合物を混合することで、吸収液中への溶解が促進される。この作用にも起因して、CO回収量の増加が生じる。
 なお、本実施の形態の第1のアミン、第2のアミン、および、有機化合物は、上記化合物例を繰り返し単位とする高分子化合物であっても構わない。
(第2の実施の形態)
 本実施の形態の酸性ガス除去装置は、酸性ガスを含むガスと酸性ガス吸収液とを接触させて酸性ガスを吸収する吸収塔と、酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収液を再生する再生塔と、再生塔で再生した酸性ガス吸収液を吸収塔で再利用する酸性ガス除去装置であって、この吸収液が第1の実施の形態で記載した酸性ガス吸収剤を含む。
 図1は、本実施の形態の酸性ガス除去装置の概略図である。この酸性ガス除去装置は、酸性ガスを含むガスと酸性ガス吸収液とを接触させて酸性ガスを吸収させて除去する吸収塔10と、酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収液から酸性ガスを分離し再生する再生塔12とを備えている。以下酸性ガスとしてCOを例に説明する。
 例えば、火力発電所の燃焼排ガスのように、COを含んだガスが、ガス供給口14を通って、吸収塔10下部へ導かれる。吸収塔10に押し込められたガスは、吸収塔10上部から供給されるCOの吸収液と接触する。このCOの吸収液は、第1の実施の形態で説明した酸性ガス吸収剤を含む溶液、例えば水溶液である。
 酸性ガス吸収液は、pHで少なくとも9以上に調整すればよいが、排ガス中の有害ガスの種類、濃度、流量等によって適宜最適条件を選択することになる。また、この酸性ガス吸収液には、上記酸性ガス吸収剤と水のような溶媒の他に、吸収性能を向上させる含窒素化合物、酸化防止剤、pH調整剤等その他化合物を任意の割合で含有していてもよい。
 ガスがCOの吸収液と接触することにより、ガス中のCOが吸収除去される。そして、ガスはガス排出口16から吸収塔10外へ排出される。
 COを吸収した吸収液は、熱交換器18を通って再生塔12に送られる。そして、再生塔12内部で、吸収液は再生塔12下部へと流れる。この間に加熱器20で加熱されることでガス中のCOが脱離して再生する。
 再生した吸収液は、ポンプ22によって熱交換器18、吸収液冷却器24を経て、吸収液供給口26から吸収塔10へと戻される。
 一方、再生塔12上部において、吸収液から分離されたCOは、供給される還流水と接触して、再生塔12外へと排出される。そして、冷却器28により冷却される。さらに、分離器30にてCOに伴っている水蒸気やアミンが凝縮した還流水と分離され、回収COライン32によりCO回収工程に導かれる。分離された還流水は、還流水ポンプ34で再生塔12に送られる。
 本実施の形態の酸性ガス除去装置によれば、CO吸収能力が高く、かつ、再生エネルギーの大幅な低減を可能にする酸性ガス吸収剤を含む酸性ガス吸収液を用いる。このことにより、効率の高いCOの吸収除去を行うことが可能となる。
 なお、ここでは酸性ガスの吸収設備として、吸収塔を例に説明したが、吸収塔に限らず、気泡攪拌槽、気泡塔によるガス分散型吸収装置、スプレー塔、噴霧室、スクラバー、濡れ壁塔、充填塔による液分散型吸収装置等を用いることが可能である。
 また、再生塔等におけるCOの脱離・放出方法は、液体から気体を放出することができる方法であればよく、既存の液体中気体の放出方法を用いることができる。液体中気体の放出方法としては、減圧、加温、膜分離などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
(第3の実施の形態)
 本実施の形態の酸性ガス除去方法は、酸性ガスを含むガスと、第1の実施の形態で説明した酸性ガス吸収剤を水に溶かした酸性ガス吸収液とを接触させて、酸性ガスを酸性ガス吸収液に吸収する工程と、酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収液を加熱し、酸性ガスを放出する工程を有する。これにより、酸性ガスを含むガスから酸性ガスを除去する。
 本実施の形態において、水溶液である酸性ガス吸収液中に第1のアミンが10~60重量(wt)%、第2のアミンが1~30重量(wt)%、上記有機化合物が5~30重量(wt)%含有されることが望ましい。
 第1のアミンが上記範囲を下回ると、液体体積あたりのCOの吸収量が低下するため好ましくない。また、第1のアミンが上記範囲を上回ると、反応に寄与する水の割合が減少し、COの吸収量が低下するため好ましくない。水溶液である酸性ガス吸収液中の第1のアミンは25~50重量%含有されることがより望ましい。
 第2のアミンが上記範囲を下回ると、CO吸収速度の減少による、CO回収量低下が顕著になり好ましくない。また、第2のアミンが上記範囲を上回ると、再生時のCO放出量が小さくなり、COとの吸収反応熱が大きくなることで再生エネルギーが大きくなるため好ましくない。水溶液である酸性ガス吸収液中の第2のアミンは3~25重量%含有されることがより望ましい。
 上記有機化合物が上記範囲を下回ると、CO回収量低下および加熱の際の熱ロスの増加が顕著になり好ましくない。また、上記有機化合物が上記範囲を上回ると、第1のアミン、第2のアミンおよび水の割合の低下によりCOの吸収量が低下するため好ましくない。水溶液である酸性ガス吸収液中の上記有機化合物は15~25重量%含有されることがより望ましい。
 酸性ガス吸収液は、pHで少なくとも9以上に調整すればよいが、排ガス中の有害ガスの種類、濃度、流量等によって適宜最適条件を選択することになる。また、この酸性ガス吸収液には、上記酸性ガス吸収剤と水のような溶媒の他に、吸収性能を向上させる含窒素化合物、酸化防止剤、pH調整剤等その他化合物を任意の割合で含有していてもよい。
 酸性ガスを酸性ガス吸収液に吸収する工程における反応温度は、COを吸収することができればいかなる温度でも構わないが、吸収速度、及び吸収効率の観点から25℃以上、70℃以下であることが好ましい。
 また、酸性ガスを放出する工程の反応温度は、COを放出することができればいかなる温度でも構わないが、吸収温度以上であることは必須である。放出効率の観点から40℃以上であることが好ましい。また、加熱による再生エネルギーの増大を抑制し、アミンの分解を防ぐ観点から150℃以下であることが好ましい。
 本実施の形態の酸性ガス除去方法によれば、CO吸収能力が高く、かつ、再生エネルギーの大幅な低減を可能にする酸性ガス吸収剤を含んだ酸性ガス吸収液を用いる。このことにより、効率の高いCOの吸収除去を行うことが可能となる。
 以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、実施の形態の説明においては、酸性ガス吸収剤、酸性ガス除去装置および酸性ガス除去方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる酸性ガス吸収剤、酸性ガス除去装置および酸性ガス除去方法等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
 その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての酸性ガス吸収剤、酸性ガス除去装置および酸性ガス除去方法は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。
 次に、本発明の実施例、比較例を用いて詳細な説明を行うが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
 40wt%のIPAE、5wt%のPZ、20wt%のDMSOを含む水溶液を調整し、50mlの吸収液をガス導入部が接続されたガラス製の試験管(用量100ml)に充填した。その後、吸収液温度が40℃となるよう恒温槽に保持し、大気圧10%CO/Airガスを500ml/minで120分間連続して吹き込んだ。出口ガスのCO濃度を赤外線式のCO濃度計で測定することでCO吸収量を評価した。また、吸収液温度が80℃となるようにして上記と同様に80℃のCO吸収量を評価した。40℃のCO吸収量と80℃のCO吸収量の差をCO回収量として評価した。
(実施例2)
 吸収液として40wt%のIPAE、5wt%のPZ、20wt%のDMAcを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(実施例3)
 吸収液として40wt%のIPAE、5wt%の2-MPZ、20wt%のDMSOを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(実施例4)
 吸収液として40wt%のIPAE、5wt%の2-MPZ、20wt%のESIを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(実施例5)
 吸収液として40wt%のIPAE、5wt%の2-MPZ、20wt%のDMAcを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(実施例6)
 吸収液として20wt%のIPAE、20wt%の2-MPZ、20wt%のDMAcを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(実施例7)
 吸収液として40wt%のIPAE、5wt%の2,6-DMPZ、20wt%のDMAcを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(実施例8)
 吸収液として40wt%のAMP、5wt%のPZ、20wt%のDMAcを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(実施例9)
 吸収液として40wt%のAMP、5wt%の2-MPZ、20wt%のDMAcを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(実施例10)
 吸収液として40wt%のAMP、5wt%のMEA、20wt%のDMAcを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(実施例11)
 吸収液として40wt%のAMP、5wt%のピペリジン、20wt%のDMAcを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(実施例12)
 吸収液として40wt%のDMAE、5wt%のPZ、20wt%のNMPを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(実施例13)
 吸収液として40wt%のDMAE、5wt%のPZ、20wt%のDMESAを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(実施例14)
 吸収液として20wt%のDMAE、20wt%のPZ、20wt%のDMSOを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(実施例15)
 吸収液として40wt%のMDEA、5wt%のPZ、20wt%のDMSOを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(実施例16)
 吸収液として40wt%のMDEA、5wt%のPZ、20wt%のDMESAを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(実施例17)
 吸収液として40wt%のMDEA、5wt%のPZ、20wt%のESIを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(実施例18)
 吸収液として40wt%のMDEA、5wt%の2-MPZ、20wt%のDMSOを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(実施例19)
 吸収液として30wt%のMDEA、15wt%のMEA、20wt%のDMSOを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(実施例20)
 吸収液として30wt%のMDEA、20wt%のPZ、20wt%のDMAcを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(実施例21)
 吸収液として40wt%のTEA、5wt%の2-MPZ、20wt%のDMAcを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(実施例22)
 吸収液として40wt%のDEAE、5wt%のPZ、20wt%のDMAcを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(実施例23)
 吸収液として40wt%のEDEA、5wt%のPZ、20wt%のDMAcを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(実施例24)
 吸収液として40wt%のDEA、5wt%のPZ、20wt%のDMAcを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(比較例1)
 吸収液として40wt%のIPAE、5wt%のPZを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(比較例2)
 吸収液として40wt%のAMP、5wt%のPZを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(比較例3)
 吸収液として40wt%のAMP、5wt%のMEAを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(比較例4)
 吸収液として40wt%のDMAE、5wt%のPZを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(比較例5)
 吸収液として40wt%のMDEA、5wt%のPZを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(比較例6)
 吸収液として30wt%のMDEA、15wt%のMEAを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
(比較例7)
 吸収液として40wt%のIPAE、20wt%のDMSOを含む水溶液を使用する以外は実施例1と同様にして評価した。
 評価結果を表2に示す。DMSO、DMAc、NMP、DMESA、ESIを混合することでCO回収量が減少することなく増加することが明らかである。また、DMSO、DMAc、NMP、DMESA、ESIは水より比熱が小さく、沸点が大きいことから、加熱ロス、蒸発の低減の効果もあり、CO回収エネルギー低減効果が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
10   吸収塔
12   再生塔

Claims (10)

  1.  3級アミン、立体障害を有する1級アミン、立体障害を有する2級アミンから選択される第1のアミンと、
     1級アミンまたは2級アミンである第2のアミンと、
     下記一般式1、一般式2または一般式3で表される有機化合物とを含むことを特徴とする酸性ガス吸収剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
    (上記一般式1~3において、R1~R6は同一または異なる、炭化水素基、カルボニル基、エステル基、エーテル基またはアミノ基から選ばれる官能基またはその置換体であり、環状となっていてもよく、かつ、炭素数が8個以下であり、かつ、アミノ基を有する場合には前記有機化合物はアミド又はイミドである)
  2.  前記第1のアミンがアルカノールアミンであることを特徴とする請求項1記載の酸性ガス吸収剤。
  3.  前記第2のアミンが1級のアルカノールアミンであることを特徴とする請求項1記載の酸性ガス吸収剤。
  4.  前記第2のアミンが2級アミンであって、下記一般式4で表わされる環状アミン化合物であることを特徴とする請求項2記載の酸性ガス吸収剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
    (上記一般式7~10において、R7~R10は同一または異なる、水素または水酸基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルキル基であり、XはNHまたはCHまたはОである)
  5.  前記第1のアミンが、2-アミノ-2-メチルプロパノール、2-イソプロピルアミノエタノール、ジメチルアミノエタノール、メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジエチルアミノエタノール、エチルジエタノールアミン、または、ジエタノールアミンであることを特徴とする請求項4記載の酸性ガス吸収剤。
  6.  前記第2のアミンがピペラジン、ピペリジン、2-メチルピペラジン、または、2,6-ジメチルピペラジンであることを特徴とする請求項5記載の酸性ガス吸収剤。
  7.  前記有機化合物が、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、N,N-ジメチルエタンスルホンアミド、または、N-エチルスクシンイミドであることを特徴とする請求項6記載の酸性ガス吸収剤。
  8.  酸性ガスを含むガスと酸性ガス吸収液とを接触させて前記酸性ガスを吸収する吸収塔と、
     前記酸性ガスを吸収した前記酸性ガス吸収液を再生する再生塔と、
     前記再生塔で再生した前記酸性ガス吸収液を前記吸収塔で再利用する酸性ガス除去装置であって、
     前記酸性ガス吸収液が請求項1記載の酸性ガス吸収剤を含むことを特徴とする酸性ガス除去装置。
  9.  酸性ガスを含むガスと、3級アミン、立体障害を有する1級アミン、立体障害を有する2級アミンから選択される第1のアミンと、1級または2級アミンである第2のアミンと、下記一般式1、一般式2または一般式3で表される有機化合物とを含む酸性ガス吸収剤とを水に溶かした酸性ガス吸収液を接触させて、前記酸性ガスを前記酸性ガス吸収液に吸収する工程と、
     前記酸性ガスを吸収した前記酸性ガス吸収液を加熱し、前記酸性ガスを放出する工程を有することを特徴とする酸性ガス除去方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
    (上記一般式1~3において、R1~R6は同一または異なる、炭化水素基、カルボニル基、エステル基、エーテル基またはアミノ基から選ばれる官能基またはその置換体であり、環状となっていてもよく、かつ、炭素数が8個以下であり、かつ、アミノ基を有する場合には前記有機化合物はアミド又はイミドである)
  10.  前記酸性ガス吸収液中に前記第1のアミンが10~60重量%、前記第2のアミンが1~30重量%、前記有機化合物が5~30重量%含有されることを特徴とする請求項9記載の酸性ガス除去方法。
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