WO2013118819A1 - 排ガス中の二酸化炭素を効率的に吸収及び回収する水溶液、及びそれを用いた二酸化炭素の回収方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(2)上記(1)で得られた二酸化炭素が吸収された水溶液を加熱して、二酸化炭素を脱離して回収する工程、
を含む二酸化炭素の吸収及び回収方法。
本発明の二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を吸収及び回収するための水溶液は、一般式〔1〕で表されるアミノアルコール化合物と一般式〔2〕で表されるアミン化合物を含むことを特徴とする。
本発明の二酸化炭素の吸収及び回収方法は、以下の工程を含むことを特徴とする:
(1)上記水溶液を二酸化炭素を含むガスと接触させ、ガスから二酸化炭素を吸収する工程、
(2)上記(1)で得られた二酸化炭素が吸収された水溶液を加熱して、二酸化炭素を脱離して回収する工程。
本発明の方法は、上記水溶液を二酸化炭素を含むガスと接触させ、ガスから二酸化炭素を吸収する工程を含むが、二酸化炭素を含むガスを本発明の水溶液に接触吸収させる方法は特に限定されない。例えば、該水溶液中に二酸化炭素を含むガスをバブリングさせて吸収する方法、二酸化炭素を含むガス気流中に該水溶液を霧状に降らす方法(噴霧乃至スプレー方式)、或いは磁製や金属網製の充填材の入った吸収塔内で二酸化炭素を含むガスと該水溶液を向流接触させる方法などによって行われる。
本発明の方法は、二酸化炭素吸収工程で得られた水溶液を加熱して二酸化炭素を脱離して回収する工程を含む。
液の温度が40℃になるように設定した恒温水槽内に、ガラス製のガス洗浄ビンを浸し、これに2-(イソプロピルアミノ)エタノール(IPAE、東京化成工業社製) 50重量%、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,6-ヘキサンジアミン(TMHA、東京化成工業社製) 10重量%を含む水溶液50 gを充填した。この水溶液の中に、大気圧下0.7リットル/分で二酸化炭素20体積%及び窒素80体積%を含む混合ガスを、目の粗さが100μm、直径が13 mmのガラスフィルターを通して泡状に分散させて60分間吸収させた。
IPAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、IPAE及びTMHAをそれぞれ表1に示す濃度で含む水溶液を使用した以外は実施例1と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量、吸収速度、発熱量及び脱離量の測定を行った。
IPAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、3-イソプロピルアミノ-1-プロパノール(IPAP)及びTMHAをそれぞれ表1に示す濃度で含む水溶液を使用した以外は実施例1と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量、吸収速度、発熱量及び脱離量の測定を行った。
IPAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、IPAP及びTMHAをそれぞれ表1に示す濃度で含む水溶液を使用した以外は実施例1と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量、吸収速度及び脱離量の測定を行った。
IPAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、2-エチルアミノ-1-エタノール(EAE)及びTMHAをそれぞれ表1に示す濃度で含む水溶液を使用した以外は実施例1と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量、吸収速度及び脱離量の測定を行った。
IPAEとTMHAを含む水溶液に代えて、IPAE及びN,N,N’,N’-テトラメチル-1,4-ブタンジアミン(TMBA、東京化成工業社製)を含む水溶液を使用した以外は実施例1と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量及び脱離量の測定を行った。その結果、IPAEのみからなる水溶液を用いるより二酸化炭素の単位吸収液当たりの飽和吸収量及び脱離量が向上した。
IPAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、IPAE 30、55、60重量%のみを含む水溶液を使用した以外は実施例1と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量、吸収速度、発熱量及び脱離量の測定を行った。
IPAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、IPAEを52重量%、ピペラジン(PZ)を3重量%含む水溶液を使用した以外は実施例1と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量、吸収速度、発熱量及び脱離量の測定を行った。
IPAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、TMHAを30重量%又は50重量%含む水溶液を使用した以外は実施例1と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量、吸収速度、発熱量及び脱離量の測定を行った。
IPAP 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、IPAPを30重量%含む水溶液を使用した以外は実施例1と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量及び脱離量の測定を行った。
EAE 50重量%とTMHA 10重量%を含む水溶液に代えて、EAEを30重量%又は54重量%含む水溶液を使用した以外は実施例1と同様にして、二酸化炭素の飽和吸収量及び脱離量の測定を行った。
40℃の二酸化炭素飽和吸収量は水溶液kg当たり156 gであった。70℃での二酸化炭素脱離は吸収液kg当たり91 gであった。また、回収された二酸化炭素の純度は99.8%であった。これらの結果より、比較例1と比較して単位吸収液当たりの飽和吸収量及び脱離量は非常に大きく、本発明の吸収液の性能が確認された。
低濃度の30重量%では吸収速度は速いが、60重量%では吸収速度の大幅な低下が観察され、結果として、いずれの場合においても飽和吸収量及び脱離量は、実施例1~5と比較して低い値を示した。
ピペラジンは、アルカノールアミン類水溶液での二酸化炭素の吸収において反応活性剤として知られており、飽和吸収量及び吸収速度を向上させる効果がある。表1の結果から、実施例1~5の方が脱離量の点において有利であることが分かる。
TMHAのみの水溶液においては、30重量%では脱離量の点において十分な効果は見られず、また50重量%では吸収速度が非常に低下した。表1の結果から、実施例の方が有利であることが分かる。
脱離量は、実施例6~9と比較して低い値を示した。
いずれの場合においても脱離量は、実施例10~12と比較して低い値を示した。
実施例1の水溶液に対して、SS400金属テストピースへの腐食性試験を行った。試験は、ハステロイ製オートクレーブを用いて、二酸化炭素飽和雰囲気下、130℃、48時間の条件で実施した。その結果、実施例1の水溶液に対するSS400への腐食は全面腐食であり、腐食速度は0.13 mm/年と算出された。この結果から、わずかな腐食性を有すると判断された。
Claims (5)
- 前記アミノアルコール化合物と前記アミン化合物の合計の重量濃度が20~80%であり、前記アミノアルコール化合物の重量濃度が10~70%であり、前記アミン化合物の重量濃度が1~50%であることを特徴とする、請求項1に記載の水溶液。
- 前記アミノアルコール化合物の重量濃度が30~60%であり、前記アミン化合物の重量濃度が1~40%であることを特徴とする、請求項2に記載の水溶液。
- 前記アミノアルコール化合物におけるRが炭素数2~4のアルキル基であり、且つ前記アミン化合物におけるmが5~7の整数であることを特徴とする、請求項1に記載の水溶液。
- (1)請求項1に記載の水溶液を二酸化炭素を含むガスと接触させ、ガスから二酸化炭素を吸収する工程、及び
(2)上記(1)で得られた二酸化炭素が吸収された水溶液を加熱して、二酸化炭素を脱離して回収する工程、
を含む二酸化炭素の吸収及び回収方法。
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