WO2023204222A1 - 二酸化炭素分離用アミン組成物 - Google Patents

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WO2023204222A1
WO2023204222A1 PCT/JP2023/015529 JP2023015529W WO2023204222A1 WO 2023204222 A1 WO2023204222 A1 WO 2023204222A1 JP 2023015529 W JP2023015529 W JP 2023015529W WO 2023204222 A1 WO2023204222 A1 WO 2023204222A1
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carbon dioxide
composition
dioxide separation
amine compound
separation
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藤原裕志
山本敦
藤井亮太郎
柳瀬学
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東ソー株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

Definitions

  • the present invention relates to a carbon dioxide separation composition for separating carbon dioxide from a mixed gas containing carbon dioxide.
  • the most common carbon dioxide absorption liquid is a monoethanolamine aqueous solution.
  • Monoethanolamine is inexpensive and easily available industrially, but it has the characteristic that carbon dioxide absorbed at a low temperature is not released unless the temperature is raised to a high temperature of 120° C. or higher. If the carbon dioxide dissipation temperature is made higher than the boiling point of water, much energy will be required to recover carbon dioxide due to the high latent heat and specific heat of water.
  • Patent Document 1 N,N,N',N'',N''-pentamethyldiethylenetriamine
  • a conventionally known carbon dioxide absorption liquid using an aqueous solution of N,N,N',N'',N''-pentamethyldiethylenetriamine has a problem of low carbon dioxide dissipation performance. Separation and recovery of carbon dioxide is performed by repeating (i) absorption of carbon dioxide from the mixed gas into an absorbent, and (ii) diffusion of carbon dioxide absorbed into the absorption liquid, but the carbon dioxide diffusion performance When is low, the problem arises that the energy required for the dispersion step (ii) increases and the energy efficiency of the entire carbon dioxide separation and recovery process decreases.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a composition for separating carbon dioxide with high carbon dioxide dissipation performance, and a method for separating carbon dioxide.
  • the present invention resides in the following [1] to [7].
  • a composition for carbon dioxide separation which may contain an amine compound (C), which contains an amine compound (A) and a mole of nitrogen atoms (nitrogen atoms of a tertiary amino group) contained in the amine compound (C). for carbon dioxide separation, characterized in that the number is in the range of 1.0 to 8.0 times the number of moles of nitrogen atoms (nitrogen atoms of secondary amino groups) contained in the amine compound (B) Composition.
  • R 1 each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • R 2 represents an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms or an oxybisalkylene group having 2 to 6 carbon atoms in total.
  • R 3 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a 2-hydroxyethyl group, or a 2-hydroxypropyl group.
  • n represents an integer from 1 to 4.
  • R 4 and R 5 each independently represent an alkylene group having 2 to 3 carbon atoms.
  • R 1 to R 6 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • a and b each independently represent 0 or 1.
  • the above amine compound (A) is N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine, N,N,N',N'',N''-pentamethyldiethylenetriamine, N,N,N',N '',N''-pentamethyldipropylenetriamine, N,N,N',N'',N''',N''-hexamethyltriethylenetetramine, N,N,N',N'- Tetramethylhexylene diamine, 2-[[2-(dimethylamino)ethyl]methylamino]ethanol, bis(2-dimethylaminoethyl)ether, N-(2-hydroxypropyl)-N,N',N'', As described in [1] above, the
  • composition for carbon dioxide separation according to any one of [1] to [4] above, wherein the concentration of water is 30 to 95% by mass of the entire composition for carbon dioxide separation.
  • a gas containing carbon dioxide is brought into contact with the composition for carbon dioxide separation according to any one of [1] to [5] above, and carbon dioxide in the mixed gas is absorbed into the composition for carbon dioxide separation.
  • a method for separating carbon dioxide comprising the step of:
  • a gas containing carbon dioxide is brought into contact with the composition for carbon dioxide separation according to any one of [1] to [5] above, and carbon dioxide in the mixed gas is absorbed into the composition for carbon dioxide separation. and a step of heating and/or reducing pressure on the carbon dioxide separation composition that has absorbed carbon dioxide to diffuse carbon dioxide from the carbon dioxide separation composition.
  • Carbon separation method is provided.
  • the carbon dioxide separation composition of the present invention has a faster carbon dioxide diffusion rate per unit mass than conventionally known materials and has excellent carbon dioxide diffusion performance, and can absorb and separate large amounts of carbon dioxide. It has the effect of being able to Therefore, the present invention can efficiently separate carbon dioxide from exhaust gas emitted in large quantities from large-scale thermal power generation, etc., and improve the efficiency of the entire carbon dioxide separation and recovery process. It is extremely useful industrially.
  • the carbon dioxide separation composition of the present invention comprises an amine compound (A) represented by the above general formula (1) or (2), an amine compound (B) shown by the above general formula (3), and water.
  • a composition for carbon dioxide separation which may further contain an amine compound (C) represented by the above general formula (4), wherein the amine compound (A) and the nitrogen atom (C) contained in the amine compound (C) are The number of moles of nitrogen atoms (nitrogen atoms of the tertiary amino group) is in the range of 1.0 to 8.0 times the number of moles of nitrogen atoms (nitrogen atoms of the secondary amino group) contained in the amine compound (B).
  • the present invention relates to a composition for separating carbon dioxide, which is characterized by the following.
  • the amine compound (C) all plays the role of adsorbing and dissipating carbon dioxide.
  • R 1 each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
  • R 2 represents an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms, or a total number of carbon atoms. It represents an oxybisalkylene group having 2 to 6 carbon atoms
  • R 3 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a 2-hydroxyethyl group, or a 2-hydroxypropyl group
  • n represents an integer of 1 to 4.
  • R 1 only needs to meet the above definition and is not particularly limited, but for example, each independently represents a methyl group, an ethyl group, a n-propyl group, or isopropyl group. Among these, R 1 is preferably a methyl group in terms of excellent carbon dioxide diffusion efficiency.
  • R 2 only needs to meet the above definition and is not particularly limited.
  • R 2 is preferably an ethylene group, an n-propylene group, an n-hexylene group, or an ethyleneoxyethylene group, from the viewpoint of excellent carbon dioxide diffusion efficiency, and a 1,2-ethylene group, More preferably, it is a 1,2-propylene group, a 1,3-propylene group, a 1,6-hexylene group, or an ethyleneoxyethylene group.
  • R 3 only needs to meet the above definition and is not particularly limited, but includes, for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and a 2-hydroxyethyl group. , or 2-hydroxypropyl group. Among these, R 3 is preferably a methyl group, 2-hydroxyethyl group, or 2-hydroxypropyl group in terms of excellent carbon dioxide diffusion efficiency.
  • amine compound (A) represented by the above general formula (1) or (2) include N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine, N,N,N',N' ',N'-pentamethyldiethylenetriamine, N,N,N',N'',N'-pentamethyldipropylenetriamine, N,N,N',N'',N'''-hexamethyltriethylenetetramine, N,N,N',N'-tetramethylhexylenediamine, 2-[[2-(dimethylamino)ethyl]methylamino]ethanol, bis(2-dimethylaminoethyl)ether , N-(2-hydroxypropyl)-N,N',N'',N''-tetramethyldiethylenetriamine, and 1-(2-dimethylaminoethyl)-4-methylpiperazine. can be mentioned.
  • R 4 and R 5 each independently represent an alkylene group having 2 to 3 carbon atoms.
  • R 4 and R 5 only need to meet the above definitions, and are not particularly limited, but may be, for example, an ethylene group or a propylene group.
  • R 4 and R 5 are preferably a 1,2-ethylene group, a 1,2-propylene group, or a 1,3-propylene group from the viewpoint of excellent carbon dioxide diffusion efficiency.
  • amine compound (B) represented by the above general formula (3) examples include piperazine and homopiperazine.
  • composition for carbon dioxide separation of the present invention essentially contains the amine compound (A) and the amine compound (B), but in addition to these, the composition further contains an amine represented by the general formula (4). It may also contain compound (C).
  • R 1 to R 6 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • R 1 to R 6 may correspond to the above definition and are not particularly limited, but each independently, for example, a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an n- A propyl group or an isopropyl group can be mentioned, and a hydrogen atom is preferable since it has excellent carbon dioxide diffusion efficiency.
  • a and b each independently represent 0 or 1.
  • the amine compounds (A), (B), and (C) may be commercially available or may be synthesized by a known method, and are not particularly limited. Further, the purity of these amine compounds is not particularly limited, but each is preferably 95% or more, and particularly preferably 99% or more.
  • the number of moles of nitrogen atoms (nitrogen atoms of tertiary amino group) contained in the amine compound (A) and the amine compound (C) is greater than that of the amine compound (B).
  • ) is characterized by a range of 1.0 to 8.0 times the number of moles of nitrogen atoms (nitrogen atoms of secondary amino groups) contained in the group.
  • the number of moles of nitrogen atoms (nitrogen atoms of the tertiary amino group) contained in the amine compound (A) and the amine compound (C) is the same as that contained in the amine compound (B).
  • the number of moles of nitrogen atoms (nitrogen atoms of secondary amino groups) is preferably in the range of 1.2 to 6.0 times, more preferably 1.4 to 4.0 times.
  • the carbon dioxide separation composition of the present invention is characterized by containing water in addition to the above-mentioned amine compound.
  • the composition for carbon dioxide separation of the present invention contains water, the absorbed carbon dioxide is easily ionized into bicarbonate, and the amount of carbon dioxide absorbed by the composition for carbon dioxide separation increases.
  • Examples of the type of water include tap water, ion exchange water, distilled water, etc., and any of these water may be used.
  • the concentration of water is preferably in the range of 30 to 95% by mass, more preferably in the range of 40 to 80% by mass of the entire composition for carbon dioxide separation.
  • the composition for carbon dioxide separation of the present invention also contains alkanolamines, propylene diamines, piperazine, etc. It may contain at least one amine compound (D) selected from the group consisting of polyamines, piperidines, morpholines, pyrrolidines, azepanes, and polyethylene polyamines.
  • amine compound (D) selected from the group consisting of polyamines, piperidines, morpholines, pyrrolidines, azepanes, and polyethylene polyamines.
  • alkanolamines include ethanolamine, N-methylethanolamine, N,N-dimethylethanolamine, diethanolamine, 2-(2-aminoethoxy)ethanol, 2- [2-(dimethylamino)ethoxy]ethanol, 2-[2-(diethylamino)ethoxy]ethanol, N-[2-(2-aminoethoxy)ethyl]ethanolamine, N-[2- ⁇ 2-(dimethylamino) ) ethoxy ⁇ ethyl]-N-methylethanolamine, or N-[2- ⁇ 2-(diethylamino)ethoxy ⁇ ethyl], N-ethylethanolamine.
  • the alkanolamines include ethanolamine, N-(2-aminoethyl)ethanolamine, and Preferably, it is at least one selected from the group consisting of 2-(2-aminoethoxy)ethanol.
  • propylene diamines include, for example.
  • 1,3-bis(dimethylamino)propaneethanolamine is preferred as the propylene diamine from the viewpoint of availability and manufacturing cost.
  • piperazine examples include 1-(2-hydroxyethyl)-4-methylpiperazine, 1-(2,3-dihydroxypropyl)-4-methylpiperazine, 1- (2,3-dihydroxypropyl)-4-ethylpiperazine, 1-(2,3-dihydroxypropyl)-4-propylpiperazine, 1-(2,3-dihydroxypropyl)-4-butylpiperazine, 1-(2-dihydroxypropyl)-4-butylpiperazine -hydroxy-3-methoxypropyl)-4-methylpiperazine, 1-(2-hydroxy-3-methoxypropyl)-4-ethylpiperazine, 1-(2-hydroxy-3-methoxypropyl)-4-propylpiperazine, 1-(2-hydroxy-3-methoxypropyl)-4-butylpiperazine, 1-(2,3-dimethoxypropyl)-4-methylpiperazine, 1-(2,3-dimethoxypropyl)-4-ethyl
  • piperidines include piperidine, 2-methylpiperidine, 1-(2,3-dihydroxypropyl)-piperidine, 1-(2,3-dihydroxypropyl)-4 -Methylpiperidine, 1-(2,3-dihydroxypropyl)-4-ethylpiperidine, 1-(2,3-dihydroxypropyl)-4-propylpiperidine, 1-(2,3-dihydroxypropyl)-4-butyl Piperidine, 1-(2-hydroxy-3-methoxypropyl)-piperidine, 1-(2-hydroxy-3-methoxypropyl)-4-methylpiperidine, 1-(2-hydroxy-3-methoxypropyl)-4- Ethylpiperidine, 1-(2-hydroxy-3-methoxypropyl)-4-propylpiperidine, 1-(2-hydroxy-3-methoxypropyl)-4-butylpiperidine, 1-(2,3-dimethoxypropyl)- piperidine, 1-(2,3-dimethoxypropyl)
  • morpholines include morpholine, 2-methylmorpholine, 2,6-dimethylmorpholine, 1-(2,3-dihydroxypropyl)-morpholine, 1-(2- Examples include hydroxy-3-methoxypropyl)-morpholine and 1-(2,3-dimethoxypropyl)-morpholine.
  • pyrrolidines include pyrrolidine, 2-methylpyrrolidine, 2,5-dimethylpyrrolidine, 1-(2,3-dihydroxypropyl)-pyrrolidine, 1-(2-hydroxy- Examples include 3-methoxypropyl)-pyrrolidine, 1-(2,3-dimethoxypropyl)-pyrrolidine, and 1,5-diazabicyclo[4.3.0]-5-nonene.
  • azepanes include azepane, 2-methylazepane, 2,7-dimethylazepane, 1,8-diazabicyclo[5.4.0]-7-undecene, etc. can be mentioned.
  • polyethylene polyamines include diethylenetriamine (DETA), triethylenetetramine (TETA), tetraethylenepentamine (TEPA), pentaethylenehexamine (PEHA), and hexaethyleneheptamine. (HEHA), or polyethylene polyamine having 8 or more amino groups.
  • DETA diethylenetriamine
  • TETA triethylenetetramine
  • TEPA tetraethylenepentamine
  • PEHA pentaethylenehexamine
  • HEHA hexaethyleneheptamine having 8 or more amino groups.
  • TETA refers to a compound in which four amino groups are connected in a linear or branched manner via an ethylene chain; Also includes those having a piperazine ring structure.
  • Specific compound names of TETA include, for example, 1,4,7,10-tetraazadecane, N,N-bis(2-aminoethyl)-1,2-ethanediamine, 1-[2-[( Examples include 2-aminoethyl)amino]ethyl]-piperazine and 1,4-bis(2-aminoethyl)-piperazine.
  • TEPA refers to a compound in which five amino groups are connected in a linear or branched manner via an ethylene chain, but in the present invention, TEPA also has five amino groups. , and those having a piperazine ring structure are also included.
  • TEPA Specific compound names of TEPA include, for example, 1,4,7,10,13-pentaazatridecane, N,N,N'-tris(2-aminoethyl)-1,2-ethanediamine, 1 -[2-[2-[(2-aminoethyl)amino]ethyl]amino]ethyl]-piperazine, 1-[2-[bis(2-aminoethyl)amino]ethyl]-piperazine, or bis Examples include [2-(1-piperazinyl)ethyl]amine and the like.
  • PEHA refers to a compound in which six amino groups are connected in a linear or branched manner via an ethylene chain, but in the present invention, PEHA also has six amino groups. , and those having a piperazine ring structure are also included.
  • PEHA Specific compound names of PEHA include, for example, 1,4,7,10,13,16-hexaazahexadecane, N,N,N',N'-tetrakis(2-aminoethyl)-1,2- Ethanediamine, N,N-bis(2-aminoethyl)-N'-[2-[(2-aminoethyl)amino]ethyl]-1,2-ethanediamine, 1-[2-[2-[2 -[2-[2-[(2-aminoethyl)amino]ethyl]amino]ethyl]amino]ethyl]-piperazine, 1-[2-[2-[2-[2-[bis(2-aminoethyl)amino] Examples include ethyl]amino]ethyl]-piperazine, N,N'-bis[2-(1-piperazinyl)ethyl]-1,2-ethanediamine, and the like.
  • HEHA refers to a compound in which seven amino groups are connected in a linear or branched manner via an ethylene chain, but in the present invention, it also has seven amino groups. , and those having a piperazine ring structure are also included.
  • HEHA Specific compound names of HEHA include, for example, 1,4,7,10,13,16,19-heptaazanonadecane, N-[2-[(2-aminoethyl)amino]ethyl]-N, N',N'-tris(2-aminoethyl)-1,2-ethanediamine, 1-[2-[2-[2-[2-[2-[(2-aminoethyl)amino] ethyl]amino]ethyl]amino]ethyl]amino]ethyl]-piperazine, or N-(2-aminoethyl)-N,N'-bis[2-(1-piperazinyl)ethyl]-1,2-ethanediamine etc.
  • polyethylene polyamine having 8 or more amino groups refers to a compound in which 8 or more amino groups are connected in a linear or branched manner via an ethylene chain, but in the present invention, Also included are those having eight or more amino groups and a piperazine ring structure.
  • Specific examples of polyethylene polyamines having 8 or more amino groups include, for example, the trade name "Poly8” (manufactured by Tosoh Corporation), polyethyleneimine, and the like.
  • polyethylene polyamines include diethylene triamine (DETA), 1,4,7,10-tetraazadecane, and N,N-bis(2-aminoethyl)-1,2-ethanediamine, 1-[2-[(2-aminoethyl)amino]ethyl]-piperazine, and 1,4-bis(2-aminoethyl) - triethylenetetramine (TETA) consisting of a mixture of piperazine, 1,4,7,10,13-pentaazatridecane, N,N,N'-tris(2-aminoethyl)-1,2-ethanediamine, 1-[2-[2-[2-[(2-aminoethyl)amino]ethyl]amino]ethyl]-piperazine, 1-[2-[bis(2-aminoethyl)amino]ethyl]-piperazine, and Tetraethylenepentamine (TEPA) consisting of a mixture of bis
  • Ethylenehexamine (PEHA), 1,4,7,10,13,16,19-heptaazanonadecane, N-[2-[(2-aminoethyl)amino]ethyl]-N,N',N'- Tris(2-aminoethyl)-1,2-ethanediamine, 1-[2-[2-[2-[2-[2-[(2-aminoethyl)amino]ethyl]amino]ethyl] Hexaethylene hepta consisting of a mixture of amino]ethyl]amino]ethyl]-piperazine, N-(2-aminoethyl)-N,N'-bis[2-(1-piperazinyl)ethyl]-1,2-ethanediamine It is preferable to use at least one selected from the group consisting of HEHA, and "Poly8" (trade name, manufactured by Tosoh Corporation), which is a polyethylene polyamine having eight
  • the amine compound (D) may be a commercially available one or one synthesized by a known method, and is not particularly limited. Further, the purity of the amine compound (D) is not particularly limited, but it is preferably 95% or more, particularly preferably 99% or more. If the purity is less than 95%, the amount of carbon dioxide absorbed may decrease.
  • the composition for carbon dioxide separation contains an amine compound (D), the total mass of the amine compound (A), amine compound (B), amine compound (C), and amine compound (D)
  • the mass of the amine compound (D) is not particularly limited, but it is preferably 1 to 50 mass%, more preferably 1 to 30 mass%, from the viewpoint of excellent carbon dioxide diffusion efficiency. It is preferably 1 to 20% by mass, and more preferably 1 to 20% by mass.
  • the method for separating carbon dioxide of the present invention includes the step of bringing the above composition for carbon dioxide separation into contact with a gas containing carbon dioxide, and causing the carbon dioxide to be highly selectively absorbed by the composition for carbon dioxide separation. It is characterized by Further, in the carbon dioxide separation method of the present invention, after the step, the carbon dioxide absorbed in the carbon dioxide separation composition is removed by heating and/or reducing the pressure of the carbon dioxide separation composition. It may also include a step of dissipating.
  • the carbon dioxide separation method of the present invention there is no particular restriction on the method of bringing the carbon dioxide-containing gas into contact with the carbon dioxide separation composition of the present invention, and any known method can be used.
  • Known methods include a bubbling method and a facing contact method using a packed column or plate column.
  • the temperature at which carbon dioxide-containing gas is absorbed into the carbon dioxide separation composition of the present invention is not particularly limited, but is usually between 0°C and 50°C. I can list a range.
  • the temperature at which carbon dioxide is diffused from the carbon dioxide separation composition of the present invention is not particularly limited, but can usually be in the range of 60 to 150°C. However, from the viewpoint of energy reduction, the temperature is preferably 100°C or less.
  • the carbon dioxide separation composition of the present invention can be used in a carbon dioxide chemical absorption method as a carbon dioxide absorption/dissipation agent by supporting or adhering it to any carrier.
  • the chemical absorption method involves bringing the above carbon dioxide separation composition into contact with a gas containing carbon dioxide to absorb carbon dioxide, and then dissipating the absorbed carbon dioxide by heating and/or reducing the pressure. represent.
  • the temperature at which carbon dioxide is diffused is generally set at 100°C or higher; however, when using the composition for separating carbon dioxide of the present invention, there are no particular temperature restrictions and the temperature is lower than 100°C. The temperature may be set to .
  • the carrier is not particularly limited, for example, silica, alumina, magnesia, porous glass, activated carbon, polymethyl methacrylate-based porous resin, or fibers can be used.
  • silica there are many types of silica known, including crystalline and non-crystalline (amorphous) silica, such as zeolite-like silica having pores and mesoporous silica.
  • crystalline and non-crystalline (amorphous) silica such as zeolite-like silica having pores and mesoporous silica.
  • carbon dioxide absorption/dissipation agent of the present invention there are no particular restrictions on the silica that can be used, and any commercially available silica can be used, but silica with a large surface area is preferred.
  • the amount of carbon dioxide separation composition supported in the carbon dioxide absorption/dispersion agent using the carrier of the present invention is superior to the carbon dioxide separation composition in terms of the amount of carbon dioxide absorbed and the loading operation of the carbon dioxide separation composition.
  • the amount is preferably 5 to 70% by weight, more preferably 10 to 60% by weight, based on the total weight of the carrier in a supported state.
  • the carbon dioxide absorption/dispersion agent using the carrier of the present invention can be applied to a carbon dioxide separation method widely known as a solid absorption method.
  • the solid absorption method refers to a method in which a carbon dioxide separating agent and a gas containing carbon dioxide are brought into contact to absorb carbon dioxide, and then the absorbed carbon dioxide is diffused by applying high temperature or reduced pressure.
  • the temperature at which carbon dioxide is diffused is generally set at 100°C or higher; however, when using the carbon dioxide separation composition of the present invention, there are no particular restrictions regarding temperature, and even temperatures below 100°C may be used. good.
  • the above gas containing carbon dioxide may be pure carbon dioxide gas or may be a mixed gas containing carbon dioxide and other gases.
  • the other gas include, but are not limited to, air, nitrogen, oxygen, hydrogen, argon, neon, helium, carbon monoxide, water vapor, methane, and nitrogen oxides.
  • the mixed gas that can be applied to the carbon dioxide separation method of the present invention is not particularly limited as long as it contains carbon dioxide, but in order to improve the separation performance between carbon dioxide and other gases, the carbon dioxide concentration is preferably 5 to 50% by volume, more preferably 10 to 30% by volume.
  • the carbon dioxide separation method of the present invention there is no problem even if steps other than the above steps (absorption step, diffusion step) are additionally implemented.
  • steps other than the above steps for example, a cooling process, a heating process, a washing process, an extraction process, an ultrasonic treatment process, a distillation process, a filtration process, a process of treating with other chemical liquids, etc. can be carried out as appropriate.
  • the carbon dioxide separation method of the present invention is not particularly limited, but can be used, for example, in the separation of carbon dioxide (CO 2 ) from combustion exhaust gas generated in thermal power plants, steel plants, cement factories, etc., and in steam reforming. It can be applied to the separation of carbon dioxide (CO 2 ) from steam reformed gas obtained in a reforming process.
  • a mixed air flow of 140 mL/min of carbon dioxide gas and 560 mL/min of nitrogen gas (hereinafter referred to as "main mixed air flow") was blown into the above carbon dioxide separation composition, using a gas flow meter and a carbon dioxide concentration meter.
  • main mixed air flow 140 mL/min of carbon dioxide gas and 560 mL/min of nitrogen gas
  • the temperature of the gas absorption bottle was adjusted to 70°C, the main mixed airflow was blown into the bottle, and the diffusion rate of carbon dioxide gas was measured using a gas flow meter and a carbon dioxide concentration meter.
  • the carbon dioxide gas diffusion rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 59.0 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • Example 2 N,N,N',N'',N''-pentamethyldiethylenetriamine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo) 29g, piperazine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo, anhydrous) 11g, and pure water 60g were mixed and stirred, and carbon dioxide was separated. A composition (100 g) was obtained. The same operation as in Example 1 was performed to measure the carbon dioxide gas absorption rate and carbon dioxide gas diffusion rate of the composition for carbon dioxide separation. The carbon dioxide gas absorption rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 185 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation. The carbon dioxide gas diffusion rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 66.8 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • Example 3 N,N,N',N'',N''-pentamethyldiethylenetriamine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo) 27g, piperazine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo, anhydrous product) 13g, and pure water 60g were mixed and stirred, and carbon dioxide was separated.
  • a composition (100 g) was obtained.
  • the same operation as in Example 1 was performed to measure the carbon dioxide gas absorption rate and carbon dioxide gas diffusion rate of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas absorption rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 194 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas diffusion rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 59.8 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • Example 4 N,N,N',N'',N''-pentamethyldiethylenetriamine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo) 20g, piperazine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo, anhydrous) 15g, and pure water 65g were mixed and stirred, and carbon dioxide was separated. A composition (100 g) was obtained. The same operation as in Example 1 was performed to measure the carbon dioxide gas absorption rate and carbon dioxide gas diffusion rate of the composition for carbon dioxide separation. The carbon dioxide gas absorption rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 195 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation. The carbon dioxide gas diffusion rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 46.9 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • Example 5 N,N,N',N'',N''-pentamethyldiethylenetriamine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo) 36g, piperazine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo, anhydrous) 14g, and pure water 50g were mixed and stirred, and carbon dioxide was separated. A composition (100 g) was obtained. The same operation as in Example 1 was performed to measure the carbon dioxide gas absorption rate and carbon dioxide gas diffusion rate of the composition for carbon dioxide separation. The carbon dioxide gas absorption rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 200 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation. The carbon dioxide gas diffusion rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 86.9 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • Example 6 N,N,N',N'',N''-pentamethyldiethylenetriamine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 30g, piperazine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., anhydrous product) 5.0g, and pure water 65g were mixed and stirred, followed by dioxidation.
  • a composition for carbon separation (100 g) was obtained.
  • the same operation as in Example 1 was performed to measure the carbon dioxide gas absorption rate and carbon dioxide gas diffusion rate of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas absorption rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 126 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas diffusion rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 66.4 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • Example 7 N,N,N',N'',N''-pentamethyldiethylenetriamine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo) 20g, piperazine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo, anhydrous) 2.1g, and pure water 77.9g were mixed and stirred.
  • a composition for carbon dioxide separation (100 g) was obtained.
  • the same operation as in Example 1 was performed to measure the carbon dioxide gas absorption rate and carbon dioxide gas diffusion rate of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas absorption rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 124 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas diffusion rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 49.5 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • Example 8 27 g of 1-(2-dimethylaminoethyl)-4-methylpiperazine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 10 g of piperazine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., anhydrous product), and 63 g of pure water were mixed and stirred to form a composition for carbon dioxide separation ( 100g) was obtained.
  • the same operation as in Example 1 was performed to measure the carbon dioxide gas absorption rate and carbon dioxide gas diffusion rate of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas absorption rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 154 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas diffusion rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 55.8 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • Example 9 2-[[2-(dimethylamino)ethyl]methylamino]ethanol (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo) 34 g, piperazine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo, anhydrous) 10 g, and pure water 56 g were mixed and stirred to form a composition for carbon dioxide separation. (100 g) was obtained. The same operation as in Example 1 was performed to measure the carbon dioxide gas absorption rate and carbon dioxide gas diffusion rate of the composition for carbon dioxide separation. The carbon dioxide gas absorption rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 163 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation. The carbon dioxide gas diffusion rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 46.8 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • Example 10 37 g of bis(2-dimethylaminoethyl) ether (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo), 10 g of piperazine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo, anhydrous), and 53 g of pure water were mixed and stirred to obtain a composition for carbon dioxide separation (100 g). .
  • the same operation as in Example 1 was performed to measure the carbon dioxide gas absorption rate and carbon dioxide gas diffusion rate of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas absorption rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 184 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas diffusion rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 81.5 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • Example 11 27 g of N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 10 g of piperazine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., anhydrous product), and 63 g of pure water were mixed and stirred to obtain a carbon dioxide separation composition (100 g). ) was obtained.
  • the same operation as in Example 1 was performed to measure the carbon dioxide gas absorption rate and carbon dioxide gas diffusion rate of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas absorption rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 175 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas diffusion rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 41.1 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • Example 12 N,N,N',N'',N''',N'''-hexamethyltriethylenetetramine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 27 g, piperazine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., anhydrous product) 10 g, and pure water 63 g were mixed and stirred to obtain a composition for carbon dioxide separation (100 g).
  • the same operation as in Example 1 was performed to measure the carbon dioxide gas absorption rate and carbon dioxide gas diffusion rate of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas absorption rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 158 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas diffusion rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 40.1 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • Example 13 N,N,N',N'',N''-Pentamethyldipropylenetriamine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo) 31g, piperazine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo, anhydrous) 10g, and pure water 59g were mixed and stirred, and then the carbon dioxide A composition for carbon separation (100 g) was obtained.
  • the same operation as in Example 1 was performed to measure the carbon dioxide gas absorption rate and carbon dioxide gas diffusion rate of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas absorption rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 192 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas diffusion rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 56.9 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • Example 14 Mix and stir 34 g of N-(2-hydroxypropyl)-N,N',N'',N''-tetramethyldiethylenetriamine (manufactured by Tosoh), 10 g of piperazine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo, anhydrous product), and 56 g of pure water, A composition for carbon dioxide separation (100 g) was obtained. The same operation as in Example 1 was performed to measure the carbon dioxide gas absorption rate and carbon dioxide gas diffusion rate of the composition for carbon dioxide separation. The carbon dioxide gas absorption rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 155 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation. The carbon dioxide gas diffusion rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 57.6 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • Example 15 N,N,N',N'',N''-pentamethyldiethylenetriamine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo) 20g, piperazine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo, anhydrous) 14g, 1,4-diazabicyclo[2,2,2] 20 g of octane-2-methanol (manufactured by Tosoh) and 46 g of pure water were mixed and stirred to obtain a composition for carbon dioxide separation (100 g). The same operation as in Example 1 was performed to measure the carbon dioxide gas absorption rate and carbon dioxide gas diffusion rate of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas absorption rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 194 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas diffusion rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 70.9 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • Example 16 N,N,N',N'',N''-pentamethyldiethylenetriamine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo) 13 g, piperazine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo, anhydrous) 14 g, 1,4-diazabicyclo[2,2,2] 13 g of octane-2-methanol (manufactured by Tosoh) and 60 g of pure water were mixed and stirred to obtain a composition for carbon dioxide separation (100 g). The same operation as in Example 1 was performed to measure the carbon dioxide gas absorption rate and carbon dioxide gas diffusion rate of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas absorption rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 187 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas diffusion rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 49.8 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • Example 17 N,N,N',N'',N''-pentamethyldiethylenetriamine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo) 13 g, piperazine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo, anhydrous) 14 g, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] 13 g of octane (manufactured by Tosoh) and 60 g of pure water were mixed and stirred to obtain a composition for carbon dioxide separation (100 g). The same operation as in Example 1 was performed to measure the carbon dioxide gas absorption rate and carbon dioxide gas diffusion rate of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas absorption rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 190 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas diffusion rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 49.1 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • Example 1 30 g of N,N,N',N'',N''-pentamethyldiethylenetriamine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 70 g of pure water were mixed and stirred to obtain a composition for carbon dioxide separation (100 g). The same operation as in Example 1 was performed to measure the carbon dioxide gas absorption rate and carbon dioxide gas diffusion rate of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas absorption rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 33.5 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas diffusion rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 5.37 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • Comparative example 2 30 g of 1-(2-dimethylaminoethyl)-4-methylpiperazine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 70 g of pure water were mixed and stirred to obtain a composition for carbon dioxide separation (100 g). The same operation as in Example 1 was performed to measure the carbon dioxide gas absorption rate and carbon dioxide gas diffusion rate of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas absorption rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 25.1 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas diffusion rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 14.5 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • Example 3 30 g of 2-[[2-(dimethylamino)ethyl]methylamino]ethanol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 70 g of pure water were mixed and stirred to obtain a composition for carbon dioxide separation (100 g).
  • the same operation as in Example 1 was performed to measure the carbon dioxide gas absorption rate and carbon dioxide gas diffusion rate of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas absorption rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 40.3 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas diffusion rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 28.7 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • Comparative example 4 30 g of bis(2-dimethylaminoethyl) ether (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 70 g of pure water were mixed and stirred to obtain a composition for carbon dioxide separation (100 g). The same operation as in Example 1 was performed to measure the carbon dioxide gas absorption rate and carbon dioxide gas diffusion rate of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas absorption rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 34.6 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas diffusion rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 16.4 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • the same operation as in Example 1 was performed to measure the carbon dioxide gas absorption rate and carbon dioxide gas diffusion rate of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas absorption rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 203 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • the carbon dioxide gas diffusion rate per unit time for 30 minutes immediately after the start of the main mixed air flow blowing was 27.7 mL/min per 1 L of the composition for carbon dioxide separation.
  • Example 18 N,N,N',N'',N''-pentamethyldiethylenetriamine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 13.5 g, piperazine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., anhydrous product) 5 g, and pure water 31.5 g were mixed and stirred. A composition for carbon dioxide separation (50 g) was obtained. This was placed in a 200 mL gas absorption bottle, and the temperature was adjusted to 40°C in a water bath.
  • a mixed air flow (200 mL/min) of 20 mL/min of carbon dioxide gas, 170 mL/min of nitrogen gas, and 10 mL/min of nitrogen dioxide gas was blown into the above carbon dioxide separation composition for 24 hours, and the water lost at this time was removed.
  • a simulated deterioration solution was prepared. Next, this simulated degraded solution was heated in an oil bath at 100° C., and a mixed flow of carbon dioxide gas at 140 mL/min and nitrogen gas at 560 mL/min was blown into the solution for 1 hour to prepare a simulated degraded lean solution. The temperature of this simulated degraded lean liquid was adjusted to 40° C. in a water bath, the main mixed airflow was blown into it, and the same operation as in Example 1 was performed to measure the carbon dioxide gas absorption rate.
  • the above composition for separating carbon dioxide was heated in a 100°C oil bath without blowing nitrogen dioxide gas, and a mixed air flow of 140 mL/min of carbon dioxide gas and 560 mL/min of nitrogen gas was blown into it for 1 hour. , a lean solution was prepared. Next, the temperature of the lean liquid was adjusted to 40° C. in a water bath, the present mixed airflow was blown into the lean liquid, and the same operation as in Example 1 was performed to measure the carbon dioxide gas absorption rate.
  • the carbon dioxide separation composition of the present invention has a higher CO 2 emission rate and excellent CO 2 emission performance than conventional carbon dioxide separation compositions. Ta.
  • the carbon dioxide separation composition of the present invention has a synergistically higher CO 2 emission rate compared to the carbon dioxide separation composition shown in the comparative example, and has an unexpected and remarkable effect. was gotten.
  • the number of moles of the nitrogen atoms (nitrogen atoms of the tertiary amino group) of the amine compound (A) and the amine compound (C) is the nitrogen atom of the amine compound (B) ( Since the number of moles of the nitrogen atom of the secondary amino group was within a specific range, the CO 2 dissipation performance was excellent.
  • composition for carbon dioxide separation of the present invention is less likely to deteriorate its CO 2 absorption performance even if nitrogen oxides are mixed in, compared to the composition for carbon dioxide separation shown in Comparative Example 10. It was found that this was effective (Example 18).
  • composition for separating carbon dioxide of the present invention can efficiently separate carbon dioxide from exhaust gas discharged in large quantities, for example, from large-scale thermal power generation.

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Abstract

従来公知のＮ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ''，Ｎ''－ペンタメチルジエチレントリアミンの水溶液を用いた二酸化炭素吸収液は、二酸化炭素の放散速度が低いという課題があった。　明細書記載の一般式（１）、又は（２）で示されるアミン化合物（Ａ）と、明細書記載の一般式（３）で示されるアミン化合物（Ｂ）と、水を含み、さらに明細書記載の一般式（４）で示されるアミン化合物（Ｃ）を含んでいてもよい、二酸化炭素分離用組成物であって、アミン化合物（Ａ）とアミン化合物（Ｃ）に含まれる窒素原子（三級アミノ基の窒素原子）のモル数が、アミン化合物（Ｂ）に含まれる窒素原子（二級アミノ基の窒素原子）のモル数に対して１．０～８．０倍の範囲であることを特徴とする、二酸化炭素分離用組成物を用いる。

Description

二酸化炭素分離用アミン組成物
　本発明は、二酸化炭素を含有する混合ガスから二酸化炭素を分離するための二酸化炭素分離用組成物に関する。
　近年、地球温暖化問題のため、二酸化炭素の分離・回収が注目されており、二酸化炭素吸収液の開発が盛んにおこなわれている。
　二酸化炭素吸収液として、モノエタノールアミン水溶液が最も一般的である。モノエタノールアミンは、安価で工業的に入手しやすいが、低温で吸収した二酸化炭素を１２０℃以上の高温にしないと放散しないという特性がある。そして、二酸化炭素放散温度を水の沸点以上にすると、水の高い潜熱、比熱のため、二酸化炭素の回収に多くのエネルギーを要することになる。
　そのため、モノエタノールアミンより二酸化炭素放散温度が低く、二酸化炭素回収エネルギーの低いアミンの開発がおこなわれている。例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’－ペンタメチルジエチレントリアミン（特許文献１）が提案されている。
日本国特表２０１８－５３１１４７号公報
　従来公知のＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’－ペンタメチルジエチレントリアミンの水溶液を用いた二酸化炭素吸収液は、二酸化炭素の放散性能が低いという課題があった。二酸化炭素の分離回収については、（ｉ）混合ガスから吸収剤への二酸化炭素の吸収、及び（ｉｉ）吸収液に吸収された二酸化炭素の放散、の繰返しによってなされるが、二酸化炭素の放散性能が低い場合、（ｉｉ）の放散工程に必要なエネルギーが増大し、二酸化炭素分離回収プロセス全体のエネルギー効率を低下させてしまうという課題が生じる。本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、二酸化炭素の放散性能が高い二酸化炭素分離用組成物、並びに二酸化炭素の分離方法を提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定のアミン化合物と特定のアミン化合物を含有する二酸化炭素分離用組成物が、上記課題を解決できるという知見を見出し、本発明を完成させるに至った。
　すなわち、本発明は以下の［１］乃至［７］に存する。
　［１］
　下記一般式（１）、又は（２）で示されるアミン化合物（Ａ）と、下記一般式（３）で示されるアミン化合物（Ｂ）と、水を含み、さらに下記一般式（４）で示されるアミン化合物（Ｃ）を含んでいてもよい、二酸化炭素分離用組成物であって、アミン化合物（Ａ）とアミン化合物（Ｃ）に含まれる窒素原子（三級アミノ基の窒素原子）のモル数が、アミン化合物（Ｂ）に含まれる窒素原子（二級アミノ基の窒素原子）のモル数に対して１．０～８．０倍の範囲であることを特徴とする、二酸化炭素分離用組成物。
［上記一般式（１）及び（２）中、Ｒ１は、各々独立して、炭素数１～３のアルキル基を表す。Ｒ２は、炭素数２～６のアルキレン基、又は総炭素数２～６のオキシビスアルキレン基を表す。Ｒ３は、炭素数１～３のアルキル基、２－ヒドロキシエチル基、又は２－ヒドロキシプロピル基を表す。ｎは、１～４の整数を表す。］
［上記一般式（３）中、Ｒ４、及びＲ５は、各々独立して、炭素数２～３のアルキレン基を表す。］
［上記一般式（４）中、Ｒ１～Ｒ６は、各々独立して、水素原子、又は炭素数１～３のアルキル基を表す。ａ及びｂは、それぞれ独立に、０又は１を表す。］
　［２］
　上記のアミン化合物（Ａ）が、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’－ペンタメチルジエチレントリアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’－ペンタメチルジプロピレントリアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’－ヘキサメチルトリエチレンテトラミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチルヘキシレンジアミン、２－［［２－（ジメチルアミノ）エチル］メチルアミノ］エタノール、ビス（２－ジメチルアミノエチル）エーテル、Ｎ－（２－ヒドロキシプロピル）－Ｎ，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”－テトラメチルジエチレントリアミン、及び１－（２－ジメチルアミノエチル）－４－メチルピペラジンからなる群より選ばれる少なくとも一つのアミン化合物（Ａ）であることを特徴とする、上記［１］に記載の二酸化炭素分離用組成物。
　［３］
　上記のアミン化合物（Ｂ）が、ピペラジン、又はホモピペラジンである、上記［１］又は［２］に記載の二酸化炭素分離用組成物。
　［４］
　上記のアミン化合物（Ｃ）が、１，４－ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン－２－メタノール、又は１，４－ジアザビシクロ［２．２．２］オクタンである、上記［１］乃至［３］のいずれかに記載の二酸化炭素分離用組成物。
　［５］
　水の濃度が、二酸化炭素分離用組成物全体の３０～９５質量％であることを特徴とする、上記［１］乃至［４］のいずれかに記載の二酸化炭素分離用組成物。
　［６］
　上記［１］乃至［５］のいずれかに記載の二酸化炭素分離用組成物に、二酸化炭素を含むガスを接触させて、該混合ガス中の二酸化炭素を前記の二酸化炭素分離用組成物に吸収させる工程を含むことを特徴とする、二酸化炭素の分離方法。
　［７］
　上記［１］乃至［５］のいずれかに記載の二酸化炭素分離用組成物に、二酸化炭素を含むガスを接触させて、該混合ガス中の二酸化炭素を前記の二酸化炭素分離用組成物に吸収させる工程、及び前記の二酸化炭素を吸収した二酸化炭素分離用組成物を加熱及び／又は減圧して、前記の二酸化炭素分離用組成物から二酸化炭素を放散させる工程を含むことを特徴とする、二酸化炭素の分離方法。
　本発明の二酸化炭素分離用組成物は、従来公知の材料に比べて単位質量当たりの二酸化炭素放散速度が速く、二酸化炭素の放散性能に優れるという特徴があり、大量の二酸化炭素を吸収分離処理することができるという効果を有する。このため、本発明は、大規模火力発電などで大量に排出される排気ガス中の二酸化炭素を効率よく分離することができ、二酸化炭素の分離・回収プロセス全体の効率を高められるという点で、工業的に極めて有用である。
　以下、本発明を詳細に説明する。
　まず、本発明の二酸化炭素分離用組成物について説明する。
　本発明の二酸化炭素分離用組成物は、上記一般式（１）、又は（２）で示されるアミン化合物（Ａ）と、上記一般式（３）で示されるアミン化合物（Ｂ）と、水を含み、さらに上記一般式（４）で示されるアミン化合物（Ｃ）を含んでいてもよい二酸化炭素分離用組成物であって、アミン化合物（Ａ）とアミン化合物（Ｃ）に含まれる窒素原子（三級アミノ基の窒素原子）のモル数が、アミン化合物（Ｂ）に含まれる窒素原子（二級アミノ基の窒素原子）のモル数に対して１．０～８．０倍の範囲であることをその特徴とする、二酸化炭素分離用組成物に係る。
　本発明において、上記一般式（１）、又は（２）で示されるアミン化合物（Ａ）と、上記一般式（３）で示されるアミン化合物（Ｂ）と、上記一般式（４）で示されるアミン化合物（Ｃ）は、いずれも二酸化炭素を吸着したり、放散したりする役割を担う。
　上記一般式（１）、又は（２）において、Ｒ１は、各々独立して、炭素数１～３のアルキル基を表し、Ｒ２は、炭素数２～６のアルキレン基、又は総炭素数２～６のオキシビスアルキレン基を表し、Ｒ３は、炭素数１～３のアルキル基、２－ヒドロキシエチル基、又は２－ヒドロキシプロピル基を表し、ｎは、１～４の整数を表す。
　上記一般式（１）、又は（２）において、Ｒ１は、上記の定義に該当すればよく、特に限定するものではないが、例えば、各々独立して、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、又はイソプロピル基を挙げることができる。これらのうち、二酸化炭素の放散効率に優れる点で、Ｒ１は、メチル基であることが好ましい。
　上記一般式（１）において、Ｒ２は、上記の定義に該当すればよく、特に限定するものではないが、例えば、エチレン基、ｎ－プロピレン基、ｎ－ブチレン基、ｎ－ペンチレン基、ｎ－ヘキシレン基、又はエチレンオキシエチレン基を挙げることができる。これらのうち、二酸化炭素の放散効率に優れる点で、当該Ｒ２は、エチレン基、ｎ－プロピレン基、ｎ－ヘキシレン基、又はエチレンオキシエチレン基であることが好ましく、１，２－エチレン基、１，２－プロピレン基、１，３－プロピレン基、１，６－へキシレン基、又はエチレンオキシエチレン基であることがより好ましい。
　上記一般式（１）において、Ｒ３は、上記の定義に該当すればよく、特に限定するものではないが、例えば、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、２－ヒドロキシエチル基、又は２－ヒドロキシプロピル基を挙げることができる。これらのうち、二酸化炭素の放散効率に優れる点で、当該Ｒ３は、メチル基、２－ヒドロキシエチル基、又は２－ヒドロキシプロピル基であることが好ましい。
　上記一般式（１）、又は（２）で示されるアミン化合物（Ａ）の具体例としては、例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’－ペンタメチルジエチレントリアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’－ペンタメチルジプロピレントリアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’－ヘキサメチルトリエチレンテトラミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチルヘキシレンジアミン、２－［［２－（ジメチルアミノ）エチル］メチルアミノ］エタノール、ビス（２－ジメチルアミノエチル）エーテル、Ｎ－（２－ヒドロキシプロピル）－Ｎ，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”－テトラメチルジエチレントリアミン、及び１－（２－ジメチルアミノエチル）－４－メチルピペラジンからなる群より選ばれる少なくとも一つを挙げることができる。
　上記一般式（３）において、Ｒ４、及びＲ５は、各々独立して、炭素数２～３のアルキレン基を表す。
　上記一般式（３）において、Ｒ４、及びＲ５は、上記の定義に該当すればよく、特に限定するものではないが、例えば、エチレン基、又はプロピレン基を挙げることができる。当該Ｒ４、及びＲ５については、二酸化炭素の放散効率に優れる点で、１，２－エチレン基、１，２－プロピレン基、又は１，３－プロピレン基であることが好ましい。
　上記一般式（３）で示されるアミン化合物（Ｂ）の具体例としては、例えば、ピペラジン、又はホモピペラジンを挙げることができる。
　また、本発明の二酸化炭素分離用組成物は、前記アミン化合物（Ａ）及びアミン化合物（Ｂ）を含むことを必須とするが、これらに加えて、さらに上記一般式（４）で示されるアミン化合物（Ｃ）を含んでもよい。
　上記一般式（４）において、Ｒ１～Ｒ６は、各々独立して、水素原子、又は炭素数１～３のアルキル基を表す。
　上記一般式（４）において、Ｒ１～Ｒ６は、上記の定義に該当すればよく、特に限定するものではないが、各々独立して、例えば、水素原子、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、又はイソプロピル基を挙げることができ、二酸化炭素の放散効率に優れる点で、水素原子であることが好ましい。
　上記一般式（４）において、ａ及びｂは、それぞれ独立に、０又は１を表す。
　ａ＝１且つｂ＝１のとき、上記の一般式（４）は下記一般式（４ａ）で示される。
［上記一般式（４ａ）中、Ｒ１～Ｒ６の定義及び好ましい範囲は、上記の一般式（４）において示したＲ１～Ｒ６の定義及び好ましい範囲と同義である。］
　ａ＝０且つｂ＝１のとき、上記の一般式（４）は下記一般式（４ｂ）で示される。
［上記一般式（４ｂ）中、Ｒ１～Ｒ６の定義及び好ましい範囲は、上記の一般式（４）において示したＲ１～Ｒ６の定義及び好ましい範囲と同義である。］
　ａ＝０且つｂ＝０のとき、上記の一般式（４）は下記一般式（４ｃ）で示される。
［上記一般式（４ｃ）中、Ｒ１～Ｒ６の定義及び好ましい範囲は、上記の一般式（４）において示したＲ１～Ｒ６の定義及び好ましい範囲と同義である。］
　上記一般式（４）で示されるアミン化合物の具体例としては、例えば、以下の化合物（例示化合物１～２１）を挙げる事ができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
　上記一般式（４）で示されるアミン化合物については、二酸化炭素の放散効率に優れる点で、１，４－ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン－２－メタノール（Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒ５＝Ｒ６＝水素原子、ａ＝０、ｂ＝１、例示化合物１）、又は１，４－ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン（Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒ５＝Ｒ６＝水素原子、ａ＝０、ｂ＝０、例示化合物１５）であることが好ましい。
　本発明において、アミン化合物（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）は市販のものを用いてもよいし、公知の方法により合成したものを用いてもよく、特に限定されない。また、これらのアミン化合物の純度としては、特に限定するものではないが、いずれも、それぞれ、９５％以上であることが好ましく、９９％以上が特に好ましい。
　本発明の二酸化炭素分離用組成物については、上記の通り、アミン化合物（Ａ）とアミン化合物（Ｃ）に含まれる窒素原子（三級アミノ基の窒素原子）のモル数が、アミン化合物（Ｂ）に含まれる窒素原子（二級アミノ基の窒素原子）のモル数に対して１．０～８．０倍の範囲であることをその特徴とする。
　なお、二酸化炭素の放散効率に優れる点で、アミン化合物（Ａ）とアミン化合物（Ｃ）に含まれる窒素原子（三級アミノ基の窒素原子）のモル数が、アミン化合物（Ｂ）に含まれる窒素原子（二級アミノ基の窒素原子）のモル数に対して１．２～６．０倍の範囲であることが好ましく、１．４～４．０倍の範囲であることがより好ましい。
　本発明の二酸化炭素分離用組成物においては、前記のアミン化合物の他に水を含有することを特徴とする。本発明の二酸化炭素分離用組成物が水を含むことによって、吸収された二酸化炭素が重炭酸イオン化されやすくなり、前記の二酸化炭素分離用組成物による二酸化炭素の吸収量が増加する。
　水の種類としては、例えば水道水、イオン交換水、蒸留水等があげられるが、これら何れの水を使用しても差し支えない。
　水の濃度としては、二酸化炭素分離用組成物全体の３０～９５質量％の範囲が好ましく、４０～８０質量％の範囲がより好ましい。
　本発明の二酸化炭素分離用組成物については、アミン化合物（Ａ）、アミン化合物（Ｂ）、及びアミン化合物（Ｃ）に加えて、さらに、これらとは異なる、アルカノールアミン類、プロピレンジアミン類、ピペラジン類、ピペリジン類、モルホリン類、ピロリジン類、アゼパン類、及びポリエチレンポリアミン類からなる群より選ばれる少なくとも１種のアミン化合物（Ｄ）を含んでいてもよい。当該アミン化合物（Ｄ）を共存させることで、二酸化炭素分離用組成物の単位質量当たりのＮ原子含有量を増やすことができる場合があり、二酸化炭素分離用組成物の単位質量当たりの二酸化炭素吸収量の増加が期待できる点で、工業的に有利である場合がある。
　本発明において、前記のアルカノールアミン類としては、具体例としては、例えば、エタノールアミン、Ｎ－メチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、２－（２－アミノエトキシ）エタノール、２－［２－（ジメチルアミノ）エトキシ］エタノール、２－［２－（ジエチルアミノ）エトキシ］エタノール、Ｎ－［２－（２－アミノエトキシ）エチル］エタノールアミン、Ｎ－［２－｛２－（ジメチルアミノ）エトキシ｝エチル］－Ｎ－メチルエタノールアミン、又はＮ－［２－｛２－（ジエチルアミノ）エトキシ｝エチル］，Ｎ－エチルエタノールアミン等が挙げられる。これらのうち、二酸化炭素分離用組成物の単位質量当たりの二酸化炭素吸収量の増加が期待できる点で、前記のアルカノールアミン類としては、エタノールアミン、Ｎ－（２－アミノエチル）エタノールアミン、及び２－（２－アミノエトキシ）エタノールからなる群より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
　本発明において、前記のプロピレンジアミン類としては、具体例としては、例えば、等が挙げられる。これらのうち、入手のし易さ、及び製造コストの観点から、プロピレンジアミン類としては、１，３－ビス（ジメチルアミノ）プロパンエタノールアミンであることが好ましい。
　本発明において、前記のピペラジン類としては、具体例としては、例えば、１－（２－ヒドロキシエチル）－４－メチルピペラジン、１－（２，３－ジヒドロキシプロピル）－４－メチルピペラジン、１－（２，３－ジヒドロキシプロピル）－４－エチルピペラジン、１－（２，３－ジヒドロキシプロピル）－４－プロピルピペラジン、１－（２，３－ジヒドロキシプロピル）－４－ブチルピペラジン、１－（２－ヒドロキシ－３－メトキシプロピル）－４－メチルピペラジン、１－（２－ヒドロキシ－３－メトキシプロピル）－４－エチルピペラジン、１－（２－ヒドロキシ－３－メトキシプロピル）－４－プロピルピペラジン、１－（２－ヒドロキシ－３－メトキシプロピル）－４－ブチルピペラジン、１－（２，３－ジメトキシプロピル）－４－メチルピペラジン、１－（２，３－ジメトキシプロピル）－４－エチルピペラジン、１－（２，３－ジメトキシプロピル）－４－プロピルピペラジン、１－（２，３－ジメトキシプロピル）－４－ブチルピペラジン、又は１，４－ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン等が挙げられる。
　本発明において、前記のピペリジン類としては、具体例としては、例えば、ピペリジン、２－メチルピペリジン、１－（２，３－ジヒドロキシプロピル）－ピペリジン、１－（２，３－ジヒドロキシプロピル）－４－メチルピペリジン、１－（２，３－ジヒドロキシプロピル）－４－エチルピペリジン、１－（２，３－ジヒドロキシプロピル）－４－プロピルピペリジン、１－（２，３－ジヒドロキシプロピル）－４－ブチルピペリジン、１－（２－ヒドロキシ－３－メトキシプロピル）－ピペリジン、１－（２－ヒドロキシ－３－メトキシプロピル）－４－メチルピペリジン、１－（２－ヒドロキシ－３－メトキシプロピル）－４－エチルピペリジン、１－（２－ヒドロキシ－３－メトキシプロピル）－４－プロピルピペリジン、１－（２－ヒドロキシ－３－メトキシプロピル）－４－ブチルピペリジン、１－（２，３－ジメトキシプロピル）－ピペリジン、１－（２，３－ジメトキシプロピル）－４－メチルピペリジン、１－（２，３－ジメトキシプロピル）－４－エチルピペリジン、１－（２，３－ジメトキシプロピル）－４－プロピルピペリジン、又は１－（２，３－ジメトキシプロピル）－４－ブチルピペリジン等が挙げられる。
　本発明において、前記のモルホリン類としては、具体例としては、例えば、モルホリン、２－メチルモルホリン、２，６－ジメチルモルホリン、１－（２，３－ジヒドロキシプロピル）－モルホリン、１－（２－ヒドロキシ－３－メトキシプロピル）－モルホリン、又は１－（２，３－ジメトキシプロピル）－モルホリン等が挙げられる。
　本発明において、ピロリジン類としては、具体例としては、例えば、ピロリジン、２－メチルピロリジン、２，５－ジメチルピロリジン、１－（２，３－ジヒドロキシプロピル）－ピロリジン、１－（２－ヒドロキシ－３－メトキシプロピル）－ピロリジン、１－（２，３－ジメトキシプロピル）－ピロリジン、又は１，５－ジアザビシクロ［４．３．０］－５－ノネン等が挙げられる。
　本発明において、前記のアゼパン類としては、具体例としては、例えば、アゼパン、２－メチルアゼパン、２，７－ジメチルアゼパン、又は１，８－ジアザビシクロ［５．４．０］－７－ウンデセン等が挙げられる。
　本発明において、前記のポリエチレンポリアミン類としては、具体例としては、例えば、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、テトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）、ペンタエチレンヘキサミン（ＰＥＨＡ）、ヘキサエチレンヘプタミン（ＨＥＨＡ）、又は８以上のアミノ基を有するポリエチレンポリアミン等が挙げられる。
　ここで、前記の「ＴＥＴＡ」とは、４つのアミノ基がエチレン鎖を介して直鎖状又は分岐状に連なっている化合物を指すが、本発明においては、同じくアミノ基を４つ有しており、且つピペラジン環構造を有するものも含まれる。ＴＥＴＡの具体的な化合物名としては、例えば、１，４，７，１０－テトラアザデカン、Ｎ，Ｎ－ビス（２－アミノエチル）－１，２－エタンジアミン、１－［２－［（２－アミノエチル）アミノ］エチル］－ピペラジン、又は１、４－ビス（２－アミノエチル）－ピペラジン等が挙げられる。
　また、前記の「ＴＥＰＡ」とは、５つのアミノ基がエチレン鎖を介して直鎖状又は分岐状に連なっている化合物を指すが、本発明においては、同じくアミノ基を５つ有しており、且つピペラジン環構造を有するものも含まれる。ＴＥＰＡの具体的な化合物名としては、例えば、１，４，７，１０，１３－ペンタアザトリデカン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’－トリス（２－アミノエチル）－１，２－エタンジアミン、１－［２－［２－［２－［（２－アミノエチル）アミノ］エチル］アミノ］エチル］－ピペラジン、１－［２－［ビス（２－アミノエチル）アミノ］エチル］－ピペラジン、又はビス［２－（１－ピペラジニル）エチル］アミン等が挙げられる。
　また、前記の「ＰＥＨＡ」とは、６つのアミノ基がエチレン鎖を介して直鎖状又は分岐状に連なっている化合物を指すが、本発明においては、同じくアミノ基を６つ有しており、且つピペラジン環構造を有するものも含まれる。ＰＥＨＡの具体的な化合物名としては、例えば、１，４，７，１０，１３，１６－ヘキサアザヘキサデカン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラキス（２－アミノエチル）－１，２－エタンジアミン、Ｎ，Ｎ－ビス（２－アミノエチル）－Ｎ’－［２－［（２－アミノエチル）アミノ］エチル］－１，２－エタンジアミン、１－［２－［２－［２－［２－［２－［（２－アミノエチル）アミノ］エチル］アミノ］エチル］アミノ］エチル］－ピペラジン、１－［２－［２－［２－［ビス（２－アミノエチル）アミノ］エチル］アミノ］エチル］－ピペラジン、又はＮ，Ｎ’－ビス［２－（１－ピペラジニル）エチル］－１，２－エタンジアミン等が挙げられる。
　また、前記の「ＨＥＨＡ」とは、７つのアミノ基がエチレン鎖を介して直鎖状又は分岐状に連なっている化合物を指すが、本発明においては、同じくアミノ基を７つ有しており、且つピペラジン環構造を有するものも含まれる。ＨＥＨＡの具体的な化合物名としては、例えば、１，４，７，１０，１３，１６，１９－ヘプタアザノナデカン、Ｎ－［２－［（２－アミノエチル）アミノ］エチル］－Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－トリス（２－アミノエチル）－１，２－エタンジアミン、１－［２－［２－［２－［２－［２－［２－［（２－アミノエチル）アミノ］エチル］アミノ］エチル］アミノ］エチル］アミノ］エチル］－ピペラジン、又はＮ－（２－アミノエチル）－Ｎ，Ｎ’－ビス［２－（１－ピペラジニル）エチル］－１，２－エタンジアミン等が挙げられる。
　また、前記の「８以上のアミノ基を有するポリエチレンポリアミン」とは、８つ以上のアミノ基がエチレン鎖を介して直鎖状又は分岐状に連なっている化合物を指すが、本発明においては、同じくアミノ基を８つ以上有しており、且つピペラジン環構造を有するものも含まれる。８以上のアミノ基を有するポリエチレンポリアミンの具体例としては、例えば、商品名「Ｐｏｌｙ８」（東ソー株式会社製）、ポリエチレンイミン等が挙げられる。
　これらのうち、二酸化炭素分離用組成物の単位質量当たりの二酸化炭素吸収量の増加が期待できる点で、ポリエチレンポリアミン類としては、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、１，４，７，１０－テトラアザデカン、Ｎ，Ｎ－ビス（２－アミノエチル）－１，２－エタンジアミン、１－［２－［（２－アミノエチル）アミノ］エチル］－ピペラジン、及び１、４－ビス（２－アミノエチル）－ピペラジンの混合物よりなるトリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、１，４，７，１０，１３－ペンタアザトリデカン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’－トリス（２－アミノエチル）－１，２－エタンジアミン、１－［２－［２－［２－［（２－アミノエチル）アミノ］エチル］アミノ］エチル］－ピペラジン、１－［２－［ビス（２－アミノエチル）アミノ］エチル］－ピペラジン、及びビス［２－（１－ピペラジニル）エチル］アミンの混合物よりなるテトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）、１，４，７，１０，１３，１６－ヘキサアザヘキサデカン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラキス（２－アミノエチル）－１，２－エタンジアミン、Ｎ，Ｎ－ビス（２－アミノエチル）－Ｎ’－［２－［（２－アミノエチル）アミノ］エチル］－１，２－エタンジアミン、１－［２－［２－［２－［２－［２－［（２－アミノエチル）アミノ］エチル］アミノ］エチル］アミノ］エチル］－ピペラジン、１－［２－［２－［２－［ビス（２－アミノエチル）アミノ］エチル］アミノ］エチル］－ピペラジン、及びＮ，Ｎ’－ビス［２－（１－ピペラジニル）エチル］－１，２－エタンジアミンの混合物よりなるペンタエチレンヘキサミン（ＰＥＨＡ）、１，４，７，１０，１３，１６，１９－ヘプタアザノナデカン、Ｎ－［２－［（２－アミノエチル）アミノ］エチル］－Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－トリス（２－アミノエチル）－１，２－エタンジアミン、１－［２－［２－［２－［２－［２－［２－［（２－アミノエチル）アミノ］エチル］アミノ］エチル］アミノ］エチル］アミノ］エチル］－ピペラジン、Ｎ－（２－アミノエチル）－Ｎ，Ｎ’－ビス［２－（１－ピペラジニル）エチル］－１，２－エタンジアミンの混合物よりなるヘキサエチレンヘプタミン（ＨＥＨＡ）、並びに８以上のアミノ基を有するポリエチレンポリアミンである商品名「Ｐｏｌｙ８」（東ソー株式会社製）からなる群より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
　本発明において、アミン化合物（Ｄ）は、市販のものでもよいし、公知の方法により合成したものでもよく、特に限定されない。また、アミン化合物（Ｄ）の純度としては、特に限定するものではないが、９５％以上であることが好ましく、９９％以上であることが特に好ましい。純度が９５％を下回ると、二酸化炭素の吸収量が低下する恐れがある。
　本発明において、二酸化炭素分離用組成物がアミン化合物（Ｄ）を含有する場合、上記アミン化合物（Ａ）、アミン化合物（Ｂ）、アミン化合物（Ｃ）、及びアミン化合物（Ｄ）の合計質量に占めるアミン化合物（Ｄ）の質量は、特に制限されるものではないが、二酸化炭素の放散効率に優れる点で、１～５０質量％であることが好ましく、１～３０質量％であることがより好ましく、１～２０質量％であることがより好ましい。
　次に、上記の二酸化炭素分離用組成物を用いた二酸化炭素の分離方法について説明する。
　本発明の二酸化炭素の分離方法は、上記の二酸化炭素分離用組成物と二酸化炭素を含むガスを接触させ、前記二酸化炭素を前記二酸化炭素分離用組成物に高選択的に吸収させる工程を有することを特徴とする。また、本発明の二酸化炭素の分離方法は、前記工程の後、前記の二酸化炭素分離用組成物を加熱及び／又は減圧することにより、前記の二酸化炭素分離用組成物に吸収された二酸化炭素を放散させる工程を含んでいてもよい。
　本発明の二酸化炭素の分離方法において、二酸化炭素を含むガスを、本発明の二酸化炭素分離用組成物に接触させる方法については、特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。公知の方法としては、バブリング法や、充填塔又は棚段塔を用いた対向接触法などが挙げられる。
　本発明の二酸化炭素の分離方法において、二酸化炭素を含むガスを、本発明の二酸化炭素分離用組成物に吸収させる際の温度としては、特に制限するものではないが、通常０℃～５０℃の範囲を挙げることができる。
　本発明の二酸化炭素の分離方法において、二酸化炭素を本発明の二酸化炭素分離用組成物から放散させる温度は、特に制限するものではないが、通常６０～１５０℃の範囲を挙げることができる。但し、エネルギー低減の観点から、１００℃以下とすることが好ましい。
　また、本発明の二酸化炭素分離用組成物については、これを任意の担体に担持又は添着させてなる二酸化炭素吸収放散剤として、二酸化炭素の化学吸収法に用いることができる。
　当該化学吸収法は、上記の二酸化炭素分離用組成物と二酸化炭素を含むガスを接触させ、二酸化炭素を吸収させた後、加熱及び／又は減圧することにより吸収された二酸化炭素を放散させる方法を表す。この化学吸収法では、一般的に二酸化炭素を放散させる温度は１００℃以上とされるが、本発明の二酸化炭素分離用組成物を使用する場合には、特に温度に関する制約は無く、１００℃未満の温度としてもよい。
　前記の担体としては、特に限定するものではないが、例えば、シリカ、アルミナ、マグネシア、多孔性ガラス、活性炭、ポリメチルメタクリレート系の多孔性樹脂、又は繊維などを用いることができる。
　前記のシリカとしては、結晶性と非結晶性（アモルファス）があり、細孔を有するゼオライト状のシリカ、メソポーラスシリカなど多種知られている。本発明の二酸化炭素吸収放散剤において、使用できるシリカには特に制限はなく、工業的に流通しているものを使用することができるが、表面積が大きいシリカが好ましい。
　本発明の担体を用いた二酸化炭素吸収放散剤における二酸化炭素分離用組成物の担持量は、二酸化炭素の吸収量及び二酸化炭素分離用組成物の担持操作に優れる点で、二酸化炭素分離用組成物が担持された状態の担体の全質量に対し５～７０質量％であることが好ましく、更に好ましくは１０～６０質量％である。
　本発明の担体を用いた二酸化炭素吸収放散剤は固体吸収法として広く知られた二酸化炭素分離方法に適用できる。固体吸収法は、二酸化炭素分離剤と二酸化炭素を含むガスを接触させ、二酸化炭素を吸収させた後、高温又は減圧することにより吸収された二酸化炭素を放散させる方法を表す。固体吸収法では、一般的に二酸化炭素を放散させる温度は１００℃以上とされるが、本発明の二酸化炭素分離組成物を使用する場合には、特に温度に関する制約は無く、１００℃未満としてもよい。
　上記の二酸化炭素を含むガスについては、純粋な二酸化炭素ガスであってもよいし、二酸化炭素とその他ガスを含む混合ガスであってもよい。前記のその他のガスとしては、特に限定するものではないが、例えば、大気、窒素、酸素、水素、アルゴン、ネオン、ヘリウム、一酸化炭素、水蒸気、メタン、又は窒素酸化物等が挙げられる。
　本発明の二酸化炭素の分離方法に適用できる混合ガスについては、二酸化炭素を含む混合ガスであれば特に制限されないが、二酸化炭素と他のガスとの分離性能を向上させるためには、二酸化炭素濃度が５～５０体積％であることが好ましく、より好ましくは１０～３０体積％であることが望ましい。
　本発明の二酸化炭素の分離方法においては、上記の工程（吸収工程、放散工程）以外の工程を追加して実施しても一向に差し支えない。例えば、冷却工程、加熱工程、洗浄工程、抽出工程、超音波処理工程、蒸留工程、ろ過工程、その他薬液で処理する工程などを適宜実施することができる。
　本発明の二酸化炭素の分離方法は、特に限定するものではないが、例えば、火力発電所、鉄鋼プラント、及びセメント工場などで発生する燃焼排ガスからの二酸化炭素（ＣＯ２）の分離や、水蒸気改質プロセスで得られる水蒸気改質ガスからの二酸化炭素（ＣＯ２）の分離に適用することができる。
　以下に実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。
　［実施例１］
　Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’－ペンタメチルジエチレントリアミン（東京化成工業製）　２７ｇ、ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　１０ｇ、及び純水　６３ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。これを２００ｍＬのガス吸収瓶に入れ、水浴で４０℃に調温した。前記の二酸化炭素分離用組成物に１４０ｍＬ／分の二酸化炭素ガスと５６０ｍＬ／分の窒素ガスの混合気流（以下、「本混合気流」という）を吹き込み、ガス流量計と二酸化炭素濃度計を用いて二酸化炭素ガスの吸収速度を測定したところ、本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり１６５ｍＬ／分であった。
　次に、上記のガス吸収瓶を７０℃に調温し、本混合気流を吹き込み、ガス流量計と二酸化炭素濃度計を用いて二酸化炭素ガスの放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり５９．０ｍＬ／分であった。
　［実施例２］
　Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’－ペンタメチルジエチレントリアミン（東京化成工業製）　２９ｇ、ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　１１ｇ、及び純水　６０ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり１８５ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり６６．８ｍＬ／分であった。
　［実施例３］
　Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’－ペンタメチルジエチレントリアミン（東京化成工業製）　２７ｇ、ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　１３ｇ、及び純水　６０ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり１９４ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり５９．８ｍＬ／分であった。
　［実施例４］
　Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’－ペンタメチルジエチレントリアミン（東京化成工業製）　２０ｇ、ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　１５ｇ、及び純水　６５ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり１９５ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり４６．９ｍＬ／分であった。
　［実施例５］
　Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’－ペンタメチルジエチレントリアミン（東京化成工業製）　３６ｇ、ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　１４ｇ、及び純水　５０ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり２００ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり８６．９ｍＬ／分であった。
　［実施例６］
　Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’－ペンタメチルジエチレントリアミン（東京化成工業製）　３０ｇ、ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　５．０ｇ、及び純水　６５ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり１２６ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり６６．４ｍＬ／分であった。
　［実施例７］
　Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’－ペンタメチルジエチレントリアミン（東京化成工業製）　２０ｇ、ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　２．１ｇ、及び純水　７７．９ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり１２４ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり４９．５ｍＬ／分であった。
　［実施例８］
　１－（２－ジメチルアミノエチル）－４－メチルピペラジン（東京化成工業製）　２７ｇ、ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　１０ｇ、及び純水　６３ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり１５４ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり５５．８ｍＬ／分であった。
　［実施例９］
　２－［［２－（ジメチルアミノ）エチル］メチルアミノ］エタノール（東京化成工業製）　３４ｇ、ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　１０ｇ、及び純水　５６ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり１６３ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり４６．８ｍＬ／分であった。
　［実施例１０］
　ビス（２－ジメチルアミノエチル）エーテル（東京化成工業製）　３７ｇ、ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　１０ｇ、及び純水　５３ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり１８４ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり８１．５ｍＬ／分であった。
　［実施例１１］
　Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチルエチレンジアミン（東京化成工業製）　２７ｇ、ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　１０ｇ、及び純水　６３ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり１７５ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり４１．１ｍＬ／分であった。
　［実施例１２］
　Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’－ヘキサメチルトリエチレンテトラミン（東京化成工業製）　２７ｇ、ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　１０ｇ、及び純水　６３ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり１５８ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり４０．１ｍＬ／分であった。
　［実施例１３］
　Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’－ペンタメチルジプロピレントリアミン（東京化成工業製）　３１ｇ、ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　１０ｇ、及び純水　５９ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり１９２ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり５６．９ｍＬ／分であった。
　［実施例１４］
　Ｎ－（２－ヒドロキシプロピル）－Ｎ，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”－テトラメチルジエチレントリアミン（東ソー製）　３４ｇ、ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　１０ｇ、及び純水　５６ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり１５５ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり５７．６ｍＬ／分であった。
　［実施例１５］
　Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’－ペンタメチルジエチレントリアミン（東京化成工業製）　２０ｇ、ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　１４ｇ、１，４－ジアザビシクロ［２，２，２］オクタン－２－メタノール（東ソー製）　２０ｇ、及び純水　４６ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり１９４ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり７０．９ｍＬ／分であった。
　［実施例１６］
　Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’－ペンタメチルジエチレントリアミン（東京化成工業製）　１３ｇ、ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　１４ｇ、１，４－ジアザビシクロ［２，２，２］オクタン－２－メタノール（東ソー製）　１３ｇ、及び純水　６０ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり１８７ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり４９．８ｍＬ／分であった。
　［実施例１７］
　Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’－ペンタメチルジエチレントリアミン（東京化成工業製）　１３ｇ、ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　１４ｇ、１，４－ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン（東ソー製）　１３ｇ、及び純水　６０ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり１９０ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり４９．１ｍＬ／分であった。
　［比較例１］
　Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’－ペンタメチルジエチレントリアミン（東京化成工業製）　３０ｇ、及び純水　７０ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり３３．５ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり５．３７ｍＬ／分であった。
　［比較例２］
　１－（２－ジメチルアミノエチル）－４－メチルピペラジン（東京化成工業製）　３０ｇ、及び純水　７０ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり２５．１ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり１４．５ｍＬ／分であった。
　［比較例３］
　２－［［２－（ジメチルアミノ）エチル］メチルアミノ］エタノール（東京化成工業製）　３０ｇ、及び純水　７０ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり４０．３ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり２８．７ｍＬ／分であった。
　［比較例４］
　ビス（２－ジメチルアミノエチル）エーテル（東京化成工業製）　３０ｇ、及び純水　７０ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり３４．６ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり１６．４ｍＬ／分であった。
　［比較例５］
　ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　３０ｇ、及び純水　７０ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり２１９ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり１３．６ｍＬ／分であった。
　［比較例６］
　Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’－ペンタメチルジエチレントリアミン（東京化成工業製）　１０ｇ、ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　１０ｇ、及び純水　８０ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり１４４ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり２８．０ｍＬ／分であった。
　［比較例７］
　Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’－ペンタメチルジエチレントリアミン（東京化成工業製）　２０ｇ、ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　１．６ｇ、及び純水　７８．４ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり１００ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり３９．８ｍＬ／分であった。
　［比較例８］
　ビス（３－ジアミノプロピル）アミン（東京化成工業製）　１５ｇ、ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　１５ｇ、及び純水　７０ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり２０３ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり２７．７ｍＬ／分であった。
　［比較例９］
　ビス（３－ジアミノプロピル）アミン（東京化成工業製）　２９ｇ、ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　１０ｇ、及び純水　６１ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（１００ｇ）を得た。実施例１と同様の操作を行って、当該二酸化炭素分離用組成物の二酸化炭素ガス吸収速度と二酸化炭素ガス放散速度を測定した。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり２０１ｍＬ／分であった。本混合気流吹込み開始直後３０分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散速度は、二酸化炭素分離用組成物　１Ｌ当たり３６．０ｍＬ／分であった。
　［実施例１８］
　Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’－ペンタメチルジエチレントリアミン（東京化成工業製）　１３．５ｇ、ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　５ｇ、及び純水　３１．５ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（５０ｇ）を得た。これを２００ｍＬのガス吸収瓶に入れ、水浴で４０℃に調温した。前記の二酸化炭素分離用組成物に２０ｍＬ／分の二酸化炭素ガスと１７０ｍＬ／分の窒素ガスと１０ｍＬ／分の二酸化窒素ガスの混合気流（２００ｍＬ／分）を２４時間吹き込み、この時に損失した水分を補給し、模擬劣化溶液を調製した。次いで、この模擬劣化溶液を１００℃の油浴で加熱し、１４０ｍＬ／分の二酸化炭素ガスと５６０ｍＬ／分の窒素ガスの混合気流を１時間吹き込み、模擬劣化リーン液を調製した。この模擬劣化リーン液について、水浴で４０℃に調温し、本混合気流を吹き込み、実施例１と同様の操作を行って、二酸化炭素ガス吸収速度を測定した。
　比較対象として、前記の二酸化炭素分離用組成物に二酸化窒素ガスを吹き込まずに１００℃の油浴で加熱し、１４０ｍＬ／分の二酸化炭素ガスと５６０ｍＬ／分の窒素ガスの混合気流を１時間吹き込み、リーン液を調製した。次いで、前記リーン液について、水浴で４０℃に調温し、本混合気流を吹き込み、実施例１と同様の操作を行って、二酸化炭素ガス吸収速度を測定した。
　前記リーン液の二酸化炭素ガス吸収速度を１００％とした場合、模擬劣化リーン液の二酸化炭素ガス吸収速度は１００％であった。
　［比較例１０］
　ビス（３－ジアミノプロピル）アミン（東京化成工業製）　７．５ｇ、ピペラジン（東京化成工業製、無水品）　７．５ｇ、及び純水　３５ｇを混合撹拌し、二酸化炭素分離用組成物（５０ｇ）を得た。実施例１８において用いた二酸化炭素分離用組成物（５０ｇ）の代わりに、本比較例の二酸化炭素分離用組成物（５０ｇ）を用いた以外は、実施例１８と同様の操作を行い、本比較例組成物の二酸化炭素ガス吸収速度（模擬劣化前、及び後）を測定した。当該二酸化炭素分離用組成物のリーン液の二酸化炭素ガス吸収速度を１００％とした場合、模擬劣化リーン液の二酸化炭素ガス吸収速度は８９％に低下した。
　上記実施例と比較例の対比から明らかなように、本発明の二酸化炭素分離用組成物は、従来の二酸化炭素分離用組成物に比べ、ＣＯ２放散速度が高く、ＣＯ２放散性能に優れていた。
　また、本発明の二酸化炭素分離用組成物は、比較例で示した二酸化炭素分離用組成物と対比して、相乗効果的にＣＯ２放散速度が高くなっており、予想し得ない顕著な効果が得られた。
　また、本発明の二酸化炭素分離用組成物は、アミン化合物（Ａ）とアミン化合物（Ｃ）の窒素原子（三級アミノ基の窒素原子）のモル数が、アミン化合物（Ｂ）の窒素原子（二級アミノ基の窒素原子）のモル数に対して特定の範囲であることにより、ＣＯ２放散性能に優れていた。
　また、本発明の本発明の二酸化炭素分離用組成物は、比較例１０で示した二酸化炭素分離用組成物に比べて、窒素酸化物の混入があっても、ＣＯ２吸収性能が低下しにくい効果を奏することが認められた（実施例１８）。
　本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の本質と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることについては当業者にとって明らかである。
　なお、２０２２年４月１９日に出願された日本特許出願２０２２－０６８９８９号、の明細書、特許請求の範囲及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
　本発明の二酸化炭素分離用組成物は、例えば、大規模火力発電などで大量に排出される排気ガス中の二酸化炭素を効率よく分離することができる。

Claims (7)

  1. 　下記一般式（１）、又は（２）で示されるアミン化合物（Ａ）と、下記一般式（３）で示されるアミン化合物（Ｂ）と、水を含み、さらに下記一般式（４）で示されるアミン化合物（Ｃ）を含んでいてもよい、二酸化炭素分離用組成物であって、アミン化合物（Ａ）とアミン化合物（Ｃ）に含まれる窒素原子（三級アミノ基の窒素原子）のモル数が、アミン化合物（Ｂ）に含まれる窒素原子（二級アミノ基の窒素原子）のモル数に対して１．０～８．０倍の範囲であることを特徴とする、二酸化炭素分離用組成物。
    ［上記一般式（１）及び（２）中、Ｒ１は、各々独立して、炭素数１～３のアルキル基を表す。Ｒ２は、炭素数２～６のアルキレン基、又は総炭素数２～６のオキシビスアルキレン基を表す。Ｒ３は、炭素数１～３のアルキル基、２－ヒドロキシエチル基、又は２－ヒドロキシプロピル基を表す。ｎは、１～４の整数を表す。］
    ［上記一般式（３）中、Ｒ４、及びＲ５は、各々独立して、炭素数２～３のアルキレン基を表す。］
    ［上記一般式（４）中、Ｒ１～Ｒ６は、各々独立して、水素原子、又は炭素数１～３のアルキル基を表す。ａ及びｂは、それぞれ独立に、０又は１を表す。］
  2. 　上記のアミン化合物（Ａ）が、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’－ペンタメチルジエチレントリアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’－ペンタメチルジプロピレントリアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’－ヘキサメチルトリエチレンテトラミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチルヘキシレンジアミン、２－［［２－（ジメチルアミノ）エチル］メチルアミノ］エタノール、ビス（２－ジメチルアミノエチル）エーテル、Ｎ－（２－ヒドロキシプロピル）－Ｎ，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”－テトラメチルジエチレントリアミン、及び１－（２－ジメチルアミノエチル）－４－メチルピペラジンからなる群より選ばれる少なくとも一つのアミン化合物（Ａ）であることを特徴とする、請求項１に記載の二酸化炭素分離用組成物。
  3. 　上記のアミン化合物（Ｂ）が、ピペラジン、又はホモピペラジンである、請求項１に記載の二酸化炭素分離用組成物。
  4. 　上記のアミン化合物（Ｃ）が、１，４－ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン－２－メタノール、又は１，４－ジアザビシクロ［２．２．２］オクタンである、請求項１に記載の二酸化炭素分離用組成物。
  5. 　水の濃度が、二酸化炭素分離用組成物全体の３０～９５質量％であることを特徴とする、請求項１に記載の二酸化炭素分離用組成物。
  6. 　請求項１乃至５のいずれかに記載の二酸化炭素分離用組成物に、二酸化炭素を含むガスを接触させて、該混合ガス中の二酸化炭素を前記の二酸化炭素分離用組成物に吸収させる工程を含むことを特徴とする、二酸化炭素の分離方法。
  7. 　請求項１乃至５のいずれかに記載の二酸化炭素分離用組成物に、二酸化炭素を含むガスを接触させて、該混合ガス中の二酸化炭素を前記の二酸化炭素分離用組成物に吸収させる工程、及び前記の二酸化炭素を吸収した二酸化炭素分離用組成物を加熱及び／又は減圧して、前記の二酸化炭素分離用組成物から二酸化炭素を放散させる工程を含むことを特徴とする、二酸化炭素の分離方法。
PCT/JP2023/015529 2022-04-19 2023-04-18 二酸化炭素分離用アミン組成物 WO2023204222A1 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011121633A1 (ja) * 2010-03-29 2011-10-06 株式会社 東芝 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
WO2021121983A1 (fr) * 2019-12-16 2021-06-24 IFP Energies Nouvelles Procede d'élimination de composes acides d'un effluent gazeux avec une solution absorbante d'amines tertiaires

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