JP2024522555A - 液体流からの熱安定アミン塩の除去及び関連方法 - Google Patents

Abstract

供給流を受け入れるためのアミン溶液区画と、廃棄物区画と、アニオン源流を受け入れるアニオン源区画、又は熱安定アニオンを平衡させるアニオンを提供するために配置されたバイポーラ膜とを有する、少なくとも１つの反復ユニットを含む電気透析ゾーンに、汚染された水性アミン溶液の供給流を通過させるステップを含む、熱安定アミン塩を汚染された水性アミン溶液から除去するための方法が提案される。アニオン消尽源流のアニオン源濃度と相関があるアニオン源関連パラメータ、又は廃棄物流の酸濃度と相関がある廃棄物パラメータのモニタリングが実行され、モニタリングされたパラメータに従って、アニオン源の添加、又は廃棄物流の除去がさらに調節される。【選択図】図４

Description

発明の詳細な説明

［技術分野］
[001]本技法は、液体流からの熱安定アミン塩の除去、より詳細には、塩形態のアミンを遊離塩基形態のアミンに変換し、熱安定アミン塩のアニオンを、改変電気透析ゾーンに加えられ、会合（ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ）した塩基の塩として除去するための方法に関する。この特許発明は、電気透析システムへの塩基の添加を適切に制御する方法、及びまた廃棄物流における材料の所望の濃度を制御するために、廃棄物流からの材料の放出を制御する適切な方法を網羅することになる。

［背景］
[002]アミンを含む吸収剤を使用して、酸ガス、例えば、二酸化炭素、硫化水素及び二酸化硫黄などをプロセスガス流から除去するために、多種多様な吸収方法が提案されている。

[003]このような吸収方法には、典型的には、酸ガスのうちの１種又は複数を含有するプロセスガス流を、吸収ゾーンに通過させることを伴い、吸収ゾーンで、プロセスガス流はアミン吸収剤を含むリーン（ｌｅａｎ）溶媒と接触する。プロセスガス流に対して酸ガスが消尽した生成物ガス流は、生成物として吸収ゾーンから引き出される。アミン吸収剤と吸収された酸ガスとを含むリッチ（ｒｉｃｈ）溶媒流も、吸収ゾーンから引き出され、再生ゾーン、例えばストリッピングカラムに送られ、ストリッピングカラムで、吸収された酸ガスが溶媒から脱着して、酸ガスを含むテールガス流と、本明細書で前に記載したリーン溶媒流とを提供する。

[004]このような酸ガス吸収方法における一般的な問題は、吸収ステップ及び再生ステップの一方又は両方の間に、副生成物として、アミンの熱安定塩がしばしば形成されることである。アミンの熱安定塩は、例えば、プロセスガスに強酸、例えば、塩酸又は硫酸が存在する場合に形成されうる。

[005]アミンの熱安定塩は、アミン系回収方法によるプロセスガスからＳＯ_２を除去する場合、亜硫酸アニオンが硫酸アニオンに酸化されたときにも形成されうる。熱安定塩を形成し、熱安定アニオンと呼ばれる典型的なアニオンとしては、例えば、硫酸アニオン、チオ硫酸アニオン、ポリチオン酸アニオン、チオシアン酸アニオン、酢酸アニオン、ギ酸アニオン、硝酸アニオン、塩化物アニオン、シュウ酸イオンが挙げられ、加えて、Ｈ_２Ｓ及びＣＯ_２スクラビングに好適なアミンについては、亜硫酸アニオンが挙げられる。熱安定塩は、一般には、方法の条件下で、酸ガスについての吸収能力を有せず、再生可能ではない。そのため、酸ガスについて十分な程度の吸収能力を保持するために、熱安定塩のレベルが制御される必要がある。

[006]熱安定アミン塩をアミン含有流から除去するための方法として、電気透析が提案されている。典型的な電気透析方法、例えば、米国特許第５，９１０，６１１号に記載されている方法では、熱安定アニオン（例えば硫酸アニオン）を熱安定塩から解離させ、遊離塩基形態のアミン（脱プロトン化）と単純な熱安定塩、例えば硫酸ナトリウムとを提供するために、苛性アルカリ、例えば水酸化ナトリウムが、アミンの熱安定塩含有流に加えられる。単純な熱安定塩は、次いで、荷電イオンがアニオン及びカチオン選択性膜を透過する従来の電気透析によって、分離される。遊離塩基形態のアミンは、非イオン性であり、膜を透過せず、生成物として電気透析ゾーンから放出される。しばしば、従来の電気透析方法は、所望の量の熱安定塩が除去されるまでプロセス流を再循環させるバッチモードで運用することができる。

[007]ある種の問題は、上に記載したような電気透析方法の使用から生じうる。例えば、電気透析ゾーンからのアミン生成物は、遊離塩基形態で提供されるため、吸収中の溶媒減少をもたらしうる過剰な揮発性を有することがある。加えて、方法をバッチモードで運用する場合、電気透析ゾーンの区画内のｐＨ及びイオン強度は、不連続的な動作で変動する。結果として、電気透析ゾーンの膜は、しばしば収縮及び膨張を被り、最終的に機械的障害を受けやすい。その上、電気透析ゾーンにおける膜を通した透過に起因して、苛性アルカリ処理ステップにおいてアミンが遊離塩基形態に変換されない程度にまで、アミンが大幅に減少しうる。加えて、従来の電気透析方法では、浸透圧の力の結果として、膜を通した大幅な減少がありうる。

[008]代替的な電気透析方法は、米国特許第６，５１７，７００号に記載されており、改変電気透析ゾーンにおいて、熱安定アニオンを再生可能な非熱安定アニオンに置換することによって、熱安定アニオンの除去を達成する。この方法では、再生可能アニオンが塩基として、電気透析スタックに導入され、電気透析スタックのセル内で、供給塩基（例えばＮａＯＨ）は最初、構成要素であるＮａ^＋とＯＨ^－とに分離している。Ｎａ^＋（カチオン）は、続いて、電気透析方法において廃棄物流に直接的に移動し、一方で、ＯＨ^－（アニオン）は、供給アミン流に移動する。アミン供給流中で、アニオン（ＯＨ^－）は、プロトン化アミンと直接反応して、遊離塩基アミンを形成することができる。この同じアミン流において、電気的中性を維持するために、同量（等価）のアニオンが、膜を越えて廃棄物流に移動し、カチオン（Ｎａ^＋）によって中和されて中性廃棄物流を形成する。アミン流には望ましくないものであるナトリウムを、続いて除去する必要がないという点で、プロトン化アミンが塩基アニオン（ＯＨ^－）と直接反応することは、塩基分子（ＮａＯＨ）全体をアミン流に加えるよりも効率的且つ効果的である。電気透析構成におけるアミン流は、アニオン性膜に結合し、ｉｎ ｓｉｔｕで中和されるため、アミンの減少及び総合的な運用効率が改善する。

[009]しかしながら、過剰の又は不十分な量の塩基がプロセスに供給されることがあり、時間とともに、プロセスが不安定及び又は運用不能になる。

[010]したがって、熱安定アミン塩をアミン流から解離させるための運用の安定性を増強する、改善された技法が依然として必要とされている。

［概要］
[011]本明細書では、熱安定アミン塩を遊離塩基アミンと非アミン塩とに変換するための方法が提供される。提案される方法の実施態様では、アミン溶液中の熱安定アミン塩を、当初会合していたアミン以外の塩基の塩と、遊離塩基形態のアミンとに変換するために、改変電気透析ゾーンに、苛性アルカリなどの塩基を供給することを利用する。提案される方法の実施態様は、特に、プロセスへの塩基の供給（質量及び流速）、並びに廃棄物流における塩基アニオンの放出（質量及び流速）のうちの少なくとも１つを制御することを含み、増強された運用の安定性をもたらすことができる。本技法は、電気透析ゾーンにおけるアミンの高度な回収を提供することができ、酸ガス吸収方法と高度に統合することができる。

[012]一態様では、熱安定アミン塩を、汚染された水性アミン溶液から除去するための方法が提供される。方法は、
会合した熱安定アニオンを有する塩形態のアミンを含む汚染された水性アミン溶液の供給流を、カソード区画、アノード区画及び少なくとも１つの反復ユニットを有する電気透析ゾーンに通過させるステップであって、少なくとも１つの反復ユニットが、
カソード区画とアノード区画との間に配置されたアニオン源区画、
供給流を受け入れるための、アニオン源区画とアノード区画との間に配置されたアミン溶液区画、及び
アミン溶液区画とアノード区画との間に配置された廃棄物区画
を含む、ステップ、
アニオン源区画にアニオン源流を通過させるステップであって、アニオン源流が、熱安定アニオンを平衡（ｂａｌａｎｃｉｎｇ）させるためのアニオンを提供するアニオン源を含む、ステップ、
各区画を横断するように直流電位を印加するステップであって、電流が、（ｉ）アミン溶液区画の塩形態のアミンからアミンカチオンを解離させ、（ｉｉ）アニオン源区画のアニオン源からアニオンを解離させ、アミン溶液区画に送り、（ｉｉｉ）アミン溶液区画の塩形態のアミンから熱安定アニオンを解離させ、廃棄物区画に送るのに有効である、ステップ、
アミン溶液区画から、熱安定アミン塩のレベルが汚染された水性溶液に対して低下している、少なくともある割り当ての遊離塩基形態又は再生可能形態のアミンを含む生成物流を放出するステップ、
アニオン源区画から、アニオン源流に対して低下しているアニオン源濃度を有する、アニオン源消尽流を放出するステップ、
アニオン消尽源流又はアニオン源流のアニオン源関連パラメータをモニタリングするステップであって、アニオン関連パラメータが、アニオン消尽源流のアニオン源濃度と相関がある、ステップ
アニオン源流の少なくとも一部としてアニオン源区画に供給される補充アニオン源流を形成するために、ある量のアニオンをアニオン源消尽流に加えるステップであって、モニタリングされたパラメータに従って加えられたアニオンの量を調節して、アニオン源濃度を、アニオン源流における設定点に維持することを含む、ステップ
を含む。

[013]例えば、アニオン源濃度と相関があるモニタリングされたパラメータはｐＨであってもよい。例えば、アニオン源濃度と相関があるモニタリングされたパラメータは導電率であってもよい。例えば、アニオン源濃度と相関があるモニタリングされたパラメータは密度であってもよい。

[014]いくつかの実施態様では、アニオン源流を通過させるステップは、アニオン源消尽源流を源タンク（ｓｏｕｒｃｅ ｔａｎｋ）に供給すること、及びアニオン源区画に補給するために、源タンクから補充アニオン源流を放出することを含みうる。任意選択で、前記量のアニオンをアニオン消尽源流に加えるステップは、アニオンを含む濃縮アニオン源流を、源タンクに補給することを含む。さらに任意選択で、前記量のアニオンをアニオン消尽源に加えるステップは、源タンクと流体連通したパイプ並びにバルブ及び／又はポンプを含む、追加のアセンブリを介して実行されてもよい。例えば、アニオンの量の調節は、入力としてモニタリングされたアニオン源関連パラメータを受信し、追加のアセンブリのバルブ及び／又はポンプをそれに応じて作動させる制御装置を介して、自動的に実行されうる。例えば、アニオン源流のアニオン源関連パラメータをモニタリングするステップは、源タンクにおいて実行されうる。

[015]いくつかの実施態様では、アニオン源流のアニオン源関連パラメータをモニタリングするステップは、アニオン消尽源流又はアニオン源流において、インラインで実行されうる。

[016]いくつかの実施態様では、アニオン源流のアニオン源関連パラメータをモニタリングするステップは、アニオン源消尽流又はアニオン源流をサンプリングすること、及びサンプルのアニオン源関連パラメータを測定することを含みうる。

[017]いくつかの実施態様では、方法は、
廃棄物流を廃棄物区画から放出するステップであって、廃棄物流が、アニオン源から解離したカチオンと、塩形態のアミンから解離した熱安定アニオンとの会合（ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）から生じる塩又は酸を含む、ステップ、
廃棄物流の塩濃度又は酸濃度と相関がある廃棄物パラメータをモニタリングするステップ、
モニタリングされた廃棄物パラメータに従ってある割り当ての廃棄物流を除去して、消尽廃棄物流を形成するステップであって、除去が、割り当てを調節して、消尽廃棄物流の塩濃度又は酸濃度を別の設定点で維持することを含む、ステップ、並びに
廃棄物区画への供給として、消尽廃棄物流の少なくとも一部を再利用するステップ
をさらに含んでもよい。

[018]例えば、廃棄物パラメータはｐＨであってもよい。例えば、廃棄物パラメータは導電率であってもよい。例えば、廃棄物パラメータは密度であってもよい。例えば、廃棄物パラメータのモニタリングは、廃棄物区画から放出された廃棄物流において、インラインで実行される。

[019]いくつかの実施態様では、アニオン源は、熱で再生可能なアニオン又は再生可能でないアニオンを提供するための塩基、塩又は酸であってもよい。例えば、塩基は、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、金属酸化物及び金属水酸化物からなる群から選択されてもよい。例えば、アニオン源は、熱で再生可能なアニオンを提供する、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択されてもよい。例えば、アニオン源は、熱で再生可能なアニオンを提供する酸を含みうる。

[020]別の態様では、熱安定アミン塩を、汚染された水性アミン溶液から除去するための方法が提供される。方法は、
会合した熱安定アニオンを有する塩形態のアミンを含む汚染された水性アミン溶液の供給流を、カソード区画、アノード区画及び少なくとも１つの反復ユニットを有する電気透析ゾーンに通過させるステップであって、少なくとも１つの反復ユニットが、
カソード区画とアノード区画との間に配置されたアニオン源区画、
供給流を受け入れるための、アニオン源区画とアノード区画との間に配置されたアミン溶液区画、及び
アミン溶液区画とアノード区画との間に配置された廃棄物区画
を含む、ステップ、
アニオン源区画にアニオン源流を通過させるステップであって、アニオン源流が、熱安定アニオンを平衡させるためのアニオンを提供するアニオン源を含む、ステップ、
各区画を横断するように直流電位を印加するステップであって、前記電流が、（１）アミン溶液区画の塩形態のアミンからアミンカチオンを解離させ、（２）アニオン源区画のアニオン源からアニオンを解離させ、アミン溶液区画に送り、（３）アミン溶液区画の塩形態のアミンから熱安定アニオンを解離させ、廃棄物区画に送るのに有効である、ステップ、
アミン溶液区画から、熱安定アミン塩のレベルが汚染された水性溶液に対して低下している、少なくとも部分的に、遊離塩基形態又は再生可能形態のアミンを含む生成物流を放出するステップ、
廃棄物流を廃棄物区画から放出するステップであって、廃棄物流が、アニオン源から解離したカチオンと、塩形態のアミンから解離した熱安定アニオンとの会合から生じる塩又は酸を含む、ステップ、
廃棄物流の塩濃度又は酸濃度と相関がある廃棄物パラメータをモニタリングするステップ、
モニタリングされた廃棄物パラメータに従ってある割り当ての廃棄物流を除去して、消尽廃棄物流を形成するステップであって、除去が、割り当てを調節して、消尽廃棄物流の塩濃度又は酸濃度を設定点で維持することを含む、ステップ、並びに
廃棄物区画への供給として、消尽廃棄物流の少なくとも一部を再利用するステップ
を含む。

[021]いくつかの実施態様では、アニオン源は、塩基アニオン、熱で再生可能なアニオン又は再生可能でないアニオンを提供するための塩基、塩又は酸である。例えば、塩基は、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、金属酸化物及び金属水酸化物からなる群から選択されてもよい。例えば、アニオン源は、熱で再生可能なアニオンを提供するための、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択されてもよい。例えば、アニオン源は、熱で再生可能なアニオンを提供するための酸であってもよい。

[022]別の態様では、熱安定アミン塩を、汚染された水性アミン溶液から除去するための方法が提供される。方法は、
会合した熱安定アミンアニオンを有する塩形態のアミンを含む供給流を、カソード区画、アノード区画及び少なくとも１つの反復ユニットを有する電気透析ゾーンに通過させるステップであって、少なくとも１つの反復ユニットが、
供給流を受け入れる、カソード区画とアノード区画との間に配置されたアミン溶液区画、
アミン溶液区画とアノード区画との間に配置された廃棄物区画、及び
アミン溶液区画と廃棄物区画との間に配置されたバイポーラ膜
を含む、ステップ、
各区画を横断するように直流電位を印加するステップであって、前記電流が、（１）アミン溶液区画の塩形態のアミンからアミンカチオンを解離させ、（２）バイポーラ膜においてヒドロキシルアニオンを発生させ、アミン溶液区画に送り、（３）アミン溶液区画の塩形態のアミンから熱安定アニオンを解離させ、廃棄物区画に送り、（４）バイポーラ膜においてプロトンを発生させ、廃棄物区画に送るのに有効である、ステップ、
アミン溶液区画から生成物流を放出するステップであって、生成物流が、熱安定アミン塩のレベルが低下している、少なくとも部分的に遊離塩基形態のアミンを含む、ステップ、
廃棄物流を廃棄物区画から放出するステップであって、廃棄物流が、バイポーラ膜において発生したプロトンと、塩形態のアミンから解離した熱安定アニオンとの会合から生じる酸を含む、ステップ、
廃棄物流の酸濃度と相関がある廃棄物パラメータをモニタリングするステップ、
モニタリングされた廃棄物パラメータに従ってある割り当ての廃棄物流を除去して、消尽廃棄物流を形成するステップであって、除去が、割り当てを調節して、消尽廃棄物流の酸濃度を設定点で維持することを含む、ステップ、並びに
廃棄物区画への供給として、消尽廃棄物流の少なくとも一部を再利用するステップ
を含む。

[023]熱安定アミン塩を、汚染された水性アミン溶液から除去するための方法であって、
会合した熱安定アミンアニオンを有する塩形態のアミンを含む供給流を、カソード区画、アノード区画及び少なくとも１つの反復ユニットを有する電気透析ゾーンに通過させるステップであり、少なくとも１つの反復ユニットが、
供給流を受け入れる、カソード区画とアノード区画との間に配置されたアミン溶液区画、
アミン溶液区画とアノード区画との間に配置された廃棄物区画、及び
アミン溶液区画と廃棄物区画との間に配置されたバイポーラ膜
を含む、ステップ、
各区画を横断するように直流電位を印加するステップであり、前記電流が、（１）アミン溶液区画の塩形態のアミンからアミンカチオンを解離させ、（２）バイポーラ膜においてヒドロキシルアニオンを発生させ、アミン溶液区画に送り、（３）アミン溶液区画の塩形態のアミンから熱安定アニオンを解離させ、廃棄物区画に送り、（４）バイポーラ膜においてプロトンを発生させ、廃棄物区画に送るのに有効である、ステップ、
アミン溶液区画から生成物流を放出するステップであり、生成物流が、熱安定アミン塩のレベルが低下している、少なくとも部分的に遊離塩基形態のアミンを含む、ステップ、
廃棄物流を廃棄物区画から放出するステップであり、廃棄物流が、バイポーラ膜において発生したプロトンと、塩形態のアミンから解離した熱安定アニオンとの会合から生じる酸を含む、ステップ、
廃棄物流の酸濃度と相関がある廃棄物パラメータをモニタリングするステップ、
モニタリングされた廃棄物パラメータに従ってある割り当ての廃棄物流を除去して、消尽廃棄物流を形成するステップであり、除去が、割り当てを調節して、消尽廃棄物流の酸濃度を設定点で維持することを含む、ステップ、並びに
廃棄物区画への供給として、消尽廃棄物流の少なくとも一部を再利用するステップ
を含む、方法。

[024]例えば、廃棄物パラメータはｐＨであってもよい。例えば、廃棄物パラメータは導電率であってもよい。例えば、廃棄物パラメータは密度であってもよい。

[025]いくつかの実施態様では、消尽廃棄物流の少なくとも一部を再利用するステップは、廃棄物流を廃棄物タンクに供給すること、及び少なくともある割り当ての廃棄物消尽流を、廃棄物タンクから放出することを含みうる。例えば、その割り当ての廃棄物流の除去は、その割り当ての廃棄物流の廃棄物タンクからの引き出しを含みうる。任意選択で、廃棄物タンクからのその割り当ての廃棄物流の引き出しは、専用ラインを介して廃棄物タンクと流体連通した、制御バルブ又は定量ポンプ（ｍｅｔｅｒｉｎｇ ｐｕｍｐ）を用いて実行されうる。さらに任意選択で、その割り当ての廃棄物流の調節は、入力としてモニタリングされた廃棄物パラメータを受信し、制御バルブ又は定量ポンプをそれに応じて作動させる制御装置を介して、自動的に実行されうる。

[026]いくつかの実施態様では、廃棄物パラメータのモニタリングは、廃棄物流を受け入れる廃棄物タンクにおいて、ｉｎ－ｓｉｔｕで実行されうる。

[027]いくつかの実施態様では、廃棄物パラメータのモニタリングは、廃棄物区画から放出された廃棄物流において、インラインで実行されうる。

[028]いくつかの実施態様では、廃棄物パラメータのモニタリングは、廃棄物流をサンプリングすること、及びサンプルの廃棄物パラメータを測定することを含みうる。

[029]いくつかの実施態様では、方法は、供給流の供給速度、供給流中の塩形態のアミンの濃度、又は電気透析ゾーンにおける運用温度に従って、設定点を変動させることを、さらに含みうる。

[030]本発明を例となる実施形態及び実施態様に関連して記載するが、本発明の範囲を、このような実施形態又は実施態様に限定することを意図するものではないことが理解されよう。反対に、本記載によって定義されるものに含まれうるすべての代替形態、改変形態及び均等物を網羅することが意図される。本発明の対象、利点及び他の特徴は、添付図面を参照し、以下の本発明の非限定的記載を読むことで、より明らかになり、より良好に理解されるであろう。

[031]本方法及びシステムの実施態様が以下の図に表されており、以下の図に関してさらに理解されよう。

図１は、熱安定塩を除去するために、ガス処理方法の文脈で電気透析ユニットを利用した、方法フロー図である。 図２は、熱安定アミン塩が、遊離塩基アミンと非アミン塩とに変換される、本発明に従った方法フロー図である。 図３は、熱安定アミン塩が、遊離塩基アミンと非アミン酸とに変換される、本発明に従った第２のバリエーションのフロー図である。 図４は、アニオン源濃度と相関があるアニオン源関連パラメータ、及び廃棄物濃度と相関がある廃棄物パラメータをモニタリングするために、並びに濃縮アニオン源流の供給速度を制御して、アニオン源流中のアニオン源の所望の濃度を維持するために、及び廃棄物流の引き出し速度を制御して、廃棄物流中の廃棄物（塩又は酸）の所望の濃度を維持するために利用される、制御システムを示す図である。

[036]図１、２、３及び４は、本発明に従った方法フロー図を図示している。方法フロー図は、説明目的のために提供され、後続の特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。当業者は、方法フロー図が、方法設備の様々な一般的ピース、例えば、熱交換器、ポンプ、圧縮器、蒸留カラム、加熱器及び方法制御システム等を図示したものではないことを認識するであろう。

[037]本技法を例となる実施形態に関連して記載するが、本発明の範囲を、これらの実施形態に限定することを意図するものではないことが理解されよう。反対に、添付の請求項によって定義されるものに含まれうるすべての代替形態、改変形態及び均等物を網羅することが意図される。

［詳細な説明］
[038]本技法に従った使用に好適な供給流は、一般に、塩形態（プロトン化形態）のアミンと、アミンに会合した熱安定アニオンを含む任意の液体流を含む。この会合物は、熱安定塩（ＨＳＳ）と呼ばれることがあり、塩／プロトン化形態のアミンは、本明細書では、熱安定アミン塩（ＨＳＡＳ）又はアミンの熱安定塩と呼ばれることがある。本明細書で包含される供給流は、汚染物質を含む汚染されたアミン溶液と呼ばれることもあり、塩形態のアミンを含む汚染物質は、本記載の方法及びシステムの実施態様によって除去することができる。

[039]典型的には、供給流は水性であり、少なくとも部分的に、遊離塩基形態のアミン（共役塩基とともに）、及び少なくとも１種の熱安定アミン塩も含む。熱安定アミン塩（複数可）の総濃度は、典型的には、全供給流を基準として、約０．１重量％～約２５重量％である。例えば、硫化水素及び二酸化炭素酸ガス吸収方法に由来する、供給流中の熱安定アミン塩の濃度は、しばしば、約１重量％～約５重量％である。別の例では、二酸化硫黄酸ガス吸収方法に由来する、供給流中の熱安定アミン塩の濃度は、しばしば、約１重量％～約１５重量％である。供給流中の遊離塩基形態のアミンの濃度は、約５重量％～約６０重量％、任意選択で約２０重量％～５０重量％でありうる。存在する場合、水の濃度は、典型的には供給流の残りを構成し、任意選択で、供給流の総重量を基準として、約３０重量％～約９５重量％、さらに任意選択で約４０重量％～約７０重量％でありうる。いくつかの実施態様では、供給流は、少量、例えば約２重量％未満の他の成分、例えば、消泡剤又は抗酸化剤などを含みうる。

[040]したがって、供給流は、酸ガスの吸収を通じて生成し、酸ガス吸収方法の溶媒循環ループから引き出された、汚染されたアミン溶液であってもよい。図１の例となる実施態様を参照すると、硫化水素、塩酸を含み、残りが水蒸気、メタン、エタン及び窒素を含むプロセスガスが、供給ライン２を通じて、吸収ゾーン１に送られる。吸収ゾーン１において、プロセスガスは、ライン５を通じて吸収ゾーン１に向流で補給される、リーン溶媒流と接触する。例えば、リーン溶媒流は、ジエタノールアミンを含み、残りがほとんど水である、アミン溶液であってもよい。吸収ゾーン１は、２０℃～６０℃の温度且つ１気圧～１５０気圧の圧力に維持することができる。例えば、吸収ゾーンは、充填塔又はスプレースクラバーによって定義することができ、その詳細は当業者には公知である。本発明に重大ではないため、他のタイプの吸収装置を利用することもできる。

[041]依然として図１を参照して、吸収ゾーン１におけるプロセスガスからの硫化水素の吸収中に、アミンの熱安定塩、すなわち会合した熱安定塩化物アニオンを有する塩が形成される。プロセスガス流（供給）に対して、硫化水素が少なくとも部分的に消尽した生成物ガス流が、吸収ゾーン１からライン３を通じて放出される。吸収した硫化水素及びアミンを含むリッチ溶媒流は、吸収ゾーン１からライン４を通じて放出され、再生ゾーン６に送られる。再生中、硫化水素は、溶媒流（アミン）から遊離する。再生ゾーン６は、蒸気ストリッピング条件下、約７５℃～約１５０℃の温度且つ約１気圧～約３気圧の圧力で運用される蒸留カラムであってもよく、その詳細は当業者には公知である。再生のための特定の方法及び装置は、本発明に重大ではない。熱安定塩は、再生ゾーンにおいても形成されることが、さらに公知である。硫化水素と水とを含む再生塔頂流は、再生ゾーン６からライン７を通じて放出される。再生されたアミン流は、リーンアミン流とも呼ばれ、再生ゾーン６からライン５を通じて放出される。リーンアミン流からライン８を通じて後流（ｓｌｉｐｓｔｒｅａｍ）が取得され、さらに、少なくともある割り当ての塩形態のアミン（ＨＳＡＳ）を遊離塩基形態のアミンに変換するために、電気透析ゾーン９に導入される。後流８は、本明細書で記載及び特許請求する、アミン再活用ユニット９への供給流である。熱安定アミン塩が少なくとも部分的に消尽した生成物流が、電気透析ゾーンからライン１０を通じて放出され、吸収ゾーン１における再使用のために、リーンアミン流５に戻される。

[042]図１に基づく方法を、酸ガスとしての硫化水素及びアミンとしてのジエタノールアミンに関して記載してきたが、当業者は、本技法の範囲から逸脱することなく、他のタイプの酸ガス及び他のタイプのアミン／アミドを利用できることを、容易に理解するであろう。

[043]いくつかの実施態様では、アミン再活用ユニットへの供給流は、酸ガス吸収方法の水蒸気ストリッピングカラムからのリーンアミン流の後流、すなわち再生溶媒を含みうる。例えば、アミン再活用ユニットへの供給流は、リーンアミン流の後流からなってもよい。アミンは、例えば、脂肪族、芳香族、複素環式のアミン及びアミドであってもよい。本方法に従った使用に好適な、典型的なアルカノールアミンとしては、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン及びメチルジエタノールアミンが挙げられる。典型的なアルキレンアミンとしては、例えば、エチレンジアミン及びそのアルキル誘導体が挙げられる。典型的な芳香族アミンとしては、例えば、アニリン及びキシリジンが挙げられる。典型的な複素環式アミンとしては、例えば、ピペラジン及びその誘導体が挙げられる。典型的なアミドとしては、ピペラジノンが挙げられる。酸ガスは、硫化水素、二酸化炭素又は二酸化硫黄であってもよい。プロセスガス流に硫化水素が存在する場合、濃度は、約１０～５０，０００百万分率体積（「ｐｐｍｖ」）、任意選択で、最大３０体積パーセント以上であってもよい。プロセスガス流に二酸化炭素が存在する場合、濃度は、典型的には、約２～３０体積パーセントの範囲内であるが、約９０体積パーセント以上もの高いレベルの二酸化炭素は一般的ではない。プロセスガス流に酸化硫黄、すなわち、二酸化硫黄及び／又は三酸化硫黄が存在する場合、総濃度は、７０体積％以上もの高いレベルが可能であるが、典型的には、約５００ｐｐｍｖ～５０体積％の範囲内である。プロセスガス流は、他の成分、例えば、窒素、水、酸素、軽質炭化水素及び軽質炭化水素の硫黄誘導体、例えばメルカプタンなどを含みうる。

[044]酸ガス吸収方法における吸収又は再生中に、しばしば熱安定アミン塩を形成する。本明細書で使用される場合、「熱安定アミン塩（複数可）」という用語は、方法の再生条件下では再生（遊離形態に変換）されない、一切の塩形態のアミンを意味する。例えば、塩形態のアミンを再生するための典型的な条件としては、約７５℃～１６０℃の温度且つ約０．２～３気圧の圧力において、蒸留カラムにおける水蒸気ストリッピングが挙げられる。熱安定アミン塩は、アニオンが、不揮発性に相当する塩、又は再生可能に吸収された酸ガスの強さに対して強い酸に相当する塩としても、当業者には公知である。当業者は、特定のアミン及び酸ガスに応じて、熱安定アミン塩（複数可）との会合でどのアニオンが熱安定アニオンを形成しうるか、判定することができる。熱安定アニオンを形成する典型的なアニオンとしては、例えば、硫酸アニオン、硝酸アニオン、チオ硫酸アニオン、チオシアン酸アニオン、ハロゲン化物アニオン、亜硝酸アニオン、ポリチオン酸アニオン、酢酸アニオン、ギ酸アニオン、シュウ酸アニオン及びこれらの混合物が挙げられる。亜硫酸アニオンは、熱再生可能なアニオンであるが、例えば硫化水素又は二酸化炭素吸収方法に存在する場合、熱安定でありうる。

[045]図２及び３は、図１の方法フロー図に実装することができる、２つの例となる電気透析ゾーンの実施態様を図示しており、熱安定アミン塩、すなわち硫酸塩を遊離塩基アミンに変換することができる。

[046]図２の例となる実施態様を参照すると、電気透析ゾーン９は、カソード区画、アノード区画及び少なくとも１つの反復ユニットを含み、各反復ユニットは、アニオン源区画（Ａ）、アミン溶液区画（Ｓ）及び廃棄物区画（Ｗ）を含有する。隣接する反復ユニットからのアニオン源区画（Ａ”）及び廃棄物区画（Ｗ”）も、電気透析ゾーン９に図示される。アニオン源区画（Ａ）とアミン溶液区画（Ｓ）とは、アニオン選択性膜によって隔てられる。アミン溶液区画（Ｓ）と廃棄物区画（Ｗ）とは、アニオン選択性膜によって隔てられる。隣接する反復ユニットの廃棄物区画（Ｗ”）と、アニオン源区画（Ａ）とは、カチオン選択性膜によって隔てられる。直流電位は、電気透析ゾーンにおける各区画を横断するように通過する。汚染されたアミン溶液（熱安定アミン塩を含有する）は、供給流として各アミン溶媒区画にライン１１を通じて供給され、酸ガス吸収方法にライン１２を通じて戻され、ライン１０に直接、又は中間貯蔵タンク（図示せず）を通じて供給される。或いは、供給流を送るのは、連続的に、バッチモードで（周期的に）、又は単回基準で運用することができる。

[047]本明細書で使用される場合、「カチオン選択性膜」という用語は、アニオンと比較してカチオンを選択的に透過させる膜を意味する。本明細書で使用される場合、「アニオン選択性膜」という用語は、カチオンと比較してアニオンを選択的に透過させる膜を意味する。一般に、このような膜に関する詳細は、当技術分野において公知である。任意の好適な又は従来のカチオン性イオン交換膜及びアニオン性イオン交換膜を、電気透析セルに使用することができる。しかしながら、好ましい膜としては、ポリ塩化ビニル系の膜が挙げられる。好ましいカチオン性膜の例としては、Ａｓｔｏｍ Ｌｔｄから入手可能なＮｅｏｓｅｐｔａ ＣＭＸ膜が挙げられる。アニオン選択性膜の例としては、Ｎｅｏｓｅｐｔａ及びＡＭＸ膜が挙げられる。

[048]電気透析ゾーンは、約１０～５００個の反復ユニットを含有することができ、任意選択で、約４０～２００個の反復ユニットを含有することができる。各反復ユニットの区画に供給される流れは、一般に、互いに対して並流方向に、区画を通って流れる。やはり、一般的な区画、例えば生成物区画の入口及び出口は、典型的には、一般的な多岐管システムによって連結される。運用条件及び電気透析ゾーンの設計に関するさらなる詳細は、当業者には公知である。

[049]図２を参照すると、塩基又は再生可能なアニオンの源（アニオン源又はアニオン源溶液と呼ばれる）、例えば苛性アルカリが、ライン１３及び１４を通じて、電気透析ゾーンを通って循環する。アニオン源をアニオン源部門に供給して、アニオンに、アニオン選択性膜を通して生成物供給区画（Ｓ）を通過させることができ、これによって、隣接廃棄物区画（Ｗ”）に、カチオン選択性膜を通してカチオンが提供され、廃棄物が生成する。再生可能なアニオンの源である酸が、アニオン源区画に供給された場合、塩溶液ではなく酸廃棄物が、廃棄物区画に生成することになる。したがって、塩又は酸廃棄物溶液が、ライン１５及び１６を通じて、電気透析ゾーン９を循環する。アニオン源溶液と廃棄物溶液とのいずれも、単回基準で循環させること、連続的に再循環させること、又はバッチモードで（周期的に）再循環させることができる。

[050]いくつかの実施態様では、アニオン源流は、解離して熱再生可能なアニオン又は熱安定アニオンとなる塩基を含みうる。提供された塩基のアニオン、例えば水酸化物イオンは、アニオン選択性膜を通って透過し、生成物区画に入る。典型的な塩基としては、アルカリ金属酸化物及び水酸化物、アルカリ土類金属酸化物及び水酸化物、並びに金属酸化物及び水酸化物が挙げられる。塩基の例としては、酸化ナトリウム又は水酸化ナトリウム、及び酸化カリウム又は水酸化カリウム、水酸化ベリリウム並びに水酸化亜鉛が挙げられる。塩基の混合物を使用することもできる。

[051]他の実施態様では、アニオン源流は、熱再生可能なアニオンを提供する酸、例えば、炭酸及び亜硫酸を含んでもよいＨ_２Ｓ溶液を含む、アミン吸収ユニットからの還流を含みうる。

[052]他の実施態様では、アニオン源流は、熱再生可能なアニオンを提供する塩、例えば、アルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩を含みうる。

[053]アニオン供給流はアミン溶液区画に送られ、アミンカチオンが熱安定アニオンから解離することができる。熱安定アニオンは、アニオン選択性膜を通って廃棄物区画に透過する。例えば、依然として図２を参照して、アミン溶液区画（Ｓ）において、アミンカチオンが熱安定アニオン、例えば塩化物イオンから解離する。熱安定アニオン、例えば塩化物イオンは、アニオン選択性膜を通って廃棄物区画（Ｗ）に透過する。アニオン源区画（Ａ）において、塩基アニオン、例えば水酸化物アニオンは、塩基カチオン、例えばナトリウムカチオンから解離することができる。水酸化物アニオンは、アニオン選択性膜を通ってアミン溶液区画（Ｓ）に透過する。熱再生可能なアニオンの源、例えば、亜硫酸、亜硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム等が使用される場合、再生可能なアニオンは、アニオン選択性膜を通ってアミン溶液区画（Ｓ）に透過する。アミン溶液区画において、水酸化物アニオンは、プロトン化アミンカチオンと組み合わさって、遊離塩基アミンと水とを形成する。各アニオン源区画（Ａ及びＡ”）から、ナトリウムカチオンは、カチオン選択性膜を通って、隣接する廃棄物区画（Ｗ”及びＷ）に透過する。水含有流は、各廃棄物区画（Ｗ）に導入され、水含有流は、溶液が循環する場合、次第に上昇する廃棄物濃度を有する。

[054]熱安定塩の濃度が減少していることを除いて、供給流と実質的に同じ組成を有する供給排出物流が、アミン溶液区画から放出される（塩消尽供給又は生成物流）。生成物流はアミンを、遊離塩基形態又は非熱安定塩形態で含み（再生可能なアニオンが、アニオン源ループに供給されている場合）、アミン（複数可）を熱安定塩と非熱安定塩とで含有してもよい。アミン溶媒生成物流は、酸ガス回収方法に再導入することができ、酸ガス回収方法で、遊離塩基アミン又は非熱安定塩のアミンは、循環アミン溶液中の包括的な熱安定塩（複数可）のレベルを低下させる役割を果たす。依然として図２を参照して、場合により、いくらかの熱安定アミン塩、又は少なくとも濃度が低減した熱安定アニオン及び熱再生可能なアニオンに加えて、いくらかの遊離塩基形態のアミンを含有する生成物流が、アミン溶液区画からライン１２を通じて放出される。このような生成物流は、リーン溶媒流４と、又は図１に見られるライン１０を通じてリッチ溶媒流５と組み合わせることができる。

[055]熱安定アニオンの塩又は酸を含む塩又は酸流が、塩区画から放出される。典型的な熱安定アニオンの塩としては、例えば、アルカリ金属硫酸塩、アルカリ金属ハロゲン化物塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ金属チオシアン酸塩、アルカリ金属チオ硫酸塩、アルカリ金属硝酸塩及び亜硝酸塩、アルカリ土類金属硫酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物塩、アルカリ土類金属酢酸塩、アルカリ土類金属チオシアン酸塩、アルカリ土類金属チオ硫酸塩、アルカリ土類金属硝酸塩及び亜硝酸塩、並びにこれらの混合物が挙げられる。好ましい熱安定アニオンの塩としては、硫酸ナトリウム、塩化ナトリウム、酢酸ナトリウム、チオシアン酸ナトリウム及びチオ硫酸ナトリウムが挙げられる。第３の実施形態によって、再生可能なアニオンの源として酸を利用する場合、熱安定アニオンの酸が生成する。好ましくは、塩及び酸は、前記流れに可溶性であり、溶液から析出しない。このような析出物は、電気透析ゾーンの運用に悪影響を及ぼすことがある。廃棄物流における流速、並びに塩又は酸の濃度を制御するために、キャリア流、好ましくは水性キャリアが、塩区画に導入される。廃棄物流は、生成物として、プロセスから除去することができる。供給流及び生成物流は、単回基準又は再利用基準で、電気透析ゾーンに導入することができる。電気透析ゾーンが再利用基準で運用される場合、ある割り当ての供給排出物流及び塩基排出物流が、それぞれ供給区画及び塩基区画に戻して再利用される。このような流れを再利用する方法は、一般に、当業者には公知である。しかしながら、典型的には保持タンクが用いられ、これによって、供給流及び塩基流が、それぞれの保持タンクに導入される。保持タンクへ向かう供給流及び塩基流の実際の流速はかなり低いことがあるが、このように運用することによって、電気透析ゾーンの区画内で、本質的に任意の所望の流速を維持することができる。定常状態の濃度及び体積を維持するために、排出物流は、次いで、供給流の流速と本質的に等しい流速で、保持タンクから引き出される。

[056]例えば、図２を参照すると、熱安定アニオンの塩、例えば塩化ナトリウムを含有する廃棄物流が、廃棄物区画（Ｓ）からライン１６を通じて放出される。

[057]図３の例となる実施態様を参照すると、電気透析ゾーン９は、カソード区画、アノード区画及び少なくとも１つの反復ユニットを含むことができ、各反復ユニットは、アミン溶液区画（Ｓ）及び廃棄物区画（ｗ）を含有する。隣接する反復ユニットからの隣接アミン溶液区画（ＡＳ）及び隣接廃棄物区画（Ｗ”）も、電気透析ゾーン９に図示される。電気透析ゾーン９は、バイポーラ膜（ＢＰ）及びアニオン選択性膜（Ａ）をさらに含有する。直流電位は、電気透析ゾーン９における各区画を横断するように通過する。

[058]図３を参照すると、汚染されたアミン溶液（本明細書では、後流又は供給流と呼ぶこともできる）が、アミン溶液区画（Ｓ）にライン１１を通じて供給されて、生成物流を形成し、ガス処理方法にライン１２を通じて戻される。供給流と生成物流とはいずれも、タンクを通じて再循環させることができ、補填及び抽気は、それぞれ図１におけるライン８及び１０である。或いは、方法をバッチモードで、又は単回基準で運用することができる。アミン溶液区画（Ｓ）において、アミンカチオンが熱安定アニオン、例えば塩化物イオンから解離する。熱安定アニオン、例えば塩化物イオンは、アニオン選択性膜を通って廃棄物区画（Ｗ）に透過する。バイポーラ膜において水酸化物アニオンが発生し、アミン溶液区画（Ｓ）に透過する。アミン溶液区画（Ｓ）において、水酸化物アニオンは、プロトン化アミンカチオンと組み合わさって、遊離塩基アミンと水とを形成する。バイポーラ膜においてプロトンも発生し、廃棄物区画（Ｗ）に透過する。水含有流は、廃棄物区画（Ｗ）に導入される。場合により、いくらかの熱安定アミン塩、又は少なくとも濃度が低減した熱安定アニオン及び熱再生可能なアニオンに加えて、いくらかの遊離塩基形態のアミンを含有する生成物流が、アミン溶液区画からライン１２を通じて放出される。生成物流は、リーン溶媒流４と、又は図１に見られる流れ１０を通じてリッチ溶媒流５と組み合わせることができる。熱安定アニオンの酸、例えば塩酸を含有する廃棄生成物流は、廃棄物区画（Ｗ）からライン１６を通じて放出され、最終的に方法からライン１７を通じて放出される。

[059]特定の態様について本発明を記載してきたが、当業者は、後続の特許請求の範囲内で、他のバリエーションが可能であることを認識するであろう。当業者には、電気伝導率のために、電極リンス溶液にアノード及びカソード区画をしばしば通過させて、アニオン及びカチオンを補給することは公知である。本発明において、この目的のために、ある割り当ての廃棄物流又は専用流を使用することができる。

（プロセス制御の実施態様）
[060]本技法に従い、図１を参照すると、酸ガス吸収方法の吸収ゾーン１に対する、リーン溶媒供給５の熱安定アミン塩レベルを、酸ガスの吸収に実質的に干渉しない十分に低いレベルで、維持することができる。図４における実施例について図示されるように、電気透析ゾーン９に運用可能に連結された、制御システムが提供される。

[061]吸収剤が、例えば硫化水素及び二酸化炭素の吸収のためにモノアミンを、又は二酸化硫黄の吸収のためにアミドを含む場合、再生吸収剤中の熱安定塩のレベルは、好ましくは１モルのアミン又はアミド当たり、約０．２５等量未満の熱安定塩、より好ましくは１モルのアミン当たり、約０．１等量未満の熱安定塩である。

[062]吸収剤が、例えば二酸化硫黄のためにジアミンを含む場合、再生吸収剤中の熱安定塩のレベルは、典型的には１モルのジアミン当たり約１等量未満の熱安定塩、好ましくは１モルのジアミン当たり約０．８等量未満である。ある特定の特別な用途については、熱安定塩のレベルは、１モル当たり０．５～０．９等量未満の範囲内に維持される（米国特許第５０１９３６１号参照）。

[063]典型的には、アミンの回収率は、少なくとも８０パーセント、好ましくは少なくとも９０パーセント、最も好ましくは少なくとも９９パーセントである。いかなる理論にも束縛されないが、高い回収率は、電気透析ゾーン内の区画の配置を含む要因に起因すると考えられる。例えば、図２に記載したシステムにおいて、アミンカチオンは、実質的に、供給及び生成物区画の間で、カチオン選択性膜を透過できるに過ぎない。塩基及びアニオン源区画は、アニオン選択性膜によって、生成物区画及び組み合わせた供給－生成物区画から分離されているため、非常にわずかな、例えば、典型的には約２パーセント未満のアミンカチオンが、塩基又はアニオン源区画に透過する。加えて、遊離塩基アミンは中性電荷であり、電気透析ゾーンにおける電場による影響を受けず、したがって、ある区画から別の区画へ透過しない傾向にある。遊離塩基アミンは、浸透圧拡散によって透過することができるが、塩基又はアニオン源、及び塩又は廃棄物流への遊離塩基アミンの減少は、供給流及び生成物流、又は代替実施形態におけるアミン溶媒流を、再利用モードで運用しないことによるか、又は再利用の割合を最小化することによって、最小限に保つことができ、したがって、これらの流れにおける遊離塩基アミンの濃度が最小化される。

[064]吸収ゾーンに向かうリーン溶媒供給中の残留熱安定アミン塩の量の制御は、アニオン源濃度と、アニオン源濃度と相関があるパラメータ、例えば、ｐＨ、導電率及び他の溶液の特徴、例えば色密度のうちの少なくとも１つとの間の関係に基づくことが、提案されている。実際に、これらのうちの少なくとも１つを利用して、アニオン源区画へのアニオン源の供給速度、又はアニオン源区画へ向かうアニオン源流のアニオン源濃度を測定及び制御することができる。

[065]例えば、表１は、水酸化ナトリウム溶液の濃度と、周囲温度において測定したｐＨ及び導電率との間の関係を示す。他の物質について、同様のデータを調製することができる。

[066]水酸化物、又はアニオン源区画において解離する等価のアニオンが、塩基、塩又は酸供給から発生する。水酸化ナトリウムなどの塩基、重炭酸ナトリウムなどの塩、又は亜硫酸などの酸である、アニオン源区画においてアニオンを発生させるために使用される分子の供給速度は、アニオン源区画へ向かう供給流のｐＨ及び又は導電率の一方又は両方を測定すること、並びに一定の且つ所望の又は設定点であるｐＨ及び又は導電率を維持するために、アニオン源区画へ向かう源材料（ｓｏｕｒｃｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）の供給速度を別々に制御することによって制御される。

[067]より詳細には、所望のアニオン源濃度の設定点（生成物流又はリーン溶媒流における、所望の残留熱安定アミン塩濃度に関係する）が決定されると、このとき、方法は、アニオン源関連パラメータ（溶液の導電率の測定値、ｐＨの測定値及び／又はこのとき測定できる任意の他の測定された特性、例えば密度 色等）をモニタリングすることを含むことができ、図２に例示される電気透析ゾーンのアニオン源区画に供給される前のアニオン源流を作製するために、制御された量のアニオン源溶液が加えられる。制御された量は、モニタリングされたアニオン源関連パラメータに従って調節される。例えば、アニオン源溶液の供給補填速度を調節及び制御して、アニオン源区画へ向かうアニオン源流における、アニオン源濃度設定点を維持することができる。モニタリングのための測定は、インラインで、又は流れ（アニオン源流１３又はアニオン源消尽流１４をサンプリングし、所望の特性をオフラインで測定することによって実行することができる。当業者は、これらの測定された特性が温度の関数であり、したがって、所望の設定点が温度によって異なることを、容易に理解するであろう。

[068]図４を参照すると、アミン溶液後流８は、図２及び３に図示される電気透析分離器（９）に供給して、熱安定塩が少なくとも部分的に消尽した状態で、流れ１０を通じて戻すことができる。電気透析分離の間、アミン溶液を、任意選択でタンク（図示せず）を用いて又は用いずに、流れ１１及び１２を通じて、再循環又は部分的に再循環させることができる。ＤＣ電力は、ＤＣ電力源（１９）によって与えられる。アニオンの源（アニオン源）はアニオン源タンク２２に、アニオンの外部源２１、例えば苛性アルカリ（水酸化ナトリウム）から供給される。したがって、アニオン源２１はアニオン源再循環タンク２２に、ライン２３を通じて加えられる。アニオン源は、ライン１３及び１４を通じて、電気透析ゾーン９に入るアニオン源流として循環する。より詳細には、アニオン源の供給補填流がライン２３を通じてアニオン源タンクに供給されるとき、ライン１４を通じて流れる流れは、アニオン源消尽流と呼ぶことができ、ライン１３を通じて流れる流れは、補充アニオン源流と呼ぶことができ、アニオン源流が、アニオン源区画を一定のアニオン源濃度で確実に循環する。アミン、アニオン源及び廃棄物溶液の再循環は、この発明に重大ではない。電気透析スタックの設計及び運用において、再循環若しくは単回アプローチを利用すること、又はこのアプローチの任意の組み合わせ若しくはバリエーションを選択することができる。

[069]依然として図４を参照して、タンク２２における、又は代わりに流れ１３若しくは１４における、又はこれらの流れ／位置のうちの１つ若しくは複数におけるアニオン源関連パラメータは、連続的か、又はサンプリングし、ユニットの外で測定するかのいずれかによって測定される。このような測定されるアニオン源パラメータは、流れ又は溶液の導電率、ｐＨ、密度、又はアニオン源流の濃度若しくは活量と相関がありうる、任意の他の測定可能な特性であってもよい。図２について上に詳述したように、アニオン源濃度が低いことを除いて、アニオン源１３と本質的に同じ組成を有するアニオン源消尽流１４が、アニオン源区画（Ａ）から放出される。したがって、モニタリングされたアニオン源関連パラメータは、濃度の低下を反映しており、その結果、アニオン源流１３におけるアニオン源濃度が、アニオン源をアニオン源再循環タンク２２に、ライン２３を通じて加えることによって、制御及び調節される。

[070]外部アニオン源（２１）からアニオン源区画に向かう、若しくは流れ１４に向かう流れ若しくは供給速度、又はこれらのいくつかの組み合わせは、モニタリングされたアニオン源関連パラメータを使用して、設定点濃度を維持するように、流れ２３において制御される。この設定点は、外部パラメータ、例えば、アミン供給速度、熱安定塩濃度、運用温度又は任意の他の重要なパラメータに応じて、変動させることができる。例えば、表１は、周囲温度における、水酸化ナトリウム濃度に対するｐＨ及び導電率を示す。この方法は、この文書において先に詳述したように、任意の選択されたアニオン源分子に対して、水酸化ナトリウムの使用に限定されない。アニオン源（２１）からの新たな材料の供給は、例えば、加圧された供給源、制御バルブ又は定量ポンプを使用して、流れ２３を通じて供給することができる。

[071]加えて、方法は、廃棄物濃度、又は再循環までに生成する廃棄物流の量を制御することを含みうる。このパラメータの制御によって、電気透析ユニットを循環する廃棄物溶液の濃度が制御され、発生する廃棄物の強度及び体積も制御される（所与の除去速度について、強度がより高いと、体積はより少なくなる）。アニオン源流への化学物質（アニオン源）の添加を制御するために使用される方法に従って、廃棄物関連パラメータのモニタリングを利用して、廃棄物流からの廃棄生成物（中性塩又は酸）の除去を制御することができ、したがって、廃棄物設定点で安定な廃棄物濃度が維持される。廃棄物関連パラメータは、廃棄物流中の廃棄物濃度／含有量（酸又は塩）と相関があるパラメータであり、ｐＨ、導電率、色密度又はこれらの任意の組み合わせが挙げられる。

[072]依然として図４を参照して、廃棄物溶液又は廃棄物流は、ライン１５及び１６を通じて、電気透析ゾーンに入って再循環する。より詳細には、電気透析ゾーン９の廃棄物区画から、ライン１６を通じて引き出された流れは、濃縮廃棄物流と呼ぶことができ、ライン１５を通じて廃棄物区画に向かって再循環する流れは、廃棄物消尽流と呼ぶことができ、廃棄物流が、廃棄物区画を一定の廃棄物濃度で確実に循環する。消尽は、廃棄生成物が、ライン１７を通じて廃棄物循環ループから引き出されることによって起こる。

[073]廃棄物濃度の制御は、図２及び３に例示されるように、電気透析ゾーン９の構成に適用することができる。廃棄物流の循環は、ライン１７を通じて廃棄物溶液タンク２０からの（図４に見られるように）、又は代わりに流れ１６からの、又は流れ１６のある割り当て若しくはすべてとして、廃棄物溶液／流の流れ又は抽気速度を制御することを含む。制御は、廃棄物関連パラメータを、連続的に、又は流れ１７、１６若しくは１５、若しくはこれらの流れのいくつかの組み合わせのサンプルを取得することによるか、又は廃棄物溶液タンク２０からサンプルを取得することによるかのいずれかでモニタリングすること、及びモニタリングされた廃棄物関連パラメータに従って、ライン１７を通じて流速又は抽気速度を調節することを含むことができ、廃棄物流中の酸又は塩濃度が所与の設定点で維持される。設定点は、外部パラメータ、例えば、アミン供給速度、熱安定塩濃度、運用温度、又は流れ１７中の所望の塩若しくは酸若しくは塩基の濃度を含む、任意の他の重要なパラメータに応じて、変動させることができる。典型的には制御バルブを使用するが、例えば変速ポンプのような、他の方法を利用することができる。特定の態様について本発明を記載してきたが、当業者は、後続の特許請求の範囲内で、他のバリエーションが可能であることを認識するであろう。

[074]以下の記載において、「約」という用語は、特定の値について、当業者によって決定される、部分的には、値がどのように測定又は決定されるか、すなわち測定システムの限界に応じた、許容可能な誤差範囲内を意味する。１０％の精度の測定は許容可能であり、「約」という用語を包含することは、一般に受け入れられている。

[075]２つの態様が、互いの排他性に起因して明らかに組み合わせられない場合を除いて、上に言及した方法の実施態様のいずれか１つを、その態様の任意の他のものと組み合わせてもよいことは、理解されるべきである。加えて、本明細書の下の、及び／又は添付図面における電気透析ゾーン及び制御システムの様々な構成要素を、本明細書の上に、及び／又は本明細書の下に現れる方法の記載のいずれかと組み合わせてもよい。

Claims (37)

1. 熱安定アミン塩を、汚染された水性アミン溶液から除去するための方法であって、
   会合した熱安定アニオンを有する塩形態のアミンを含む汚染された水性アミン溶液の供給流を、カソード区画、アノード区画及び少なくとも１つの反復ユニットを有する電気透析ゾーンに通過させるステップであり、前記少なくとも１つの反復ユニットが、
   前記カソード区画と前記アノード区画との間に配置されたアニオン源区画、
   前記供給流を受け入れるための、前記アニオン源区画と前記アノード区画との間に配置されたアミン溶液区画、及び
   前記アミン溶液区画と前記アノード区画との間に配置された廃棄物区画
   を含む、ステップ、
   前記アニオン源区画にアニオン源流を通過させるステップであり、前記アニオン源流が、前記熱安定アニオンを平衡させるためのアニオンを提供するアニオン源を含む、ステップ、
   各区画を横断するように直流電位を印加するステップであり、前記電流が、（ｉ）前記アミン溶液区画の塩形態のアミンからアミンカチオンを解離させ、（ｉｉ）前記アニオン源区画の前記アニオン源から前記アニオンを解離させ、前記アミン溶液区画に送り、（ｉｉｉ）前記アミン溶液区画の前記塩形態のアミンから熱安定アニオンを解離させ、前記廃棄物区画に送るのに有効である、ステップ、
   前記アミン溶液区画から、熱安定アミン塩のレベルが前記汚染された水性溶液に対して低下している、少なくともある割り当ての遊離塩基形態又は再生可能形態のアミンを含む生成物流を放出するステップ、
   前記アニオン源区画から、前記アニオン源流に対して低下しているアニオン源濃度を有する、アニオン源消尽流を放出するステップ、
   前記アニオン消尽源流又は前記アニオン源流のアニオン源関連パラメータをモニタリングするステップであり、前記アニオン関連パラメータが、前記アニオン消尽源流のアニオン源濃度と相関がある、ステップ
   前記アニオン源流の少なくとも一部として前記アニオン源区画に供給される補充アニオン源流を形成するために、ある量のアニオンを前記アニオン源消尽流に加えるステップであり、モニタリングされた前記パラメータに従って加えられたアニオンの量を調節して、前記アニオン源濃度を、前記アニオン源流における設定点に維持することを含む、ステップ
   を含む、方法。
2. 前記アニオン源濃度と相関があるモニタリングされた前記パラメータがｐＨである、請求項１に記載の方法。
3. 前記アニオン源濃度と相関があるモニタリングされた前記パラメータが導電率である、請求項１に記載の方法。
4. 前記アニオン源濃度と相関があるモニタリングされた前記パラメータが密度である、請求項１に記載の方法。
5. 前記アニオン源流を通過させる前記ステップが、前記アニオン源消尽源流を源タンクに供給すること、及び前記アニオン源区画に補給するために、前記源タンクから補充アニオン源流を放出することを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記量のアニオンを前記アニオン消尽源流に加える前記ステップが、前記アニオンを含む濃縮アニオン源流を、前記源タンクに補給することを含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記量のアニオンを前記アニオン消尽源に加える前記ステップが、前記源タンクと流体連通したパイプ並びにバルブ及び／又はポンプを含む、追加のアセンブリを介して実行される、請求項６に記載の方法。
8. 前記アニオンの量の前記調節が、入力としてモニタリングされた前記アニオン源関連パラメータを受信し、前記追加のアセンブリの前記バルブ及び／又は前記ポンプをそれに応じて作動させる制御装置を介して、自動的に実行される、請求項７に記載の方法。
9. 前記アニオン源流のアニオン源関連パラメータをモニタリングする前記ステップが、前記源タンクにおいて実行される、請求項５～８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記アニオン源流のアニオン源関連パラメータをモニタリングする前記ステップが、前記アニオン消尽源流又は前記アニオン源流において、インラインで実行される、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記アニオン源流のアニオン源関連パラメータをモニタリングする前記ステップが、前記アニオン源消尽流又は前記アニオン源流をサンプリングすること、及びサンプルの前記アニオン源関連パラメータを測定することを含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
12. 廃棄物流を前記廃棄物区画から放出するステップであって、前記廃棄物流が、前記アニオン源から解離したカチオンと、前記塩形態のアミンから解離した前記熱安定アニオンとの会合から生じる塩又は酸を含む、ステップ、
    前記廃棄物流の塩濃度又は酸濃度と相関がある廃棄物パラメータをモニタリングするステップ、
    モニタリングされた前記廃棄物パラメータに従ってある割り当ての前記廃棄物流を除去して、消尽廃棄物流を形成するステップであって、前記除去が、前記割り当てを調節して、前記消尽廃棄物流の塩濃度又は酸濃度を別の設定点で維持することを含む、ステップ、並びに
    前記廃棄物区画への供給として、前記消尽廃棄物流の少なくとも一部を再利用するステップ
    をさらに含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記廃棄物パラメータがｐＨである、請求項１２に記載の方法。
14. 前記廃棄物パラメータが導電率である、請求項１２に記載の方法。
15. 前記廃棄物パラメータが密度である、請求項１２に記載の方法。
16. 前記廃棄物パラメータの前記モニタリングが、前記廃棄物区画から放出された前記廃棄物流において、インラインで実行される、請求項１２～１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記アニオン源が、熱で再生可能なアニオン又は再生可能でないアニオンを提供するための塩基、塩又は酸である、請求項１～１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記塩基が、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、金属酸化物及び金属水酸化物からなる群から選択される、請求項１７に記載の方法。
19. 前記アニオン源が、熱で再生可能なアニオンを提供する、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択される、請求項１７に記載の方法。
20. 前記アニオン源が、熱で再生可能なアニオンを提供する酸を含む、請求項１７に記載の方法。
21. 熱安定アミン塩を、汚染された水性アミン溶液から除去するための方法であって、
    会合した熱安定アニオンを有する塩形態のアミンを含む前記汚染された水性アミン溶液の供給流を、カソード区画、アノード区画及び少なくとも１つの反復ユニットを有する電気透析ゾーンに通過させるステップであり、前記少なくとも１つの反復ユニットが、
    前記カソード区画と前記アノード区画との間に配置されたアニオン源区画、
    前記供給流を受け入れるための、前記アニオン源区画と前記アノード区画との間に配置されたアミン溶液区画、及び
    前記アミン溶液区画と前記アノード区画との間に配置された廃棄物区画
    を含む、ステップ、
    前記アニオン源区画にアニオン源流を通過させるステップであり、前記アニオン源流が、前記熱安定アニオンを平衡させるためのアニオンを提供するアニオン源を含む、ステップ、
    各区画を横断するように直流電位を印加するステップであり、前記電流が、（１）前記アミン溶液区画の前記塩形態のアミンからアミンカチオンを解離させ、（２）前記アニオン源区画の前記アニオン源から前記アニオンを解離させ、前記アミン溶液区画に送り、（３）前記アミン溶液区画の前記塩形態のアミンから熱安定アニオンを解離させ、前記廃棄物区画に送るのに有効である、ステップ、
    前記アミン溶液区画から、熱安定アミン塩のレベルが前記汚染された水性溶液に対して低下している、少なくとも部分的に、遊離塩基形態又は再生可能形態のアミンを含む生成物流を放出するステップ、
    廃棄物流を前記廃棄物区画から放出するステップであり、前記廃棄物流が、前記アニオン源から解離したカチオンと、前記塩形態のアミンから解離した前記熱安定アニオンとの会合から生じる塩又は酸を含む、ステップ、
    前記廃棄物流の塩濃度又は酸濃度と相関がある廃棄物パラメータをモニタリングするステップ、
    モニタリングされた前記廃棄物パラメータに従ってある割り当ての前記廃棄物流を除去して、消尽廃棄物流を形成するステップであり、前記除去が、前記割り当てを調節して、前記消尽廃棄物流の塩濃度又は酸濃度を設定点で維持することを含む、ステップ、並びに
    前記廃棄物区画への供給として、前記消尽廃棄物流の少なくとも一部を再利用するステップ
    を含む、方法。
22. 前記アニオン源が、塩基アニオン、熱で再生可能なアニオン又は再生可能でないアニオンを提供するための塩基、塩又は酸である、請求項２１に記載の方法。
23. 前記塩基が、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、金属酸化物及び金属水酸化物からなる群から選択される、請求項２２に記載の方法。
24. 前記アニオン源が、熱で再生可能なアニオンを提供するための、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択される、請求項２２に記載の方法。
25. 前記アニオン源が、熱で再生可能なアニオンを提供するための酸である、請求項２２に記載の方法。
26. 熱安定アミン塩を、汚染された水性アミン溶液から除去するための方法であって、
    会合した熱安定アミンアニオンを有する塩形態のアミンを含む供給流を、カソード区画、アノード区画及び少なくとも１つの反復ユニットを有する電気透析ゾーンに通過させるステップであり、前記少なくとも１つの反復ユニットが、
    前記供給流を受け入れる、前記カソード区画と前記アノード区画との間に配置されたアミン溶液区画、
    前記アミン溶液区画と前記アノード区画との間に配置された廃棄物区画、及び
    前記アミン溶液区画と前記廃棄物区画との間に配置されたバイポーラ膜
    を含む、ステップ、
    各区画を横断するように直流電位を印加するステップであり、前記電流が、（１）前記アミン溶液区画の前記塩形態のアミンからアミンカチオンを解離させ、（２）前記バイポーラ膜においてヒドロキシルアニオンを発生させ、前記アミン溶液区画に送り、（３）前記アミン溶液区画の前記塩形態のアミンから熱安定アニオンを解離させ、前記廃棄物区画に送り、（４）前記バイポーラ膜においてプロトンを発生させ、前記廃棄物区画に送るのに有効である、ステップ、
    前記アミン溶液区画から生成物流を放出するステップであり、前記生成物流が、熱安定アミン塩のレベルが低下している、少なくとも部分的に遊離塩基形態のアミンを含む、ステップ、
    廃棄物流を前記廃棄物区画から放出するステップであり、前記廃棄物流が、前記バイポーラ膜において発生した前記プロトンと、前記塩形態のアミンから解離した前記熱安定アニオンとの会合から生じる酸を含む、ステップ、
    前記廃棄物流の酸濃度と相関がある廃棄物パラメータをモニタリングするステップ、
    モニタリングされた前記廃棄物パラメータに従ってある割り当ての前記廃棄物流を除去して、消尽廃棄物流を形成するステップであり、前記除去が、前記割り当てを調節して、前記消尽廃棄物流の酸濃度を設定点で維持することを含む、ステップ、並びに
    前記廃棄物区画への供給として、前記消尽廃棄物流の少なくとも一部を再利用するステップ
    を含む、方法。
27. 前記廃棄物パラメータがｐＨである、請求項２１～２６のいずれか一項に記載の方法。
28. 前記廃棄物パラメータが導電率である、請求項２１～２６のいずれか一項に記載の方法。
29. 前記廃棄物パラメータが密度である、請求項２１～２６のいずれか一項に記載の方法。
30. 前記消尽廃棄物流の少なくとも一部を再利用するステップが、前記廃棄物流を廃棄物タンクに供給すること、及び少なくともある割り当ての前記廃棄物消尽流を、前記廃棄物タンクから放出することを含む、請求項２１～２９のいずれか一項に記載の方法。
31. 前記割り当ての廃棄物流の前記除去が、前記割り当ての廃棄物流の前記廃棄物タンクからの引き出しを含む、請求項３０に記載の方法。
32. 前記廃棄物タンクからの前記割り当ての廃棄物流の前記引き出しが、専用ラインを介して前記廃棄物タンクと流体連通した、制御バルブ又は定量ポンプを用いて実行される、請求項３１に記載の方法。
33. 前記割り当ての廃棄物流の前記調節が、入力としてモニタリングされた前記廃棄物パラメータを受信し、前記制御バルブ又は前記定量ポンプをそれに応じて作動させる制御装置を介して、自動的に実行される、請求項３２に記載の方法。
34. 前記廃棄物パラメータの前記モニタリングが、前記廃棄物流を受け入れる前記廃棄物タンクにおいて、ｉｎ ｓｉｔｕで実行される、請求項３０～３３のいずれか一項に記載の方法。
35. 前記廃棄物パラメータの前記モニタリングが、前記廃棄物区画から放出された前記廃棄物流において、インラインで実行される、請求項２１～３３のいずれか一項に記載の方法。
36. 前記廃棄物パラメータの前記モニタリングが、前記廃棄物流をサンプリングすること、及びサンプルの前記廃棄物パラメータを測定することを含む、請求項２１～３３のいずれか一項に記載の方法。
37. 前記供給流の供給速度、前記供給流中の前記塩形態のアミンの濃度、又は前記電気透析ゾーンにおける運用温度に従って、前記設定点を変動させることを含む、請求項２１～３６のいずれか一項に記載の方法。
    
    

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