JP7269114B2 - 酸性ガス吸収剤、酸性ガスの除去方法および酸性ガス除去装置 - Google Patents
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Description
また、本発明の実施形態による酸性ガスの除去方法は、酸性ガスを含有するガスと、前記の酸性ガス吸収剤とを接触させて、前記の酸性ガスを含むガスから酸性ガスを除去することからなるものである。
この酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収剤から酸性ガスを脱離させて、この酸性ガス吸収剤を再生する再生器とを有し、
前記の再生器で再生した前記の酸性ガス吸収剤を前記の吸収器にて再利用する酸性ガス除去装置であるものである。
この酸性ガス吸収剤は、酸性ガスを分離する際に必要とするエネルギーが少ない。よって、実施形態の本発明によれば、効率良く低エネルギーで酸性ガスを除去できる方法および装置が提供される。
<酸性ガス吸収剤>
以下の実施態様では、主として、酸性ガスが二酸化炭素である場合を例に説明するが、本発明の実施形態に係る酸性ガス吸収剤は、硫化水素等、その他の酸性ガスに関しても同様の効果を得ることができる。実施態様による酸性ガス吸収剤は、二酸化炭素、硫化水素等の酸化性ガスの吸収に特に適している。
好ましいR1およびR2の具体例としては、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、ヒドロキシブチル基、ヒドロキシペンチル基、およびヒドロキシヘキシルであり、好ましくはヒドロキシエチル基またはヒドロキシプロピル基を挙げることができる。R1とR2とは、同一であっても異なっていてもよい。
N-イソプロピルジエタノールアミン、
3-[(2-ヒドロキシエチル)イソプロピルアミノ]-1-プロパノール、
4-[(2-ヒドロキシエチル)イソプロピルアミノ]-1-ブタノール、
N-イソプロピルジプロパノールアミン、
N-イソプロピルジブタノールアミン、
N-イソプロピルジペンタノールアミン、
N-イソプロピルジヘキサノールアミン、
N-sec-ブチルジエタノールアミン、
3-[(2-ヒドロキシエチル)-sec-ブチルアミノ]-1-プロパノール、
4-[(2-ヒドロキシエチル)-sec-ブチルアミノ]-1-ブタノール、
N-sec-ブチルジプロパノールアミン、
N-sec-ブチルジブタノールアミン、
N-sec-ブチルジペンタノールアミン、
N-sec-ブチルジヘキサノールアミン、
N-tert-ブチルジエタノールアミン、
3-[(2-ヒドロキシエチル)-tert-ブチルアミノ]-1-プロパノール、
4-[(2-ヒドロキシエチル)-tert-ブチルアミノ]-1-ブタノール、
N-tert-ブチルジプロパノールアミン、
N-tert-ブチルジブタノールアミン、
N-tert-ブチルジペンタノールアミン、
N-tert-ブチルジヘキサノールアミンなどが挙げられる。
N-イソプロピルジエタノールアミン、
N-イソプロピルジプロパノールアミン、
3-[(2-ヒドロキシエチル)イソプロピルアミノ]-1-プロパノール、
N-sec-ブチルジエタノールアミン、
N-sec-ブチルジプロパノールアミン、
N-sec-ブチルジブタノールアミン、
N-シクロペンチルジエタノールアミン、
3-[(2-ヒドロキシエチル)シクロペンチルアミノ]-1-プロパノール、
4-[(2-ヒドロキシエチル)シクロペンチルアミノ]-1-ブタノール、および
N-シクロペンチルジプロパノールアミンからなる群から選ばれるものが特に好ましい。
酸性ガス吸収剤に含まれる一般式(1)で表される特定のアミン化合物の含有量は、好ましくは10~60質量%である。
上記の式(2)中の -(CHR4)n- において、R4は、水素原子または-COOMであって、Mは、アルカリ金属原子を示し、nは2~5の整数を示す。
エチレンイミン-2-カルボン酸ナトリウム塩、
エチレンイミン-2,3-ジカルボン酸ナトリウム塩、
アゼチジン-2-カルボン酸ナトリウム塩、
アゼチジン-3-カルボン酸ナトリウム塩、
アゼチジン-2,3-ジカルボン酸ナトリウム塩、
アゼチジン-2,3,4-トリカルボン酸ナトリウム塩、
ピロリジン-2-カルボン酸ナトリウム塩、
ピロリジン-3-カルボン酸ナトリウム塩、
ピロリジン-2,3-ジカルボン酸ナトリウム塩、
ピロリジン-2,4-ジカルボン酸ナトリウム塩、
ピロリジン-3,4-ジカルボン酸ナトリウム塩、
ピロリジン-2,3,4-トリカルボン酸ナトリウム塩、
ピロリジン-2,3,5-トリカルボン酸ナトリウム塩、
ピロリジン-2,3,4,5-テトラカルボン酸ナトリウム塩、
ピペリジン-2-カルボン酸ナトリウム塩、
ピペリジン-3-カルボン酸ナトリウム塩、
ピペリジン-4-カルボン酸ナトリウム塩、
ピペリジン-2,3-ジカルボン酸ナトリウム塩、
ピペリジン-2,4-ジカルボン酸ナトリウム塩、
ピペリジン-2、5-ジカルボン酸ナトリウム塩、
ピペリジン-2,6-ジカルボン酸ナトリウム塩、
ピペリジン-3,4-ジカルボン酸ナトリウム塩、
ピペリジン-3,5-ジカルボン酸ナトリウム塩、ならびに
上記化合物のカリウム塩などを挙げることができる。
上記の群から選択された、1種の化合物または2種以上の化合物を混合したものを用いることができる。
これらの中でも、特にピロリジン誘導体、ピペリジン誘導体は、酸性ガス吸収剤の二酸化炭素吸収量および吸収速度向上の観点から望ましい。
本実施形態では、好ましくは、例えばアミン化合物(1)と環状のアミノ酸塩化合物(2)からなる吸収剤を例えば水溶液としたものを、酸性ガス吸収剤として用いることができる。このような酸性ガス吸収剤は、単位モル当たりの二酸化炭素吸収量や、酸性ガス吸収剤の単位体積当たりの二酸化炭素吸収量および二酸化炭素吸収速度の点で特に好ましいものである。二酸化炭素吸収後に酸性ガスを分離するエネルギー(酸性ガス脱離エネルギー)も低下し、酸性ガス吸収剤を再生させる際のエネルギーを低減させることができる。
これらの中でも、特にピぺラジン誘導体は、酸性ガス吸収剤の二酸化炭素吸収量および吸収速度向上の観点から望ましい。
本発明の実施形態による酸性ガスの除去方法は、酸性ガスを含有するガスと、前記の酸性ガス吸収剤とを接触させ、前記の酸性ガスを含むガスから酸性ガスを除去するもの、である。
本発明の実施形態による酸性ガス除去装置は、酸性ガスを含有するガスと、前記の酸性ガス吸収剤とを接触させ、この酸性ガス吸収剤に酸性ガスを吸収させることにより前記の酸性ガスを含有するガスから酸性ガスを除去する吸収器と、
この酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収剤から酸性ガスを脱離させて、この酸性ガス吸収剤を再生する再生器とを有し、
前記の再生器で再生した前記の酸性ガス吸収剤を前記の吸収器にて再利用する酸性ガス除去装置である。
この酸性ガス除去装置1は、酸性ガスを含むガス(例えば、排気ガス)と酸性ガス吸収剤とを接触させ、この酸性ガスを含むガスから酸性ガスを吸収させて除去する吸収器2と、酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収剤から酸性ガスを分離し、酸性ガス吸収剤を再生する再生器3と、を備えている。以下、酸性ガスが二酸化炭素である場合を例に説明する。
<実施例1>
N-イソプロピルジエタノールアミンを20質量%、ピロリジン-2-カルボン酸ナトリウム塩を8質量%となるように水に溶解させ、50mlの水溶液(以下、吸収液と示す。)とした。
この吸収液を試験管に充填して40℃に加熱し、二酸化炭素(CO2)10体積%、窒素(N2)ガス90体積%含む混合ガスを流速400mL/minで通気して、試験管出口でのガス中の二酸化炭素(CO2)濃度を赤外線式ガス濃度測定装置(株式会社島津製作所製、商品名「CGT-700」)を用いて測定し、吸収性能を評価した。
放散性は、上記アミン水溶液に1%CO2を40℃で通気した際に放散されたアミンを回収して求めた。
40℃での吸収液の二酸化炭素吸収量は、吸収液中のアミン化合物1mol当り0.42molであった。一方、放散性は、窒素ガスを吸収液に流通した際に窒素ガスに同伴されてくる吸収液を採取して濃度を測定した。その結果、放散性は0.8ppm程度であった。
ピロリジン-2-カルボン酸ナトリウム塩の代わりに3-[(2-ヒドロキシエチル)イソプロピルアミノ]-1-プロパノール、を用いたこと以外は、実施例1と同様にして吸収液を調製し、実施例1と同様の装置を用い、同条件下で二酸化炭素吸収量、アミン化合物の回収量、放散量を測定した。
40℃での吸収液の二酸化炭素吸収量は、吸収液中のアミン化合物1mol当り0.41molであった。一方、放散性は0.8ppm程度であった。
メチルイミノジエタノール45質量%、バリンナトリウム塩を8質量%となるように水に溶解させ、50mlの水溶液(以下、吸収液と示す。)とした。その後、実施例1と同様の装置を用い、同条件下で二酸化炭素吸収量、放散量を測定した。
40℃での吸収液の二酸化炭素吸収量は、吸収液中のアミン化合物1mol当り0.39molであった。一方、放散性は1.0ppm程度であった。
以上の結果から明らかなように、実施形態の実施例の吸収液では、比較例に比べて二酸化炭素吸収量が多く、放散性はほぼ同等上であった。
以上述べた少なくともひとつの実施形態の酸性ガス吸収剤、酸性ガス除去方法および酸性ガス除去装置によれば、二酸化炭素等の酸性ガスの吸収量を高くすることができる。
Claims (8)
- 上記の一般式(1)で表されるアミン化合物が、N-イソプロピルジエタノールアミン、3-[(2-ヒドロキシエチル)イソプロピルアミノ]-1-プロパノール、N-イソプロピルジプロパノールアミン、N-sec-ブチルジエタノールアミン、N-sec-ブチルジプロパノールアミン、N-sec-ブチルジブタノールアミン、、N-シクロペンチルジエタノールアミン、N-シクロペンチルジプロパノールアミン、からなる群から選ばれるものである、請求項1に記載の酸性ガス吸収剤。
- 上記の一般式(2)で表される環状アミノ酸塩化合物が、αアミノ酸塩化合物である、請求項1または2に記載の酸性ガス吸収剤。
- 上記の一般式(2)で表される環状アミノ酸塩化合物が、ピロリジン-2-カルボン酸ナトリウム塩およびピペリジン-2-カルボン酸ナトリウム塩からなる群から選ばれたものである、請求項1または2に記載の酸性ガス吸収剤。
- さらに、モノエタノールアミン、2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール、2-アミノ-2-メチル-1,3-ジプロパノール、ジエタノールアミン、ビス(2-ヒドロキシ-1-メチルエチル)アミン、メチルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノ-1-メチルエタノール、2-メチルアミノエタノール、2-エチルアミノエタノール、2-プロピルアミノエタノール、n-ブチルアミノエタノール、2-(イソプロピルアミノ)エタノール、3-エチルアミノプロパノール、トリエタノールアミンおよびジエタノールアミンからなる群から選ばれるアミノアルコール化合物を含んでなる、請求項1~4いずれかに記載の酸性ガス吸収剤。
- 前記酸性ガス吸収剤の全量を100質量%として、前記の一般式(1)で表されるアミン化合物の含有量が10~60質量%であり、前記の一般式(2)で表される環状アミノ化合物の含有量が1~40質量%である、請求項1~5のいずれか1項に記載の酸性ガス吸収剤。
- 酸性ガスを含有するガスと、請求項1~6のいずれか1項に記載の酸性ガス吸収剤とを接触させて、前記の酸性ガスを含むガスから酸性ガスを除去することからなる、酸性ガスの除去方法。
- 酸性ガスを含有するガスと請求項1~6のいずれか1項に記載の酸性ガス吸収剤との接触によって、この酸性ガス吸収剤に酸性ガスを吸収させることにより前記の酸性ガスを含有するガスから酸性ガスを除去する吸収器と、
この酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収剤から酸性ガスを脱離させて、この酸性ガス吸収剤を再生する再生器とを有し、
前記の再生器で再生した前記の酸性ガス吸収剤を前記の吸収器にて再利用する酸性ガス除去装置である、酸性ガス除去装置。
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