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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022190667
(43)【公開日】2022-12-26
(54)【発明の名称】二酸化炭素分離用アミン組成物
(51)【国際特許分類】
   B01D 53/14 20060101AFI20221219BHJP
   B01D 53/62 20060101ALI20221219BHJP
   B01D 53/78 20060101ALI20221219BHJP
【FI】
B01D53/14 210
B01D53/62 ZAB
B01D53/78
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022064881
(22)【出願日】2022-04-11
(31)【優先権主張番号】P 2021098398
(32)【優先日】2021-06-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000003300
【氏名又は名称】東ソー株式会社
(72)【発明者】
【氏名】藤原 裕志
(72)【発明者】
【氏名】迫田 孝太郎
(72)【発明者】
【氏名】藤井 亮太郎
(72)【発明者】
【氏名】柳瀬 学
(72)【発明者】
【氏名】東 知佳
(72)【発明者】
【氏名】山本 敦
【テーマコード(参考)】
4D002
4D020
【Fターム(参考)】
4D002AA09
4D002AC05
4D002AC10
4D002BA02
4D002BA03
4D002CA02
4D002CA06
4D002CA07
4D002DA01
4D002DA02
4D002DA03
4D002DA04
4D002DA05
4D002DA06
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4D002DA16
4D002DA31
4D002DA32
4D002EA07
4D002EA08
4D002FA01
4D020AA03
4D020BA01
4D020BA08
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4D020BA11
4D020BA16
4D020BB03
4D020BB07
4D020BC01
4D020BC02
4D020CB01
4D020CB08
4D020CB18
(57)【要約】      (修正有)
【課題】二酸化炭素の吸収速度が高く、吸収性能に優れる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。
【解決手段】下記一般式(1)で示されるジアザビシクロ[2.2.2]オクタン骨格またはジアザビシクロ[3.2.2]ノナン骨格を有するアミン化合物(A)と、無機塩基性化合物(B)を含むことを特徴とする、二酸化炭素分離用組成物を用いる。

【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記一般式(1)で示されるアミン化合物(A)と、無機塩基性化合物(B)を含むことを特徴とする、二酸化炭素分離用組成物。
【化1】
[上記式中、R、R、R、R及びRは、各々独立して、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、水酸基、ヒドロキシメチル基、2-ヒドロキシエチル基、又は炭素数1~4のアルコキシ基を表す。a及びbは、それぞれ独立に、0又は1であり、a+b=1の関係を満たす。Rは、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、メトキシメチル基、メトキシエトキシメチル基、又は2-ヒドロキシエチル基を表す。]
【請求項2】
前記無機塩基性化合物(B)が、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩化合物、アルカリ土類金属の炭酸塩化合物、アルカリ金属の炭酸水素塩化合物、アルカリ土類金属の炭酸水素塩化合物、アルカリ金属アルコキシド、アルカリ土類金属アルコキシド、アルキルメルカプタンのアルカリ金属化合物、及びアルキルメルカプタンのアルカリ土類金属化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種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。
【請求項3】
前記無機塩基性化合物(B)が、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸水素リチウム、炭酸セシウム、炭酸水素セシウム、炭酸ルビジウム、及び炭酸水素ルビジウムからなる群より選ばれる少なくとも一種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。
【請求項4】
上記一般式(1)で示されるアミン化合物が、下記式(5)
【化2】
で示される、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン-2-メタノール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。
【請求項5】
アミン化合物(A)と無機塩基性化合物(B)の組成比率が、アミン化合物(A) 100重量部に対して、無機塩基性化合物(B)が1~450重量部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。
【請求項6】
アミン化合物(A)及び無機塩基性化合物(B)に加えて、さらに下記一般式(2)で示されるアミン化合物、下記一般式(3)で示されるアミン化合物、及び下記一般式(4)で示されるアミン化合物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(C)を含むことを特徴とする、請求項1に記載の二酸化炭素分離用組成物。
【化3】
[上記式中、R及びRは、各々独立して、水素原子、又は炭素数1~4のアルキル基を表す。]
【化4】
[上記式中、R、R10、及びR11は、各々独立して、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、ヒドロキシメチル基、2-ヒドロキシエチル基、炭素数3~4のアミノアルキル基、又は炭素数3~4のヒドロキシアルキル基を表す。RとR11は互いに結合して環を形成していてもよい。R12は、炭素数1~4のアルキレンを表す。]
【化5】
[上記式中、R13は、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、炭素数3~4のアミノアルキル基、又は炭素数1~4のヒドロキシアルキル基を表す。R14及びR15は、各々独立して、炭素数1~4のアルキレンを表す。]
【請求項7】
上記一般式(2)で示されるアミン化合物が、下記式(6)
【化6】
で示される、1-(2,3-ジヒドロキシプロピル)-ピペラジンであることを特徴とする、請求項6に記載の二酸化炭素分離用組成物。
【請求項8】
上記一般式(3)で示されるアミン化合物が、ピペラジン、N,N-ジメチル-1,3-ジアミノプロパン、又はN,N-ジメチル-1,2-ジアミノエタンであることを特徴とする、請求項6に記載の二酸化炭素分離用組成物。
【請求項9】
上記一般式(4)で示されるアミン化合物が、N-(2-アミノエチル)-2-アミノエタノール、又は2-(3-アミノプロピル)-2-アミノエタノールであることを特徴とする、請求項6に記載の二酸化炭素分離用組成物。
【請求項10】
請求項1に記載の二酸化炭素分離用組成物に、さらに水を含み、当該水の濃度が水を含んだ二酸化炭素分離用組成物全体の30~95重量%であることを特徴とする、二酸化炭素分離用組成物。
【請求項11】
二酸化炭素を含むガスを、請求項1乃至10のいずれかに記載の二酸化炭素分離用組成物に接触させて、該混合ガス中の二酸化炭素を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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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-メチルジエタノールアミン(特許文献1)が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特表2006-528062号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来公知のN-メチルジエタノール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吸収量や吸収速度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脱着、の繰返しによってなされるが、二酸化炭素の吸収速度が遅い場合、(i)の吸収工程が律速となって、二酸化炭素分離回収プロセス全体の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、二酸化炭素の吸収速度が高く、二酸炭素の吸収性能に優れる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。
【課題を解決するための手段】
【0007】
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無機塩基性化合物を含有する二酸化炭素分離用組成物が、従来公知のN-メチルジエタノールアミンの水溶液を用いた二酸化炭素吸収液に比べて、二酸化炭素の吸収速度が高く、二酸炭素の吸収性能に優れるという知見を見出し、本発明を完成させるに至った。
【0008】
すなわち、本発明は以下に示すとおりの二酸化炭素分離用組成物である。
【0009】
[1]
下記一般式(1)で示されるアミン化合物(A)と、無機塩基性化合物(B)を含むことを特徴とする、二酸化炭素分離用組成物。
【0010】
【化1】
【0011】
[上記式中、R、R、R、R及びRは、各々独立して、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、水酸基、ヒドロキシメチル基、2-ヒドロキシエチル基、又は炭素数1~4のアルコキシ基を表す。a及びbは、それぞれ独立に、0又は1であり、a+b=1の関係を満たす。Rは、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、メトキシメチル基、メトキシエトキシメチル基、又は2-ヒドロキシエチル基を表す。]
[2]
前記無機塩基性化合物(B)が、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩化合物、アルカリ土類金属の炭酸塩化合物、アルカリ金属の炭酸水素塩化合物、アルカリ土類金属の炭酸水素塩化合物、アルカリ金属アルコキシド、アルカリ土類金属アルコキシド、アルキルメルカプタンのアルカリ金属化合物、及びアルキルメルカプタンのアルカリ土類金属化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする前記の[1]に記載の二酸化炭素分離用組成物。
【0012】
[3]
前記無機塩基性化合物(B)が、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸水素リチウム、炭酸セシウム、炭酸水素セシウム、炭酸ルビジウム、及び炭酸水素ルビジウムからなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする前記の[1]に記載の二酸化炭素分離用組成物。
【0013】
[4]
上記一般式(1)で示されるアミン化合物が、下記式(5)
【0014】
【化2】
【0015】
で示される、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン-2-メタノールであることを特徴とする、前記の[1]乃至[3]のいずれかに記載の二酸化炭素分離用組成物。
【0016】
[5]
アミン化合物(A)と無機塩基性化合物(B)の組成比率が、アミン化合物(A) 100重量部に対して、無機塩基性化合物(B)が1~450重量部であることを特徴とする、前記の[1]乃至[4]のいずれかに記載の二酸化炭素分離用組成物。
【0017】
[6]
アミン化合物(A)及び無機塩基性化合物(B)に加えて、さらに下記一般式(2)で示されるアミン化合物、下記一般式(3)で示されるアミン化合物、及び下記一般式(4)で示されるアミン化合物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(C)を含むことを特徴とする、前記の[1]乃至[5]のいずれかに記載の二酸化炭素分離用組成物。
【0018】
【化3】
【0019】
[上記式中、R及びRは、各々独立して、水素原子、又は炭素数1~4のアルキル基を表す。]
【0020】
【化4】
【0021】
[上記式中、R、R10、及びR11は、各々独立して、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、ヒドロキシメチル基、2-ヒドロキシエチル基、炭素数3~4のアミノアルキル基、又は炭素数3~4のヒドロキシアルキル基を表す。RとR11は互いに結合して環を形成していてもよい。R12は、炭素数1~4のアルキレンを表す。]
【0022】
【化5】
【0023】
[上記式中、R13は、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、炭素数3~4のアミノアルキル基、又は炭素数1~4のヒドロキシアルキル基を表す。R14及びR15は、各々独立して、炭素数1~4のアルキレンを表す。]
[7]
上記一般式(2)で示されるアミン化合物が、下記式(6)
【0024】
【化6】
【0025】
で示される、1-(2,3-ジヒドロキシプロピル)-ピペラジンであることを特徴とする、前記の[6]に記載の二酸化炭素分離用組成物。
【0026】
[8]
上記一般式(3)で示されるアミン化合物が、ピペラジン、N,N-ジメチル-1,3-ジアミノプロパン、又はN,N-ジメチル-1,2-ジアミノエタンであることを特徴とする、前記の[6]に記載の二酸化炭素分離用組成物。
【0027】
[9]
上記一般式(4)で示されるアミン化合物が、N-(2-アミノエチル)-2-アミノエタノール、又は2-(3-アミノプロピル)-2-アミノエタノールであることを特徴とする、前記の[6]に記載の二酸化炭素分離用組成物。
【0028】
[10]
前記の[1]乃至[9]のいずれかに記載の二酸化炭素分離用組成物に、さらに水を含み、当該水の濃度が水を含んだ二酸化炭素分離用組成物全体の30~95重量%であることを特徴とする、二酸化炭素分離用組成物。
【0029】
[11]
二酸化炭素を含むガスを、前記の[1]乃至[10]のいずれかに記載の二酸化炭素分離用組成物に接触させて、該混合ガス中の二酸化炭素を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。
【発明の効果】
【0030】
本発明の二酸化炭素分離用組成物は、従来公知のN-メチルジエタノールアミンの水溶液を用いた二酸化炭素吸収液に比べて単位時間当たりの二酸化炭素吸収速度が速く、二酸炭素の吸収性能に優れるという特徴があり、大量の二酸化炭素を高速で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二酸化炭素を効率よく吸収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。
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下、本発明を詳細に説明する。
【0032】
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。
【0033】
本発明の二酸化炭素分離用組成物は、上記一般式(1)で示されるアミン化合物(A)と、無機塩基性化合物(B)を含むことをその特徴とする。
【0034】
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)及び無機塩基性化合物(B)に加えて、さらに上記の一般式(2)で示されるアミン化合物、一般式(3)で示されるアミン化合物、及び一般式(4)で示されるアミン化合物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(C)を含んでもよい。
【0035】
また、例えば、より具体的には、上記のアミン化合物(A)と無機塩基性化合物(B)の混合物を水等の溶媒に溶解させることで、より好ましい二酸化炭素分離用組成物が調製される。すなわち、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)及び無機塩基性化合物(B)に加えて、さらに溶媒を含んでもよい。
【0036】
本発明において上記一般式(1)、(2)、(3)、及び(4)で示されるアミン化合物は、いずれも二酸化炭素を吸着したり、脱着したりする役割を担う。
【0037】
本発明において、上記一般式(1)における、R、R、R、R、及びRは、各々独立して、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、水酸基、ヒドロキシメチル基、2-ヒドロキシエチル基、又は炭素数1~4のアルコキシ基を表す。
【0038】
本発明において、上記一般式(1)における、R、R、R、R、及びR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、イソプロピル基、ブチル基(n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基)、水酸基、ヒドロキシメチル基、2-ヒドロキシエチル基、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、又はsec-ブトキシ基)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、R、R、R、R、及びRは、各々独立して、水素原子、メチル基、エチル基、ブチル基、ヒドロキシメチル基、又はメトキシ基であり、水素原子であることがより好ましく、水素原子であることがより好ましい。
【0039】
本発明において、上記一般式(1)におけるRは、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、メトキシメチル基、メトキシエトキシメチル基、又は2-ヒドロキシエチル基を表す。
【0040】
また、上記一般式(1)におけるR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、水素原子、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、ブチル基(n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基)、メトキシメチル基、メトキシメチル基、又は2-ヒドロキシエチ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、好ましくは、水素原子、メチル基、エチル基、ブチル基、メトキシメチル基、メトキシエトキシメチル基、又は2-ヒドロキシエチル基であり、水素原子がより好ましい。
【0041】
a及びbは、それぞれ独立に、0又は1であり、a+b=1の関係を満たす。
【0042】
a=1且つb=0のとき、上記の一般式(1)は下記一般式(1a)で示される。
【0043】
【化7】
【0044】
[上記式中、R、R、R、R、R、及びRの定義及び好ましい範囲は、上記の一般式(1)において示したR、R、R、R、R、及びR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(1)は下記一般式(1b)で示される。
【0045】
【化8】
【0046】
[上記式中、R、R、R、R、R、及びRの定義及び好ましい範囲は、上記の一般式(1)において示したR、R、R、R、R、及びRの定義及び好ましい範囲と同義である。]
一般式(1)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1~28)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。
【0047】
【化9】
【0048】
上記一般式(1)で示されるアミン化合物については、入手容易性の観点から、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン-2-メタノール(R=R=R=R=R=R=水素原子、a=0、b=1)であることが好ましい。すなわち、下記式(5)で表されるアミン化合物が好ましい。
【0049】
【化10】
【0050】
本発明の上記一般式(2)における、R及びRは、各々独立して、水素原子、又は炭素数1~4のアルキル基を表す。
【0051】
前記の炭素数1~4のアルキル基については、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、シクロプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、又はシクロブチル基を挙げることができる。R及びRについては、二酸化炭素の吸脱着効率に優れる点で、各々独立して、水素原子、又はメチル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
【0052】
上記一般式(2)で示されるアミン化合物については、溶解性の観点から、1-(2,3-ジヒドロキシプロピル)-ピペラジン(R=R=水素原子)であることが好ましい。すなわち、下記式(6)で表されるアミン化合物が好ましい。
【0053】
【化11】
【0054】
本発明の上記一般式(3)におけるR、R10、及びR11は、各々独立して、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、ヒドロキシメチル基、2-ヒドロキシエチル基、炭素数3~4のアミノアルキル基、又は炭素数3~4のヒドロキシアルキル基を表す。RとR11は互いに結合して環を形成していてもよい。R12は、炭素数1~4のアルキレンを表す。
【0055】
一般式(3)におけるR、R10、及びR11については、二酸化炭素の吸脱着効率に優れる点で、各々独立して、水素原子、メチル基、エチル基、2-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシプロピル基、又は3-アミノプロピル基であることが好ましく、RとR11は互いに結合して環を形成し、かつR10が水素原子であることがより好ましく、RとR11が1,2-エチレンであることが更に好ましい。
【0056】
一般式(3)におけるR11については、二酸化炭素の吸脱着効率に優れる点で、メチル基、エチル基、2-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシプロピル基、又は3-アミノプロピル基であることが好ましく、RとR11は互いに結合して環を形成していることがより好ましく、RとR11がともにメチル基であって、それぞれがお互いに結合して1,2-エチレンを形成していることが更に好ましい。
【0057】
前記の炭素数1~4のアルキレンについては、特に限定するものではないが、例えば、メチレン、1,2-エチレン、1,2-プロピレン、1,3-プロピレン、1,2-ブチレン、1,3-ブチレン、又は1,4-ブチレンを挙げることができる。
【0058】
一般式(3)におけるR12については、二酸化炭素の吸脱着効率に優れる点で、1,2-エチレン、又は1,3-プロピレンであることが好ましく、1,2-エチレンであることがより好ましい。
【0059】
なお、上記一般式(3)で示されるアミン化合物において、RとR11は互いに結合して環を形成したものについては、特に限定するものではないが、例えば、下記一般式(3a)で示されるアミン化合物を例示することができ、二酸化炭素吸収効率に優れる点で、下記一般式(3b)で示されるアミン化合物が好ましい。
【0060】
【化12】
【0061】
[上記式中、R10は、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、ヒドロキシメチル基、2-ヒドロキシエチル基、炭素数3~4のアミノアルキル基、又は炭素数3~4のヒドロキシアルキル基を表す。R12は、各々独立して、炭素数1~4のアルキレンを表す。]
【0062】
【化13】
【0063】
[上記式中、R10は、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、ヒドロキシメチル基、2-ヒドロキシエチル基、炭素数3~4のアミノアルキル基、又は炭素数3~4のヒドロキシアルキル基を表す。]
一般式(3a)及び(3b)における、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、炭素数3~4のアミノアルキル基、炭素数3~4のヒドロキシアルキル基、及び炭素数1~4のアルキレンの定義及び好ましい範囲は、一般式(3)において示した、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、炭素数3~4のアミノアルキル基、炭素数3~4のヒドロキシアルキル基、及び炭素数1~4のアルキレンの定義及び好ましいと同義である。
【0064】
一般式(3a)におけるR10及びR12の好ましい範囲については、一般式(3)で示したR10及びR12の好ましい範囲と同じである。
【0065】
一般式(3b)におけるR10の好ましい範囲については、一般式(3)で示したR10の好ましい範囲と同じである。
【0066】
一般式(3)で示されるアミン化合物の具体例としては、例えば、N,N-ジメチル-1,4-ジアミノブタン、N,N-ジメチル-1,3-ジアミノプロパン、N,N-ジメチル-1,2-ジアミノプロパン、N,N-ジメチル-1,2-ジアミノエタン、N,N-ジエチル-1,4-ジアミノブタン、N,N-ジエチル-1,3-ジアミノプロパン、N,N-ジエチル-1,2-ジアミノプロパン、N,N-ジエチル-1,2-ジアミノエタン、N,N-ジプロピル-1,4-ジアミノブタン、N,N-ジプロピル-1,3-ジアミノプロパン、N,N-ジプロピル-1,2-ジアミノプロパン、N,N-ジプロピル-1,2-ジアミノエタン、N-メチルピペラジン、N-エチルピペラジン、N-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン、N-(2-ヒドロキシプロピル)ピペラジン、又はN-(3-アミノプロピル)ピペラジン、ピペラジン等を挙げることができる。
【0067】
上記一般式(3)で示されるアミン化合物については、入手容易性の観点から、N,N-ジメチル-1,3-ジアミノプロパン(R=R10=メチル基、R11=水素原子、R12=1,3-プロピレン)、N,N-ジメチル-1,2-ジアミノエタン(R=R10=メチル基、R11=水素原子、R12=1,2-エチレン)、及びピペラジンからなる群より選ばれる少なくとも1種のアミンであることが好ましい。
【0068】
本発明の上記一般式(4)におけるR13は、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、炭素数3~4のアミノアルキル基、又は炭素数1~4のヒドロキシアルキル基を表す。R14及びR15は、各々独立して、炭素数1~4のアルキレンを表す。
【0069】
上記の炭素数1~4のアルキル基については、特に限定するものではないが、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、又はターシャリーブチル基等を例示することができる。上記の炭素数3~4のアミノアルキル基については、特に限定するものではないが、例えば、3-アミノプロピル基、又は4-アミノブチル基等を例示することができる。上記の炭素数1~4のヒドロキシアルキル基については、特に限定するものではないが、例えば、ヒドロキシメチル基、2-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシプロピル基、3-ヒドロキシプロピル基、又は4-ヒドロキシブチル基等を例示することができる。
【0070】
上記の炭素数1~4のアルキレンについては、特に限定するものではないが、例えば、1,2-エチレン、1,3-プロピレン、1,2-プロピレン、又は1,4-ブチレン等を例示することができる。
【0071】
前記のR13については、二酸化炭素の放散効率(放散量/吸収量)に優れる点で、水素原子、メチル基、エチル基、2-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシプロピル基、又は3-アミノプロピル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
【0072】
前記のR14及びR15については、二酸化炭素の放散効率(放散量/吸収量)に優れる点で、各々独立して、1,2-エチレン、又は1,3-プロピレンであることが好ましく、1,2-エチレンであることがより好ましい。
【0073】
上記一般式(4)で示されるアミン化合物としては、具体例としては、例えば、N-(2-アミノエチル)-2-アミノエタノール(R13=水素原子、R14=R15=1,2-エチレン)、N-(3-アミノプロピル)-2-アミノエタノール(R13=水素原子、R14=1,2-エチレン、R15=1,3-プロピレン)、N-(2-アミノプロピル)-2-アミノエタノール(R13=水素原子、R14=1,2-エチレン、R15=1,2-プロピレン)、N-(4-アミノブチル)-2-アミノエタノール(R13=水素原子、R14=1,2-エチレン、R15=1,4-ブチレン)、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロパノール(R13=水素原子、R14=1,3-プロピレン、R15=1,2-エチレン)、N-(3-アミノプロピル)-3-アミノプロパノール(R13=水素原子、R14=R15=1,3-プロピレン)、N-(2-アミノプロピル)-3-アミノプロパノール(R13=水素原子、R14=1,3-プロピレン、R15=1,2-プロピレン)、N-(4-アミノブチル)-3-アミノプロパノール(R13=水素原子、R14=1,3-プロピレン、R15=1,4-ブチレン)、N-(2-アミノエチル)-4-アミノブタノール(R13=水素原子、R14=1,4-ブチレン、R15=1,2-エチレン)、N-(3-アミノプロピル)-4-アミノブタノール(R13=水素原子、R14=1,4-ブチレン、R15=1,3-プロピレン)、N-(2-アミノプロピル)-4-アミノブタノール(R13=水素原子、R14=1,4-ブチレン、R15=1,2-プロピレン)、又はN-(4-アミノブチル)-4-アミノブタノール(R13=水素原子、R14=R15=1,4-ブチレン)等を挙げることができる。
【0074】
上記一般式(4)で示されるアミン化合物については、入手容易性の観点から、N-(2-アミノエチル)-2-アミノエタノール(上記の一般式(4)において、R13=水素原子、R14=R15=1,2-エチレン、以下、AEEAとも称す。)、及びN-(3-アミノプロピル)-2-アミノエタノール(上記の一般式(4)において、R13=水素原子、R14=1,2-エチレン、R15=1,3-プロピレン、以下、APEAとも称す。)からなる群より選ばれる少なくとも1種のアミン化合物であることがより好ましい。
【0075】
本発明において、前記無機塩基性化合物(B)は、水に溶解させた際に塩基性を示す無機化合物を表す。無機塩基性化合物(B)は、特に限定するものではないが、例えば、金属の水酸化物、炭酸塩、又は酸化物を挙げることができる。
【0076】
無機塩基性化合物(B)については、二酸化炭素の吸脱着効率に優れる点で、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩化合物、アルカリ土類金属の炭酸塩化合物、アルカリ金属の炭酸水素塩化合物、アルカリ土類金属の炭酸水素塩化合物、アルカリ金属アルコキシド、アルカリ土類金属アルコキシド、アルキルメルカプタンのアルカリ金属化合物、及びアルキルメルカプタンのアルカリ土類金属化合物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。具体例としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化ベリリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム、炭酸リチウム、炭酸水素リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ルビジウム、炭酸水素ルビジウム、炭酸セシウム、炭酸水素セシウム、炭酸ベリリウム、炭酸水素ベリリウム、炭酸マグネシウム、炭酸水素マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸水素カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸水素ストロンチウム、炭酸バリウム、炭酸水素バリウム、リチウムメトキシド、カリウムメトキシド、ナトリウムメトキシド、カルシウムメトキシド、ルビジウムメトキシド、セシウムメトキシド、ベリリウムメトキシド、マグネシウムメトキシド、ストロンチウムメトキシド、バリウムメトキシド、リチウムエトキシド、カリウムエトキシド、ナトリウムエトキシド、カルシウムエトキシド、ルビジウムエトキシド、セシウムエトキシド、ベリリウムエトキシド、マグネシウムエトキシド、ストロンチウムエトキシド、バリウムエトキシド、リチウムプロポキシド、カリウムプロポキシド、ナトリウムプロポキシド、カルシウムプロポキシド、ルビジウムプロポキシド、セシウムプロポキシド、ベリリウムプロポキシド、マグネシウムプロポキシド、ストロンチウムプロポキシド、バリウムプロポキシド、リチウムブトキシド、カリウムブトキシド、ナトリウムブトキシド、カルシウムブトキシド、ルビジウムブトキシド、セシウムブトキシド、ベリリウムブトキシド、マグネシウムブトキシド、ストロンチウムブトキシド、バリウムブトキシド、メチルメルカプタンリチウム、メチルメルカプタンカリウム、メチルメルカプタンナトリウム、メチルメルカプタンカルシウム、メチルメルカプタンルビジウム、メチルメルカプタンセシウム、メチルメルカプタンベリリウム、メチルメルカプタンマグネシウム、メチルメルカプタンストロンチウム、メチルメルカプタンバリウム、エチルメルカプタンリチウム、エチルメルカプタンカリウム、エチルメルカプタンナトリウム、エチルメルカプタンカルシウム、エチルメルカプタンルビジウム、エチルメルカプタンセシウム、エチルメルカプタンベリリウム、エチルメルカプタンマグネシウム、エチルメルカプタンストロンチウム、エチルメルカプタンバリウム等を挙げることができる。これらのうち、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸水素リチウム、炭酸セシウム、炭酸水素セシウム、炭酸ルビジウム、及び炭酸水素ルビジウムからなる群より選ばれる少なくとも一種であることが更に好ましい。
【0077】
本発明の上記一般式(1)で示されるアミン化合物(A)と、無機塩基性化合物(B)を含むことを特徴とする、二酸化炭素分離用組成物については、二酸化炭素の吸収速度と放散速度に優れる点で、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン-2-メタノール(A)と、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸水素リチウム、炭酸セシウム、炭酸水素セシウム、炭酸ルビジウム、及び炭酸水素ルビジウムからなる群より選ばれる少なくとも一種である無機塩基性化合物(B)を含むことを特徴とする二酸化炭素分離用組成物であることが好ましい。また、本発明の二酸化炭素分離用組成物が、前記アミン化合物(A)及び無機塩基性化合物(B)に加えて、さらに一般式(2)で示されるアミン化合物、一般式(3)で示されるアミン化合物、及び一般式(4)で示されるアミン化合物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(C)を含む場合、二酸化炭素の吸収速度と放散速度に優れる点で好ましく、当該アミン化合物(C)として、1-(2,3-ジヒドロキシプロピル)-ピペラジン、ピペラジン、N,N-ジメチル-1,3-ジアミノプロパン、N,N-ジメチル-1,2-ジアミノエタン、N-(2-アミノエチル)-2-アミノエタノール、及び2-(3-アミノプロピル)-2-アミノエタノールからなる群より選ばれる少なくとも1種のアミン化合物を含むことを特徴とする二酸化炭素分離用組成物であることが好ましい。
【0078】
本発明の二酸化炭素分離用組成物については、二酸化炭素吸収速度が速いという点で、アミン化合物(A)と無機塩基性化合物(B)の組成比が、アミン化合物(A) 100重量部に対して、無機塩基性化合物(B)が1~450重量部であることが好ましく、アミン化合物(A) 100重量部に対して、無機塩基性化合物(B) 10~350重量部であることがより好ましく、アミン化合物(A) 100重量部に対して、無機塩基性化合物(B) 20~250重量部であることがより好ましい。
【0079】
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(C)を含有する場合、上記アミン化合物(A)、無機塩基性化合物(B)、及びアミン化合物(C)の合計重量に占めるアミン化合物(C)の重量は、特に制限されるものではないが、単位重量当たりの二酸化炭素吸収量を増やすという観点から、70重量%以下であることが好ましく、60重量%以下であることがより好ましく、50重量%以下であることがより好ましい。
【0080】
すなわち、上記アミン化合物(A)、無機塩基性化合物(B)、及びアミン化合物(C)の合計重量に占めるアミン化合物(C)の重量は、特に制限されるものではないが、単位重量当たりの二酸化炭素吸収量を増やすという観点から、5~70重量%の範囲が好ましく、10~60重量%の範囲がより好ましく、15~50重量%の範囲が好ましい。
【0081】
本発明において、上記一般式(1)、(2)、(3)、及び(4)で示されるアミン化合物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、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。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。
【0082】
本発明の二酸化炭素分離用組成物については、一般式(1)、(2)、(3)、及び(4)で示されるアミン化合物に加えて、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重量当たりの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重量当たりの二酸化炭素吸収量が増える点で、工業的に有利である場合がある。
【0083】
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、N-[2-(ジメチルアミノ)エチル]-N-メチルエタノールアミン、N-[2-(ジエチルアミノ)エチル]-N-エチルエタノールアミン、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、入手のし易さ、及び製造コストの観点から、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。
【0084】
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、1,3-ビス(ジメチルアミノ)プロパン、又は1,3-ビス(ジエチルアミノ)プロパン等が挙げられる。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。
【0085】
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。
【0086】
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。
【0087】
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。
【0088】
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。
【0089】
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。
【0090】
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。
【0091】
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。
【0092】
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。
【0093】
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。
【0094】
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。
【0095】
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。
【0096】
これらのうち、入手のし易さ、及び取得コストの観点から、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。
【0097】
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。
【0098】
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)、無機塩基性化合物(B)、アミン化合物(C)、及びアミン化合物(D)の合計重量に占めるアミン化合物(D)の重量は、特に制限されるものではないが、単位重量当たりの二酸化炭素吸収量を増やすという観点から、50重量%以下であることが好ましく、30重量%以下であることがより好ましく、20重量%以下であることがより好ましい。
【0099】
すなわち、上記アミン化合物(A)、無機塩基性化合物(B)、アミン化合物(C)、及びアミン化合物(D)の合計重量に占めるアミン化合物(D)の重量は、特に制限されるものではないが、単位重量当たりの二酸化炭素吸収量を増やすという観点から、1~50重量%の範囲が好ましく、2~30重量%の範囲がより好ましく、5~20重量%の範囲が好ましい。
【0100】
本発明の二酸化炭素分離用組成物は、そのままその目的用途に使用することもできるが、操作性の観点から、別途、溶媒をさらに含ませた組成物として使用することができる。なお、当該二酸化炭素分離用組成物に用いる溶媒については、特に限定するものではないが、例えば、水、アルコール化合物(特に限定するものではないが、例えば、エタノール、イソプロパノール等。ただし、アミノ基を有するアルコール化合物を除く。)、ポリオール化合物(特に限定するものではないが、例えば、エチレングリコール、グリセリン、又はポリエチレングリコール等。ただし、アミノ基を有するアルコール化合物を除く。)等を挙げることができ、これらの混合物を用いてもよい。これらのうち、二酸化炭素ガスを重炭酸塩として吸収分離する効率性に優れる点、吸収剤や分離剤の粘度上昇や固形分生成抑制に優れる点、二酸化炭素の放散エネルギーがあまり高くならない点で、水が好ましい。
【0101】
前記の溶媒(例えば、水)を用いる場合において、当該溶媒の濃度については、本発明の二酸化炭素分離用組成物の操作性に優れる点で、当該溶媒を含んだ二酸化炭素分離用組成物全量に対して30~95重量%であることが好ましく、50~80重量%であることがより好ましい。
【0102】
次に、本発明における二酸化炭素の分離方法について説明する。
【0103】
本発明の二酸化炭素の分離方法は、本発明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し、このように吸収させた後、前記の二酸化炭素分離用組成物を高温及び/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工程を含んでいてもよい。
【0104】
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。
【0105】
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。
【0106】
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。
【0107】
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。
【0108】
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、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。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。
【0109】
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。
【0110】
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。
【0111】
本発明の担体を用いた二酸化炭素吸収放散剤においては、更に水を含有させてもよい。
【0112】
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重量に対し5~70重量%であることが好ましく、更に好ましくは10~60重量%である。
【0113】
本発明の担体を用いた二酸化炭素吸収放散剤に含まれる水の量は、吸収する二酸化炭素に対し等モル以上が好ましい。水の量が二酸化炭素に対し等モル以上であると、二酸化炭素の放散エネルギーが余り大きくならない点で好ましい。
【0114】
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。
【0115】
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。
【0116】
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%以上であることが好ましく、より好ましくは10%以上であることが望ましい。
【0117】
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、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。
【0118】
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(CO)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(CO)の分離に適用することができる。
【実施例0119】
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。
【0120】
[実施例1]
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) 30g、炭酸カリウム(キシダ化学製) 10g、及び純水 60gを混合撹拌し、二酸化炭素吸収液(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。二酸化炭素吸収液に140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収量は、吸収液 1kg当たり757mL/分であった。
【0121】
次に、上記のガス吸収瓶を70℃の油浴に入れ、140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散量は、吸収液 1kg当たり151mL/分であった。
【0122】
[実施例2]
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) 5g、1-(2,3-ジヒドロキシプロピル)-ピペラジン(Sigma-Aldrich製) 22g、炭酸カリウム(キシダ化学製) 10g、及び純水 63gを混合撹拌し、二酸化炭素吸収液(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。二酸化炭素吸収液に140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収量は、吸収液 1kg当たり1003mL/分であった。
【0123】
次に、上記のガス吸収瓶を70℃の油浴に入れ、140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散量は、吸収液 1kg当たり212mL/分であった。
【0124】
[実施例3]
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) 30g、ピペラジン(東京化成工業製、無水品) 6g、炭酸カリウム(キシダ化学製) 5g、及び純水 57gを混合撹拌し、二酸化炭素吸収液(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。二酸化炭素吸収液に140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収量は、吸収液 1kg当たり1364mL/分であった。
【0125】
次に、上記のガス吸収瓶を70℃の油浴に入れ、140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散量は、吸収液 1kg当たり399mL/分であった。
【0126】
[実施例4]
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) 23g、N-(2-アミノエチル)エタノールアミン(東京化成工業製) 13g、炭酸カリウム(キシダ化学製) 10g、及び純水 54gを混合撹拌し、二酸化炭素吸収液(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。二酸化炭素吸収液に140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収量は、吸収液 1kg当たり1612mL/分であった。
【0127】
次に、上記のガス吸収瓶を70℃の油浴に入れ、140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散量は、吸収液 1kg当たり374mL/分であった。
【0128】
[実施例5]
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、N-(2-アミノエチル)エタノールアミン(東京化成工業製) 23g、炭酸カリウム(キシダ化学製) 10g、及び純水 54gを混合撹拌し、二酸化炭素吸収液(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。二酸化炭素吸収液に140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収量は、吸収液 1kg当たり2120mL/分であった。
【0129】
次に、上記のガス吸収瓶を70℃の油浴に入れ、140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散量は、吸収液 1kg当たり294mL/分であった。
【0130】
[実施例6]
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) 9g、N-(2-アミノエチル)エタノールアミン(東京化成工業製) 15g、炭酸セシウム(富士フイルム和光純薬製) 29g、及び純水 47gを混合撹拌し、二酸化炭素吸収液(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。二酸化炭素吸収液に140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収量は、吸収液 1kg当たり1823mL/分であった。
【0131】
次に、上記のガス吸収瓶を70℃の油浴に入れ、140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散量は、吸収液 1kg当たり361mL/分であった。
【0132】
[実施例7]
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) 15g、N-(2-アミノエチル)エタノールアミン(東京化成工業製) 9g、炭酸セシウム(富士フイルム和光純薬製) 29g、及び純水 47gを混合撹拌し、二酸化炭素吸収液(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。二酸化炭素吸収液に140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収量は、吸収液 1kg当たり1626mL/分であった。
【0133】
次に、上記のガス吸収瓶を70℃の油浴に入れ、140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散量は、吸収液 1kg当たり440mL/分であった。
【0134】
[実施例8]
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) 23g、N-(2-アミノエチル)エタノールアミン(東京化成工業製) 13g、炭酸セシウム(富士フイルム和光純薬製) 10g、及び純水 54gを混合撹拌し、二酸化炭素吸収液(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。二酸化炭素吸収液に140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収量は、吸収液 1kg当たり1756mL/分であった。
【0135】
次に、上記のガス吸収瓶を70℃の油浴に入れ、140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散量は、吸収液 1kg当たり433mL/分であった。
【0136】
[実施例9]
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) 24g、N-(2-アミノエチル)エタノールアミン(東京化成工業製) 14g、炭酸ナトリウム(キシダ化学製) 5g、及び純水 57gを混合撹拌し、二酸化炭素吸収液(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。二酸化炭素吸収液に140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収量は、吸収液 1kg当たり1706mL/分であった。
【0137】
次に、上記のガス吸収瓶を70℃の油浴に入れ、140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散量は、吸収液 1kg当たり443mL/分であった。
【0138】
[実施例10]
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) 23g、N-(2-アミノエチル)エタノールアミン(東京化成工業製) 13g、炭酸ルビジウム(富士フイルム和光純薬製) 10g、及び純水 54gを混合撹拌し、二酸化炭素吸収液(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。二酸化炭素吸収液に140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収量は、吸収液 1kg当たり1677mL/分であった。
【0139】
次に、上記のガス吸収瓶を70℃の油浴に入れ、140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散量は、吸収液 1kg当たり428mL/分であった。
[実施例11]
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、N-(2-アミノエチル)エタノールアミン(東京化成工業製) 23g、炭酸水素カリウム(キシダ化学製) 10g、及び純水 54gを混合撹拌し、二酸化炭素吸収液(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。二酸化炭素吸収液に140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収量は、吸収液 1kg当たり1528mL/分であった。
【0140】
次に、上記のガス吸収瓶を70℃の油浴に入れ、140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散量は、吸収液 1kg当たり83mL/分であった。
[実施例12]
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) 23g、N-(2-アミノエチル)エタノールアミン(東京化成工業製) 13g、水酸化カリウム(キシダ化学製) 4g、及び純水 60gを混合撹拌し、二酸化炭素吸収液(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。二酸化炭素吸収液に140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収量は、吸収液 1kg当たり1898mL/分であった。
【0141】
次に、上記のガス吸収瓶を70℃の油浴に入れ、140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散量は、吸収液 1kg当たり395mL/分であった。
[実施例13]
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) 7g、炭酸セシウム(富士フイルム和光純薬製) 29g、及び純水 64gを混合撹拌し、二酸化炭素吸収液(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。二酸化炭素吸収液に140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収量は、吸収液 1kg当たり639mL/分であった。
【0142】
次に、上記のガス吸収瓶を70℃の油浴に入れ、140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散量は、吸収液 1kg当たり213mL/分であった。
【0143】
[比較例1]
N-メチルジエタノールアミン(富士フイルム和光純薬製) 30g、及び純水 70gを混合撹拌し、二酸化炭素吸収液(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。二酸化炭素吸収液に140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収量は、吸収液 1kg当たり540mL/分であった。
【0144】
次に、上記のガス吸収瓶を70℃の油浴に入れ、140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散量は、吸収液 1kg当たり380mL/分であった。
【0145】
[比較例2]
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) 30g、及び純水 70gを混合撹拌し、二酸化炭素吸収液(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。二酸化炭素吸収液に140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収量は、吸収液 1kg当たり601mL/分であった。
【0146】
次に、上記のガス吸収瓶を70℃の油浴に入れ、140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散量は、吸収液 1kg当たり346mL/分であった。
【0147】
[比較例3]
炭酸カリウム(キシダ化学製) 30g、及び純水 70gを混合撹拌し、二酸化炭素吸収液(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。二酸化炭素吸収液に140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体の吹き込みを行った。しかし、吹き込み中に二酸化炭素吸収液中に析出物が発生し、ガスが流通しなくなったため、評価が不可能であった。
【0148】
[比較例4]
炭酸カリウム(キシダ化学製) 10g、及び純水 90gを混合撹拌し、二酸化炭素吸収液(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。二酸化炭素吸収液に140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収量は、吸収液 1kg当たり295mL/分であった。
【0149】
次に、上記のガス吸収瓶を70℃の油浴に入れ、140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散量は、吸収液 1kg当たり74mL/分であった。
【0150】
[比較例5]
炭酸セシウム(富士フイルム和光純薬製) 29g、及び純水 71gを混合撹拌し、二酸化炭素吸収液(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。二酸化炭素吸収液に140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収量は、吸収液 1kg当たり504mL/分であった。
【0151】
次に、上記のガス吸収瓶を70℃の油浴に入れ、140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散量は、吸収液 1kg当たり56mL/分であった。
【0152】
[比較例6]
炭酸セシウム(富士フイルム和光純薬製) 10g、及び純水 90gを混合撹拌し、二酸化炭素吸収液(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。二酸化炭素吸収液に140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収量は、吸収液 1kg当たり258mL/分であった。
【0153】
次に、上記のガス吸収瓶を70℃の油浴に入れ、140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散量は、吸収液 1kg当たり10mL/分であった。
【0154】
[比較例7]
炭酸ナトリウム(キシダ化学製) 5g、及び純水 95gを混合撹拌し、二酸化炭素吸収液(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。二酸化炭素吸収液に140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体の吹き込みを行った。しかし、吹き込み中に二酸化炭素吸収液中に析出物が発生し、ガスが流通しなくなったため、評価が不可能であった。
【0155】
[比較例8]
炭酸ルビジウム(富士フイルム和光純薬製) 10g、及び純水 90gを混合撹拌し、二酸化炭素吸収液(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。二酸化炭素吸収液に140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体の吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収量は、吸収液 1kg当たり280mL/分であった。
【0156】
次に、上記のガス吸収瓶を70℃の油浴に入れ、140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散量は、吸収液 1kg当たり3mL/分であった。
【0157】
[比較例9]
炭酸水素カリウム(キシダ化学製) 10g、及び純水 90gを混合撹拌し、二酸化炭素吸収液(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。二酸化炭素吸収液に140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体の吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収量は、吸収液 1kg当たり42mL/分であった。
【0158】
次に、上記のガス吸収瓶を70℃の油浴に入れ、140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散量は、吸収液 1kg当たり31mL/分であった。
【0159】
[比較例10]
水酸化カリウム(キシダ化学製) 4g、及び純水 96gを混合撹拌し、二酸化炭素吸収液(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。二酸化炭素吸収液に140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体の吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス吸収量は、吸収液 1kg当たり491mL/分であった。
【0160】
次に、上記のガス吸収瓶を70℃の油浴に入れ、140mL/分の二酸化炭素ガスと560mL/分の窒素ガスの混合気体を吹き込み、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量を測定したところ、混合ガス吹込み開始直後30分間の単位時間当たりの二酸化炭素ガス放散量は、吸収液 1kg当たり9mL/分であった。
【0161】
【表1】
【0162】
【表2】
【0163】
【表3】
【0164】
【表4】
【0165】
実施例1~13と比較例1の比較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、CO吸収速度が高く、CO吸収性能に優れていた。
【0166】
また、実施例1と、比較例2~10の比較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、アミン化合物(A)と無機塩基性化合物(B)の両方を含むことで、相乗効果的にCO吸収速度が高くなるという顕著な効果を奏する。すなわち、本発明の二酸化炭素分離用組成物は、従来技術からは容易に想到し得ない顕著な効果を奏するものである。