特許 7621221 複合アミン吸収液、除去装置及び除去方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-16

(45)【発行日】2025-01-24

(54)【発明の名称】複合アミン吸収液、除去装置及び除去方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/14 20060101AFI20250117BHJP

   B01D 53/52 20060101ALI20250117BHJP

   B01D 53/62 20060101ALI20250117BHJP

   B01D 53/78 20060101ALI20250117BHJP

   B01D 53/96 20060101ALI20250117BHJP

【ＦＩ】

B01D53/14 210

B01D53/14 220

B01D53/52 220

B01D53/62 ZAB

B01D53/78

B01D53/96

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021138177

(22)【出願日】2021-08-26

(65)【公開番号】P2023032195

(43)【公開日】2023-03-09

【審査請求日】2023-09-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000156938

【氏名又は名称】関西電力株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 裕士

(72)【発明者】

【氏名】平田 琢也

(72)【発明者】

【氏名】辻内 達也

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 琢哉

(72)【発明者】

【氏名】上條 孝

(72)【発明者】

【氏名】登里 朋来

【審査官】有田 恭子

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３２１１３９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１３－５１６３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２９６８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５２７７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表平０２－５０４３６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ５３／００－５３／９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガス中のＣＯ₂及びＨ₂Ｓの少なくとも一方を吸収する複合アミン吸収液であって、
（ａ）鎖状モノアミンと、
（ｂ）等級が同じアミノ基を含有するジアミンと、
（ｃ）等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンと、
（ｄ）水と、を含み、
（ａ）の鎖状モノアミンは、吸収液全体の１５重量％以上６０重量％以下であり、
（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミンは、吸収液全体の１重量％以上１５重量％以下であり、
（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンは、吸収液全体の５重量％より多く３５重量％以下であり、
（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミン／（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミンの重量比が１以上１６．５以下である
む複合アミン吸収液。

【請求項2】

（ａ）の鎖状モノアミンは、１級鎖状モノアルカノールアミン、２級鎖状モノアルカノールアミンまたは３級鎖状モノアルカノールアミンの少なくとも一種を含む請求項１に記載の複合アミン吸収液。

【請求項3】

（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミンは、１級鎖状ポリアミン、２級鎖状ポリアミン、２級環状ポリアミンの少なくとも一種を含む請求項１または請求項２に記載の複合アミン吸収液。

【請求項4】

（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンは、３級アミノ基を含有する鎖状ジアミンの少なくとも一種を含む請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の複合アミン吸収液。

【請求項5】

（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンは、３級アミノ基と１級アミノ基を含有する鎖状ジアミンの少なくとも一種を含む請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の複合アミン吸収液。

【請求項6】

（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンは、３級アミノ基と２級アミノ基を含有する鎖状ジアミンの少なくとも一種を含む請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の複合アミン吸収液。

【請求項7】

（ａ）の鎖状モノアミンと、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミンと、の合計濃度は、吸収液全体の２０質量％以上６５重量％である請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の複合アミン吸収液。

【請求項8】

（（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン＋（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミン）／（（ａ）の鎖状モノアミン）の重量比が０．１６以上３．５以下である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の複合アミン吸収液。

【請求項9】

ＣＯ₂及びＨ₂Ｓの少なくとも一方を含有するガスと吸収液とを接触させてＣＯ₂及びＨ₂Ｓの少なくとも一方を除去する吸収塔と、ＣＯ₂及びＨ₂Ｓの少なくとも一方を吸収した溶液を再生する吸収液再生塔とを有し、前記吸収液再生塔でＣＯ₂及びＨ₂Ｓの少なくとも一方を除去して再生した溶液を前記吸収塔で再利用する除去装置であって、
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の複合アミン吸収液を用いる除去装置。

【請求項10】

前記吸収塔は、吸収温度が、３０～８０℃であり、
前記吸収液再生塔は、再生温度が、１１０℃以上である請求項９に記載の除去装置。

【請求項11】

ＣＯ₂及びＨ₂Ｓの少なくとも一方を含有するガスと吸収液とを接触させてＣＯ₂及びＨ₂Ｓの少なくとも一方を吸収塔内で除去し、ＣＯ₂及びＨ₂Ｓの少なくとも一方を吸収した溶液を吸収液再生塔内で再生し、前記吸収液再生塔でＣＯ₂及びＨ₂Ｓの少なくとも一方を除去して再生した溶液を前記吸収塔で再利用する除去方法であって、
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の複合アミン吸収液を用いる除去方法。

【請求項12】

前記吸収塔の吸収温度が、３０～８０℃であり、
前記吸収液再生塔の再生温度が、１１０℃以上である請求項１１に記載の除去方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、複合アミン吸収液、除去装置及び除去方法に関する。

【0002】

近年、地球の温暖化現象の原因の一つとして、ＣＯ₂による温室効果が指摘され、地球環境を守る上で国際的にもその対策が急務となってきた。ＣＯ₂の発生源としては化石燃料を燃焼させるあらゆる人間の活動分野に及び、その排出抑制への要求が一層強まる傾向にある。これに伴い大量の化石燃料を使用する火力発電所などの動力発生設備を対象に、ボイラの燃焼排ガスをアミン系ＣＯ₂吸収液と接触させ、燃焼排ガス中のＣＯ₂を除去・回収する方法及び回収されたＣＯ₂を大気へ放出することなく貯蔵する方法が精力的に研究されている。また、のようなＣＯ₂吸収液を用い、燃焼排ガスからＣＯ₂を除去・回収する工程としては、吸収塔において燃焼排ガスとＣＯ₂吸収液とを接触させ、ＣＯ₂を吸収した吸収液を再生塔において加熱し、ＣＯ₂を放出させると共に吸収液を再生して再び吸収塔に循環して再使用するものが採用されている。

【0003】

ＣＯ₂吸収液としては、例えばプロパンジアミン化合物を含む吸収液が提案されている（特許文献１から特許文献４参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００５－２９６８９７号公報

【文献】特表２００７－５２７７９１号公報

【文献】特許第４６３４３８４号公報

【文献】特開２０１８－１２２２７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１から特許文献４に記載されている吸収液を用いることで、処理対象のガスに含まれるＣＯ₂、Ｈ_２Ｓの少なくとも一方を吸収液でガスから分離させることができる。ここで、吸収液は、反応速度が速いほど、吸収する対象のＣＯ₂、Ｈ₂Ｓを効率よく回収することができる。

【0006】

本開示は、上記問題に鑑み、反応速度がより速い複合アミン吸収液、除去装置及び除去方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決するための本開示の複合アミン吸収液は、ガス中のＣＯ₂及びＨ₂Ｓの少なくとも一方を吸収する複合アミン吸収液であって、（ａ）鎖状モノアミンと、（ｂ）等級が同じアミノ基を含有するジアミンと、（ｃ）等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンと、（ｄ）水と、を含む。

【0008】

上述した課題を解決するための本開示の除去装置は、ＣＯ₂及びＨ₂Ｓの少なくとも一方を含有するガスと吸収液とを接触させてＣＯ₂及びＨ₂Ｓの少なくとも一方を除去する吸収塔と、ＣＯ₂及びＨ₂Ｓの少なくとも一方を吸収した溶液を再生する吸収液再生塔とを有し、前記吸収液再生塔でＣＯ₂及びＨ₂Ｓの少なくとも一方を除去して再生した溶液を前記吸収塔で再利用する除去装置であって、上記に記載の複合アミン吸収液を用いる。

【0009】

上述した課題を解決するための本開示の除去方法は、ＣＯ₂及びＨ₂Ｓの少なくとも一方を含有するガスと吸収液とを接触させてＣＯ₂及びＨ₂Ｓの少なくとも一方を吸収塔内で除去し、ＣＯ₂及びＨ₂Ｓの少なくとも一方を吸収した溶液を吸収液再生塔内で再生し、前記吸収液再生塔でＣＯ₂及びＨ₂Ｓの少なくとも一方を除去して再生した溶液を前記吸収塔で再利用する除去方法であって、上記に記載の複合アミン吸収液を用いる。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、（ａ）の直鎖モノアミンと、（ｂ）のジアミンと、（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンとを、水に溶解して吸収液とすることによって、複合的に絡み合い、これらの相乗効果により、ＣＯ₂又はＨ₂Ｓ又はその双方の吸収性が良好なものとなり、吸収液流量や吸収塔高さの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本開示の吸収液を用いるＣＯ₂回収装置の構成を示す概略図である。

【図2】図２は、表１の実施例と第１比較例との反応速度の増加率の各結果を示す図である。

【図3】図３は、表１の実施例と第２比較例との反応速度の増加率の各結果を示す図である。

【図4】図４は、表２の実施例と第１比較例との反応速度の増加率の各結果を示す図である。

【図5】図５は、表２の実施例と第２比較例との反応速度の増加率の各結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に添付図面を参照して、本開示の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本開示が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

【0013】

本開示による複合アミン吸収液は、ガス中のＣＯ₂及びＨ₂Ｓの少なくとも一方を吸収する複合アミン吸収液であって、（ａ）鎖状モノアミンと、（ｂ）等級が同じアミノ基を含有するジアミンと、（ｃ）等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンと、（ｄ）水と、を含む。つまり、（ａ）鎖状モノアミンと、（ｂ）等級が同じアミノ基を含有するジアミンと、（ｃ）等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンと、が、水に溶解した液体である。本開示では、（ａ）鎖状モノアミンと、（ｂ）等級が同じアミノ基を含有するジアミンと、（ｃ）等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンとを、水に溶解して吸収液とすることによって、複合的に絡み合い、これらの相乗効果により、ＣＯ₂及びＨ₂Ｓの少なくとも一方が含まれたガスに対するＣＯ₂又はＨ₂Ｓ又はその双方の吸収性が良好となる。つまり、吸収液の反応速度を高くすることができる。

【0014】

ここで、（ａ）直鎖モノアミン（ａ成分）は、１級直鎖モノアミン（ａ１成分、１級鎖状モノアルカノールアミン）、２級直鎖モノアミン（ａ２成分、２級鎖状モノアルカノールアミン）、３級直鎖モノアミン（ａ３成分、３級鎖状モノアルカノールアミン）の少なくとも一つを含むものである。また、１級直鎖モノアミンと２級直鎖モノアミンとの２成分直鎖アミンの組合せ、１級直鎖モノアミンと３級直鎖モノアミンとの２成分直鎖アミンの組合せ、さらには１級直鎖モノアミン、２級直鎖モノアミン及び３級直鎖モノアミンの３成分直鎖アミンの組合せとしてもよい。

【0015】

また、１級直鎖モノアミン（ａ１成分、１級鎖状モノアルカノールアミン）としては、立体障害性の低い１級モノアミン（ａ１Ｌ成分）又は立体障害性の高い１級モノアミン（ａ１Ｈ成分）とするのが好ましい。ここで、１級直鎖モノアミンにおいて、立体障害性の低い１級モノアミン（ａ１Ｌ成分）としては、例えばモノエタノールアミン（ＭＥＡ）、３－アミノ－１－プロパノール、４－アミノ－１－ブタノール、ジグリコールアミンから選ばれる少なくとも一種を挙げることができる。なお、これらを組み合わせるようにしてもよい。

【0016】

また、１級直鎖モノアミンにおいて、立体障害性の高い１級モノアミン（ａ１Ｈ成分）としては、下記「化１」に示す化学式で表される化合物であることが好ましい。

【化1】

【0017】

具体的には、立体障害性の高い１級モノアミン（ａ１Ｈ成分）としては、例えば２－アミノ－１－プロパノール（２Ａ１Ｐ）、２－アミノ－１－ブタノール（２Ａ１Ｂ）、２－アミノ－３－メチル－１－ブタノール（ＡＭＢ）、１－アミノ－２－プロパノール（１Ａ２Ｐ）、１－アミノ－２－ブタノール（１Ａ２Ｂ）、２－アミノ－２－メチル－１－プロパノール（ＡＭＰ）等の少なくとも一種から選ばれた化合物を挙げることができるが本開示はこれに限定されるものではない。なお、これらを組み合わせるようにしてもよい。

【0018】

また、２級直鎖モノアミン（ａ２）としては、下記「化２」に示す化学式で表される化合物であることが好ましい。

【化2】

【0019】

具体的には、２級直鎖モノアミン（２ａ、２級鎖状モノアルカノールアミン）としては、例えばＮ－メチルアミノエタノール、Ｎ－エチルアミノエタノール、Ｎ－プロピルアミノエタノール、Ｎ－ブチルアミノエタノール等の少なくとも一種から選ばれた化合物を挙げることができるが本開示はこれに限定されるものではない。なお、これらを組み合わせるようにしてもよい。

【0020】

また、３級直鎖モノアミン（ａ３）としては、下記「化３」に示す化学式で表される化合物であることが好ましい。

【化3】

【0021】

具体的には、３級直鎖モノアミン（ａ３、３級鎖状モノアルカノールアミン）としては、例えばＮ－メチルジエタノールアミン、Ｎ－エチルジエタノールアミン、Ｎ－ブチルジエタノールアミン、４－ジメチルアミノ－１－ブタノール、２－ジメチルアミノエタノール、２－ジエチルアミノエタノール、２－ジ－ｎ－ブチルアミノエタノール、Ｎ－エチル－Ｎ－メチルエタノールアミン、３－ジメチルアミノ－１－プロパノール、２－ジメチルアミノ－２－メチル－１－プロパノール等の少なくとも一種から選ばれた化合物を挙げることができるが本開示はこれに限定されるものではない。なお、これらを組み合わせるようにしてもよい。

【0022】

（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）としては、１級直鎖ポリアミン、２級直鎖ポリアミン、２級環状ポリアミンの少なくとも一つを含むものであることが好ましい。

【0023】

ここで、１級直鎖ポリアミン群としては、例えばエチレンジアミン（ＥＤＡ）、プロパンジアミン(ＰＤＡ)等の少なくとも一種から選ばれた化合物を挙げることができるが本開示はこれに限定されるものではない。２級直鎖ポリアミン群としては、例えば、Ｎ，Ｎ’－ジメチルエチレンジアミン(ＤＭＥＤＡ)、Ｎ，Ｎ’－ジエチルエチレンジアミン(ＤＥＥＤＡ)、Ｎ，Ｎ’－ジメチルプロパンジアミン(ＤＭＰＤＡ)等の少なくとも一種から選ばれた化合物を挙げることができるが本開示はこれに限定されるものではない。なお、これらを組み合わせるようにしてもよい。

【0024】

また、２級環状ポリアミンとしては、例えばピペラジン(ＰＺ)、２－メチルピペラジン(２ＭＰＺ)、２，５－ジメチルピペラジン(ＤＭＰＺ)、等の少なくとも一種から選ばれた化合物を挙げることができるが本開示はこれに限定されるものではない。なお、これらを組み合わせるようにしてもよい。

【0025】

また、（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンは、１級アミノ基、２級アミノ基、３級アミノ基のうち２つの等級のアミノ基を含有する。（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンとしては、３級アミノ基を含有する鎖状ジアミンの少なくとも一種を含むことが好ましい。さらに、（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンとしては、３級アミノ基と１級アミノ基を含有する鎖状ジアミンの少なくとも一種を含むことがより好ましい。

【0026】

３級アミノ基と１級アミノ基を含有する鎖状ジアミンとしては、Ｎ，Ｎ－ジエチルプロパンジアミン、Ｎ，Ｎ－ジブチルプロパンジアミン等から選ばれる少なくとも一種が例示される。

【0027】

また、（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンとしては、３級アミノ基と２級アミノ基を含有する鎖状ジアミンの少なくとも一種を含むこともより好ましい。３級アミノ基と２級アミノ基を含有する鎖状ジアミンとしては、Ｎ，Ｎ，Ｎ’－トリメチルプロパンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’－トリエチルプロパンジアミン、Ｎ’－エチル－Ｎ，Ｎ－ジメチルプロパンジアミン，Ｎ，Ｎ－ジエチル－Ｎ’－メチルプロパンジアミン等から選ばれる少なくとも一種が例示される。

【0028】

次に、各成分（ａ成分、ｂ成分、ｃ成分）の配合割合については、以下のような規定することが好ましい。（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）と、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）との濃度合計は、吸収液全体の２０重量％以上６５重量％以下であることが好ましく、さらに好適には、吸収液全体の３０重量％以上６０重量％以下とすることがよりが好ましい。この範囲とすることで吸収液として良好に機能させることができる。（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）は、吸収液全体の１５重量％以上６０重量％以下であることが好ましく、さらに好適には、吸収液全体の２０重量％以上５５重量％以下とすることがより好ましい。（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）は、吸収液全体の１重量％以上１５重量％以下であることが好ましく、さらに好適には、吸収液全体の２重量％以上１０重量％以下とすることがより好ましい。（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンは、吸収液全体の５重量％より多く３５重量％以下であることが好ましく、さらに好適には、吸収液全体の９重量％より多く２５重量％以下とすることがより好ましい。

【0029】

また、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）に対して、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）及び（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミン（ｃ成分）との配合割合は、（（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン＋（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミン）／（（ａ）の鎖状モノアミン）の重量比が０．１６以上３．５以下、つまり、０．１６≦（ｂ＋ｃ）／ａ≦３．５の配合とすることが好ましく、０．２３≦（ｂ＋ｃ）／ａ≦１．５の配合とすることがより好ましい。

【0030】

また、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミンと（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンとの配合割合は、（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミン／（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミンの重量比が１以上１６．５以下であることが好ましい、つまり、１≦ｃ／ｂ≦１６．５の配合とすることが好ましく、３≦ｃ／ｂ≦１２．５の配合とすることがより好ましい。

【0031】

また、水分（ｄ成分）の配合割合（重量％）は、（ａ）の直鎖モノアミンと、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミンと、（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンの合計重量の残りを、水の重量割合としている。

【0032】

本開示において、例えばＣＯ₂等を含有する排ガスとの接触時の化学吸収法の吸収塔の吸収温度は、通常３０～８０℃の範囲とするのが好ましい。また本開示で用いる吸収液には、必要に応じて腐食防止剤、劣化防止剤などが加えられる。

【0033】

また、処理されるガス中のＣＯ₂を吸収する吸収時のＣＯ₂吸収塔入口のＣＯ₂分圧としては、低ＣＯ₂分圧（例えば０．００３～０．１ＭＰａ）とするのが化学吸収法の適用から好ましい。

【0034】

本開示において、ＣＯ₂等を吸収した吸収液から、ＣＯ₂等を放出する再生塔での再生温度は、再生塔内圧力が１３０～２００ｋＰａ（絶対圧）の場合、吸収液再生塔の塔底温度が１１０℃以上であることが好ましい。これは、１１０℃未満での再生では、システム内での吸収液の循環量を多くすることが必要となり、再生効率の点から好ましくないからである。より好適には１１５℃以上での再生が好ましい。

【0035】

本開示により処理されるガスとしては、例えば石炭ガス化ガス、合成ガス、コークス炉ガス、石油ガス、天然ガス等を挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、ＣＯ₂やＨ₂Ｓ等の酸性ガスを含むガスであれば、いずれのガスでもよい。

【0036】

本開示のガス中のＣＯ₂又はＨ₂Ｓ又はその双方を除去する方法で採用できるプロセスは、特に限定されないが、ＣＯ₂を除去する除去装置の一例について図１を参照しつつ説明する。

【0037】

図１は、実施例１に係るＣＯ₂回収装置の構成を示す概略図である。図１に示すように、実施例１に係るＣＯ₂回収装置１２は、ボイラやガスタービン等の産業燃焼設備１３から排出されたＣＯ₂とＯ₂とを含有する排ガス１４を冷却水１５によって冷却する排ガス冷却装置１６と、冷却されたＣＯ₂を含有する排ガス１４とＣＯ₂を吸収するＣＯ₂吸収液（以下、「吸収液」ともいう。）１７とを接触させて排ガス１４からＣＯ₂を除去するＣＯ₂回収部１８Ａを有するＣＯ₂吸収塔１８と、ＣＯ₂を吸収したＣＯ₂吸収液（以下、「リッチ溶液」ともいう。）１９からＣＯ₂を放出させてＣＯ₂吸収液を再生する吸収液再生塔２０と、を有する。そして、このＣＯ₂回収装置１２では、吸収液再生塔２０でＣＯ₂を除去した再生ＣＯ₂吸収液（以下、「リーン溶液」ともいう。）１７はＣＯ₂吸収塔１８でＣＯ₂吸収液として再利用する。

【0038】

なお、図１中、符号１３ａは煙道、１３ｂは煙突、３４はスチーム凝縮水である。前記ＣＯ₂回収装置１２は、既設の排ガス源からＣＯ₂を回収するために後付で設けられる場合と、新設排ガス源に同時付設される場合とがある。なお、排ガス１４のラインには開閉可能なダンパを設置し、ＣＯ₂回収装置１２の運転時は開放する。また排ガス源は稼動しているが、ＣＯ₂回収装置１２の運転を停止した際は閉止するように設定する。

【0039】

このＣＯ₂回収装置１２を用いたＣＯ₂回収方法では、まず、ＣＯ₂を含んだボイラやガスタービン等の産業燃焼設備１３からの排ガス１４は、排ガス送風機２２により昇圧された後、排ガス冷却装置１６に送られ、ここで冷却水１５により冷却され、ＣＯ₂吸収塔１８に送られる。

【0040】

前記ＣＯ₂吸収塔１８において、排ガス１４は本実施例に係るアミン吸収液であるＣＯ₂吸収液１７と向流接触し、排ガス１４中のＣＯ₂は、化学反応によりＣＯ₂吸収液１７に吸収される。ＣＯ₂回収部１８ＡでＣＯ₂が除去された後のＣＯ₂除去排ガスは、ＣＯ₂吸収塔１８内の水洗部１８Ｂでノズルから供給されるＣＯ₂吸収液を含む循環する洗浄水２１と気液接触して、ＣＯ₂除去排ガスに同伴するＣＯ₂吸収液１７が回収され、その後ＣＯ₂が除去された排ガス２３は系外に放出される。また、ＣＯ₂を吸収したＣＯ₂吸収液であるリッチ溶液１９は、リッチ溶液ポンプ２４により昇圧され、リッチ・リーン溶液熱交換器２５において、吸収液再生塔２０で再生されたＣＯ₂吸収液１７であるリーン溶液により加熱され、吸収液再生塔２０に供給される。

【0041】

吸収液再生塔２０の上部から内部に放出されたリッチ溶液１９は、底部から供給される水蒸気により吸熱反応を生じて、大部分のＣＯ₂を放出する。吸収液再生塔２０内で一部または大部分のＣＯ₂を放出したＣＯ₂吸収液はセミリーン溶液と呼称される。このセミリーン溶液は、吸収液再生塔２０の底部に至る頃には、ほぼ全てのＣＯ₂が除去されたＣＯ₂吸収液（リーン溶液）１７となる。このリーン溶液１７はその一部がリボイラ２６で水蒸気２７により過熱され、吸収液再生塔２０内部にＣＯ₂脱離用の水蒸気を供給している。

【0042】

一方、吸収液再生塔２０の塔頂部からは、塔内においてリッチ溶液１９およびセミリーン溶液から放出された水蒸気を伴ったＣＯ₂同伴ガス２８が導出され、コンデンサ２９により水蒸気が凝縮され、分離ドラム３０にて水が分離され、ＣＯ₂ガス４０が系外に放出されて、別途圧縮器４１により圧縮され、回収される。この圧縮・回収されたＣＯ₂ガス４２は、分離ドラム４３を経由した後、石油増進回収法（ＥＯＲ：Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｏｉｌ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）を用いて油田中に圧入するか、帯水層へ貯留し、温暖化対策を図っている。水蒸気を伴ったＣＯ₂同伴ガス２８から分離ドラム３０にて分離・還流された還流水３１は還流水循環ポンプ３５にて吸収液再生塔２０の上部と洗浄水２１側に各々供給される。再生されたＣＯ₂吸収液（リーン溶液）１７は、リッチ・リーン溶液熱交換器２５にて、リッチ溶液１９により冷却され、つづいてリーン溶液ポンプ３２にて昇圧され、さらにリーン溶液クーラ３３にて冷却された後、ＣＯ₂吸収塔１８内に供給される。なお、この実施の形態では、あくまでその概要を説明するものであり、付属する機器を一部省略して説明している。

【0043】

以下、本開示の効果を示す好適な試験例について説明するが、本開示はこれに限定されるものではない。

【0044】

［試験例］
図示しない吸収試験装置を用いて、ＣＯ₂の吸収を行った。図２及び図３は、試験例１－１から１－２０における３成分系の複合アミン吸収液（直鎖モノアミン（ａ成分）、等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）、等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミン（ｃ成分）を水（ｄ成分）に溶解したもの）と比較例との吸収速度の関係を計測した結果を示す図である。試験例の成分一覧を下記［表１］に示す。

【0045】

【表1】

【0046】

［試験例１－１から１－３］
試験例１－１では、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）として、モノエタノールアミンを用い、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）としてプロパンジアミンを用い、（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミン（ｃ成分）として、Ｎ，Ｎ－ジエチルプロパンジアミンを用い、水（ｄ成分）に溶解混合させて吸収液とした。試験例１では、（ｂ＋ｃ）／ａの重量比を１．０とし、ｃ／ｂの重量比を１０．５とした。

【0047】

試験例１－２では、試験例１－１と同様のアミン成分を用い、配合比を（ｂ＋ｃ）／ａの重量比を１．５とし、ｃ／ｂの重量比を１２．５とした。試験例１－３では、試験例１－１と同様のアミン成分を用い、配合比を（ｂ＋ｃ）／ａの重量比を３．５とし、ｃ／ｂの重量比を１６．５とした。

【0048】

次に、試験例１－４から１－２０では、試験例１－１に対してアミン成分を変更し、配合比を（ｂ＋ｃ）／ａの重量比を０．１６以上３．５以下とし、ｃ／ｂの重量比を１以上１６．５以下とした。

【0049】

試験例１－４では、試験例１－１に対して、（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミン（ｃ成分）をＮ，Ｎ－ジブチルプロパンジアミンとした以外は試験例１－１と同様の組成の吸収液とした。

【0050】

試験例１－５では、試験例１－１に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）を２－アミノ－２－メチル－１－プロパノールとモノエタノールアミンを用いた以外は同様の組成の吸収液とした。

【0051】

試験例１－６では、試験例１－１に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）を２－アミノ－２－メチル－１－プロパノールと、Ｎ－エチルアミノエタノールとし、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）をピペラジンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0052】

試験例１－７では、試験例１－６に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）を２－アミノ－２－メチル－１－プロパノールと、Ｎ－ブチルアミノエタノールとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0053】

試験例１－８では、試験例１－６に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）を２－アミノ－２－メチル－１－プロパノールと、Ｎ－メチルジエタノールアミンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0054】

試験例１－９では、試験例１－６に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）を２－アミノ－２－メチル－１－プロパノールと、Ｎ－エチルジエタノールアミンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0055】

試験例１－１０では、試験例１－１に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）をＮ－エチルアミノエタノールとし、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）を２－メチルピペラジンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0056】

試験例１－１１では、試験例１－１０に対して、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）をピペラジンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0057】

試験例１－１２では、試験例１－１に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）をＮ－ブチルアミノエタノールとし、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）を２－メチルピペラジンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0058】

試験例１－１３では、試験例１－１２に対して、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）をピペラジンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0059】

試験例１－１４では、試験例１－１２に対して、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）をＮ，Ｎ’－ジメチルプロパンジアミンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0060】

試験例１－１５では、試験例１－１に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）をＮ－エチルアミノエタノールとＮ－メチルジエタノールアミンとし、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）をピペラジンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0061】

試験例１－１６では、試験例１－１５に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）をＮ－エチルアミノエタノールとＮ－エチルジエタノールアミンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0062】

試験例１－１７では、試験例１－１５に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）をＮ－ブチルアミノエタノールとＮ－メチルジエタノールアミンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0063】

試験例１－１８では、試験例１－１５に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）をＮ－ブチルアミノエタノールとＮ－エチルジエタノールアミンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0064】

試験例１－１９では、試験例１－１に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）をＮ－メチルジエタノールアミンと２－アミノ－２－メチル－１－プロパノールとし、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）をＮ，Ｎ’－ジメチルプロパンジアミンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0065】

試験例１－２０では、試験例１－１に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）をＮ－エチルジエタノールアミンと２－アミノ－２－メチル－１－プロパノールとし、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）をＮ，Ｎ’－ジメチルプロパンジアミンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0066】

上記試験例のそれぞれについて吸収液がＣＯ_２を吸収した速度を測定した。試験条件は、温度が４０℃であり，ＣＯ_２分圧が１０ｋＰａである。比較例として、それぞれの試験例について、（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンの成分の重量分を（ａ）の直鎖モノアミンとした吸収液を作成して、同様の吸収速度を算出した。各試験例について、比較例を１として、試験例の反応速度の増加率を算出した結果を図２に示す。

【0067】

また、別の比較例として、アミン成分として、モノエタノールアミンを３０重量％（３０ｗ％）含む吸収液を基準として、各試験例の反応速度の増加率を算出した結果を図３に示す。

【0068】

次に、アミンの合計濃度を５５ｗ％とし、（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンの成分として、Ｎ，Ｎ－ジエチルプロパンジアミンを用いた吸収液と、比較例として、ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンに代えて、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチルプロパンジアミンを用いた吸収液との吸収速度を比較した。その結果、（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンの成分を用いた吸収液の反応速度が９４％上昇した。つまり、１．９４倍の反応速度となった。

【0069】

次に、（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンを変更して行った試験例について説明する。図４及び図５は、試験例２－１から２－２１における３成分系の複合アミン吸収液（直鎖モノアミン（ａ成分）、等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）、等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミン（ｃ成分）を水（ｄ成分）に溶解したもの）と比較例との吸収速度の関係を計測した結果を示す図である。試験例の成分一覧を下記［表２］に示す。

【0070】

【表2】

【0071】

［試験例２－１から２－３］
試験例２－１では、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）として、モノエタノールアミンを用い、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）としてプロパンジアミンを用い、（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミン（ｃ成分）として、Ｎ，Ｎ－トリメチルプロパンジアミンを用い、水（ｄ成分）に溶解混合させて吸収液とした。試験例２では、（ｂ＋ｃ）／ａの重量比を１．０とし、ｃ／ｂの重量比を１０．５とした。

【0072】

試験例２－２では、試験例２－１と同様のアミン成分を用い、配合比を（ｂ＋ｃ）／ａの重量比を１．５とし、ｃ／ｂの重量比を１２．５とした。試験例２－３では、試験例２－１と同様のアミン成分を用い、配合比を（ｂ＋ｃ）／ａの重量比を３．５とし、ｃ／ｂの重量比を１６．５とした。

【0073】

次に、試験例２－４から２－２１では、試験例２－１に対してアミン成分を変更し、配合比を（ｂ＋ｃ）／ａの重量比を０．１６以上３．５以下とし、ｃ／ｂの重量比を１以上１６．５以下とした。

【0074】

試験例２－４では、試験例１－１に対して、（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミン（ｃ成分）をＮ，Ｎ，Ｎ‘－トリエチルプロパンジアミンとした以外は試験例２－１と同様の組成の吸収液とした。

【0075】

試験例２－５では、試験例２－１に対して、（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミン（ｃ成分）をＮ’－エチル－Ｎ，Ｎ－ジメチルプロパンジアミンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0076】

試験例２－６では、試験例２－１に対して、（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミン（ｃ成分）をＮ，Ｎ－ジエチル－Ｎ’－メチルプロパンジアミンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0077】

試験例２－７では、試験例２－１に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）を２－アミノ－２－メチル－１－プロパノールとモノエタノールアミンとし、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）をピペラジンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0078】

試験例２－８では、試験例２－７に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）を２－アミノ－２－メチル－１－プロパノールと、Ｎ－エチルアミノエタノールとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0079】

試験例２－９では、試験例２－７に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）を２－アミノ－２－メチル－１－プロパノールと、Ｎ－ブチルアミノエタノールとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0080】

試験例２－１０では、試験例２－１に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）をＮ－エチルアミノエタノールとし、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）を２－メチルピペラジンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0081】

試験例２－１１では、試験例２－１０に対して、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）をピペラジンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0082】

試験例２－１２では、試験例２－１に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）をＮ－ブチルアミノエタノールとし、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）を２－メチルピペラジンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0083】

試験例２－１３では、試験例２－１２に対して、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）をピペラジンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0084】

試験例２－１４では、試験例２－１２に対して、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）をＮ，Ｎ’－ジメチルプロパンジアミンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0085】

試験例２－１５では、試験例２－１に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）をＮ－エチルアミノエタノールとＮ－メチルジエタノールアミンとし、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）をピペラジンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0086】

試験例２－１６では、試験例２－１５に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）をＮ－エチルアミノエタノールとＮ－エチルジエタノールアミンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0087】

試験例２－１７では、試験例２－１５に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）をＮ－ブチルアミノエタノールとＮ－メチルジエタノールアミンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0088】

試験例２－１８では、試験例２－１５に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）をＮ－ブチルアミノエタノールとＮ－エチルジエタノールアミンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0089】

試験例２－１９では、試験例２－１５に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）を３－ジメチルアミノ－１－プロパノールとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0090】

試験例２－２０では、試験例２－１に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）をＮ－メチルジエタノールアミンと２－アミノ－２－メチル－１－プロパノールとし、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）をＮ，Ｎ’－ジメチルプロパンジアミンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0091】

試験例２－２１では、試験例２－１に対して、（ａ）の直鎖モノアミン（ａ成分）をＮ－エチルジエタノールアミンと２－アミノ－２－メチル－１－プロパノールとし、（ｂ）の等級が同じアミノ基を含有するジアミン（ｂ成分）をＮ，Ｎ’－ジメチルプロパンジアミンとした以外は同様の組成の吸収液とした。

【0092】

比較例として、それぞれの試験例について、（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンの成分の重量分を（ａ）の直鎖モノアミンとした吸収液を作成して、同様の吸収速度を算出した。各試験例について、比較例を１として、試験例の反応速度の増加率を算出した結果を図４に示す。

【0093】

また、別の比較例として、アミン成分として、モノエタノールアミンを３０重量％（３０ｗ％）含む吸収液を基準として、各試験例の反応速度の増加率を算出した結果を図５に示す。

【0094】

次に、アミンの合計濃度を５５ｗ％とし、（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンの成分として、Ｎ，Ｎ，Ｎ’－トリメチルプロパンジアミンを用いた吸収液と、比較例として、ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンに代えて、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチルプロパンジアミンを用いた吸収液との吸収速度を比較した。その結果、（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンの成分を用いた吸収液の反応速度が１２４％上昇した。つまり、２．２４倍の反応速度となった。

【0095】

以上の試験例に示すように、（ａ）鎖状モノアミンと、（ｂ）等級が同じアミノ基を含有するジアミンと、（ｃ）等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンと、（ｄ）水と、を含む複合アミン吸収液を用いることで、吸収液としての反応速度を早くでき、吸収液としての性能を高くすることができる。特に、（ｃ）等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンを含むことで、等級が同じアミノ基を含有する鎖状ジアミンを含む場合や、（ａ）鎖状モノアミンと、（ｂ）等級が同じアミノ基を含有するジアミンとのみで構成されている吸収液よりも吸収液の性能を高くすることができる。

【0096】

また、（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンは、３級アミノ基と１級アミノ基を含有する鎖状ジアミンの少なくとも一種を含むまたは３級アミノ基と２級アミノ基を含有する鎖状ジアミンの少なくとも一種を含むことで、吸収速度をより速くすることができる。特に、（ｃ）の等級が異なるアミノ基を含有する鎖状ジアミンは、３級アミノ基と２級アミノ基を含有する鎖状ジアミンの少なくとも一種を含むことでより吸収速度を速くすることができる。

【符号の説明】

【0097】

１２ ＣＯ₂回収装置
１３ 産業燃焼設備
１４ 排ガス
１６ 排ガス冷却装置
１７ ＣＯ₂吸収液（リーン溶液）
１８ ＣＯ₂吸収塔
１９ ＣＯ₂を吸収したＣＯ₂吸収液（リッチ溶液）
２０ 吸収液再生塔
２１ 洗浄水

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】