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特表2024-502553酸ガスを除去するための水性吸収媒体

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-22

(54)【発明の名称】酸ガスを除去するための水性吸収媒体

(51)【国際特許分類】

B01D 53/14 20060101AFI20240115BHJP

B01D 53/40 20060101ALI20240115BHJP

B01D 53/78 20060101ALI20240115BHJP

C07C 215/10 20060101ALI20240115BHJP

C07C 215/08 20060101ALI20240115BHJP

【ＦＩ】

B01D53/14 210

B01D53/40 220

B01D53/78 ZAB

C07C215/10

C07C215/08

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023536555

(86)(22)【出願日】2021-12-14

(85)【翻訳文提出日】2023-07-27

(86)【国際出願番号】 US2021063188

(87)【国際公開番号】W WO2022132684

(87)【国際公開日】2022-06-23

(31)【優先権主張番号】63/126,012

(32)【優先日】2020-12-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】502141050

【氏名又は名称】ダウグローバルテクノロジーズエルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100092783

【弁理士】

【氏名又は名称】小林浩

(74)【代理人】

【識別番号】100095360

【弁理士】

【氏名又は名称】片山英二

(74)【代理人】

【識別番号】100120134

【弁理士】

【氏名又は名称】大森規雄

(72)【発明者】

【氏名】ドゥードル、ジョンアール．

(72)【発明者】

【氏名】クバディア、ズービンビー．

(72)【発明者】

【氏名】グッドマン、アマンダエム．

(72)【発明者】

【氏名】クリスタンチョ、ディエゴイー．

(72)【発明者】

【氏名】ラザー、シモーネティ．

【テーマコード（参考）】

4D002

4D020

4H006

【Ｆターム（参考）】

4D002AA03

4D002AA04

4D002AA06

4D002AA09

4D002AA15

4D002AB01

4D002AC07

4D002AC10

4D002BA02

4D002DA32

4D002GA01

4D002GB08

4D020AA03

4D020AA04

4D020AA06

4D020AA08

4D020AA10

4D020BA16

4D020BA19

4D020BB03

4D020BC01

4D020BC02

4D020CB08

4D020DA03

4D020DB07

4H006AA03

4H006AB80

4H006BN10

4H006BU32

(57)【要約】

ガス流から酸ガスを除去するための水性吸収媒体は、少なくとも１つの三級アルカノールアミン及び少なくとも１つの二級アルカノールアミンを含む。少なくとも１つの三級アルカノールアミン及び少なくとも１つの二級アルカノールアミンの合計重量は、水性吸収媒体のアミン重量を占める。水性吸収媒体のアミン重量は、水性吸収媒体の総重量に基づいて２５重量％～６５重量％であり、少なくとも１つの二級アルカノールアミンは、水性吸収媒体のアミン重量に基づいて１１重量％～４５重量％の量で存在する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガス流から酸ガスを除去するための水性吸収媒体であって、
（ａ）一般式（Ｉ）を有する少なくとも１つの三級アルカノールアミンと、

【化1】

（式中、Ｒ_１は、Ｃ_１～Ｃ_４アルキルである）
（ｂ）一般式（ＩＩ）を有する少なくとも１つの二級アルカノールアミンと、

【化2】

（式中、Ｒ_２は、Ｃ_１～Ｃ_４アルキルである）
（ｃ）水と、を含み、
前記少なくとも１つの三級アルカノールアミン及び前記少なくとも１つの二級アルカノールアミンの合計重量が、前記水性吸収媒体のアミン重量を占め、前記水性吸収媒体の前記アミン重量が、前記水性吸収媒体の総重量に基づいて２５重量％～６５重量％であり、前記少なくとも１つの二級アルカノールアミンが、前記水性吸収媒体の前記アミン重量に基づいて１１重量％～４５重量％の量で存在する、水性吸収媒体。

【請求項2】

前記少なくとも１つの三級アルカノールアミンが、前記水性吸収媒体の総重量に基づいて２５重量％～５５重量％の量で存在する、請求項１に記載の水性吸収媒体。

【請求項3】

前記少なくとも１つの二級アルカノールアミンの量が、前記水性吸収媒体の総重量に基づいて５重量％～２０重量％である、請求項１又は２に記載の水性吸収媒体。

【請求項4】

前記少なくとも１つの二級アルカノールアミンの量が、前記水性吸収媒体の総重量に基づいて６重量％～１１重量％である、請求項１～３のいずれか一項に記載の水性吸収媒体。

【請求項5】

Ｒ_１が、Ｃ_１アルキルである、請求項１～４のいずれか一項に記載の水性吸収媒体。

【請求項6】

Ｒ_２が、Ｃ_１アルキルである、請求項１～４のいずれか一項に記載の水性吸収媒体。

【請求項7】

Ｒ_１が、Ｃ_１アルキルであり、Ｒ_２が、Ｃ_１アルキルである、請求項１～４のいずれか一項に記載の水性吸収媒体。

【請求項8】

ピペラジン及びメチルエタノールアミンが前記水性吸収媒体から除外される、請求項１～７のいずれか一項に記載の水性吸収媒体。

【請求項9】

ガス流から酸ガスを除去するためのプロセスであって、前記ガス流及び請求項１～８のいずれか一項に記載の水性吸収媒体を提供することを含む、プロセス。

【請求項10】

前記ガス流と前記水性吸収媒体とを接触させることによって酸ガスを多く含む水性吸収媒体を形成することと、
前記酸ガスを多く含む水性吸収媒体から酸ガスを少なくとも部分的に除去して、酸ガスをあまり含まない水性吸収媒体を形成することと、
前記ガス流から酸ガスを更に除去するために、前記酸ガスをあまり含まない水性吸収媒体を再循環させることと、
を更に含む、請求項９に記載のプロセス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

実施形態は、少なくとも１つの三級アルカノールアミン及び少なくとも１つの二級アルカノールアミンを含む酸ガスを除去するための水性吸収媒体、並びにこの水性吸収媒体を提供することを含む酸ガスを除去するためのプロセスに関する。

【0002】

序論
ガス流は、二酸化炭素、硫化水素、二酸化硫黄、二硫化炭素、シアン化水素、硫化カルボニル、及び／又はメルカプタンなどの酸ガスを不純物として含有する場合がある。ガス流は、天然ガス、石油、合成ガス、バイオガス、又は石炭加工から生じ得る。例えば、ガス流は、天然ガス、製油所ガス、シェール熱分解からの炭化水素ガス、アンモニア合成ガス、煙道ガス、及び／又は液化天然ガスを含み得る。

【0003】

水性アミンベースの吸収媒体が、恐らく酸ガスを除去するための最も一般的な吸収剤である。しかしながら、酸ガスを除去するための改善されたアミンベースの水性吸収媒体が、コストを最小にし、酸ガス除去を最大にしようとする試みの両方において求められている。

【発明の概要】

【0004】

実施形態は、ガス流から酸ガスを除去するための水性吸収媒体を提供することによって実現され得、当該水性吸収媒体は、（ａ）一般式（Ｉ）を有する少なくとも１つの三級アルカノールアミンと、

【0005】

【化1】

（式中、Ｒ_１は、Ｃ_１～Ｃ_４アルキルである）
（ｂ）一般式（ＩＩ）を有する少なくとも１つの二級アルカノールアミンと、

【0006】

【化2】

（式中、Ｒ_２は、Ｃ_１～Ｃ_４アルキルである）
（ｃ）水と、を含む。

【0007】

少なくとも１つの三級アルカノールアミン及び少なくとも１つの二級アルカノールアミンの合計重量は、水性吸収媒体のアミン重量を占める。水性吸収媒体のアミン重量は、水性吸収媒体の総重量に基づいて２５重量％～６５重量％であり、少なくとも１つの二級アルカノールアミンは、水性吸収媒体のアミン重量に基づいて１１重量％～４５重量％の量で存在する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

実施形態の特色は、添付の図面を参照しながら、その例示的な実施形態を詳細に説明することによって、当業者にはより明らかになるであろう。

【図1】例示的なプロセス図を示す。

【図2】実施例１及び２並びに比較例Ａ及びＢについての性能データを示す。

【発明を実施するための形態】

【0009】

酸ガスを除去するための三級アルカノールアミンを含む水性吸収媒体は、反応速度、ひいては二酸化炭素などの酸ガスのガス流からの除去を加速させるのに役立ち得る十分な量の少なくとも１つの活性剤を含み得る。理論に束縛されることを意図するものではないが、十分な量の活性剤がないと、三級アルカノールアミンを含む水性吸収媒体は、二酸化炭素を効率的に除去することができないと考えられる。更に、コスト管理の理由から、かつプロセスの問題を最小化するために、少なくとも１つの三級アルカノールアミン及び／又は水と比較して水性吸収媒体が（重量及び／又はモルパーセントで）相対的に高い濃度の活性剤を必要としないことが、最適な性能のためには望ましい。したがって、比較的低濃度で二酸化炭素などの酸ガスの効率的な除去を可能にする活性剤が求められている。

【0010】

少なくとも１つの三級アルカノールアミンに対する活性剤の量を、依然として有効でありつつ、可能な限り低く維持することが望ましい。例えば、少なくとも１つの三級アルカノールアミンに対する活性剤の重量比は、１未満であってもよい（例えば、５５重量％アミン溶液において、全活性剤濃度が２５重量％である場合、三級アルカノールアミン濃度は３０重量％であってもよい）。これに関して、活性剤の吸収熱は、ＭＤＥＡなどの三級アルカノールアミンと比較して高い傾向があり、この高い吸収熱の結果、再生プロセスにより多くのエネルギーが必要となる場合がある及び／又は吸収プロセス中にアミンが多く失われる場合があるなどの理由で、水性吸収媒体（例えば、ＯＰＥＸ）を再生するコストが増加し得るので、比較的少量の活性剤を使用することが望ましい場合がある。反応速度とは、水性吸収媒体中で単位時間当たり単位体積当たりに消費される二酸化炭素のモル数を意味し、活性剤の存在が反応速度に大きく影響し得ることが理解される。

【0011】

水性吸収媒体に関して、媒体がメチルジエタノールアミン（methyldiethanolamine、ＭＤＥＡ）などの三級アルカノールアミンを含む場合、一般的な活性剤はピペラジンである。更に、アミノエトキシエタノール（aminoethoxyethanol、ＡＥＥ）などの一級アミンはガス処理用途において腐食及び分解する場合があり、三級アミンは典型的には良好な活性剤ではないので、活性剤は二級アミンであることが好ましい。しかしながら、ガス処理最終用途におけるピペラジンの反応速度は速すぎる場合がある及び／又はピペラジン自体の揮発性が高すぎる場合がある。ピペラジンの反応が速すぎる場合、別の選択肢はメチルエタノールアミン（methylethanolamine、ＮＭＥＡ）である。

【0012】

ＭＤＥＡ／ＮＭＥＡのブレンドは、製油所ガス処理用途において使用されることが多いが、ＮＭＥＡの低沸点に基づいて、それは最適な選択ではない。例えば、低沸点は、特に吸収中に、溶媒／水性吸収媒体中のＭＤＥＡ塩基に対して活性剤の高損失を引き起こす場合があるので、これらのガス処理用途において問題となることが多い。塩基アミンに対する活性剤のそのようなより高い損失は、最適な水性吸収媒体組成物の維持における困難さなどの重大なプロセス問題を引き起こし得る。したがって、プロセス問題を最小限に抑えながら、比較的高い反応速度を可能にする代替物が求められている。

【0013】

更に、ＭＤＥＡ／ＤＥＡなどのジエタノールアミン（diethanolamine、ＤＥＡ）を含むブレンドが提案されているが、これは、ＤＥＡがＭＤＥＡの平均標準沸点と同様の平均標準沸点を有するためである。しかしながら、ＤＥＡの反応速度はＮＭＥＡの反応速度よりも大幅に低いことが知られており、したがって、ＤＥＡは、効率的なプロセスにおいてガス状混合物から二酸化炭素を除去するのにあまり望ましくない。

【0014】

例示的な実施形態によれば、低濃度、比較的低い処理コストで高い反応速度を可能にし、腐食／分解の問題に関してより大きな懸念が知られていない水性吸収媒体のための活性剤は、メチルアミノプロパンジオール（methylaminopropanediol、ＭＡＰＤ）に類似の構造体を有する二級アミンである。ＭＡＰＤ及び類似の構造体は、ガス状混合物から酸ガスを除去するための効率的な水性吸収媒体として、ＭＤＥＡ及び類似の構造体とのブレンドにおいて使用可能であると考えられる。ＭＡＰＤ及び類似の構造体は、ＤＥＡ及びＭＤＥＡとは対照的に、ヒドロキシル基が分子の一端にあるという点でＮＭＥＡに類似している。この構造は、分子の他方の末端におけるアルキル化窒素基構造を可能にする。この理論に束縛されることを意図するものではないが、分子の一方の末端における複数のヒドロキシル基及び反対側の末端におけるアルキル化窒素基構造の両方の組み合わせ間の相互作用によって、ＭＡＰＤ及び類似の構造が活性剤として使用するのに非常に適した選択肢になると考えられる。

【0015】

水性アルカノールアミン媒体
例示的な実施形態によれば、ガス流から酸ガスを除去するための水性吸収媒体は、少なくとも１つの三級アルカノールアミンが十分な量の活性剤なしで使用された場合又はあまり望ましくないアミンが使用された場合と比較して、他の問題を最小限に抑えながら、改善された酸ガス除去のために反応速度を増加させるのに十分な量の、酸ガスを除去するための少なくとも１つの三級アルカノールアミンと、活性剤としての少なくとも１つの二級アルカノールアミンとを含む。水性吸収媒体は、ピペラジンなどの揮発性が高すぎる場合がある他のアミン及び／又はＮＭＥＡなどの低い標準沸点を有する他のアミンを除外してもよい。

【0016】

少なくとも１つの三級アルカノールアミンは、一般式（Ｉ）を有する：

【0017】

【化3】

（式中、Ｒ_１は、Ｃ_１～Ｃ_４アルキル、例えば、直鎖Ｃ_１～Ｃ_４アルキルである）。Ｃ_１～Ｃ_４アルキルとは、１～４個の炭素原子を含むアルキル基を意味する。例としては、－ＣＨ_３、－ＣＨ_２ＣＨ_３、－（ＣＨ_２）_２ＣＨ_３、及び－（ＣＨ_２）_３ＣＨ_３（例えば、直鎖）が挙げられる。水性吸収媒体は、各々が一般式（Ｉ）を有する１つ以上の異なる三級アルカノールアミンを含んでいてもよい。上記一般式（Ｉ）は、ＭＤＥＡ及びガス状混合物からの酸ガス除去に使用するための類似の特性を有すると考えられる類似の構造体を包含する。

【0018】

活性剤としての少なくとも１つの二級アルカノールアミンは、一般式（ＩＩ）を有する：

【0019】

【化4】

（式中、Ｒ_２は、Ｃ_１～Ｃ_４アルキル、例えば、直鎖Ｃ_１～Ｃ_４アルキルである）。Ｃ_１～Ｃ_４アルキルとは、１～４個の炭素原子を含むアルキル基を意味する。例としては、－ＣＨ_３、－ＣＨ_２ＣＨ_３、－（ＣＨ_２）_２ＣＨ_３、及び－（ＣＨ_２）_３ＣＨ_３（例えば、直鎖）が挙げられる。水性吸収媒体は、各々が一般式（ＩＩ）を有する１つ以上の異なる二級アルカノールアミンを含んでいてもよい。上記一般式（ＩＩ）は、ガス状混合物からの酸ガス除去に活性剤として使用するための類似の特性を有すると考えられるＭＡＰＤ様構造を包含する
例示的な実施形態は、一般式（Ｉ）中のＲ_１がＣ_１アルキルであり、かつ／又は一般式（ＩＩ）中のＲ_２がＣ_１アルキルであることを含む。

【0020】

水性吸収媒体は、水を更に含む。水性吸収媒体は、当技術分野で既知の物理溶媒などの少なくとも１つの物理溶媒を更に含んでいてもよい。例示的な物理溶媒としては、メトキシトリグリコール（methoxytriglycol、ＭＴＧ）、スルホラン、グリセロール、メタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、及びトリエチレングリコールが挙げられる。

【0021】

水性吸収媒体中に存在する少なくとも１つの三級アルカノールアミン及び少なくとも１つの二級アルカノールアミンの合計重量は、水性吸収媒体のアミン重量（例えば、水性吸収媒体の乾燥アミン重量）を占める。言い換えれば、水性吸収媒体のアミン重量は、水性吸収媒体中に存在する少なくとも１つの三級アルカノールアミンの総重量及び少なくとも１つの二級アルカノールアミンの総重量からなり、あらゆる他の添加剤も、水も、物理溶媒も含まない。例示的な実施形態では、水性吸収媒体のアミン重量を除いた水性吸収媒体の総重量の残りは、水である。

【0022】

水性吸収媒体のアミン重量は、水性吸収媒体の総重量の２５重量％～６５重量％（例えば、２５重量％～６０重量％、３０重量％～５５重量％、３０重量％～５０重量％、４０重量％～５５重量％、４５重量％～５５重量％など）を占める。少なくとも１つの二級アルカノールアミンの量は、水性吸収媒体のアミン重量の総重量に基づいていてもよい。実施形態では、少なくとも１つの二級アルカノールアミンは、水性吸収媒体のアミン重量に基づいて、１１重量％～４５重量％（例えば、１１重量％～４０重量％、１１重量％～３５重量％、１１重量％～３０重量％、１１重量％～２５重量％、１２重量％～２０重量％など）の量で存在する。

【0023】

少なくとも１つの二級アルカノールアミンの量は更に、水性吸収媒体の総重量に基づいていてもよい。例えば、少なくとも１つの二級アルカノールアミンは、水性吸収媒体の総重量に基づいて、５重量％～２５重量％（例えば、５重量％～２０重量％、５重量％～１５重量％、６重量％～２０重量％、６重量％～１５重量％、６重量％～１１重量％など）の量で存在し得る。少なくとも１つの二級アルカノールアミンは活性剤として存在するので、少なくとも１つの三級アルカノールアミン及び／又は水よりも少ない量で存在する。例えば、水性吸収媒体中の少なくとも１つの二級アルカノールアミンの総重量パーセントは、（合計１００重量％の水性吸収媒体に対して）少なくとも１つの三級アルカノールアミンの総重量パーセント及び水の総重量パーセントよりも少ない。

【0024】

例示的な実施形態では、少なくとも１つの三級アルカノールアミンは、水性吸収媒体の総重量に基づいて、２５重量％～６０重量％（例えば、２５重量％～５５重量％、３０重量％～５５重量％、３５重量％～５５重量％、３５重量％～５０重量％、３９重量％～４５重量％など）の量で存在し得る。

【0025】

用途
主にガス状の流れからの酸ガスの除去は、気液接触装置（液体吸収剤を使用する圧力スイング吸収（Pressure Swing Absorption、ＰＳＡ）及び温度スイング吸収（Temperature Swing Absorption、ＴＳＡ）など）で行うことができる。揮発性に起因するアミンの損失は、気液分離における懸念事項であり得る。揮発性は、活性剤のような水性吸収媒体の成分が、一般的に使用される塩基三級アルカノールアミンと比較して相対的に低い沸点を有する場合に、特に問題になり得る。したがって、少なくとも１つの三級アルカノールアミン及び活性剤としての少なくとも１つの二級アルカノールアミンを含む水性吸収媒体については、両方が比較的高い沸点（例えば、少なくとも２３０℃の同様の沸点）を有することが両方にとって有用であり得ることが見出されている。低沸点はガス処理用途における高い揮発性を意味するが、液体炭化水素媒体における高い溶解度を必ずしも意味するものではないことに留意されたい。換言すれば、揮発性と炭化水素共溶解性とは異なる原理であり、この場合、懸念事項は揮発性である。この点に関して、揮発性が高いアミンは、ガス流の酸ガス処理にとって非実用的であり、コストがかかる傾向がある。

【0026】

ガス流から酸ガスを除去するためのプロセスは、酸ガス除去処理のためのガス流と水性吸収媒体とを提供することを含む。酸ガスを除去するためのプロセスでは、酸ガスを多く含む水性吸収媒体を形成するために、水性吸収媒体と酸性ガスを含むガス状混合物とを吸収塔において低温及び高圧で向流的に接触させてもよい。環状吸着プロセスは、高速の気液交換、吸収工程と再生工程との間の大量の液体インベントリの移動、及びアミン溶液の再生のための高エネルギー要件を使用することができる。このようなプロセスは、サイクルの吸収部分と脱離（再生）部分との間のガス流における大きな温度差を利用することができる。例えば、水性アミンスクラビング方法は、酸ガス取り込みには比較的低い温度、例えば、５０℃未満を使用してもよく、脱離には約１００℃超、例えば、１２０℃以上まで温度を上昇させる。

【0027】

再生は、酸ガスを多く含む水性吸収媒体から酸ガスを少なくとも部分的に除去して、酸ガスをあまり含まない水性吸収媒体を形成することを可能にする。酸ガスをあまり含まない水性吸収媒体を形成するための大量の水性吸収媒体の再生は、１００℃を超える温度で行われる場合があり、その結果、多くの一般的に使用されるアミンは、温度スイングプロセスにおける蒸発に起因して著しいアミン損失を被る可能性がある。したがって、そのような損失を最小限に抑えるアミンを使用することが望ましい。再生後、酸ガスをあまり含まない水性吸収媒体は、ガス流からの酸ガスの除去において再使用するために、再循環させて酸ガス除去プロセスに戻されてもよい。

【0028】

酸ガス除去のために処理され得るガス流としては、炭化水素リザーバから生成される天然ガス、石炭加工、バイオガス、及び精油所ガスなどの工業ガスが挙げられる。

【0029】

実施例
例示的な実施例、比較実施例、並びに実施例及び比較実施例のための報告された結果において使用された情報に関して、近似の特性、性質、パラメータなどが以下に提供される。

【0030】

ガス流を処理するためのプロセスは、図１に示されるものに基づいており、ここでは、供給ライン５を介して気液向流充填床（１／４インチセラミックＩｎｔａｌｏｘｓａｄｄｌｅ）吸収カラム２の上部に水性吸収媒体を供給し得る。ガス流は、供給ライン１を通って吸収カラム２の下部に約１７標準リットル／分のガス流量で導入され得る。乾燥供給物の組成は、９０モル％の窒素及び１０モル％の二酸化炭素である。吸収カラム内の圧力は、約２５０ｐｓｉｇに設定される。クリーンなガス（すなわち、ＣＯ_２量が低減されたもの）が、出口ライン３を通って吸収カラム２の頂部で排出され、残留ＣＯ_２レベルがガスクロマトグラフィによって測定される。ＣＯ_２を多く含む水性吸収媒体は、吸収カラム２の下部に向かって流れ、ライン４を介して出る。

【0031】

ライン４内のＣＯ_２を多く含む水性吸収媒体は、レベル制御弁８によって減圧され、ライン７を通って熱交換器９に流れることができ、ここで、ＣＯ_２を多く含む水性吸収媒体が加熱され得る。次いで、加熱されたＣＯ_２を多く含む水性吸収媒体は、ライン１０を介して再生器１２の上部に入ることができる。再生器１２は、Ｈ_２Ｓ及びＣＯ_２の脱離を行うことができるランダム充填（１／４インチＰｒｏ－Ｐａｋ（登録商標））を備えている。再生器の圧力は、約２７ｐｓｉａに設定される。次いで、再生器１２からのガスは、ライン１３を通過して凝縮器１４内に送られ得、ここで、任意の残留水及びアミンの冷却及び凝縮が行われ得る。次いで、ガスは分離器１５に入ることができ、ここで、凝縮された液体が蒸気相から分離され得る。凝縮された水溶液は、ポンプ２２を介してライン１６を通って再生器１２の上部にポンプ輸送され得る。凝縮から残ったガスは、最後の回収及び／又は廃棄のためにライン１７を通して除去することができる。再生された水溶液は、再生器１２及び密結型リボイラ１８を通って下方に流れる。電気加熱装置を備えるリボイラ１８は、水溶液の一部分を気化させて任意の残留ガスを追い出すことができる。リボイラ温度は約１２５℃に設定されてもよい。蒸気は、リボイラから上昇して再生器１２に戻されてもよく、ここで、落下する液体と混ざり合い、次いでライン１３を通って出て、プロセスの凝縮段階に入り得る。リボイラ１８からの再生された水性吸収媒体は、ライン１９を通って出て、熱交換器２０で冷却することができる。次いで、再生された（すなわち、酸ガスをあまり含まない）水性吸収媒体は、溶媒供給ライン５を通って吸収器２に戻るようにポンプ２１を介してポンプ輸送され得る。

【0032】

実施例では以下の材料を主に使用してもよい。

【0033】

ＭＤＥＡは、ＴｈｅＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ又は関連会社から入手可能であり、以下の構造を有する三級アルカノールアミンメチルジエタノールアミンの約９８％溶液を指す。

【0034】

【化5】

【0035】

ＭＡＰＤは、ＴｈｅＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ又は関連会社から入手可能であり、以下の構造を有する二級アルカノールアミンメチルアミノプロパンジオールの約９８％溶液を指す。

【0036】

【化6】

【0037】

ＮＭＥＡは、ＴｈｅＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ又は関連会社から入手可能であり、以下の構造を有する、二級アルカノールアミンメチルエタノールアミンの約９８％溶液を指す。

【0038】

【化7】

【0039】

以下の表１の実施例を参照すると、ＭＤＥＡ－ＭＡＰＤブレンドの酸ガス除去性能に関して、一般に使用されているＭＤＥＡ－ＮＭＥＡブレンドと比較している。一方、ＮＭＥＡは一価の二級アルカノールアミンであるが、二価の二級アルカノールアミンであるＭＡＰＤと比較して平均標準沸点が著しく低い。更に、実施例は５０重量％の水に設定するが、それは、腐食及び加工上の問題を最小限に抑えながら酸ガスの容量を最大化するための典型的な目標であるためである。しかし、全アミン含有量（したがって、水の量）は、特定のガス処理施設で使用される材料の意図される用途及び種類に基づいて異なり得ることが周知である。活性剤／総アミンとは、水性吸収媒体中のアミン重量（すなわち、水の重量を除く）に対する活性剤（すなわち、ＭＡＰＤ又はＮＭＥＡ）の重量パーセントを意味する。

【0040】

【表1】

【0041】

表１の実施例は、１０モル％の二酸化炭素含有量で吸収カラム２に入る、供給ガスの処理（すなわち、図１の供給ライン１）に基づく。目標は、処理されたガス中２モル％の二酸化炭素濃度を達成するために吸収カラム２において十分な二酸化炭素を除去すること（すなわち、図１の出口ライン３）である。図１を参照すると、ＣＯ_２除去のための流量に関しては、比較的少量の活性剤を使用しながら、可能な限り低い（例えば、２．５ｋｇ／時未満）水性吸収媒体（すなわち、溶媒）の流量でガス流から２モル％のＣＯ_２除去を達成することが望ましい。

【0042】

図２を参照すると、実施例１及び２に関して、望ましい低流量が達成可能であることが示されている。対照的に、比較例Ａ及びＢでは、流量は２．５ｋｇ／時よりも高い。特に、溶媒流量（すなわち、溶媒供給ライン５における）対処理されたガスＣＯ_２（すなわち、アウトラインライン３におけるガス流における）に関して図２に提供されるデータに示されているように、実施例１及び２（すなわち、ＭＤＥＡ－ＭＡＰＤ（４３：７）及びＭＤＥＡ－ＭＡＰＤ（４０：１０）についてのデータ）はいずれも、２．５ｋｇ／時未満の流量で２．０モル％（２０，０００ｐｐｍｖ）の処理されたガスＣＯ_２の閾値を達成することができる。特に、図２は、９０モル％の窒素及び１０モル％のＣＯ_２で構成される供給ガス流からのＣＯ２の除去について有望な結果を示す。可能な限り低い溶媒循環速度で、処理されたガス流（すなわち、処理されたガス）中２モル％以下のＣＯ_２の規格に達することが望ましい。

【0043】

図２を参照すると、除去される二酸化炭素の量は、二酸化炭素が吸収される速度に正比例し、それは、（ｉ）二酸化炭素と活性剤との反応速度、（ｉｉ）活性剤の濃度、及び（ｉｉｉ）溶媒の流量によって決定され得る。更に、等モルの２モル％溶液（５重量％のＮＭＥＡ及び７重量％のＭＡＰＤ）について、ＭＡＰＤ／ＭＤＥＡを用いると同じ流量のＮＭＥＡ／ＭＤＥＡよりも二酸化炭素除去の改善を実現することができることが示されている。したがって、ＭＡＰＤは相対的に速い反応速度を有すると考えられる。等モル量のＮＭＥＡ及びＭＡＰＤを含有する実施例について、ＭＡＰＤ溶液がＮＭＥＡ溶液よりも良好な機能を発揮することは驚くべきことであるが、その理由は、追加のヒドロキシルが性能を若干悪化させると予想されていたからである。

【0044】

更に、比較的低い流量で十分な二酸化炭素除去に達することができる唯一の溶媒ブレンドは、７重量％及び１０重量％のＭＡＰＤを有するＭＤＥＡ／ＭＡＰＤブレンドである。更に、５重量％のＮＭＥＡを含有するＭＤＥＡ／ＮＭＥＡブレンドは、約３．０ｋｇ／時の溶媒循環速度を達成すること可能性があるが、ＮＭＥＡは約１５８℃の平均沸点を有するので、プロセス条件において揮発性が高すぎて、高い割合の溶媒損失及び高い運転コストにつながり得るため、ＭＤＥＡ／ＮＭＥＡブレンドを実際に使用することは望ましくない。対照的に、ＭＡＰＤは、同じ揮発性の問題を有さず、約２４９℃の著しくより高い平均沸点を有する。更に、ＭＤＥＡの平均沸点も同様に約２４７℃であることに留意されたい。更に、実施例２を参照すると、ＭＡＰＤ濃度の増加も同様の利益を提供することが示されている。

【0045】

上記に関して、特定のＭＤＥＡ／ＭＡＰＤブレンドは、二酸化炭素などの酸ガスの除去に関する規格を満たすためにより低い循環速度の水性吸収媒体を使用することなどによって、ＭＤＥＡ／ＮＭＥＡブレンドよりも良好に機能を発揮し得ることが分かる。ＮＭＥＡと比較して活性剤としてのＭＡＰＤは、ＣＯ_２などの酸ガスとの反応を妨げない可能性があり、ＭＡＰＤが酸ガス除去のための高性能吸収媒体として作用することを可能にするのに十分に速い反応速度をもたらす可能性があると考えられる。

【0046】

したがって、ＭＡＰＤが５０重量％アミン溶媒について５重量％超の量で存在する水性吸収媒体中のＭＤＥＡ／ＭＡＰＤブレンドは、ブレンドに必要なより高コストのＭＡＰＤ活性剤の量を最小限に抑え、揮発性に関する問題を最小限に抑えながら、２．５ｋｇ／時未満の流量での二酸化炭素除去に関してベースライン性能を提供し得ることが見出された。

【図1】