特表 2024-525474 ガス状流出物から二酸化炭素を分離するための塩基とアゾールとを含有している吸収剤水性組成物

(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】2024-07-12

(54)【発明の名称】ガス状流出物から二酸化炭素を分離するための塩基とアゾールとを含有している吸収剤水性組成物

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/14 20060101AFI20240705BHJP

   B01D 53/62 20060101ALI20240705BHJP

   B01D 53/78 20060101ALI20240705BHJP

   C07D 233/00 20060101ALI20240705BHJP

   C07D 233/06 20060101ALI20240705BHJP

   C07D 233/34 20060101ALI20240705BHJP

   C07D 233/26 20060101ALI20240705BHJP

   C07D 249/08 20060101ALI20240705BHJP

   C07D 249/04 20060101ALI20240705BHJP

   C07D 249/14 20060101ALI20240705BHJP

   C07D 473/34 20060101ALI20240705BHJP

   C07D 233/64 20060101ALI20240705BHJP

【ＦＩ】

B01D53/14 210

B01D53/62 ZAB

B01D53/78

B01D53/14 220

C07D233/00

C07D233/06

C07D233/34

C07D233/26

C07D249/08

C07D249/04

C07D249/14

C07D249/08 511

C07D473/34

C07D233/64

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023580684

(86)(22)【出願日】2022-06-27

(85)【翻訳文提出日】2024-02-26

(86)【国際出願番号】 EP2022067622

(87)【国際公開番号】W WO2023274985

(87)【国際公開日】2023-01-05

(31)【優先権主張番号】2107216

(32)【優先日】2021-07-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】591007826

【氏名又は名称】イエフペ エネルジ ヌヴェル

【氏名又は名称原語表記】ＩＦＰ ＥＮＥＲＧＩＥＳ ＮＯＵＶＥＬＬＥＳ

(74)【代理人】

【識別番号】100106091

【弁理士】

【氏名又は名称】松村 直都

(74)【代理人】

【識別番号】100199369

【弁理士】

【氏名又は名称】玉井 尚之

(74)【代理人】

【識別番号】100228175

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 充紀

(72)【発明者】

【氏名】ペトー ギヨーム

(72)【発明者】

【氏名】ジレル エチエンヌ

【テーマコード（参考）】

4D002

4D020

【Ｆターム（参考）】

4D002AA09

4D002AC05

4D002AC10

4D002BA02

4D002CA20

4D002DA01

4D002DA02

4D002DA03

4D002DA04

4D002DA05

4D002DA06

4D002DA07

4D002DA12

4D002DA16

4D002DA31

4D002EA08

4D002FA01

4D002GA01

4D002GB08

4D002HA08

4D020AA03

4D020BA01

4D020BA02

4D020BA08

4D020BA09

4D020BA11

4D020BA16

4D020BB03

4D020BB04

4D020BC01

4D020CB40

4D020CC09

4D020DA03

4D020DB07

(57)【要約】

本発明は、ガス状流出物中に含有される二酸化炭素を吸収するための組成物であって、水性溶媒Ｚ中の炭酸塩、炭酸水素塩または水酸化物のタイプの塩基Ｂまたは塩基Ｂの混合物の、少なくとも１種の不飽和複素環式有機化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎ（式中、基Ｒは、脂環式、モノまたはポリ芳香族または少なくとも1個の窒素原子を有するヘテロ環式基であり、ｎは１～２０である）との組み合わせおよび／または水性溶媒Ｚ中で前記塩基Ｂまたは塩基Ｂの前記混合物を前記化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎと反応させることによって得られた生成物を含む組成物に関する。本発明は、前記組成物を用いてガス状流出物中のＣＯ_２を捕捉するための方法にも関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガス状流出物中に含有される二酸化炭素を吸収するための吸収剤組成物であって、水性溶媒Ｚ中の塩基Ｂまたは塩基Ｂの混合物の少なくとも１種の化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎとの組み合わせおよび／または前記水性溶媒Ｚ中の前記塩Ｂまたは塩基Ｂの前記混合物の前記化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎとの反応によって得られた生成物を含んでいる、組成物：式中、
－ Ｂは、一般式Ｍ（ＨＣＯ_３）_ｘまたはＭ’_ｙ（ＣＯ_３）またはＭ’’（ＯＨ）_ｗの１種に対応する塩基または塩基の混合物であり、ここで、Ｍ、Ｍ’、Ｍ’’は、同一または異なり、区別なく、以下：
－ １価カチオン、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムまたはセシウム、
－ 一般式Ｒ_１Ｒ_２Ｒ_３Ｒ_４Ｎ^＋に対応する第４級アンモニウムカチオン、式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３およびＲ_４は、独立して、水素原子、分枝または非分枝の、飽和または不飽和の脂肪族の、置換または無置換の、飽和または不飽和の脂環の、置換または無置換の、飽和または不飽和のヘテロ環の、置換または無置換の、モノ芳香族またはポリ芳香族の炭化水素ベースの基であって、１～２０個の炭素原子を含有しているものから選ばれ、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３およびＲ_４は、共有結合により対で結合されて、５～８個の原子を有するヘテロ環を形成することが可能である、
－ ２価カチオン、例えば、マグネシウム、カルシウムまたはバリウム
から選ばれ、
ｘ、ｙ、ｗは、１または２に等しい；
－ Ｒ（ＮＨ）_ｎは、不飽和ヘテロ環有機化合物または不飽和ヘテロ環有機化合物の混合物であり、ここで、基Ｒは、脂環、モノ芳香族またはポリ芳香族、または少なくとも１個の窒素原子を有するヘテロ環の基であり、ｎは、１～２０、好ましくは１～６であり、大いに好ましくは、ｎは、２または３に等しい；
－ Ｚは、本質的に水または水を含む溶媒の混合物である。

【請求項2】

塩基Ｂまたは塩基Ｂの混合物は、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、ルビジウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウムおよびデシルトリメチルアンモニウムの炭酸塩、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、ルビジウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウムおよびデシルトリメチルアンモニウムの重炭酸塩（または炭酸水素塩）、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウムおよびルビジウム、マグネシウム、カルシウムおよびバリウムの水酸化物から、単独でまたは混合物として選ばれる、請求項１に記載の二酸化炭素を吸収するための吸収剤組成物。

【請求項3】

化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎは、不飽和ヘテロ環有機化合物であって、５個以上の原子の環中に少なくとも２、３または４個の窒素原子を含んでおり、当該環は、それぞれ、少なくとも３、２または１個の炭素原子を含んでいる、不飽和ヘテロ環有機化合物であり、好ましくは、前記化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎは、５個の原子を含有している不飽和ヘテロ環であって、４個の炭素原子当たり少なくとも１個の窒素原子を有しているものを含む有機化合物である、請求項１または２に記載の二酸化炭素を吸収するための吸収剤組成物。

【請求項4】

前記基Ｒは、官能基、例えば、アルコール、エーテル、チオエーテル、ニトリル、ケトン、スルホン、スルホキシド、アミドまたはアミンによって存在する１個または複数個のヘテロ原子を含有している、請求項１～３のいずれか１つに記載の二酸化炭素を吸収するための吸収剤組成物。

【請求項5】

化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎは、アゾール、例えば、イミダゾール、１，２，４－トリアゾール、２－メチルイミダゾール、１，２，３－トリアゾール、４（５）－メチルイミダゾール、３－アミノ－１，２，４－トリアゾール、２－イソプロピルイミダゾール、２－エチル－４－メチルイミダゾール、２－イミダゾリドン、３，５－ジアミノ－１，２，４－トリアゾール、Ｌ－ヒスチジン、アデニン、バルビツール酸、メチル－１Ｈ－１，２，４－トリアゾール－３－カルボキシラート、２－エチルイミダゾール、４－メチル－５－イミダゾールカルボキシアルデヒド、２，４－ジメチルイミダゾールから選ばれ、大いに好ましくは、イミダゾール、１，２，４－トリアゾール、２－メチルイミダゾール、１，２，３－トリアゾール、４（５）－メチルイミダゾールおよび３－アミノ－１，２，４－トリアゾールから選ばれる、請求項１～４のいずれか１つに記載の二酸化炭素を吸収するための吸収剤組成物。

【請求項6】

化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎは、イミダゾール、２－メチルイミダゾール、４（５）－メチルイミダゾール、１，２，４－トリアゾール、３－アミノ－１，２，４－トリアゾールから選ばれる、請求項５に記載の二酸化炭素を吸収するための吸収剤組成物。

【請求項7】

溶媒Ｚは、本質的に水である、請求項１～６のいずれか１つに記載の二酸化炭素を吸収するための吸収剤組成物。

【請求項8】

溶媒Ｚは、水に水と混和性のある別の溶媒または溶媒の混合物を組み合わせたものである、請求項１～６のいずれか１つに記載の二酸化炭素を吸収するための吸収剤組成物。

【請求項9】

水は、溶媒Ｚの全量に相対して最低３０重量％、好ましくは最低５０重量％、大いに好ましくは最低６０重量％を占める、請求項８に記載の二酸化炭素を吸収するための吸収剤組成物。

【請求項10】

前記他の溶媒は、グリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコール－プロピレングリコールのコポリマー、グリコールエーテル、チオグリコール、チオアルコール、スルホン、スルホキシド、アルコール、尿素、ラクタム、Ｎ－アルキルピロリドン、Ｎ－アルキルピペリドン、シクロテトラメチレンスルホン、Ｎ－アルキルホルムアミド、Ｎ－アルキルアセトアミド、エーテル－ケトン、リン酸アルキル、炭酸アルキレン、炭酸ジアルキルおよびそれらの誘導体から選ばれる、請求項８または９に記載の二酸化炭素を吸収するための吸収剤組成物。

【請求項11】

前記他の溶媒は、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、スルホラン、ジメチルスルホキシド、エタノール、ポリエチレングリコール－２００／４００／６００、Ｎ－メチルピロリドン、１，３－ジオキサン－２－オン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ホルムアミド、アセトアミド、２－メトキシ－２－メチル－３－ブタノン、２－メトキシ－２－メチル－４－ペンタノン、テトラヒドロピリミドン、チオジプロピオン酸ジメチル、ビス（２－ヒドロキシエチル）スルホンまたはリン酸トリブチルから選ばれる、請求項１０に記載の二酸化炭素を吸収するための吸収剤組成物。

【請求項12】

αモルのＲ（ＮＨ）_ｎが、各モルのＢと結合されてよく、αは、式Ｒ（ＮＨ）_ｎ中のＮに結合した少なくとも１個の水素原子が、Ｂによって提供される塩基性基と結合されなければならないという条件を満たすように定義される正の数である、請求項１～１１のいずれか１つに記載の二酸化炭素を吸収するための吸収剤組成物。

【請求項13】

二酸化炭素を捕捉するための方法であって、処理されるべきＣＯ_２含有ガス状流出物を請求項１～１２のいずれか１つに記載の吸収剤組成物と接触させて、ガス状流出物のＣＯ_２を枯渇させ、かつ吸収剤組成物をＣＯ_２で富ませるようにする工程と、前記吸収剤組成物を再生し、ＣＯ_２に非常に富むガスを生じさせる工程とを含む、方法。

【請求項14】

ＣＯ_２に富む吸収剤組成物の再生を、蒸気相中に二酸化炭素を同伴するガスによるスチーム同伴または加熱または膨張もしくは蒸気相中に二酸化炭素を同伴するガスによるスチーム同伴、膨張および／または加熱から選ばれる工程の組み合わせによって行うことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガス状流出物の脱炭酸に関し、より詳細には、本発明は、ガス状流出物中に含有されるＣＯ_２を捕捉するための吸収剤水性組成物に関する。

【背景技術】

【0002】

二酸化炭素は、種々の人間活動によって広く生じる温室効果ガスの１つであり、大気汚染に直接的な影響を与える。

【0003】

大気中に排出される二酸化炭素の量を削減するために、ガス状流出物中に含有されるＣＯ_２を捕捉することが可能である。

【0004】

ガス状流出物、例えば、天然ガス、合成ガス、燃焼排ガス、製油所ガス、クラウス法からのテールガス、バイオマス発酵ガス、セメントプラントガスおよび高炉ガス等の脱炭酸は、一般に吸収剤溶液によるスクラブ洗浄により行われる。用いられる溶液の物理化学的特徴は、処理されるべきガスの性質と密接に関係する：不純物の選択的除去、処理されたガスに求められる仕様、処理されるべきガス中に存在する種々の化合物に対する溶媒の熱的および化学的安定性。

【0005】

現在一般的に用いられている溶媒は、特に第１級、第２級または第３級のアルカノールアミン水溶液と、任意選択に有機共溶媒、例えばメタノールとを含む。具体的には、吸収されたＣＯ_２は、溶液中に存在するアルカノールアミンと、当業者に周知である可逆的な発熱反応に従って反応し、カルバミン酸塩、炭酸水素塩または炭酸塩の形成に至る。これらの平衡反応は、図１に示されるスキームにより書かれ得る：
第１級アルカノールアミン、例えば、モノエタノールアミンの場合、行われる反応は、カルバマートイオン、炭酸水素イオンおよび炭酸イオンを含む図１からの（上段にある）反応である。

【0006】

第２級アルカノールアミン、例えば、ジエタノールアミンの場合、それは、図１（中段）により書かれる。

【0007】

また、第３級アルカノールアミン、例えば、メチルジエタノールアミン等の場合、図１（下段）による。

【0008】

アルカノールアミン水溶液に対する１つの代替は、アルカリ金属炭酸塩の高温溶液の使用である。原理は、無機炭酸水素塩に至る反応に従う無機炭酸塩による水溶液中のＣＯ_２の吸収と、無機炭酸水素塩を無機炭酸塩に変換する可逆反応による再生に基づいている。

【0009】

吸収剤溶液、例えば、ポリエチレングリコールまたは冷却メタノールを用いたスクラブ洗浄による脱炭酸の所定の方法は、ＣＯ_２の物理的な吸収に基づいている。

【0010】

特許文献１および２には、二酸化炭素を吸収するための吸収剤組成物の使用が記載されており、アミジンおよびグアニジンから、またはホスファゼンからそれぞれ選ばれる特定の塩基を、少なくとも１個のチオールまたはアルコールの官能基を含んでいる化合物、および任意選択に非水溶媒と組み合わせる。

【0011】

特許文献３には、ガス状流出物中に含有される二酸化炭素を捕捉するための方法において用いられる、二酸化炭素を吸収するための吸収剤組成物が記載されており、水性媒体中に、炭酸塩および／または炭酸水素塩から選ばれる特定の塩基の、チオールから選ばれる化合物との組み合わせを含んでいる。

【0012】

ガスまたは煙道ガスの溶媒処理のための操作の必須の側面は、依然として、分離剤の再生である。吸収のタイプ（物理的および／または化学的）に応じて、膨張、蒸留および／または「ストリッピングガス」として知られる気化ガスの同伴による再生が一般的に想定されている。

【0013】

一般的に、上記の全ての吸収剤溶液の使用には、分離剤の再生に大きなエネルギー消費を必要とする。例えば、煙道ガス中のＣＯ_２を捕捉するために用いられるエタノールアミンの水溶液の再生は、捕捉されたＣＯ_２の重量（トン）当たり約４ＧＪに相当する。このようなエネルギー消費は、ＣＯ_２捕捉方法にとってかなりの操作コストに相当する。

【0014】

本出願人は、水性媒体中に、炭酸塩および／または炭酸水素塩および／または水酸化物から選ばれる塩基の、アゾール化合物との組合せを含んでいる、特定の吸収剤組成物の使用により、ガス状流出物中に含有されるＣＯ_２を捕捉するために有利な性能レベルを得ることが可能となったことを発見した。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【特許文献1】仏国特許出願公開第２９０９０１０号明細書

【特許文献2】仏国特許出願公開第２９０９０１１号明細書

【特許文献3】仏国特許出願公開２９３４１７５号明細書

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0016】

（発明の概要）
本発明は、ガス状流出物中に含有される二酸化炭素を吸収するための吸収剤組成物であって、水性溶媒Ｚ中の塩基Ｂまたは塩基Ｂの混合物の少なくとも１種の化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎとの組み合わせおよび／または前記水性溶媒Ｚ中の前記塩Ｂまたは塩基Ｂの前記混合物の前記化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎとの反応によって得られた生成物を含んでいる、組成物に関し、式中、
－ Ｂは、一般式Ｍ（ＨＣＯ_３）_ｘまたはＭ’_ｙ（ＣＯ_３）またはＭ’’（ＯＨ）_ｗの１種に対応する塩基または塩基の混合物であり、ここで、Ｍ、Ｍ’、Ｍ’’は、同一または異なり、区別なく、以下：
－ １価カチオン、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムまたはセシウム、
－ 一般式Ｒ_１Ｒ_２Ｒ_３Ｒ_４Ｎ^＋に対応する第４級アンモニウムカチオン、式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３およびＲ_４は、独立して、水素原子、分枝または非分枝の、飽和または不飽和の脂肪族の、置換または無置換の、飽和または不飽和の脂環の、置換または無置換の、飽和または不飽和のヘテロ環の、置換または無置換のモノ芳香族またはポリ芳香族の炭化水素ベースの基であって、１～２０個の炭素原子を含有しているものから選ばれ、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３およびＲ_４は、共有結合により対で結合されて、５～８個の原子を有するヘテロ環を形成することが可能である、
－ ２価カチオン、例えば、マグネシウム、カルシウムまたはバリウム
から選ばれ、
ｘ、ｙ、ｗは、１または２に等しい；
－ Ｒ（ＮＨ）_ｎは、不飽和ヘテロ環有機化合物または不飽和ヘテロ環有機化合物の混合物であり、ここで、基Ｒは、脂環、モノ芳香族またはポリ芳香族、または少なくとも１個の窒素原子を有するヘテロ環の基であり、ｎは、１～２０、好ましくは１～６であり、大いに好ましくは、ｎは、２または３に等しい；
－ Ｚは、本質的に水または水を含む溶媒の混合物である。

【0017】

塩基Ｂまたは塩基Ｂの混合物は、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、ルビジウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウムおよびデシルトリメチルアンモニウムの炭酸塩、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、ルビジウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウムおよびデシルトリメチルアンモニウムの重炭酸塩（または炭酸水素塩）、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウムおよびルビジウム、マグネシウム、カルシウムおよびバリウムの水酸化物から、単独でまたは混合物として選ばれる。

【0018】

前記化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎは、不飽和ヘテロ環有機化合物であって、５個以上の原子の環中に少なくとも２、３または４個の窒素原子を含んでおり、当該環は、それぞれ、少なくとも３、２または１個の炭素原子を含んでいる、不飽和ヘテロ環有機化合物であってよく、好ましくは、前記化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎは、５個の原子を含有している不飽和ヘテロ環であって、４個の炭素原子当たり少なくとも１個の窒素原子を有しているものを含む有機化合物である。

【0019】

前記基Ｒは、官能基、例えば、アルコール、エーテル、チオエーテル、ニトリル、ケトン、スルホン、スルホキシド、アミドまたはアミンによって存在する１個または複数個のヘテロ原子を含有してよい。

【0020】

化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎは、アゾール、例えば、イミダゾール、１，２，４－トリアゾール、２－メチルイミダゾール、１，２，３－トリアゾール、４（５）－メチルイミダゾール、３－アミノ－１，２，４－トリアゾール、２－イソプロピルイミダゾール、２－エチル－４－メチルイミダゾール、２－イミダゾリドン、３，５－ジアミノ－１，２，４－トリアゾール、Ｌ－ヒスチジン、アデニン、バルビツール酸、メチル－１Ｈ－１，２，４－トリアゾール－３－カルボキシラート、２－エチルイミダゾール、４－メチル－５－イミダゾールカルボキシアルデヒド、２，４－ジメチルイミダゾールから選ばれてよく、大いに好ましくは、イミダゾール、１，２，４－トリアゾール、２－メチルイミダゾール、１，２，３－トリアゾール、４（５）－メチルイミダゾールおよび３－アミノ－１，２，４－トリアゾールから選ばれてよい。

【0021】

好ましくは、化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎは、イミダゾール、２－メチルイミダゾール、４（５）－メチルイミダゾール、１，２，４－トリアゾール、３－アミノ－１，２，４－トリアゾールから選ばれる。

【0022】

１つの実施形態において、溶媒Ｚは本質的に水である。

【0023】

別の実施形態において、溶媒Ｚは、水に水と混和性のある別の溶媒または溶媒の混合物を組み合わせたものである。

【0024】

この場合、水は、溶媒Ｚの全量に相対して最低３０重量％、好ましくは最低５０重量％、大いに好ましくは最低６０重量％を占める。

【0025】

前記他の溶媒は、グリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコール－プロピレングリコールのコポリマー、グリコールエーテル、チオグリコール、チオアルコール、スルホン、スルホキシド、アルコール、尿素、ラクタム、Ｎ－アルキルピロリドン、Ｎ－アルキルピペリドン、シクロテトラメチレンスルホン、Ｎ－アルキルホルムアミド、Ｎ－アルキルアセトアミド、エーテルケトン、リン酸アルキル、炭酸アルキレン、炭酸ジアルキルおよびそれらの誘導体から選ばれてよい。

【0026】

前記他の溶媒は、とりわけ、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、スルホラン、ジメチルスルホキシド、エタノール、ポリエチレングリコール－２００／４００／６００、Ｎ－メチルピロリドン、１，３－ジオキサン－２－オン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ホルムアミド、アセトアミド、２－メトキシ－２－メチル－３－ブタノン、２－メトキシ－２－メチル－４－ペンタノン、テトラヒドロピリミドン、チオジプロピオン酸ジメチル、ビス（２－ヒドロキシエチル）スルホンまたはリン酸トリブチルから選ばれてよい。

【0027】

本発明による吸収剤組成物において、αモルのＲ（ＮＨ）_ｎが、各モルのＢと結合されてよく、αは、式Ｒ（ＮＨ）_ｎ中のＮに結合した少なくとも１個の水素原子が、Ｂによって提供される塩基性基と結合されなければならないという条件を満たすために定義される正の数である。

【0028】

本発明は、二酸化炭素を捕捉するための方法であって、処理されるべきＣＯ_２含有ガス状流出物を前記載の変形のいずれか１つによる吸収剤組成物と接触させて、ガス状流出物のＣＯ_２を枯渇させ、かつ吸収剤組成物をＣＯ_２で富ませるようにする工程と、前記吸収剤組成物を再生し、ＣＯ_２に非常に富むガスを生じさせる工程とを含む、方法にも関する。

【0029】

ＣＯ_２に富む吸収剤組成物の再生は、蒸気相中の二酸化炭素を同伴するガスによるスチーム同伴、加熱または膨張、もしくは蒸気相中の二酸化炭素を同伴するガスによるスチーム同伴、膨張および／または加熱から選ばれる工程の組み合わせによって行われてよい。

【発明を実施するための形態】

【0030】

（図面のリスト）
図１は、第１級（１ａ）、第２級（１ｂ）および第３級（１ｃ）のアルカノールアミンについて、吸収されたＣＯ_２が吸収剤溶液中に存在するアルカノールアミンと可逆的な発熱反応により反応し、カルバミン酸塩、炭酸水素塩または炭酸塩に形成に至る発熱反応を示す。

【0031】

図２は、本発明による吸収剤組成物を用いた吸収および再生によるＣＯ_２捕捉方法の図を示す。

【0032】

図３は、測定温度における系の平衡圧力に応じた本発明による吸収剤組成物（１）（イミダゾールおよびＫＯＨ）中で利用可能な捕捉剤の量の単位当たりの捕捉されたＣＯ_２の量を表す（順に、×印は４０℃、三重十字は６０℃、＋印は７０℃、ダッシュは８０℃、および黒四角は９０℃を示す）。

【0033】

図４は、本発明による吸収剤組成物（２）（１，２，４－トリアゾールおよびＫＯＨ）中で利用可能な捕捉剤の量の単位当たりの捕捉されたＣＯ_２の量を表し、達成された平衡圧力、したがって捕捉されたＣＯ_２の量に対する温度（上記の順に：４０℃、６０℃、７０℃、８０℃および９０℃）の役割を示す。

【0034】

図５は、測定温度（上記の順に：４０℃、６０℃、７０℃、８０℃および９０℃）における系の平衡圧力に応じた、先行技術（モノエタノールアミン）の基準として考慮される比較吸収剤組成物（３）中で利用可能な捕捉剤の量の単位当たりの捕捉されたＣＯ_２の量を表す。

【0035】

図６は、比較吸収剤組成物（４）（ＫＯＨ単独）中で利用可能な捕捉剤の量の単位当たりの捕捉されたＣＯ_２の量（吸着等温線、上記の順に：４０℃、６０℃、７０℃、８０℃および９０℃）を、実験のＣＯ_２平衡圧力の範囲にわたって表す。

【0036】

図７は、本発明による吸収剤組成物（５）（２－メチルイミダゾールおよびＫＯＨ）中で利用可能な捕捉剤の量の単位当たりの捕捉されたＣＯ_２の量を表し、かつ、達成された平衡圧力、したがって捕捉されたＣＯ_２の量に対する温度（上記の順に：４０℃、６０℃、７０℃、８０℃および９０℃）の役割を示す。

【0037】

図８は、測定温度（上記の順に；４０℃、６０℃、７０℃、８０℃および９０℃）における系の平衡圧力に応じた、本発明による吸収剤組成物（６）（４（５）－メチルイミダゾールおよびＫＯＨ）中で利用可能な捕捉剤の量の単位当たりの捕捉されたＣＯ_２の量を表す。

【0038】

図９は、本発明による吸収剤組成物（７）（３－アミノトリアゾールおよびＫＯＨ）中で利用可能な捕捉剤の量の単位当たりの捕捉されたＣＯ_２の量を表し、かつ、達成された平衡圧力、したがって捕捉されたＣＯ_２の量に対する温度（上記の順に：４０℃、６０℃、７０℃、８０℃および９０℃）の役割を示す。

【0039】

（実施形態の説明）
本発明は、ガス状流出物中に含有される二酸化炭素を捕捉するための方法において用いられる、二酸化炭素を抽出するための媒体、より具体的には吸収剤組成物について記載し、当該方法は、水性媒体中に、炭酸塩および／または炭酸水素塩および／または水酸化物から選ばれる特定の塩基のアゾールタイプの化合物から選ばれる化合物との組合せを含む。

【0040】

より詳細には、本発明によるＣＯ_２を吸収するための吸収剤組成物は、ガス状流出物中に含有される二酸化炭素を捕捉するための方法において用いられ、水性溶媒Ｚ中の炭酸（水素）塩または水酸化物タイプの塩基Ｂまたは塩基Ｂの混合物の、少なくとも１種の化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎとの組み合わせ、および／または水性溶媒Ｚ中の前記塩基Ｂまたは塩基Ｂの前記混合物の前記化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎとの反応によって得られた生成物を含む。

【0041】

さらに、本発明は、二酸化炭素捕捉方法に関し、以下の工程を行うことからなる：ａ）処理されるべきＣＯ_２含有ガスを前記吸収剤組成物と接触させて、ＣＯ_２が枯渇したガスとＣＯ_２に富む吸収剤組成物とを得る工程と、ｂ）ＣＯ_２に豊富な吸収剤組成物を再生して、再度用いられ得る吸収剤組成物を得、かつＣＯ_２に非常に豊富なガスを生じさせる工程。

【0042】

本発明による吸収剤組成物により、ガス状流出物中に含有される二酸化炭素を捕捉することが可能となる。一旦二酸化炭素を負荷したところで、吸収媒体は、従来技術からの吸収剤溶液よりも容易な条件下にさらに再生され得る。

【0043】

本発明によるＣＯ_２を吸収するための吸収剤組成物は、水性溶媒Ｚ中の炭酸（水素）塩または水酸化物タイプの一般式Ｍ（ＨＣＯ_３）_ｘまたはＭ’_ｙ（ＣＯ_３）またはＭ’’（Ｏｈ）Ｗ_ｗの１つに対応する塩基Ｂまたは塩基Ｂの混合物の化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎとの組み合わせおよび／または水性溶媒Ｚ中の前記塩基Ｂまたは塩基Ｂの前記混合物の前記化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎとの反応によって得られた生成物を含み、ここで、
－ Ｂは、炭酸（水素）塩タイプの一般式Ｍ（ＨＣＯ_３）_ｘまたはＭ’_ｙ（ＣＯ_３）の１つに対応する塩基または塩基の混合物であってよく、ここで、ＭおよびＭ’は、同一または異なり、区別なく、以下：
－ １価カチオン、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムまたはセシウム、
－ 一般式Ｒ_１Ｒ_２Ｒ_３Ｒ_４Ｎ^＋に対応する第４級アンモニウムカチオン；Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３およびＲ_４は、独立して、水素原子、分枝または非分枝の、飽和または不飽和の脂肪族、置換または無置換の飽和または不飽和の脂環、置換または無置換の、飽和または不飽和のヘテロ環、または置換または無置換のモノ芳香族またはポリ芳香族の炭化水素ベースの基であって、１～２０個の炭素原子を含有しているものから選ばれ、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３およびＲ_４は、共有結合により対で結合されて、５～８個の原子を有するヘテロ環を形成することが可能である、
－ ２価カチオン、例えば、マグネシウム、カルシウムまたはバリウム
から選ばれ、
ｘおよびｙは、１または２に等しい；
および／または、Ｂは、水酸化物タイプの一般式Ｍ’’（ＯＨ）_ｗに対応する塩基Ｂまたは塩基Ｂの混合物であってよく、ここで、Ｍ’’は、ＭまたはＭ’と同様に定義され、ｗは、１または２に等しく、
－ Ｒ（ＮＨ）_ｎは、不飽和ヘテロ環有機化合物または不飽和ヘテロ環有機化合物の混合物であり、ここで、基Ｒは、脂環基、モノ芳香族またはポリ芳香族の基、または窒素含有（すなわち、少なくとも１個の窒素原子を含む）ヘテロ環基であり、ｎは１～２０であり、
－ 水溶液Ｚは、本質的に水または主として水を含む溶媒の混合物である。

【0044】

基Ｒは、有機化学の規則に従い、ｎ個の－ＮＨユニットに結合されている。

【0045】

好ましくは、－ＮＨユニットの数（ｎ）は、１～６であり、大いに好ましくは、ｎは、２または３に等しい。

【0046】

基Ｒは、官能基、例えば、アルコール、エーテル、チオエーテル、ニトリル、ケトン、スルホン、スルホキシド、アミドまたはアミンによって存在する１個または複数個のヘテロ原子を含有してよい。

【0047】

（ＮＨ）が環中に存在する場合、これは、アルキルおよび／またはさらなる官能基を含んでよい。

【0048】

１つの実施形態において、Ｒ（ＮＨ）_ｎは、ヘテロ環有機化合物またはヘテロ環有機化合物の混合物であって、５個以上の原子の環中に少なくとも２、３または４個の窒素原子を含み、当該環は、それぞれ少なくとも３、２または１個の炭素原子を含むものである。

【0049】

好ましくは、化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎは、５個の原子を含有している不飽和ヘテロ環を有する有機化合物であり、当該ヘテロ環は、４個の炭素原子当たり少なくとも１個の窒素原子を有する。

【0050】

Ｒは、大いに好ましくは、３、２または１個の炭素原子を含んでいる環を表す。

【0051】

有利には、前記環は、少なくとも２個のナイトステイ原子、さらには少なくとも３個または少なくとも４個の窒素原子を含む。

【0052】

有利には、本発明による吸収剤組成物は、容易に入手可能で使用しやすい成分を含む。

【0053】

水性媒体中で有効な吸収剤組成物を得るという事実には、いくつかの利点がある。具体的には、水は無毒で、安価で、容易に入手可能な溶媒である。

【0054】

さらに、水により、例えば溶媒が有機化合物、例えば、メタノールである場合に非常に頻繁に必要となるガス精製操作を省くことが可能である。具体的には、二酸化炭素の分離の後のガス中に少量の溶媒が不可避的に同伴され、高価なさらなる精製工程が必要となる。

【0055】

水は、一般的に溶媒として用いられる有機分子とは異なり、劣化しないという利点も有している。

【0056】

水は、さらに、ＣＯ_２に富む吸収剤組成物を再生する工程において現場内（in situ）で気化させることができるという利点を有している。こうして生じたスチームにより、吸収剤組成物を加熱すること、および／またはＣＯ_２のストリッピング（スチーム同伴）を行うことが可能となる。

【0057】

炭酸（水素）塩または水酸化物タイプの塩基Ｂまたは塩基Ｂの混合物は一般式Ｍ（ＨＣＯ_３）_ｘまたはＭ’_ｙ（ＣＯ_３）またはＭ’’（ＯＨ）_ｗの１つに対応しており、ここで、Ｍ、Ｍ’、Ｍ’’は、同一または異なり、区別なく、以下：
－ 一価カチオン、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムまたはセシウム、
－ 一般式Ｒ_１Ｒ_２Ｒ_３Ｒ_４Ｎ^＋に対応する第４級アンモニウムカチオン；Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３およびＲ_４は、独立して、水素原子、分枝または非分枝の、飽和または不飽和の脂肪族、置換または無置換の、飽和または不飽和の脂環、置換または無置換の、飽和または不飽和のヘテロ環、または置換または無置換のモノ芳香族またはポリ芳香族の炭化水素ベースの基であって、１～２０個の炭素原子を含有しているものから選ばれ、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３およびＲ_４は、共有結合により対で結合されて、５～８個の原子を有するヘテロ環を形成することが可能である、
－ ２価カチオン、例えば、マグネシウム、カルシウムまたはバリウム
から選ばれ、
ｘ、ｙ、ｗは、独立して、１または２に等しい。

【0058】

本発明による吸収剤組成物に用いられる炭酸塩または炭酸水素塩タイプの塩基Ｂまたは塩基Ｂの混合物の中で、挙げられてよいのは、例えば、網羅的ではなく、以下の通りであり、単独でまたは混合物として用いられる：リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウムおよびルビジウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウムおよびデシルトリメチルアンモニウムの炭酸塩およびリチウム、ナトリウム、カリウム、セシウムおよびルビジウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウムおよびデシルトリメチルアンモニウムの重炭酸塩（または炭酸水素塩）。

【0059】

この場合、大いに好ましくは、塩基Ｂは、カリウムまたはナトリウムの炭酸塩から選ばれる。

【0060】

本発明による吸収剤組成物に用いられる水酸化物タイプの塩基Ｂまたは塩基Ｂの混合物の中で、挙げられてよいのは、例えば、網羅的でなく、以下の通りであり、単独でまたは混合物として用いられる：リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウムおよびルビジウム、マグネシウム、カルシウムおよびバリウムの水酸化物。好ましくは、塩基Ｂは、ナトリウムまたはカリウムの水酸化物であり、大いに好ましくは、塩基Ｂは、水酸化カリウムである。

【0061】

式Ｒ（ＮＨ）_ｎの化合物は、例えば、網羅的でなく、アゾール、例えば、イミダゾール、１，２，４－トリアゾール、２－メチルイミダゾール、１，２，３－トリアゾール、４（５）－メチルイミダゾール、３－アミノ－１，２，４－トリアゾール、２－イソプロピルイミダゾール、２－エチル－４－メチルイミダゾール、２－イミダゾリドン、３，５－ジアミノ－１，２，４－トリアゾール、Ｌ－ヒスチジン、アデニン、バルビツール酸、メチル－１Ｈ－１，２，４－トリアゾール－３－カルボキシラート、２－エチルイミダゾール、４－メチル－５－イミダゾールカルボキシアルデヒドおよび２，４－ジメチルイミダゾールから選ばれてよい。

【0062】

好ましくは、化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎは、イミダゾール、１，２，４－トリアゾール、２－メチルイミダゾール、１，２，３－トリアゾール、４（５）－メチルイミダゾールおよび３－アミノ－１，２，４－トリアゾールから選ばれてよい。

【0063】

大いに好ましくは、化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎは、イミダゾールまたは１，２，４－トリアゾールまたは２－メチルイミダゾールまたは４（５）－メチルイミダゾールまたは３－アミノ－１，２，４－トリアゾールである。これらの化合物は、充填率と吸収のエンタルピーとの間で良好な妥協を可能にするからである。

【0064】

さらにより好ましくは、化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎは、イミダゾール、２－メチルイミダゾール、４（５）－メチルイミダゾールから選ばれてよい。

【0065】

溶媒Ｚは、本質的に水であってよい。用語「本質的に」は、本発明の目的のために、この場合、溶媒が水のみからなることを意味すると理解されるが、しかし、水に含まれ得る所定の固有の不純物を有する可能性も本発明から排除するものではない。

【0066】

溶媒Ｚは、水を含む溶媒の混合物であってもよい。

【0067】

好ましくは、溶媒Ｚが溶媒の混合物からなる場合、水は、依然として、主成分である。優先的には、溶媒Ｚの構成成分の数にもよるが、水は、そのため、溶媒の全量に相対して最低３０重量％の含有率で存在してよい。大いに好ましくは、溶媒の混合物は、最低５０重量％の水、あらに大いに優先的には最低６０重量％の水を含んでよい。

【0068】

この場合、溶媒は、水に水と混和する別の溶媒または溶媒の混合物を組み合わされたものである。これらの溶媒は、グリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコール－プロピレングリコールコポリマー、グリコールエーテル、チオグリコール、チオアルコール、スルホン、スルホキシド、アルコール、尿素、ラクタム、Ｎ－アルキルピロリドン、Ｎ－アルキルピペリドン、シクロテトラメチレンスルホン、Ｎ－アルキルホルムアミド、Ｎ－アルキルアセトアミド、エーテル－ケトン、リン酸アルキル、炭酸アルキレン、炭酸ジアルキルおよびそれらの誘導体から選ばれる。

【0069】

例として、非限定的に、挙げられてよいのは、網羅的でなく、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、スルホラン、ジメチルスルホキシド、エタノール、ポリエチレングリコール－２００／４００／６００、Ｎ－メチルピロリドン、１，３－ジオキサン－２－オン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ホルムアミド、アセトアミド、２－メトキシ－２－メチル－３－ブタノン、２－メトキシ－２－メチル－４－ペンタノン、テトラヒドロピリミドン、チオジプロピオン酸ジメチル、ビス（２－ヒドロキシエチル）スルホンまたはリン酸トリブチルである。

【0070】

一般に、吸収剤組成物は、１重量％～９０重量％の水、好ましくは２０重量％～８０重量％の水、より好ましくは最低５０重量％の水を含有してよい。

【0071】

水性媒体中で［Ｂ＋αＲ（ＮＨ）_ｎ］_ａｑと表記される、［Ｂ＋αＲ（ＮＨ）_ｎ］の形態にある２種の、それらの性質およびそれらの割合による、賢明な組み合わせは、二酸化炭素に対して有利な吸収剤組成物を構成することが発見された。各モルのＢとαモルのＲ（ＮＨ）_ｎが結合し、このようにして形成された化学種は、次の一般的なスキームに従って水性媒体中でＣＯ_２と反応するという特性を有する。

【0072】

【化1】

【0073】

式中、γは、吸収剤組成物［Ｂ＋αＲ（ＮＨ）_ｎ］_ａｑ中に含有される反応性種と化学的に結合したＣＯ_２のモル数を表す。

【0074】

係数αの値は、関与する２つの化学種の性質に依存する。αは、正の数である。好ましくは、αは、式Ｒ（ＮＨ）_ｎ中のＮに結合している少なくとも１つの水素原子が、Ｂによって提供される塩基性基と結合していなければならないという条件を満たさなければならない。例えば、モノ塩基Ｂ＝Ｍ’’ＯＨと化合物ＲＮＨとが結合している場合、αは、好ましくは、１以上である。

【0075】

このようにして、処理されるべきＣＯ_２含有ガスは、吸収剤組成物との接触の
後に、ＣＯ_２が枯渇することになる。

【0076】

二酸化炭素は、［Ｂ＋αＲ（ＮＨ）_ｎ］_ａｑに相対して過剰であっても不足であってもよく、これは、ＣＯ_２を捕捉した後に、吸収剤組成物が、ＣＯ_２捕捉生成物［Ｂ，αＲ（ＮＨ）_ｎ，γ（ＣＯ_２）］_ａｑに加えて、過剰量のＣＯ_２または過剰量の［Ｂ＋αＲ（ＮＨ）_ｎ］_ａｑを含有してよいことを意味する。

【0077】

この反応は、可逆的である。逆反応は、下記の一般的なスキームによって表され得る。

【0078】

【化2】

【0079】

それ故に、吸収剤組成物に対して、［Ｂ＋αＲ（ＮＨ）_ｎ］_ａｑとＣＯ_２を回復させることを目的とした操作が行われる。この操作により、ＣＯ_２に非常に豊富なガスを発生させ、吸収剤組成物を再生することが可能になる。

【0080】

吸収剤組成物を再生するための操作は、ほとんどエネルギーを必要とせず、とりわけ、当業者に知られており（図１）、かつ、ＣＯ_２を捕捉するために従来から用いられているような先に提示された平衡反応に従ってカルバミン酸塩、炭酸水素塩または炭酸塩をもたらす１種または複数種の第１級、第２級または第３級のアミンまたはそれらの組成物を用いてＣＯ_２が抽出される場合に同量のＣＯ_２を再生するために必要となるだろう操作より少ないエネルギーで済む条件下に行われてよい。

【0081】

同様に、吸収剤組成物の再生を通じて行うこの操作は、ほとんどエネルギーを必要としない、とりわけ、水性媒体中、Ｒ（ＮＨ）_ｎの非存在中で単独で用いられる塩基Ｂを用いてＣＯ_２が抽出される場合に同一量のＣＯ_２を再生するために必要となるだろう操作よりも少ないエネルギーで済む条件下に行われてよい。

【0082】

水性媒体中でＲ（ＮＨ）_ｎだけを用いても、混合物［Ｂ＋αＲ（ＮＨ）_ｎ］_ａｑほどには、ガス中に存在するＣＯ_２を捕捉することができないことが観察された。しかしながら、賢明なチョイスに従い、かつ、好ましくは最適化されている割合での水性媒体中の塩基Ｂまたは塩基Ｂの混合物と化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎとの組み合わせにより、本発明によるＣＯ_２の抽出および吸収剤組成物の再生の工程を行うことが可能になる。

【0083】

本発明によるＣＯ_２を捕捉するためのシステムは、ＣＯ_２を含有しているガスを処理するための方法において用いられてよい。

【0084】

二酸化炭素を捕捉する方法は、概略的に、以下の工程を含む：ａ）処理されるべきＣＯ_２含有ガスを吸収剤組成物と接触させ、ＣＯ_２に枯渇したガスとＣＯ_２に豊富な吸収剤組成物とを得る工程、ｂ）ＣＯ_２に豊富な吸収剤組成物を再生し、再度用いられ得る再生済み吸収剤組成物を得るようにし、ＣＯ_２に非常に豊富なガスを生じさせる工程。

【0085】

より具体的には、図２に描かれているように、二酸化炭素を捕捉するための方法において、処理されるべきガス（１）は、気体－液体接触器（Ａ）に導入され、そこでそれは再生済み液体吸収剤組成物（１０）と接触させられる。この結果、ＣＯ_２が枯渇した処理ガス（２）と、ＣＯ_２に豊富な分離媒体（１１）とが得られる。ＣＯ_２に豊富な吸収剤組成物は、熱交換デバイス（Ｅ）に導入され、ＣＯ_２に豊富な加熱済み吸収剤組成物（１２）を生じされる。熱は、ＣＯ_２が希薄な高温の吸収剤組成物（１３）の冷却によって供給される。これは、ＣＯ_２が希薄な冷却済み吸収剤組成物の流れ（１０）ももたらす。外部の高温および冷温の供給源（図示しない）が、流れ（１０）および（１２）の温度を、それぞれに構成要素（Ａ）および（Ｃ）の操作条件に適合させるために用いられてよい。ＣＯ_２に豊富な加熱済み吸収剤組成物（１２）は、気体－液体分離設備（Ｃ）に導入され、そこで分離媒体が再生される。この分離の原動力は、熱交換デバイス（Ｄ）によって熱源（２０）から供給される熱である。この結果、冷却された熱源（２１）が得られる。あるいは、この熱源は、完全にまたは部分的に、図示しないストリッピングガスによって補給され得る。分離媒体の再生により、ＣＯ_２の希薄な高温の分離媒体（１３）と、ＣＯ_２に豊富なガス流れ（３）とが生じる。選ばれた再生方法に応じて、流れ（３）のＣＯ_２は、ストリッピングガスと混合されてよい。あるいは、流れ（３）は、ＣＯ_２に豊富な分離媒体の膨張を生じさせ、これにより完全にまたは部分的に再生の原動力を構成することを目的としたデバイスに接続されてよい。ＣＯ_２の希薄な高温の分離流れ（１３）は、その熱を上記のデバイス（Ｅ）に伝達し、（Ａ）の操作条件に適した温度でＣＯ_２の希薄な冷却済み分離媒体（１０）をデバイス（Ａ）に提供するようにする。

【0086】

工程（Ａ）の間の温度は、有利には２０℃～８０℃、好ましくは３０℃～７０℃であってよい。

【0087】

本発明によると、

【0088】

【化3】

【0089】

の反応に従う吸収剤組成物の再生は、以下のいずれかによって行われる：
－ 再生されるべき溶媒中に含有される二酸化炭素を蒸気相で同伴するガスによるスチーム同伴（またはストリッピング）。ストリッピングガスは、例えば、吸収剤組成物中に存在する１種または複数種の化合物の気化によって現場内形成されてよい：それは、本発明に従って定義された化合物の１種であってよいが、それは、ＣＯ_２とともに吸収された可能性のある処理されるべきガスに由来する化合物、例えば煙道ガスの場合には、水であってもよい。ストリッピングガスは、再生工程に添加されてもよい：それは、例えば、窒素、スチームあるいは吸収工程から得られた処理ガスの一部であってよい；または
－ 加熱；または
－ 膨張、または
－ ３つの挙げられた再生方法の種々の組み合わせ。

【0090】

（実施例）
以下に提示される実施例は、本発明の技術的利点を例証するが、本発明の範囲を限定するものではない。それらは、実施例の実施の条件下における、種々の吸収媒体のＣＯ_２吸収能力および種々の吸収剤組成物の対象となる化学種の吸収エネルギーを特に提示する。

【0091】

種々の吸収剤組成物におけるＣＯ_２の吸収のテストを、以下の手順に従って行う。

【0092】

吸収剤組成物は、化合物の混合物から形成される。混合物を、まず、コントロールされた撹拌およびコントロールされた温度で、真空下に脱気して、ＣＯ_２を含む残留ガスを脱気させる。既知質量の混合物を、次いで、不活性雰囲気下に、密閉反応器に注入して、周囲のＣＯ_２によるあらゆる混入を避ける。次いで、目的の温度における混合物の飽和蒸気圧に達するまで、反応器内を減圧にする。

【0093】

次に、４０℃、６０℃、７０℃、８０℃および９０℃で、大量の高純度ＣＯ_２を反応器に、較正されたバラスト吐出によって注入し、オートマトンによって定義された０～３ｂａｒの種々の圧力設定値を達成するようにする。ＣＯ_２の注入の後に反応器において各圧力設定値に達したところで、４０分間の状態維持を実行して、液体－蒸気の平衡を得るようにする。このようにして、反応器内の圧力を時間の関数としてモニターすることによって、各温度について、反応器に注入されたＣＯ_２の量に対応している一連のポイントを得る。真空反応器の容積および挿入された混合物の容積が分かれば、気相の容積を計算することができ、したがって、気相中のＣＯ_２のモル数と捕捉されたＣＯ_２のモル数をそこから推測することができる。ＣＯ_２吸収工程が終了した時に、充填率を決定する。充填率を、当業者によって、捕捉されたＣＯ_２のモル数を、吸収剤組成物中に存在する塩基性化合物（塩基または塩基の混合物）Ｂのモル数で除算した数であるとして定義する。

【0094】

４０℃～９０℃の一連の等温線を介して、混合物中のＣＯ_２の反応のエンタルピーを充填率αの関数として決定することが可能であり、これは、混合物の温度、ＣＯ_２の分圧および反応のエンタルピーの間の関係としての当業者に知られているギブス－ヘルムホルツの式を適用することにより行われる。

【0095】

さらに、排出プラントの出口のところで見られる典型的な割合の分圧（例えば、石炭火力発電所でＰ_ＣＯ２＝１０ｋＰａ）で測定される充填率を記録して、混合物によって達成され得る充填率を観察するようにしてよい。

【0096】

以下の混合物を評価した。

【0097】

吸収剤組成物（１）（本発明に合致する）を、０．１４ｍｏｌのＫＯＨを、０．１４ｍｏｌのイミダゾールおよび７０ｇの水と混合することによって得る。

【0098】

吸収剤組成物（２）（本発明に合致する）を、０．１４ｍｏｌのＫＯＨを、０．１４ｍｏｌの１，２，４－トリアゾールおよび７０ｇの水と混合することによって得る。

【0099】

吸収剤組成物（３）（比較例）を、３０ｇ（０．４９ｍｏｌ）のモノエタノールアミン（ＭＥＡ）を水４０ｇと混合することによって得る。この吸収剤組成物は、エタノールアミン（ＭＥＡ）の３０重量％水溶液に相当し、これは、煙道ガス中のＣＯ_２を捕捉するための当業者に周知の基準溶媒である。

【0100】

吸収剤組成物（４）（比較例）を、０．１４ｍｏｌのＫＯＨと７０ｇの水を混合することによって得る。この吸収剤組成物は、水酸化物塩基を含むが、化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎを含有しない。

【0101】

吸収剤組成物（５）（本発明に合致する）を、０．１４ｍｏｌのＫＯＨを、０．１４ｍｏｌの２－メチルイミダゾールおよび７０ｇの水と混合することによって得る。

【0102】

吸収剤組成物（６）（本発明に合致する）を、０．１４ｍｏｌのＫＯＨを、０．１４ｍｏｌの４（５）－メチルイミダゾールおよび７０ｇの水と混合することによって得る。

【0103】

吸収剤組成物（７）（本発明に合致する）を、０．１４ｍｏｌのＫＯＨを、０．１４ｍｏｌの３－アミノ－１，２，４－トリアゾールおよび７０ｇの水と混合することによって得る。

【0104】

図３、４、５、６、７、８および９は、混合物（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）および（７）のＣＯ_２の４０、６０、７０、８０および９０℃における吸収等温線を提示する。

【0105】

図３、４および８に見られるように、図５との比較において、低い分圧、例えば、５ｋＰａ（４０℃）におけるＣＯ_２の平衡により達成された容量は、抽出媒体（３）の吸収剤組成物中の従来技術からの化合物のものよりも大きいか、または少なくとも等しく、ここで、［α：媒体（１）：５ｋＰａ］＝０．４８ｍｏｌＣＯ_２／ｍｏｌＢ、［α：媒体（２）：５ｋＰａ］＝０．５８ｍｏｌＣＯ_２／ｍｏｌＢおよびα：媒体（７）：５ｋＰａ］＝０．５６ｍｏｌＣＯ_２／ｍｏｌＢに対し、［α：媒体（３）：５ｋＰａ］＝０．４８ｍｏｌＣＯ_２／ｍｏｌＢ。ＣＯ_２１０ｋＰａおよび熱力学的平衡について、達成された容量はすべて、従来技術を代表する混合物（３）によって達成された容量よりも大きい（表１参照）。

【0106】

特別の注意がなされてよいのは、抽出媒体（５）および（６）の吸収剤組成物により得られたさらに優れた性能に対してであり、ここでは、５ｋＰａ（４０℃）の低圧の平衡時のＣＯ_２の分圧について、達成される容量は、さらに大きい：［α：媒体（５）：５ｋＰａ］＝０．６７ｍｏｌＣＯ_２／ｍｏｌＢ、［α：媒体（６）：５ｋＰａ］＝０．６５ｍｏｌＣＯ_２／ｍｏｌＢおよび［α：媒体（７）：５ｋＰａ］＝０．５６ｍｏｌＣＯ_２／ｍｏｌＢに対し、［α：媒体（３）：５ｋＰａ］＝０．４８ｍｏｌＣＯ_２／ｍｏｌＢ。

【0107】

以下の表１は、種々の吸収剤組成物について、４０℃で１０ｋＰａの条件下での吸収後のＣＯ_２の充填率による吸収エンタルピーと、比較のための同じ充填率による吸収エンタルピーとを提示する。

【0108】

【表1】

【0109】

これらの実施例は、本発明による吸収剤組成物（１）および（２）、ならびに（５）、（６）および（７）が、ＣＯ_２の吸収のより低いエンタルピーに起因して、従来技術による吸収剤組成物（３）より多くのＣＯ_２を捕捉し、より容易に再生されることを示している。再生は、化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎを含まない混合物（４）に相対して特に容易である。

【0110】

さらに、吸収剤組成物（４）の本発明による吸収剤組成物（１）、（２）、（５）、（６）および（７）との結果の比較は、吸収されたＣＯ_２の等量についての吸収剤組成物のより容易な再生を可能にするのは、本発明による水性媒体中の化合物Ｒ（ＮＨ）_ｎの化合物Ｂとの組み合わせであり、水中溶液中で単独で用いられた化合物Ｂではないことを明らかに示している。

【図面の簡単な説明】

【0111】

【図1】第１級（１ａ）、第２級（１ｂ）および第３級（１ｃ）のアルカノールアミンについて、吸収されたＣＯ_２が吸収剤溶液中に存在するアルカノールアミンと可逆的な発熱反応により反応し、カルバミン酸塩、炭酸水素塩または炭酸塩に形成に至る発熱反応を示す。

【図2】本発明による吸収剤組成物を用いた吸収および再生によるＣＯ_２捕捉方法の図を示す。

【図3】測定温度における系の平衡圧力に応じた本発明による吸収剤組成物（１）（イミダゾールおよびＫＯＨ）中で利用可能な捕捉剤の量の単位当たりの捕捉されたＣＯ_２の量を表す（順に、×印は４０℃、三重十字は６０℃、＋印は７０℃、ダッシュは８０℃、および黒四角は９０℃を示す）。

【図4】本発明による吸収剤組成物（２）（１，２，４－トリアゾールおよびＫＯＨ）中で利用可能な捕捉剤の量の単位当たりの捕捉されたＣＯ_２の量を表す。

【図5】測定温度（上記の順に：４０℃、６０℃、７０℃、８０℃および９０℃）における系の平衡圧力に応じた、先行技術（モノエタノールアミン）の基準として考慮される比較吸収剤組成物（３）中で利用可能な捕捉剤の量の単位当たりの捕捉されたＣＯ_２の量を表す。

【図6】比較吸収剤組成物（４）（ＫＯＨ単独）中で利用可能な捕捉剤の量の単位当たりの捕捉されたＣＯ_２の量（吸着等温線、上記の順に：４０℃、６０℃、７０℃、８０℃および９０℃）を、実験のＣＯ_２平衡圧力の範囲にわたって表す。

【図7】本発明による吸収剤組成物（５）（２－メチルイミダゾールおよびＫＯＨ）中で利用可能な捕捉剤の量の単位当たりの捕捉されたＣＯ_２の量を表す。

【図8】測定温度（上記の順に；４０℃、６０℃、７０℃、８０℃および９０℃）における系の平衡圧力に応じた、本発明による吸収剤組成物（６）（４（５）－メチルイミダゾールおよびＫＯＨ）中で利用可能な捕捉剤の量の単位当たりの捕捉されたＣＯ_２の量を表す。

【図9】本発明による吸収剤組成物（７）（３－アミノトリアゾールおよびＫＯＨ）中で利用可能な捕捉剤の量の単位当たりの捕捉されたＣＯ_２の量を表す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【国際調査報告】