(57)【要約】  酸素も含有するガス供給流れから、別の有機成分も含有するアミン溶液に二酸化炭素および酸素を吸収させ、酸素を除去し、吸収溶液から二酸化炭素を回収することによって、二酸化炭素が濃縮状態で回収される。
2009521313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素を回収する方法であって、
（Ａ）二酸化炭素および酸素を含む供給ガスを通して、水、アミン成分、および、Ｃ１〜Ｃ３アルカノール、エチレングリコール、エチレングリコール・モノメチルエーテル、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコールおよび式Ｒ４−Ｏ−（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｎ−Ｒ５のポリエチレングリコールエーテル（式中、ｎは３〜１２、Ｒ４は水素またはメチル、Ｒ５は水素またはメチル、あるいは、Ｒ４はフェニル、Ｒ５は水素である）、ポリプロピレングリコールおよび式Ｒ６−Ｏ−（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｐ−Ｒ７のポリプロピレングリコールエーテル（式中、ｎは３〜６、Ｒ６は水素またはメチル、Ｒ７は水素またはメチル、あるいは、Ｒ６はフェニル、Ｒ７は水素である）、非置換または炭素原子１もしくは２個を含有するアルキル基１個もしくは２個でＮ−置換されたアセトアミド、グリセロール、スルホラン、ジメチルスルホキサイド、およびそれらの混合物から成る群から選択される有機成分を含む吸収溶液と向流接触させ、二酸化炭素および酸素を前記ガスから前記吸収溶液に移行させ、二酸化炭素および酸素を含有する吸収溶液を入手する段階と、
（Ｂ）二酸化炭素および酸素を含有する吸収溶液から酸素を分離し、酸素枯渇二酸化炭素含有吸収溶液を得る段階と、
（Ｃ）前記の酸素枯渇二酸化炭素含有吸収溶液を加熱し、加熱された酸素枯渇二酸化炭素含有吸収溶液を得る段階と、
（Ｄ）前記の加熱された酸素枯渇二酸化炭素含有吸収溶液から二酸化炭素を分離し、二酸化炭素富化流および再生吸収溶液を得る段階
を包含する二酸化炭素回収法。
【請求項２】
前記有機成分が、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール、および、それらの混合物から成る群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アミン成分が、式ＮＲ１Ｒ２Ｒ３の化合物で、式中、Ｒ１がヒドロキシエチル、ヒドロキシイソプロピルまたはヒドロキシ−ｎ−プロピルであり、Ｒ２が水素、ヒドロキシエチル、ヒドロキシイソプロピルまたはヒドロキシ−ｎ−プロピルであり、Ｒ３が水素、メチル、エチル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシイソプロピルまたはヒドロキシ−ｎ−プロピルであり、あるいは、Ｒ１が２−（２’−ヒドロキシエトキシ）−エチルで、Ｒ２およびＲ３がともに水素である化合物、および、それらの混合物から成る群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記アミン成分が、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、メチルジエタノールアミンおよびトリエタノールアミンから成る群から選択される１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記酸素枯渇二酸化炭素含有吸収溶液が、段階（Ｅ）で回収される前記再生吸収溶液との間接熱交換によって、段階（Ｃ）で加熱されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
段階（Ｂ）で前記二酸化炭素および酸素含有吸収溶液から、タンクに前記溶液を供給することによって酸素を分離し、前記タンク内で前記溶液に加わる圧力が大気圧以下であること含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
段階（Ｂ）で前記二酸化炭素および酸素含有吸収溶液から酸素を、スカベンジングガスを前記溶液に通すことによって分離することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
段階（Ａ）で得られる前記溶液が、段階（Ｂ）に供される前に加熱されないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
段階（Ａ）で得られる前記溶液の温度が、段階（Ｂ）に供される前に、１６０°Ｆ（７１．１１℃）以下に保たれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
段階（Ｄ）で得られる前記吸収溶液が、段階（Ａ）にリサイクルされ、前記吸収溶液の少なくとも一部を含み、これと供給ガスが段階（Ａ）で接触することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記有機成分が、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール、および、それらの混合物から成る群から選択されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記アミン成分が、式ＮＲ１Ｒ２Ｒ３の化合物であって、式中、Ｒ１がヒドロキシエチル、ヒドロキシイソプロピルまたはヒドロキシ−ｎ−プロピルであり、Ｒ２が水素、ヒドロキシエチル、ヒドロキシイソプロピルまたはヒドロキシ−ｎ−プロピルであり、Ｒ３が水素、メチル、エチル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシイソプロピルまたはヒドロキシ−ｎ−プロピルであり、あるいは、Ｒ１が２−（２’−ヒドロキシエトキシ）−エチルで、Ｒ２およびＲ３がともに水素である化合物、および、それらの混合物から成る群から選択されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記アミン成分が、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、メチルジエタノールアミンおよびトリエタノールアミンから成る群から選択される１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記酸素枯渇二酸化炭素含有吸収溶液が、段階（Ｅ）で回収される前記再生吸収溶液との間接熱交換によって、段階（Ｃ）で加熱されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
段階（Ｂ）で前記二酸化炭素および酸素含有吸収溶液から酸素を、タンクに前記溶液を供給することによって分離し、前記タンク中で、前記溶液に加わる圧力が大気圧以下であることを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
段階（Ｂ）で前記二酸化炭素および酸素含有吸収溶液から酸素を、スカベンジングガスを前記溶液に通すことによって分離することを含む請求１０に記載の方法。
【請求項１７】
段階（Ａ）で得られる前記溶液が、段階（Ｂ）に供される前に加熱されないことを特徴とする請求１０に記載の方法。
【請求項１８】
段階（Ａ）で得られる前記溶液の温度が、段階（Ｂ）に前記溶液が供される前に、１６０°Ｆ（７１．１１℃）以下に保たれることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、一般に、二酸化炭素の回収、さらに特に、酸素を含有する供給混合物からの二酸化炭素の回収にも関するものである。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
二酸化炭素は、高ＣＯ2純度（この用語は、本明細書で使用される場合、≧９５％の二酸化炭素含量を有することを意味する）の供給流から生成され、かかる流れは、蒸留技術を使って入手できる。かかる発生源の例は、アンモニアおよび水素プラントの排ガス、発酵源、および、ＣＯ2富化井戸中の天然ガスを含む。典型的には、液体ＣＯ2は、中央プラントで生成され、次に、何百マイルも離れた使用者の元に運搬され、それによって、高い運搬コストを負担する。高濃度二酸化炭素源がないこと、顧客からはなれていることが、一般に顧客の現場の近くで入手できる低濃度源からＣＯ2を回収する動機を提供している。かかる入手源の主な例は、燃焼に使用される燃料および過剰空気の量に応じて、典型的には３〜２５％を含有する排ガスである。
【０００３】
比較的低ＣＯ2濃度を有する発生源からＣＯ2の高濃度生成流を生産するには、供給ガス中のＣＯ2濃度が大幅に高められ、蒸留装置に送られることができる高濃度流を創り出す必要がある。膜、吸着分離（ＰＳＡ、ＶＰＳＡ、ＴＳＡ）、物理的吸収および化学吸収を含めた様々な技術が、ＣＯ2純度の向上に使用されることができる。全工程経路の経済性（資本および操業コスト）は、供給物の純度、生成物純度規格および得られる回収量に左右される。膜、吸着分離および物理的吸収の場合、一定の高生成物純度を得るためのコストは、供給物純度が強く影響する。他方、化学吸収は、一段階で高純度（＞９５％）ＣＯ2蒸気を直接入手する簡便な手段を提供する。その理由は、この技術のコストが供給物ＣＯ2含量に比較的影響されないからである。この蒸気は、そのまま使用されることができ、あるいは、ＣＯ2液化プラントへの供給物として使用されることができる。
【０００４】
化学吸収は、アルカノールアミン、ならびに、熱炭酸カリウムなどの炭酸塩の使用によって実施されることができる。しかし、炭酸塩を使用する場合、大幅な回収量を得るには、いずれも、ＣＯ2分圧が少なくとも１５ｐｓｉａであることが必要である。排ガスは、典型的には、大気圧下で入手でき、排ガス中ＣＯ2分圧は、約０．５〜３ｐｓｉａの範囲で変動するので、炭酸塩による化学吸収の使用は、供給ガスの圧縮を必要とすると考えられる。これは、共存する窒素の圧縮に大量のエネルギーが消費されるので、非常に無駄である。他方、大気圧下で乏しい発生源から適切な回収レベルのＣＯ2を提供できるものにアルカノールアミンがある。よって、排ガスなどの発生源からの高純度（＞９５％）ＣＯ2蒸気の回収には、アミンによる化学吸収が好ましい。
【０００５】
化学吸収プロセスの主要段階は、比較的低温（約１００°Ｆ（３７．７８℃））での、排ガスからアミン溶液へのＣＯ2の吸収、得られたＣＯ2富化アミン溶液の約２２０°Ｆ（１０４．４４℃）までの加熱、その後、スチームを使った約２４０°Ｆ（１１５．５６℃）の温度での当該ＣＯ2富化アミン溶液からのＣＯ2のストリッピング（抜取り、ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ）である。再生段階で消費されるスチームは、最も主要なコスト要素で、典型的には、操業コストの７５％近くに達する。３つの要因が、主に、スチーム消費速度を促進する。即ち、前記アミンとのＣＯ2の反応熱、再生区域での所望の温度までのＣＯ2富化吸収溶液の加熱に要する顕熱、および、ストリッパー（抜取器、ｓｔｒｉｐｐｅｒ）に進入する当該ＣＯ2富化吸収溶液からのＣＯ2ストリッピングの駆動力を提供するリボイラー中の若干の水を蒸発させるために要する潜熱である。
【０００６】
従って、二酸化炭素をその低濃度発生源から回収するために吸収およびストリッピング（抜取り）を用いるプロセスであって、回収される二酸化炭素単位当たりのスチーム消費量を減少させるプロセスが求められている。
【０００７】
典型的には、排ガスは、かなりの量の酸素（＞２％）を含有しており、この酸素は、前記吸収溶液のアミンおよび他の成分の分解を引き起こす可能性がある。分解副産物は、腐食問題を招き、同時に、ＣＯ2回収低下などの全体的性能の大幅な劣化を引き起こす。よって、前記吸収溶液の酸素誘発分解の低減と前記スチーム消費量の削減を併せ持つ二酸化炭素回収プロセスも求められている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（発明の概要）
本発明は、
（Ａ）  二酸化炭素および酸素を含む供給ガスを通して、水、アミン成分と、Ｃ1〜Ｃ3アルカノール、エチレングリコール、エチレングリコール・モノメチルエーテル、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコールおよび式Ｒ4−Ｏ−（Ｃ2Ｈ4Ｏ）n−Ｒ5のポリエチレングリコールエーテル（式中、ｎは３〜１２、Ｒ4は水素またはメチル、Ｒ5は水素またはメチル、あるいは、Ｒ4はフェニル、Ｒ5は水素である）、ポリプロピレングリコーおよび式Ｒ6−Ｏ−（Ｃ3Ｈ6Ｏ）p−Ｒ7のポリプロピレングリコールエーテル（式中、ｎは３〜６、Ｒ6は水素またはメチル、Ｒ7は水素またはメチル、あるいは、Ｒ6はフェニル、Ｒ7は水素である）、非置換または炭素原子１もしくは２個を含有するアルキル基１個もしくは２個でＮ−置換されたアセトアミド、グリセロール、スルホラン、ジメチルスルホキサイド、および、それらの混合物から成る群から選択される有機成分を含む吸収溶液と向流接触させ、二酸化炭素および酸素を前記ガスから前記吸収溶液に移行させ、二酸化炭素および酸素を含有する吸収溶液を入手する段階と、
（Ｂ）二酸化炭素および酸素を含有する吸収溶液から酸素を分離し、酸素枯渇二酸化炭素含有吸収溶液を得る段階と、
（Ｃ）前記の酸素枯渇二酸化炭素含有吸収溶液を加熱し、加熱された酸素枯渇二酸化炭素含有吸収溶液を得る段階と、
（Ｄ）当該加熱酸素枯渇二酸化炭素含有吸収溶液から二酸化炭素を分離し、二酸化炭素富化流および再生吸収溶液を得る段階
から構成される二酸化炭素の回収法を含む。
【０００９】
ある好ましい実施の形態では、段階（Ｄ）で得られる再生吸収溶液は、段階（Ａ）に再利用され、段階（Ａ）で供給ガスが接触する吸収溶液の少なくとも一部を含む。
【００１０】
用語「吸収カラム」は、本明細書で使用される場合、適切な溶媒、即ち吸収溶液が１種類以上の他の成分を含有する液体から吸収質を選択的に吸収できるようにする物質移動器を意味する。
【００１１】
用語「ストリッピングカラム」は、本明細書で使用される場合、吸収質などの成分が一般にエネルギー利用によって分離される物質移動器を意味する。
【００１２】
用語「酸素スカベンジング（掃去）ガス」は、本明細書で使用される場合、２モルパーセント未満、好ましくは０．５モルパーセント未満の酸素濃度を有し、液体からの溶存酸素のストリッピングに使用されることができるガスを意味する。
【００１３】
用語「上部」および「下部」は、本明細書で使用される場合、それぞれ前記カラムの中間点よりも上位および下位の区域を意味する。
【００１４】
用語「間接熱交換」は、本明細書で使用される場合、２種類の液体を熱交換関係にし、当該液体を互いに物理的接触または混合させないことを意味する。
【００１５】
（発明の詳細な説明）
図に関して、典型的にはイオウ酸化物（ＳＯｘ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）などの微粒子および他の不純物の削減のために冷却および処理された供給ガス混合物１は、コンプレッサーまたはブロアー２まで通され、そこで、当該混合物は、一般に、１４．７〜３０ポンド／平方インチ（絶対）（ｐｓｉａ）（１ｐｓｉ≒６８．０４６×１０-3ａｔｍ）の範囲内の圧力まで圧縮される。供給ガス混合物１は、一般に、吸収質として２〜５０モルパーセント二酸化炭素を含有し、典型的には、３〜２５モルパーセントの範囲内の二酸化炭素濃度を有する。供給ガス混合物１は、一般に１未満〜約１８モルパーセントの範囲内の濃度の酸素を含有する。供給ガス混合物１は、微量の炭化水素、窒素、一酸化炭素、水蒸気、イオウ酸化物、窒素酸化物および微粒子などの１種類以上の他の成分も含有する場合がある。好ましい供給ガス混合物は、排ガスであり、当該排ガスは、空気、酸素、または、いずれかの他の酸素含有気体状供給物との炭化水素または炭水化物材料の完全または部分燃焼の際に得られるガスを意味する。
【００１６】
圧縮供給ガス混合物３は、ブロアー２から、吸収カラム４の下部に通され、当該カラムは、当該カラムの最上部が一般に４０〜４５℃の範囲内の温度で、また、当該カラムの底部が一般に５０〜６０℃の範囲内の温度で運転する。当該吸収カラムは、典型的には大気圧〜１．５気圧の圧力で運転する。
【００１７】
吸収溶液６は、吸収カラム４の上部に通される。吸収溶液６は、水、少なくとも１種類の本明細書規定のアミン、および、本明細書規定の有機成分を含む。
【００１８】
本発明に有用なアミンは、式ＮＲ1Ｒ2Ｒ3に従った単一化合物および化合物ブレンドであり、式中、Ｒ1はヒドロキシエチル、ヒドロキシイソプロピルまたはヒドロキシ−ｎ−プロピルであり、Ｒ2は水素、ヒドロキシエチル、ヒドロキシイソプロピルまたはヒドロキシ−ｎ−プロピルであり、Ｒ3は水素、メチル、エチル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシイソプロピルまたはヒドロキシ−ｎ−プロピルであり、あるいは、Ｒ1は２−（２’−ヒドロキシエトキシ）−エチル、即ち、ＯＨ−ＣＨ2ＣＨ2ＯＣＨ2ＣＨ2−であり、Ｒ2およびＲ3はともに水素である。本発明の実施において吸収溶液６で用いられることができるアミンの好ましい例は、モノエタノールアミン（ＭＥＡとも称する）、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡとも称する）およびトリエタノールアミンである。
【００１９】
吸収溶液６中のアミン濃度は、典型的には５〜８０重量パーセントの範囲内、好ましくは１０〜５０重量パーセントの範囲内である。例えば、本発明の実施における吸収液に使用される好ましいモノエタノールアミン濃度は、５〜２５重量パーセント、さらに好ましくは１０〜１５重量パーセントの濃度である。
【００２０】
前記吸収溶液６は、前記アミン成分の他に有機成分も含有する。当該有機成分は、Ｃ1〜Ｃ3アルカノール、エチレングリコール、エチレングリコール・モノメチルエーテル、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコールまたは式Ｒ4−Ｏ−（Ｃ2Ｈ4Ｏ）n−Ｒ5のポリエチレングリコールエーテル（式中、ｎは３〜１２、Ｒ4は水素またはメチル、Ｒ5は水素またはメチル、あるいは、Ｒ4はフェニル、Ｒ5は水素である）、ポリプロピレングリコールまたは式Ｒ6−Ｏ−（Ｃ3Ｈ4６Ｏ）p−Ｒ7のポリプロピレングリコールエーテル（式中、ｎは３〜６、Ｒ6は水素またはメチル、Ｒ7は水素またはメチル、あるいは、Ｒ6はフェニル、Ｒ7は水素である）、非置換、または、炭素原子１個または２個を含有する１個または２個のアルキル基でＮ−置換されたアセトアミド、グリセロール、スルホラン、ジメチルスルホキサイド、および、それらの混合物の１種類以上である。当該有機成分は、水溶性であり、大気圧、２５℃の標準条件下で液体である。
【００２１】
適切な有機成分の例は、メタノール、エタノール、エチレングリコール・モノメチルエーテル、ジエチレングリコール・モノフェニルエーテル、ジメチルアセトアミド、および、Ｎ−エチルアセトアミドを含む。他の好ましい有機成分は、グリコール、グリコールエーテル、前記のポリエチレングリコールおよびそのエーテル、前記のポリプロピレングリコールおよびそのエーテル、グリセロール、および、スルホランを含む。
【００２２】
前記有機成分とその量は、複数の要因を満たすように選択される。第一の要因は、再生区域での全スチーム所要量に対する前記吸収溶液の顕熱および潜熱の寄与を低減することである。潜熱は、前記ストリッピングカラム中で気化されるために必要な水の相対量の減少によって低下される。関連要因は、前記吸収溶液の熱容量を減少させることである。好ましくは、本明細書規定の有機成分を含まずに水と１種類以上のアミンを含む溶液の熱容量を、水の一部が前記有機成分で置き換えられる点を除いて同量の同一アミン１種類以上を含有する同一溶液の熱容量と比較することによって測定すると、熱容量は、少なくとも１０％削減されることが必要である。典型的には、前記有機成分は、前記吸収溶液の熱容量が前記有機成分を含まずにアミンおよび水を含む吸収溶液の約０．９〜１ｃａｌ／ｇ℃からアミン、水および有機成分を含む吸収溶液の約０．６５〜０．９ｃａｌ／ｇ℃まで減少するように選択される。
【００２３】
特定の有機成分の選択は、複数の他の要因を考慮しなければならない。ある要因は可燃性で、これは、吸収器中でかなりの量の酸素を含有する排ガスに前記吸収溶液が接触する場合に重要である。例えば、ＣＯ2回収予定の供給ガスが強い酸化環境を呈するだけの十分な酸素を含有する場合、アルコールは好ましい有機成分ではない。別の要因は、当該有機成分を除去する処理、または、例えば、前記有機成分を燃焼させることによって化学的に改質させる処理を加えずに、吸収器４の最上部に残ったガス流が大気中に排出されるという環境配慮の問題である。かかる状況では、健康への害を引き起こす可能性のある、あるいは、大気の臭いまたは分解を起こす可能性のある有機成分は使用されるべきでない。なおも別の要因は、前記アミン、ならびに、容器、ポンプおよびラインだけでなく、ガスケット、シール、バルブおよび他の部品を含めた前記有機成分が接触する可能性のある装置で使用される材料と前記有機成分が化学的に適合しなければならない点である。
【００２４】
前記有機成分の選択で、同じく重要なのは、ａ）吸収溶液の蒸気圧を吸収器ベントからの損失を最小限に抑える数値に維持すること、ｂ）吸収器での吸収溶液のＣＯ2との反応速度を維持または高めること、ｃ）吸収器で、吸収溶液の発泡傾向を低減させることである。
【００２５】
本発明で使用される吸収溶液の熱容量が低めであるのは、吸収器４内の温度上昇を生じる可能性がある。そのため、吸収器４の温度を８５℃、好ましくは７５℃を超えさせないように、溶液組成を調整することが必要である。また、ストリッパー中でアミン吸収溶液の熱分解を回避するために、どの場所でも約１３０℃を越える温度でストリッパーが運転しなければならないほど吸収溶液の沸点が高くならように、前記有機成分を有する吸収溶液は調合されなければならない。
【００２６】
前記の要因をすべて考慮して、前記吸収溶液の組成は、次の範囲でなければならない。総アミン含量は、２０〜６０重量％、好ましくは２５〜５０重量％でなければならない。前記有機成分の合計は、１０〜５０重量％、好ましくは２５〜４０重量％を含まなければならない。水は、前記吸収溶液の１０〜５０重量％、好ましくは２０〜４０重量％を含まなければならない。
【００２７】
本発明に従って使用可能な典型的吸収溶液の組成の一部の例は、
３０重量％ＭＥＡ、３０重量％エチレングリコール、４０重量％水
３０重量％ＭＥＡ、４０重量％ジエチレングリコール、３０重量％水
２５重量％ＭＥＡ、２５重量％ＭＤＥＡ、３０重量％ジエチレングリコール、２０重量％水
３０重量％ＭＥＡ、２０重量％ＭＤＥＡ、３０重量％ジエチレングリコール、２０重量％水である。
【００２８】
吸収カラム４内で、前記供給ガス混合物は、吸収溶液下降流に逆流して上昇する。吸収カラム４は、内部部品、または、トレーまたはランダムもしくは構造化充填物などの物質移動エレメントを含有する。当該供給ガスが上昇するにつれ、少量の酸素、および、窒素などの他種ガスは、下降する吸収液に吸収され、カラム４の最上部に二酸化炭素枯渇最上蒸気と、カラム４の底部に溶存酸素を含有する二酸化炭素負荷吸収液を生じる。最上蒸気は、カラム４の上部からガス流５に引抜かれ、当該二酸化炭素負荷吸収液は、カラム４の下部からガス流７に引抜かれる。
【００２９】
前記吸収器最上部にミスト除去器が提供され、アミンおよび／または有機成分が捕捉され、基本的に窒素富化の吸収器ベントガス５に取り込まれる。アミンおよび有機成分の除去を助けるため、前記ミスト除去器に加えて、あるいは、前記ミスト除去器の代わりに水洗浄器が使用されることができる。
【００３０】
溶存酸素は、最終的に前記アミンと一部の有機成分の分解を引き起こし、それによって、腐食や他の運転上の問題を招く。前記二酸化炭素負荷吸収溶液中の溶存酸素の濃度レベルは、次に、二酸化炭素および酸素含有吸収溶液流を酸素が当該吸収溶液流から除去される段階まで運搬することによって削減される。
【００３１】
完全除去が理想だが、必ずではない。２ｐｐｍ酸素未満、好ましくは０．５ｐｐｍ酸素未満までの酸素濃度の減少が達成される必要がある。酸素除去の好ましい技術は、図示されるように、真空フラッシュである。この技術では、前記の二酸化炭素および酸素含有吸収溶液は、当該吸収溶液上のヘッドスペースの圧力が、真空ポンプの運転によって、大気圧以下、一般に２〜１２ｐｓｉａの範囲内、好ましくは２．５〜６ｐｓｉａの範囲内に維持されるタンク１０２に供給される。この条件が、当該吸収溶液から、また、タンク１０２の上部からライン１０３を経て、酸素および他の溶存ガスを抜き取る。
【００３２】
酸素は、タンク１０２の代わりに、あるいは、当該タンクに加えて、好ましくはタンク１０２が位置するプロセス経路中に配置された充填カラム、吹付け器、または、膜接触器などの適切な物質移動器中で酸素スカベンジングガスと前記溶液を接触させることによっても除去されることができる。酸素除去に有用な設備および方法は、米国特許第６，１７４，５０６号および米国特許第６，１６５，４３３号に記述されている。有用な酸素スカベンジングガスの例は、酸素をほとんど、または、まったく含まないガス、例えば、窒素、再生区域に残る二酸化炭素蒸気、または、貯蔵タンクからの二酸化炭素を含む。
【００３３】
流れ７を含む液体が、吸収カラム４からの当該液体の引抜きと当該液体の酸素除去処理の間で加熱されない、あるいは、加熱される（酸素除去技術を補助的に使用して）が、流れ７の温度が１６０°Ｆ（７１℃）を越えるほど強い加熱ではないことが、本発明の重要な実施態様である。
【００３４】
生じる二酸化炭素含有の酸素枯渇、典型的には２ｐｐｍ酸素未満、好ましくは０．５ｐｐｍ酸素未満含有の吸収溶液は、タンク１０２の下部から流れ１０５中に引抜かれ、液体ポンプ８まで通され、そこから、流れ９中から熱交換器１０に到り、当該熱交換器で、間接熱交換によって、一般に９０〜１２０℃の範囲、好ましくは１００〜１１０℃の範囲内の温度まで加熱される。
【００３５】
加熱された二酸化炭素含有吸収液は、熱交換器１０から流れ１１に入り、ストリッピングカラム１２の上部に到り、当該カラムは、当該カラム最上部が典型的には１００〜１１０℃の範囲内の温度、当該カラムの底部が典型的には１１９〜１２５℃の範囲内で運転する。加熱された二酸化炭素負荷吸収液は、ストリッピングカラム１２から、トレーまたはランダムもしくは構造化充填物であることができる物質移動エレメント上を下降するにつれ、当該吸収溶液内の二酸化炭素は、当該吸収液から、一般にはスチームである上昇蒸気内にストリッピングされ、二酸化炭素富化最上蒸気流１３と二酸化炭素枯渇吸収液を生じる。
【００３６】
前記の二酸化炭素富化最上蒸気流１３は、抜取りカラム１２の上部から引抜かれ、還流冷却器４７を通り、当該蒸気流は部分濃縮される。生じる２相流１４は、還流ドラムまたは相分離器まで通され、当該２相流は、二酸化炭素富化ガス濃縮物に分離される。
【００３７】
前記二酸化炭素富化ガスは、相分離器１５から流れ１６に除去され、一般に、乾燥状態で、９５〜９９．９モルパーセントの範囲内の二酸化炭素濃度を有する二酸化炭素生成液として回収される。「回収される」は、本明細書で使用される場合、最終生成物として回収されること、あるいは、廃棄物、使用続行、追加処理または封入などのいずれかの理由で分離されることを意味する。二酸化炭素（図中の流れ１６）は、一般に、高純度（＞９８％）である。二酸化炭素の使用目的に応じて、追加精製なしで、また、必要ならば（当該使用目的が飲料もしくは他の食品への添加である場合など）、追加精製後に使用されることができる。別法として、この流れは、液体ＣＯ2の生産用として液化装置に供給されることができる。
【００３８】
前記濃縮物は、主に、水、アミンおよび有機成分を含み、相分離器１５から流れ１７に引抜かれる。好ましくは、この流れは、液体ポンプ１８を通過し、流れ１９としてストリッピングカラム１２の上部に供給される。しかし、ポンプ１８は、前記濃縮物が重力によって当該ストリッピングカラムに流れる場合、ポンプ１８は不必要である。別法として、この流れは、流れ２０への流入など他でのプロセスに再導入されることができる。
【００３９】
アミン、有機成分、水を含有する残りの吸収液は、ストリッピングカラム１２の下部から流れ２０に引抜かれる。好ましくは、この吸収液は、リサイクルされ、吸収カラム４に供給される流れ６の少なくとも一部を含む。その前に、好ましくは、流れ２０は、リボイラー２１に通され、そこれ、間接熱交換によって、典型的には１１９〜１２５℃の範囲内の温度まで加熱される。図示された本発明の実施形態では、リボイラー２１は、２８ポンド／平方インチゲージ（ｐｓｉｇ，１９３．０６ｋＰａ）以上の圧力で飽和スチーム４８によって駆動され、当該スチームは、リボイラー２１から流れ４９に引抜かれる。
【００４０】
リボイラー２１中のアミン含有および有機成分含有の吸収液の加熱は、若干の水を追い出し、この水は、流れ２２中のスチームとして、リボイラーからストリッピングカラム１２の下部に通され、そこで、当該スチームは、前記の上昇蒸気として働く。
【００４１】
生じたアミン含有および有機成分含有吸収液は、リボイラー２１から液流２３に引抜かれる。必要に応じて、即ち、連続的に、または、間欠的に、流れ２３の一部２４は、リクレーマー２５に供給され、そこで、この液体は、気化される。リクレーマー２５にソーダ灰もしくは苛性ソーダを添加すると、いずれかの分解副産物および熱安定アミン塩の沈殿を促進する。流れ２７は、いずれかの分解副産物および熱安定アミン塩の廃棄流を示す。気化アミン溶液２６は、図示されるように、ストリッピングカラム１２に再導入されることができる。当該溶液は、冷却され、流れ６と直接混合され、吸収カラム４の最上部に入ることもできる。また、図示されるリクレーマー２５の代わりに、イオン交換もしくは電気透析などの他の精製法も用いられることができる。
【００４２】
加熱されたアミン含有および有機成分含有吸収液２３の残りの部分２８は、溶媒ポンプ３５に通され、そこから、流れ２９を経て熱交換器１０に到り、そこで、当該熱交換器は、前記の二酸化炭素含有吸収液の加熱を実施する働きをし、当該交換器で、当該含有吸収液は、冷却吸収液３４として現れる。流れ３４は、冷却器３７の通過によって約４０℃の温度まで冷却され、さらに冷却された吸収液流３８を生じる。流れ３８の一部４０は、分離され、不純物、固体、分解副産物および熱安定アミン塩の除去のために、機械的フィルター４１を通過し、そこから、流れ４２として炭素床フィルター４３を通過し、そこから流れ４４として機械的フィルター４５を通過する。得られた精製流４６は、流れ３８の残りである流れ３９と再配合され、流れ５５を形成する。
【００４３】
貯蔵タンク３０は、補給アミンを含有し、当該アミンは、必要に応じて、貯蔵タンク３０から流れ３１に引抜かれ、流れ３３として液体ポンプ３２によって流れ５５に汲出される。二回目補給アミンが使用される場合、貯蔵タンク５０は、二回目補給アミン用補給物を含有する。当該二回目補給アミンは、貯蔵タンク５０から流れ５１に引抜かれ、流れ５３として液体ポンプ５２によって流れ５５に汲出される。別法として、当該アミン化合物は、予めブレンドされ、ただ１個の貯蔵タンクに保持され、そこから供給されることができる。三回目補給およびそれ以後のアミンは、第三および追加貯蔵タンクに貯蔵され、そこから供給されることができる。貯蔵タンク６０は、補給水を含有し、この水は、必要に応じて、貯蔵タンク６０から流れ６１に引抜かれ、流れ６３として液体ポンプ６２によって流れ５５に汲出される。貯蔵タンク７０は、前記有機成分用補給物を含有し、当該補給物は、必要に応じて、貯蔵タンク７０から流れ７１に引抜かれ、流れ７３として液体ポンプ７２によって流れ５５に汲出され、流れ６を形成する。
【００４４】
本発明の実施は、複数の重要な長所を提供する。特に、プロセスに特有の加熱および蒸発に対して、必要とされる処理二酸化炭素単位当たりのエネルギーが少なめである。これは、前記有機成分の蒸発に要するエネルギー量が低く、存在する蒸発を要する水分量が少なめであることによると考えられる。また、本発明の有機成分を含有する吸収液の循環速度は、当該有機成分を含有しない吸収液の循環速度と同じであることができる。
【００４５】
一例として、再生中のスチーム消費に関して、３０重量％ＭＥＡ溶液は、典型的には、約４ＭＭＢｔｕ／メートルトンの回収ＣＯ2を必要とする。３０重量％ＭＥＡ、３０重量％エチレングリコール（本明細書で言及される有機成分として）、および、４０重量％水を有する吸収液は、約３．２ＭＭＢｔｕ／メートルトンの回収ＣＯ2を必要とすると予想される。同様に、３０重量％ＭＥＡと２０重量％ＭＤＥＡの水性ブレンドは、約３．２ＭＭＢｔｕ／メートルトンの回収ＣＯ2を必要とする。３０重量％ＭＥＡ、２０重量％ＭＤＥＡ、３０重量％ジエチレングリコール（本明細書で言及される有機成分として）、２０重量％水を有する吸収溶液は、約２．８ＭＭＢｔｕ／メートルトンの回収ＣＯ2まで、スチーム消費を低下させることができると考えられる。約９３℃の温度での熱容量に関して、３０重量％ＭＥＡ溶液は、０．９３８ｃａｌ／ｇ℃の熱容量を有するが、３０重量％ＭＥＡ、３０重量％エチレングリコール、および、４０重量％水を含有する吸収溶液は、０．８５１ｃａｌ／ｇ℃の熱容量を有する。３０重量％ＭＥＡおよび２０重量％ＭＤＥＡの水性ブレンドは、０．８７ｃａｌ／ｇ℃の熱容量を有するが、３０重量％ＭＥＡ、２０重量％ＭＤＥＡ、３０重量％ジエチレングリコール、２０重量％水から成る吸収溶液は、０．７４４ｃａｌ／ｇ℃の熱容量を有する。
【００４６】
さらに、エチレングリコールなどの一部の有機成分は、ＣＯ2との前記吸収溶液の反応速度を高め、同時に、発泡傾向を低減させることが認められている。複合的効果は、吸収器サイズの縮小で、これは、最終的に、資本コストを削減する。発泡低減の副次的な利点は、運転上の問題の軽減である。
【００４７】
さらに、本発明のプロセスは、アミンの酸化分解阻害剤の添加を必要としない。その理由は、アミンの酸化分解がリスクにならないレベルまで酸素が効果的に除去されるからである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態の経路図である。
【図１】
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【国際調査報告】
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