(57)【要約】  液体から塩を除去するための装置および方法が記載されている。少なくとも１つの塩を含有する第１の液体を磁性複合粒子と混合する。それに続く液体からの粒子の分離は、電磁源を用いて達成される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体から塩を除去するための装置であって、
少なくとも１つの塩を含有する第１の液体と、
磁性複合粒子と、
少なくとも１つの塩を含有する前記第１の液体を貯蔵するためのタンク（２）と、
少なくとも１つの塩を含有する前記第１の液体を前記磁性複合粒子と混合するための、前記タンク（２）と流体連通する混合タンク（４）と、
前記混合タンク（４）と流体連通する電磁分離器（５）であって、電磁源（６）を含む、電磁分離器（５）と
を備える、装置。
【請求項２】
前記第１の液体が水性アミン溶媒である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記アミン溶媒がメチルジエタノールアミンおよびアルカノールアミンの少なくとも一方を含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの塩が、１つ以上のプロトン化アミンカチオンと、ＳＣＮ−、ＨＣＯＯ−、ＣＨ３ＣＯＯ−、およびＣＨ３ＣＨ２ＣＯＯ−から選択される１つ以上のアニオンとによって形成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記磁性複合粒子が酸化鉄磁性粒子を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記磁性複合粒子がアルギネートを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
吸着した塩から前記磁性複合粒子を洗浄するための、好ましくは水である、第２の液体と、前記第２の液体を貯蔵するために前記混合タンク（４）と流体連通するタンク（３）とをさらに備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記混合タンク（４）で処理された第１の液体を収集するために前記電磁分離器（５）と流体連通する処理液タンク（７）をさらに備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの塩の少なくとも一部がその上に吸着した磁性複合粒子を含有する前記第２の液体を収集するために前記電磁分離器（５）と流体連通し、かつ前記タンク（３）と流体連通する収集タンク（８）をさらに含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置であって、
前記第１の液体は水性アミン溶媒であり、好ましくはメチルジエタノールアミンおよびアルカノールアミンの少なくとも一方を含み、
前記少なくとも１つの塩は、１つ以上のプロトン化アミンカチオンと、ＳＣＮ−、ＨＣＯＯ−、ＣＨ３ＣＯＯ−、およびＣＨ３ＣＨ２ＣＯＯ−から選択される１つ以上のアニオンとによって形成され、
前記磁性複合粒子は、酸化鉄磁性粒子とアルギネートとを含み、
前記装置は、吸着した塩から前記磁性複合粒子を洗浄するための、好ましくは水である、第２の液体と、前記第２の液体を貯蔵するために前記混合タンク（４）と流体連通するタンク（３）とをさらに備え、
前記装置は、前記混合タンク（４）で処理された第１の液体を収集するために前記電磁分離器（５）と流体連通する収集タンク（７）をさらに備え、
前記装置は、前記混合タンク（４）で処理された第１の液体を収集するために前記電磁分離器（５）と流体連通する処理済み液体タンク（７）をさらに備え、
前記装置は、前記少なくとも１つの塩の少なくとも一部がその上に吸着した磁性複合粒子を含有する前記第２の液体を収集するために、前記電磁分離器（５）と流体連通し、かつ前記タンク（３）と流体連通する収集タンク（８）をさらに備える、装置。
【請求項１１】
液体から塩を除去する方法であって、
少なくとも１つの塩を含有する第１の液体を提供する工程と、
前記液体に磁性複合粒子を供給し、前記磁性複合粒子を前記第１の液体と混合する工程と、
電磁源を使用して、前記第１の液体から、前記磁性複合粒子上に前記少なくとも１つの塩の少なくとも一部が吸着した磁性複合粒子を分離する工程と
を含む方法。
【請求項１２】
前記第１の液体が水性アミン溶媒である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記アミン溶媒が、メチルジエタノールアミンおよびアルカノールアミンの少なくとも一方を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの塩が、１つ以上のプロトン化アミンカチオンと、ＳＣＮ−、ＨＣＯＯ−、ＣＨ３ＣＯＯ−、およびＣＨ３ＣＨ２ＣＯＯ−から選択される１つ以上のアニオンとによって形成される、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記磁性複合粒子が酸化鉄磁性粒子を含む、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記磁性複合粒子がアルギネートを含む、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
混合タンク（４）内で前記磁性複合粒子を前記第１の液体と混合した後に、前記磁性複合粒子と前記第１の液体との混合物を電磁分離器（５）に排出する工程をさらに含み、分離は、前記少なくとも１つの塩の少なくとも一部が前記磁性複合粒子上に吸着した前記磁性複合粒子が、前記電磁分離器（５）に取り付けられている電磁源（６）をオンにし、使用することによって前記第１の液体から分離されることによって行われる、請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記分離後の前記第１の液体を処理済み液体タンク（７）に収集する工程をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
好ましくは水である第２の液体を、再生液としてタンク（３）から前記混合タンク（４）に、次いで前記電磁分離器（５）に供給する工程をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記電磁源（６）をオフにし、前記第２の液体と前記磁性複合粒子上に前記少なくとも１つの塩の少なくとも一部が吸着した前記磁性複合粒子との混合物を収集タンク（８）に供給する工程をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記収集タンク（８）内の前記混合物を前記電磁分離器（５）に戻し、前記電磁複合体粒子が前記電磁分離器（５）内に捕捉されるように前記電磁源（６）をオンにする工程をさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第２の液体を前記電磁分離器（５）から前記収集タンク（８）に供給し、前記第２の液体を前記収集タンク（８）から前記タンク（３）にさらに供給する工程をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
追加の第１の液体をタンク（２）から前記混合タンク（４）を介して前記電磁分離器（５）に供給し、前記電磁源（６）をオフにし、前記磁性複合粒子と前記第１の液体との混合物を前記混合タンク（４）に供給する工程をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶媒からの熱安定性塩（ＨＳＳ）の除去を研究している進行中のプロジェクトの一部として行われた努力から生じる。このプロジェクトは、石油研究所ガス処理および材料科学研究センター（ＧＲＣ）によって資金提供されている。これらの努力は、溶媒からのＨＳＳ除去のための新しい方法およびプロセスの開発をもたらした。
【背景技術】
【０００２】
Ｈ２ＳおよびＣＯ２などのガスを吸収するために溶媒、特にアミン溶媒を使用することが必要とされる、いくつかのプロセス、すなわちガススイートニングがある。特にすべてのアミン溶媒は、硫酸塩、チオ硫酸塩、塩化物、ギ酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、グリコール酸塩などの熱安定性塩を生成する傾向がある。そのような場合、熱安定性塩（ＨＳＳ）は、アミン分解生成物、およびアミンと混合されたプロセス水中のいくつかの汚染物質から形成される。
【０００３】
熱安定性塩（ＨＳＳ）は、従来の再生方法、すなわちストリッピングによって除去することができない。これらのＨＳＳの蓄積は酸性ガスの吸収を不安定にする。アミン溶媒のような溶媒中にＨＳＳが蓄積すると、プロセス機器の腐食や汚れを招き、ひいては機器の寿命を短くする可能性がある。さらに、これらのＨＳＳは、特にアミンの損失および他の深刻な問題を引き起こす溶液の発泡に寄与する。そのため、アミン溶媒からこれらのＨＳＳを除去することはアミン吸収プロセスにとって特に重要である。
【０００４】
通常、アミン溶媒からＨＳＳを分離するためにイオン交換（ＩＥ）法が適用される。特許文献１、特許文献２、特許文献３および特許文献４を参照されたい。これらの特許はアミン溶媒から熱安定性塩を除去するためにイオン交換樹脂を使用している。
【０００５】
しかしながら、ＩＥ法のコストは比較的高い。交換樹脂の頻繁な再生は、酸性およびアルカリ性廃水の生成による深刻な二次汚染を引き起こす可能性がある。イオン交換（ＩＥ）法は、主により高い供給塩濃度で再生用のかなりの量の酸および塩基溶液を必要とし、これは再生プロセスの主なコストを表す。さらなる再生は、中和および処分を必要とする大量の廃液を生成する。イオン交換プロセスにおける新たな進歩と共に、再生化学物質に対する要求は減少した。樹脂は、有機物による汚れおよび浮遊粒子によって時間の経過と共に劣化し、定期的な清掃と交換を必要とする。さらに、カチオン性樹脂はプロトン化アミンを捕捉することがあり、それによってアミンの損失を招く。同様に、アミン装填量が多すぎると、重炭酸アニオンが目的のアニオンと共に除去される可能性がある。
【０００６】
アミン溶媒からのＨＳＳ除去のための別の方法は電気透析（ＥＤ）である。アミン精製のための電気透析（ＥＤ）の使用は、多くの研究で調査されている。このＥＤによるアプローチはアミン溶液から汚染物質を除去することが実証された。溶媒再生および熱安定性塩除去について異なる特許でいくつかのＥＤの構成が提案されている。特許文献５は、汚染アミン溶媒から熱安定性塩を除去するためのＥＤ法を含む。後者は、電気透析工程を通過する前に、熱安定性アミン塩を中和するために塩基添加によって処理される。
【０００７】
ＥＤはアニオン性膜およびカチオン性膜を有し、これらの膜の交換は、処理されている流体の流れをある期間停止しなければならないことがあるため、コストがかかり、時間がかかり、破壊的である。さらに、使用済み膜製品の処分は、環境に優しくないことがある。アニオン性およびカチオン性ＥＤ膜は、低い電気抵抗を有するべきであり、熱的および機械的に高い安定性を有するべきである。ＥＤ電極は通常チタン製であり、白金でメッキされている。アミン精製のための電気透析は低温で最もよく作動する。ＫＯＨ、またはＮａＯＨなどの塩基による中和、および精密濾過は、通常、ＥＤユニットの上流で必要とされる。濾過は一般にアミンの損失を引き起こす可能性がある。
【０００８】
アミン溶液中に懸濁した固形物、炭化水素、または溶存鉄が存在すると、膜表面に汚れが発生する可能性があり、したがって膜抵抗が増大し、プロセス効率が低下する。アミンの回収率が高いと、イオン除去率が低下し、イオン除去率が高いと、膜を通してのアミンの損失が多くなる。
【０００９】
さらなる不利な点は、アニオンおよびプロトン化アミンのいくつかがプロセス中に移動し失われる可能性があることである。さらに、アニオン交換膜の予想寿命は１０年であり、カチオン交換膜の予想寿命は１５年である。多くの膜は２〜９のｐＨ範囲で設計されているが、リーンアミン溶液の一般的なｐＨ範囲はｐＨ  ９〜１１であり、膜の破損が発生し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第４，１７０，６２８号明細書
【特許文献２】米国特許第４，１２２，１４９号明細書
【特許文献３】米国特許第４，１１３，８４９号明細書
【特許文献４】米国特許第４，０７１，６０２号明細書
【特許文献５】カナダ特許１３３４８３６Ｃ号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、溶媒から、特にアミン溶媒から熱安定性塩を除去するための装置および方法を提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、アミン溶媒からＨＳＳを連続的に除去するための運転ユニットに設置することができる装置および方法を提供することである。
【００１３】
本発明のさらなる目的は、溶媒、特にアミン溶媒からＨＳＳを除去するための改良された装置および改良された方法を提供することである。
【００１４】
さらに、本発明の目的は、従来のＨＳＳ除去技術に関連した前述の問題の１つ以上を克服する、溶媒から、特にアミン溶媒からＨＳＳを除去するための装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述の目的の１つ以上を達成するために、本発明は、
少なくとも１つの塩を含有する第１の液体と、
磁性複合粒子と、
少なくとも１つの塩を含有する第１の液体を貯蔵するためのタンク２と、
少なくとも１つの塩を含有する第１の液体を磁性複合粒子と混合するための、タンク２と流体連通する混合タンク４と、
混合タンク４と流体連通する電磁分離器５であって、電磁源６を含む、電磁分離器５と
を備える、液体から塩を除去するための装置を提供する。
【００１６】
本発明による装置にとって、第１の液体は水性アミン溶媒であることが好ましく、アミン溶媒はメチルジエタノールアミンおよびアルカノールアミンの少なくとも一方を含むことがより好ましい。少なくとも１つの塩が、１つ以上のプロトン化アミンカチオンと、ＳＣＮ−、ＨＣＯＯ−、ＣＨ３ＣＯＯ−、およびＣＨ３ＣＨ２ＣＯＯ−から選択される１つ以上のアニオンとによって形成されることも好ましい。本発明による装置中の磁性複合粒子は、酸化鉄磁性粒子および／またはアルギネートを含むことが好ましい。
【００１７】
本発明による装置は、
−吸着した塩から磁性複合粒子を洗浄するための、好ましくは水である、第２の液体と、第２の液体を貯蔵するために混合タンク４と流体連通するタンク３、
−混合タンク４で処理された第１の液体を収集するために電磁分離器５と流体連通する処理済み液体タンク７、
−少なくとも１つの塩の少なくとも一部がその上に吸着した磁性複合粒子を含有する第２の液体を収集するために、電磁分離器５と流体連通し、かつタンク３と流体連通する収集タンク８
の追加の材料および構成要素のうちの１つ以上、最も好ましくはすべてを備えることも好ましい。
【００１８】
特に好ましい実施形態では、本発明による装置は、
−第１の液体は水性アミン溶媒であり、好ましくはメチルジエタノールアミンおよびアルカノールアミンの少なくとも一方を含み、
−少なくとも１つの塩は、１つ以上のプロトン化アミンカチオンと、ＳＣＮ−、ＨＣＯＯ−、ＣＨ３ＣＯＯ−、およびＣＨ３ＣＨ２ＣＯＯ−から選択される１つ以上のアニオンとによって形成され、
−磁性複合粒子は、酸化鉄磁性粒子およびアルギネートを含み、
−装置は、吸着した塩から磁性複合粒子を洗浄するための、好ましくは水である、第２の液体と、第２の液体を貯蔵するために混合タンク４と流体連通するタンク３とをさらに含み、
−装置は、混合タンク４で処理された第１の液体を収集するために電磁分離器５と流体連通する収集タンク７をさらに備え、
−装置は、混合タンク４で処理された第１の液体を収集するために電磁分離器５と流体連通する処理済み液体タンク７をさらに備え、
−装置は、少なくとも１つの塩の少なくとも一部がその上に吸着した磁性複合粒子を含有する第２の液体を収集するために、電磁分離器５と流体連通し、かつタンク３と流体連通する収集タンク８をさらに含む、
特徴を有する。
【００１９】
上述の目的の１つ以上を達成するために、本発明はさらに、
少なくとも１つの塩を含有する第１の液体を提供する工程と、
液体に磁性複合粒子を供給し、磁性複合粒子を第１の液体と混合する工程と、
電磁源を使用して、第１の液体から、磁性複合粒子上に少なくとも１つの塩の少なくとも一部が吸着した磁性複合粒子を分離する工程と
を含む、液体から塩を除去するための方法を提供する。
【００２０】
本発明による方法にとって、第１の液体は水性アミン溶媒であることが好ましく、アミン溶媒はメチルジエタノールアミンおよびアルカノールアミンの少なくとも一方を含むことがより好ましい。少なくとも１つの塩が、１つ以上のプロトン化アミンカチオンと、ＳＣＮ−、ＨＣＯＯ−、ＣＨ３ＣＯＯ−、およびＣＨ３ＣＨ２ＣＯＯ−から選択される１つ以上のアニオンとによって形成されることも好ましい。本発明による装置中の磁性複合粒子は、酸化鉄磁性粒子および／またはアルギネートを含むことが好ましい。
【００２１】
特に好ましい実施形態では、本発明による前述の方法は、混合タンク４内で磁性複合粒子と第１の液体とを混合した後に、磁性複合粒子と第１の液体との混合物を電磁分離器５に排出する工程をさらに含み、分離は、少なくとも１つの塩の少なくとも一部が磁性複合粒子上に吸着した磁性複合粒子が、電磁分離器５に備えられている電磁源６をオンにし、使用することによって第１の液体から分離されることによって行われる。
【００２２】
前述の工程に加えて、本発明による方法は、さらに好ましくは、分離後の第１の液体を処理済み液体タンク７に収集する工程を含む。
【００２３】
前述の工程に加えて、本発明による方法は、好ましくは水である第２の液体を、再生液としてタンク３から混合タンク４に、次いで電磁分離器５に供給する工程を含むことがさらに好ましい。
【００２４】
前述の工程に加えて、本発明による方法は、電磁源６をオフにし、第２の液体と磁性複合粒子上に少なくとも１つの塩の少なくとも一部が吸着した磁性複合粒子との混合物を収集タンク８に供給する工程を含むことがさらに好ましい。
【００２５】
前述の工程に加えて、本発明による方法は、収集タンク８内の混合物を電磁分離器５に戻し、電磁複合体粒子が電磁分離器５内に捕捉されるように電磁源６をオンにする工程を含むことがさらに好ましい。
【００２６】
前述の工程に加えて、本発明による方法は、第２の液体を電磁分離器５から収集タンク８に供給し、第２の液体を収集タンク８からタンク３にさらに供給する工程を含むことがさらに好ましい。
【００２７】
前述の工程に加えて、本発明による方法は、追加の第１の液体をタンク２から混合タンク４を介して電磁分離器５に供給し、電磁源６をオフにし、磁性複合粒子と第１の液体との混合物を混合タンク４に供給する工程を含むことがさらに好ましい。
【００２８】
本発明は磁性複合微粒子（ＭＣＭ）を使用して溶媒、好ましくはアミン溶媒からＨＳＳを除去するための装置および方法を提供することが理解される。これに関して、好ましくはアミン溶媒である溶媒中の熱安定性塩（ＨＳＳ）をＭＣＭに吸着させ、次いで電磁分離器を使用して除去する。汚染されたＭＣＭはその後、好ましくは再活性化され再使用される。したがって、磁性複合微粒子（ＭＣＭ）がＨＳＳ除去に使用される。好ましくは、磁性粒子を調製し、次いでポリマー、好ましくはアルギネートポリマーと混合して、磁性複合微粒子を得る。本明細書で使用されるアミン溶媒は、１つ以上のアミン化合物を含有する溶液、好ましくは水溶液を指す。アミン化合物としては、一級アミン、二級アミン、三級アミン、プロトン化アミンおよび四級アンモニウム化合物が挙げられる。アミン窒素に結合した有機残基には、例えば、アルキル、アルコールおよびアルカノールが含まれる。好ましいアミンはメチルジエタノールアミンおよびアルカノールアミンである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
添付の図面を参照して本発明を説明する。
【００３０】
【図１】処理されたアミン溶媒とＭＣＭが相互作用し、次いで再活性化され、さらなる再使用のために再注入される、本発明による完全自動化プロセスの概略図である。
【００３１】
【図２】合成された酸化鉄磁性粒子のＳＥＭ像である。
【００３２】
【図３】ＨＳＳ除去に対するＣａＣｌ２濃度の影響を示す図である。
【００３３】
【図４】ＨＳＳ除去に対する磁性複合微粒子用量の効果を示す図である。
【００３４】
【図５】磁性複合微粒子を用いたＨＳＳ除去に対する温度の影響を示す図である。
【００３５】
【図６】Ｉｎ（ｑｅ‐ｑｔ）対時間による４時間のＥ‐１Ｆｅ‐磁性＿１．２５Ｍの速度論研究の擬一次速度論を示す図である。
【００３６】
【図７】ｔ／ｑｔ対時間による４時間のＥ‐１Ｆｅ‐磁性＿１．２５Ｍの速度論研究の擬一次速度論を示す図である。
【００３７】
【図８】ｑｔ対ｔ１／２による４時間のＥ‐１Ｆｅ‐磁性＿１．２５Ｍの速度論研究における粒子内拡散を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明は一般的に適用可能であり、アミン溶媒からのＨＳＳ除去に特に有利に使用可能である。ＨＳＳがアミン溶媒ユニットにさらに蓄積しその品質および性能を劣化させる前にＨＳＳを除去するために使用される。本発明は、アミン溶媒からＨＳＳを連続的に除去するための完全自動化方法を提供する。溶媒中、より好ましくはアミン溶媒中の熱安定性塩（ＨＳＳ）をＭＣＭに吸着させ、次いで電磁分離器を用いて除去する。汚染されたＭＣＭはその後、好ましくは再活性化され再使用される。磁性粒子を使用して流体から汚染物質を除去する必要があるあらゆる産業は、提案するプロセスから利益を得ることができる。特に好ましい実施形態では、提案するプロセスは、実行中の天然ガススイートニング吸収プロセスと容易に統合することができる。
【００３９】
アミン溶媒がガス流と接触し、ＨＳＳの生成および蓄積を生じやすいユニットの例には、脱水ユニットおよびガススイートニングユニットが含まれる。本発明は、炭化水素液を処理するのに使用されるアミン溶媒にも使用することができる。
【００４０】
メチルジエタノールアミンおよびアルカノールアミン溶液は一般に、酸性ガス、特に二酸化炭素および硫化水素を除去するためのガススイートニングプロセスにおいて使用される。アミン溶媒は、これらの酸性ガスを吸収するための高い選択性を特徴とする。酸性ガスは腐食剤と見なされ、プロセス容器およびパイプ内に液体の水を伴う酸性ガスの存在は、腐食に対してそれらの構造を脅かす。酸性ガスを除去し、４〜２０ｐｐｍのＨ２Ｓおよび３％未満のＣＯ２という好ましい設計仕様未満に保つ必要がある。
【００４１】
Ｈ２ＳおよびＣＯ２の吸収中に、ＳＣＮ−、ＨＣＯＯ−、ＣＨ３ＣＯＯ−、およびＣＨ３ＣＨ２ＣＯＯ−などの副生成物が、酸素とＨ２ＳおよびＣＯ２との間の反応によって生成される。これらの副生成物とプロトン化アミンは熱安定性塩（ＨＳＳ）系を形成し、それは系再生器によって除去することができなかった。これらのＨＳＳの蓄積は酸性ガスの吸収を不安定にする。溶液中のＨＳＳの増加は、機器の腐食および汚れを招き、ひいては機器の寿命を短くする可能性がある。さらに、これらのＨＳＳは、アミンの損失および他の深刻な問題を引き起こす溶液の発泡に寄与する。そのため、アミン溶媒からのこれらのＨＳＳの除去はアミン吸収プロセスにとって極めて重要である。
【００４２】
本発明は、リーンアミンサイクルに設置することができ、アミン溶媒からのＨＳＳの連続的除去を提供する。本発明は、アミン溶媒からＨＳＳを吸着および除去するための磁性複合微粒子（ＭＣＭ）の使用を導入した。ＨＳＳがアミン溶媒に蓄積してその品質と性能を低下させる前にＨＳＳを除去することができる。実行中のアミンユニットに提示するプロセス１を設置するための最良の場所は、ユニットの設計と構成によって異なり、各ユニットに別々に対処する必要があるが、ガススイートニングユニットに最適な場所は、熱交換器で温度が低下する前にリーンアミンの高温（約１２０℃）から利益を得るためにリッチリーン熱交換器の前、またはリッチリーン熱交換器の後のリーンアミン流であり得る。
【００４３】
特に好ましい連続ＨＳＳ除去プロセス１は、リーンアミンタンク２、ＭＣＭ再活性化のための洗浄液タンク３、ＭＣＭを未処理アミン溶媒と混合するための混合タンク４、電磁源６を備えた電磁分離器５、処理済みアミン溶媒７、ＭＣＭ再生収集タンク８、および集中制御ユニット９を有する。
【００４４】
プロセス１の動作を図１に関して説明する。リーンアミンタンク２は、プロセス溶媒からの副流として、すなわちアミンガススイートニングユニット内のリーンアミン流として抜き出される溶媒入口を有する。未処理のアミン溶媒は混合タンク４にポンプ輸送され、混合タンク４にＭＣＭが手動で加えられる。混合タンク内で十分な時間が経過した後、ＭＣＭを含むアミン溶媒が混合タンクから電磁分離器５に排出される。ＨＳＳを含む汚染されたＭＣＭが電磁分離器５内に捕捉されるように、中央制御ユニット９によって電磁源６がオンになる。次に、処理されたアミン溶媒は処理済みアミン溶媒タンク７に収集され、次に、処理されたアミン溶媒を主ユニットに送り返すことができる。次に、中央制御ユニット９は処理済みタンク入口弁１０を閉じ、ＭＣＭ再生収集タンク入口タンク１１を開く。
【００４５】
再生サイクルは、タンク３から混合タンク４へ、次いで電磁分離器５へ再生液をポンプ輸送することによって開始される。中央制御ユニット９によって電磁源６がオフになるため、ＨＳＳを含む汚染されたＭＣＭは、再生溶液によって電磁源６からＭＣＭ再生収集タンク８へ洗い流される。十分な時間が経過した後、再生溶液を含む再生されたＭＣＭは電磁分離器５の入口にポンプで戻され、次に中央制御ユニット９によって電磁源６がオンになり、それにより再活性化ＭＣＭが電磁分離器５に捕捉される。次に、再生溶媒（水）は収集タンク８に収集され、さらなる再使用のために洗浄液タンク３にポンプで戻される。
【００４６】
次に、中央制御ユニット９はタンク２から未処理のリーンアミン溶媒をポンプ輸送し、電磁源６に捕捉された再活性化ＭＣＭを洗浄し、電磁源は中央制御ユニット９によってオフになる。再活性化ＭＣＭを含むアミン溶媒は、ＨＳＳを除去する別のサイクルのために混合タンク４にリサイクルされるであろう。
【００４７】
磁性複合微粒子（ＭＣＭ）合成とＨＳＳ除去試験
【００４８】
アルギン酸ナトリウムを蒸留水中で混合することによって、１．０重量％アルギネートの均質化溶液を調製する。均質化アルギネート溶液に濃度１．０重量％の磁性粒子を添加する。ボルテックスで激しく混合した後に超音波をかけることによって、磁性粒子をアルギネート溶液中に均一に分散させる。次に、得られた懸濁液を、蠕動ポンプによりマイクロピペットチップを通してＣａＣｌ２溶液（１Ｍ）に滴下する。完全な重合を確実にするために、調製したヒドロゲルビーズをカルシウム浴中で一晩硬化させる。硬化期間の後、最後に磁石を用いて小さな磁性ヒドロゲルビーズを回収し、脱イオン水で数回洗浄して未結合カルシウムイオンを除去する。次に、ビーズを室温で２時間乾燥し、さらなる分析のために保存する。
【００４９】
スクリーニングのためのバッチ吸着
【００５０】
吸着実験は、工業用リーンアミン溶媒１０ｍｌを含む２５ｍｌ三角フラスコに様々な量の磁性アルギネート微粒子を添加することによって行う。次に、フラスコを１４０ｒｐｍの水浴上で４時間平衡化させる。平衡に達した後、磁力を使用してリーンアミン試料から磁性アルギネート金属酸化物複合ビーズを除去し、リーンアミンを濾過する。吸着前（Ｃｉ）および後（Ｃｅ）のリーンアミン試料中のＨＳＳ濃度をＵＶ‐ｖｉｓ分光光度計を用いて測定する。
【００５１】
ＨＳＳの吸着百分率（除去率％）は、以下の式を用いて計算する。
2019533572.tif 000002
【００５２】
【表１】
2019533572.tif 000003
【００５３】
スクリーニングから、酸化鉄磁性粒子が工業用リーンアミン溶媒から全ＨＳＳの最良の除去（ＭＣＭ２．０ｇに対して１８．５７％）を有することが判明したことが確認された。したがって、アルギネート／酸化鉄磁性複合材料を使用してさらなる最適化、速度論および熱力学を実行する。
【００５４】
アルギネート／酸化鉄磁性複合材料に関する速度論と熱力学的研究
【００５５】
酸化鉄磁性ナノ粒子の調製
【００５６】
酸化鉄粒子の調製に使用する化学試薬は塩化第二鉄：ＦｅＣｌ３・６Ｈ２Ｏ、水酸化ナトリウム：ＮａＯＨ、およびエタノールである。
【００５７】
合成のための典型的なアプローチは以下の通りである。水中の塩化第二鉄の均質化溶液に水酸化ナトリウムを添加し、茶色がかった沈殿物が形成されるまで激しくボルテックスする。次に、混合物を８５℃のオーブン内に１０時間入れて過剰の水を除去する。乾燥後、褐色の沈殿物を濾過によって分離し、続いて蒸留水で洗浄する。最後にエタノール洗浄を行い、得られた粉末粒子を８５℃でオーブン乾燥する。
【００５８】
アルギネート／酸化鉄磁性複合材料の合成
【００５９】
最初に１．０重量％の磁性酸化鉄粒子を１．０重量％の均質化アルギネート溶液に添加する。混合物を激しくボルテックスした後、超音波を用いて超音波処理する。次いで、得られた懸濁液を、蠕動ポンプを使用してマイクロピペットチップを通してＣａＣｌ２溶液に滴下する。完全な重合を確実にするために、調製したヒドロゲルビーズを塩化カルシウム溶液中で一晩硬化させる。硬化期間の後、最後に磁石を用いて小さな磁性ヒドロゲルビーズを回収し、脱イオン水で数回洗浄して未結合カルシウムイオンを除去する。次に、ビーズを室温で２時間乾燥し、さらなる分析のために保存する。
【００６０】
磁性複合微粒子（ＭＣＭ）の特徴付け
【００６１】
合成した酸化鉄粒子の形態を確認するためにＳＥＭ分析を行った。酸化鉄磁性粒子のＳＥＭ像を図２に示す。走査型電子顕微鏡を用いて得られた画像は、酸化鉄粒子が球形を有することを明らかに示している。
【００６２】
ＣａＣｌ２濃度の影響
【００６３】
ＨＳＳ除去量に対する架橋剤濃度の効果は、磁性複合体を調製しながら、ＣａＣｌ２の濃度を０．５Ｍから２．０Ｍまで変化させることによって研究する。図３に示すように、２１．３６％および２１．６３％の最大除去が、それぞれ１．２５Ｍおよび１．５ＭのＣａＣｌ２濃度に対して得られたことが観察される。また、１．５Ｍを超える濃度でさらに増加させると、除去率が低下することが分かる。
【００６４】
吸着剤用量の影響
【００６５】
図４は、異なる用量の磁性複合微粒子（ＭＣＭ）によるＨＳＳの除去率（％）を示す。ＨＳＳ除去はＭＣＭ用量と共に増加することが分かる。
【００６６】
温度の影響
【００６７】
図５には、様々な温度での異なるＭＣＭ用量でのＨＳＳの除去率（％）を示す。−ＨＳＳ除去率は温度の上昇と共に増加することが見出され、吸着プロセスが本質的に吸熱性であることが確認される。３．０ｇのアルギネート／酸化鉄磁性ヒドロゲル複合材料は２５℃、３５℃および４５℃でそれぞれ２９．２４％、３２．０４％および３５．３８％の除去率を示した。
【００６８】
吸着速度論
【００６９】
調製したＭＣＭを用いてＨＳＳ除去速度を予測し、平衡時間を推定するために、吸着速度論研究を実施する。速度論研究のために、１．０ｇのＭＣＭを室温で１０ｍｌのリーンアミンを含む各三角フラスコに添加する。一定の時間間隔で、磁力を使用してビーズを回収し、リーンアミン試料を濾過し、ＨＳＳ含有量についてＵＶ−ｖｉｓを使用して分析する。実験データを分析するために、擬一次、擬二次および粒子内拡散モデルなどの異なる速度論モデルを研究する。図６にはｌｎ（ｑｅ‐ｑｔ）対時間のプロットが見られ、図７にはｔ／ｑｔ対時間が見られ、図８にはｑｔ対時間の平方根が示されている。これらの図は、実験データがそれぞれ擬一次速度論、擬二次速度論および粒子内拡散にどのように適合するかを予測するために作成されている。相関係数値から、吸着速度論は速度定数０．０３６９６の擬似二次速度論に従うことが明らかに見られ、これは除去がバッチプロセスの吸熱性と一致する化学的性質であることを示している。
【００７０】
これらの特定の測定を行うことによって、アミン溶媒からＨＳＳを除去するためのＣＭＣの能力を決定することができる。ＣＭＣは、異なるサイズの異なる複合材料から調製することができる。
【００７１】
前述の開示および図面の表示は、本発明の原理の単なる例示であり、限定的な意味で解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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