(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸性ガスを不純物として含有する流体流の脱酸法において、少なくとも１つの吸収工程で、流体流をアミン水溶液を含有する洗浄液と接触させ、この場合このアミン水溶液は２〜１２個のＣ原子を有する少なくとも１種類の第３級脂肪族アルカノールアミンおよび式
Ｒ１ＨＮ−Ｘ−ＮＨＲ２
［式中、Ｘは２または３個のＣ原子を有するアルキレン基を表し、Ｒ１はメチル基を表し、かつＲ２はメチル基または水素原子を表す］の活性剤を含有しており、かつ酸性ガスが十分に清浄化された流体流と、酸性ガスが負荷された洗浄液とを互いに分離することを特徴とする、酸性ガスを不純物として含有する流体流の脱酸法。
【請求項２】
活性剤として３−メチルアミノプロピルアミンを使用する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
洗浄液を引き続き再生し、かつその後再度吸収ゾーンまたは抽出ゾーンに供給する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
洗浄液を１つまたは複数工程の減圧により再生する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
洗浄液を減圧後に不活性流体を用いてストリッピングすることにより再生する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
洗浄液を減圧後に窒素または水蒸気を用いてストリッピングすることにより再生する、請求項４記載の方法。
【請求項７】
吸収工程を複数の連続した部分工程で実施し、その際、酸性ガス含有流体流を各部分工程で洗浄液のそれぞれの部分流に接触させる、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
洗浄液の部分流を、洗浄液の再生工程の連続するそれぞれの部分工程の後に取得し、従って洗浄液の部分流が酸性ガスの減少した負荷を有する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
請求項１から８記載の方法へ使用するための洗浄液において、該洗浄液がアミン水溶液を含有し、このアミン水溶液が２〜１２個のＣ原子を有する少なくとも１種類の第３級脂肪族アルカノールアミンおよび式
Ｒ１ＨＮ−Ｘ−ＮＨＲ２
［式中、Ｘは２または３個のＣ原子を有するアルキレン基を表し、Ｒ１はメチル基を表し、かつＲ２はメチル基または水素原子を表す］の活性剤を含有していることを特徴とする、殊に請求項１から８記載の方法へ使用するための洗浄液。
【請求項１０】
活性剤が３−メチルアミノプロピルアミンである、請求項９記載の洗浄液。
【請求項１１】
アルカノールアミンの濃度が１０〜６０質量％であり、かつ活性剤の濃度が０．１〜５０質量％である、請求項９または１０記載の洗浄液。
【請求項１２】
アルカノールアミンの濃度が２０〜５０質量％であり、かつ活性剤の濃度が５〜４０質量％である、請求項９または１０記載の洗浄液。
【請求項１３】
アルカノールアミンの濃度が２０〜４０質量％であり、かつ活性剤の濃度が８〜３０質量％である、請求項９または１０記載の洗浄液。
【請求項１４】
アルカノールアミンがメチルジエタノールアミンかまたはトリエタノールアミンである、請求項９から１３までのいずれか１項記載の洗浄液。
【請求項１５】
洗浄液がさらにピペラジンかまたはメチルピペラジンを含有している、請求項９から１４までのいずれか１項記載の洗浄液。
【請求項１６】
酸性ガス含有流体流から酸性ガスを除去するための、２〜１２個のＣ原子を有する少なくとも１種類の第３級脂肪族アルカノールアミンを含むアミン水溶液中における、式
Ｒ１ＨＮ−Ｘ−ＮＨＲ２，
［式中、Ｘは２または３個のＣ原子を有するアルキレン基であり、Ｒ１はメチル基であり、かつＲ２はメチル基または水素原子である］のアルキレンジアミンの活性化剤としての使用。
【請求項１７】
アルキレンジアミンが３−メチルアミノプロピルアミンである、請求項１６記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、酸性ガスを不純物として含有する流体流の脱酸法およびこの種の方法への使用のための洗浄液または吸収性液体に関する。
【０００２】
化学工業における多数のプロセス内では、酸性ガス、例えばＣＯ２、Ｈ２Ｓ、ＳＯ２、ＣＳ２、ＨＣＮ、ＣＯＳまたはメルカプタンを不純物として含有する流体流が発生する。上記流体流は、例えばガス流（例えば天然ガス、重油もしくは重残渣からの合成ガス、精油所ガスまたは有機材料、例えば石炭もしくは石油の部分酸化の際に生じる反応ガス）または液体炭化水素流または液化された炭化水素流（例えばＬＰＧ（液化石油ガス）またはＮＧＬ（天然ガス液））であり得る。
【０００３】
上記流体が輸送または後加工され得る前には、流体の酸性ガス含量は明らかに軽減されなければならない。ＣＯ２は例えば天然ガスから除去されなければならない。というのも、ＣＯ２の高い濃度はガスの発熱量を減少させるからである。さらに、ＣＯ２は流体流中で度々連行される水と結合されて導管および管の取り付け部品上に腐食を招き得る。
【０００４】
上記の流体流からの硫黄化合物の除去は、種々の理由から特に重要である。例えば、天然ガスの硫黄化合物の含量は適当な処理方法により直ちに天然ガス源で軽減されなければならず、それというのも、硫黄化合物も天然ガスから度々連行される水中で、腐食作用を有する酸を形成するからである。従って、パイプライン中で天然ガスを輸送するためには、硫黄含有不純物の所定の限界値は遵守されなければならない。さらに、多数の硫黄化合物は既に低濃度で悪臭を有し、かつとりわけ硫化水素（Ｈ２Ｓ）は著しく有害である。
【０００５】
従って、流体流、例えば炭化水素ガス、ＬＰＧまたはＮＧＬから酸性ガス成分を除去するための多数の方法が既に開発されている。最も広まっている方法の場合、酸性ガスを含有する流体混合物は、有機溶剤または有機溶剤の水溶液といわゆるガス洗浄または液／液抽出で接触される。
【０００６】
この種の洗浄方法および相応して上記方法で使用される洗浄溶液に関しては、多数の特許文献が存在する。この場合には、原則的にガス洗浄のための２つの異なる種類の吸収剤または溶剤は区別することができる：
一方では、成果のある吸収の後には溶解された酸性ガスが分子の形で存在する、いわゆる物理溶剤が使用される。典型的な物理溶剤は、シクロテトラメチレンスルホン（スルホラン）および該化合物の誘導体、脂肪族酸アミド、ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）、Ｎ−アルキル化ピロリドンおよび相応するピペリドン、メタノールおよびポリエチレングリコールのジアルキルエーテル類からの混合物（セレクソール（Ｓｅｌｅｘｏｌ）（登録商標）、ユニオン・カーバイド社（Ｕｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ，Ｄａｎｂｕｒｙ，Ｃｏｎｎ．，ＵＳＡ））である。
【０００７】
もう一方では化学溶剤が使用され、その作用方法は化学反応に基づいており、この場合、成果のある吸収の後には、溶解された酸性ガスは化学的な化合物の形で存在する。例えば、工業的規模で最も度々化学溶剤として使用されている、無機塩基からの水溶液（例えばベンフィールドプロセスでの炭酸カリウム溶液）または有機塩基からの水溶液（例えばアルカノールアミン）は、酸性ガスが溶解する際に塩を形成する。溶剤は加熱またはストリッピングにより再生されることができ、その際、酸性ガス塩は熱分解され、および／または蒸気を用いてストリッピングされる。再生工程の後に溶液は再利用されることができる。有利には、炭化水素ガス流から酸性ガス不純物を除去する際に使用されるアルカノールアミンは、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）、ジイソプロピルアミン（ＤＩＰＡ）、アミノエトキシエタノール（ＡＥＥ）およびメチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）を含む。
【０００８】
第１級アルカノールアミンおよび第２級アルカノールアミンは殊にガス洗浄に適しており、その際、清浄化されたガスは著しく低いＣＯ２含量（例えば１０ｐｐｍｖ  ＣＯ２）を有していなければならない。第１級アルカノールアミンの窒素および第２級アルカノールアミンの窒素は、直接二酸化炭素と可溶性のカルバメートを形成しながら反応する。アミン水溶液中で、カルバメートは重炭酸塩と特徴的な平衡状態で存在する。アミン溶液を再生するために、工業的な使用においては度々２段の再生工程が使用され、その際、負荷された溶剤は第一に１つまたは複数のフラッシュ塔中で減圧され、従って吸収されたＣＯ２の一部は溶液から蒸発する。残存した二酸化炭素および場合により他の吸収された酸性ガスは、引き続きストリッピングにより蒸気と一緒に除去される。しかしながら、第１級アルカノールアミンおよび第２級アルカノールアミンを含有する溶剤には、カルバメートを分解するために、第３級アミンの場合よりもより多量の蒸気および相応する多量の熱エネルギーが必要であり；従って度々第３級アミンが使用される。
【０００９】
欧州特許出願公開第０３２２９２４号明細書から、第３級アルカノールアミン、殊にＭＤＥＡを含有するアミン水溶液をガス流の脱酸のために使用することは公知である。第１級アルカノールアミンおよび第２級アルカノールアミンとは異なり、第３級アルカノールアミンは二酸化炭素とは直接反応しない。それというのも、アミンは完全に置換されているからである。むしろ、二酸化炭素は低速度の反応で第３級アルカノールアミンおよび水と反応して重炭酸塩へ変化される。第３級アルカノールアミンと二酸化炭素との間に直接の結合は生じないため、アミン溶液は非常に経済的に再生されることができる。この際、多くの場合、１つまたは複数の減圧工程を有するフラッシュ再生で十分である。場合による付加的な熱的再生には、本質的に、第１級アルカノールアミンまたは第２級アルカノールアミンからの溶液の場合よりもより少ないエネルギーが必要である。第３級アミンは殊にＨ２ＳおよびＣＯ２を含有するガス混合物からＨ２Ｓを選択的に除去するのに適している。
【００１０】
しかしながら、第３級アルカノールアミン溶液の使用に関する欠点は、二酸化炭素の反応速度が低いため、洗浄工程が非常に長い滞留時間で実施されなければならない点にある。従って、必要とされる吸収塔および再生塔は、第１級アルカノールアミンまたは第２級アルカノールアミンが使用される場合の系と比較して非常に高い。従って、第３級アルカノールアミン水溶液中の二酸化炭素の吸収率を、活性剤または促進剤と呼称される他の化合物を添加することにより高めることが試行された。
【００１１】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１５４２４１５号明細書では、物理的溶剤および化学的溶剤の有効性を、モノアルキルアルカノールアミンかまたはモルホリンおよびモルホリンの誘導体を添加することによって高めることが提案された。欧州特許出願公開第０１６０２０３号明細書では、モノエタノールアミンが活性剤として言及されている。ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９０４４２８号明細書には、ＭＤＥＡ溶液の吸収特性を改善するため、促進剤としてのモノメチルエタノールアミン（ＭＭＥＡ）の添加が記載されている。
【００１２】
米国特許第４３３６２３３号明細書には、ガス流からＣＯ２およびＨ２Ｓを除去するためにその時点で最も有効であった洗浄液が記載されている。この場合には、メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）およびピペラジンの水溶液が吸収促進剤または活性剤として重要である（ａＭＤＥＡ（商標登録）、ＢＡＳＦ  ＡＧ、Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ）。上記刊行物に記載された洗浄液は、メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）を１．５〜４．５ｍｏｌ／ｌ含有し、かつピペラジンを０．０５〜０．８ｍｏｌ／ｌ、有利に０．４ｍｏｌ／ｌまで含有する。ＭＤＥＡを使用しながら行うＣＯ２およびＨ２Ｓの除去は、さらに本出願人の下記の特許明細書により詳細に記載されている：米国特許第４５５１１５８号明細書；米国特許第４４５５３９８４号明細書；米国特許第４５３７７５３号明細書；米国特許第４９９９０３１号明細書；カナダ特許第１２９１３２１号明細書およびカナダ特許第１２９５８１０号明細書。
【００１３】
国際特許出願公表第８９／１１３２７号明細書から、アミン水溶液からなり、第３級アミンおよび少量のポリアミン、例えば脂肪族ジアミンを活性剤として含有する吸収性液体または洗浄液は公知である。
【００１４】
本発明の課題は、ガス洗浄による、酸性ガスを不純物として含有する流体流の改善された脱酸法を報告することであり、その際、酸性ガス、例えばＣＯ２、Ｈ２Ｓ、ＣＯＳ、ＣＳ２またはメルカプタンは効果的に流体流から除去されることができ、かつＣＯ２の吸収速度およびＣＯ２を含有する洗浄液の負荷可能性は、公知方法と比較して改善される。
【００１５】
上記課題は、請求項１記載の方法により解決される。
【００１６】
従って、本発明の対象は、酸性ガス、例えばＣＯ２、Ｈ２Ｓ、ＣＯＳ、ＣＳ２またはメルカプタンを不純物として含有する流体流の脱酸法であり、その際、少なくとも１つの吸収工程で、流体流をアミン水溶液を含有する洗浄液と緊密に接触させ、この場合このアミン水溶液は２〜１２個のＣ原子を有する少なくとも１種類の第３級脂肪族アルカノールアミンおよび式Ｒ１ＨＮ−Ｘ−ＮＨＲ２の活性剤を含有しており、その際、Ｘは２〜９個のＣ原子を有するアルキレン基を表し、Ｒ１は１〜６個のＣ原子を有する炭化水素基を表し、かつＲ２は１〜６個のＣ原子を有する炭化水素基または水素原子を表す。この場合、酸性ガスは流体流から除去され、かつ洗浄液により吸収される。酸性ガスが十分に清浄化された流体流と、酸性ガスが負荷された洗浄液とは引き続き互いに分離される。驚異的なことに、上記された形のアルキレンジアミンを活性剤として使用することは、洗浄液の負荷可能性を公知の洗浄液と比較して明らかに高めることが見い出された。本発明により提案されたアルキレンジアミンは、本質的に、常用的に活性剤として使用される第１級アルカノールアミンおよび第２級アルカノールアミンよりもより良好なＣＯ２のための吸収速度を示す。有利には、Ｒ１はメチル基であり、かつＲ２は水素原子（３−メチルアミノプロピルアミン）かまたは場合によりメチル基（Ｎ，Ｎ’−ジメチルアミノプロピルアミン）である。殊に有利に、３−メチルアミノプロピルアミン（ＭＡＰＡ）が活性剤として使用される。吸収速度は活性剤であるピペラジンの吸収速度と比較することができ、その際、３−メチルアミノプロピルアミンはピペラジンと比較されたが、３−メチルアミノプロピルアミンは本質的に第３級アルカノールアミン中でのより良好な溶解度を示す。従って、明らかにより高い活性剤の濃度を有する洗浄液が使用されることができる。
【００１７】
従って、本発明の対象は、酸性ガス含有流体流から酸性ガスを除去するために、より一般的な形で、式
Ｒ１ＨＮ−Ｘ−ＮＨＲ２，
［式中、Ｘは２〜９個のＣ原子を有するアルキレン基であり、Ｒ１は１〜６個の炭素原子を有する炭化水素基であり、かつＲ２は１〜６個のＣ原子を有する炭化水素かまたは水素原子（Ｈ）である］のアルキレンジアミンを使用することであり、殊にＭＡＰＡを活性剤として第３級アルカノールアミンを含有する液体の洗浄液中で使用することである。
【００１８】
また、本発明の対象は、殊に本発明による方法への使用に適当な吸収性液体または洗浄液であり、この吸収性液体または洗浄液はアミン水溶液を含有し、このアミン水溶液は一方で、２〜１２個のＣ原子を有する第３級脂肪族アルカノールアミンを少なくとも１種類含有し、および式Ｒ１ＨＮ−Ｘ−ＮＨＲ２のアルキレンジアミンを活性剤として含有しており、その際、Ｘは２〜９個のＣ原子を有するアルキレン基であり、Ｒ１は１〜６個のＣ原子を有する炭化水素基であり、かつＲ２は１〜６個のＣ原子を有する炭化水素基かまたは水素原子である。
【００１９】
有利には、Ｘは２または３個のＣ原子を有するアルキレン基であり、かつＲ１は１〜２個のＣ原子を有する炭化水素基である。Ｒ２は有利には１〜２個のＣ原子を有する炭化水素基かまたは水素原子である。
【００２０】
第３級脂肪族アルカノールアミンの濃度は、有利には１０〜６０質量％の範囲内である。有利にアルカノールアミンの濃度は２０〜５０質量％、殊に有利に２０〜４０質量％である。活性剤の濃度は、有利に０．１〜５０質量％、有利に５〜４０質量％、殊に有利に８〜３０質量％である。上記記載は、使用範囲の洗浄液に関連する。本発明による洗浄液は、通常は濃縮液として製造され、使用者によって水を添加されることにより最終濃度に希釈される。
【００２１】
第３級アルカノールアミンは、通例の、ガス洗浄またはＬＰＧ洗浄で実証されたアルカノールアミン類であってよく、このアルカノールアミン類は例えば国際特許出願公表第８９／１１３２７号明細書に記載されている。しかしながら、殊に有利にトリエタノールアミン（ＴＥＡ）およびメチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）が使用される。ＭＤＥＡの使用は、殊に炭化水素、例えば天然ガスのアミン洗浄のために好ましく、一方、ＴＥＡの使用はＬＰＧ洗浄の際に有利であり得る。例えば、米国特許第５８７７３８６号明細書には、ＴＥＡ含有アミン溶液がＬＰＧ中で低い溶解性を有しており、このことは洗浄工程中でのアミン損失を軽減させることが記載されている。
【００２２】
有利に、洗浄液はさらにピペラジンまたはメチルピペラジンを付加的な活性剤として、１〜２０質量％、有利に１〜１０質量％、殊に有利に１〜８質量％の濃度で含有してよい。本発明による洗浄液は、例えば米国特許第４３３６２３３号明細書に記載されているように、第３級脂肪族アルカノールアミン、殊にＭＤＥＡおよびピペラジンを、第一の活性剤として含有するアミン水溶液であってよい（例えば、ＢＡＳＦ  ＡＧ、Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ、ドイツ連邦共和国在のａＭＤＥＡ（商標登録）として製造され、市販されているアルキレンジアミン）。本発明により、アルキレンジアミン、例えばＭＡＰＡを第二の活性剤として添加することが提案される。驚異的にも、等しい全アミン含量を有する洗浄液の場合、水をＭＡＰＡに替えた場合、水をＭＤＥＡに替えた場合と比較して、促進された吸収速度および８０％までのより高いＣＯ２の負荷可能性を生じることが確認される。
【００２３】
場合により、本発明による洗浄液は、酸性ガスのために、さらに少量の物理的吸収剤または物理的溶剤、例えばスルホラン、脂肪族酸アミド、Ｎ−メチルピロリドンまたはメタノールを含有してよい。
【００２４】
本発明による洗浄溶液は、さらにガス流からＨ２Ｓを十分に除去することを可能にする。またＣＯＳおよびメルカプタンも少なくとも部分的に除去されることができる。
【００２５】
本発明による方法は、慣用的にガス洗浄またはＬＰＧ洗浄へ使用される洗浄装置を用いて実施されることができる。吸収ゾーン中で流体流と洗浄液との緊密な接触を保証する適当な洗浄装置は、例えばばらの充填体を含む充填塔、配置された充填体を含む充填塔および棚段塔、半径方向流スクラバ（Ｒａｄｉａｌｓｔｒｏｍｗａｅｓｃｈｅｒ）、ジェットスクラバ、ベンチュリスクラバおよび回転式噴霧スクラバ（Ｒｏｔａｔｉｏｎｓ−Ｓｐｒｕｅｈｗａｅｓｃｈｅｒ）であり、有利には配置された充填体を含む充填塔、ばらの充填体を含む充填塔および棚段塔である。
【００２６】
吸収塔中では、洗浄液は典型的には塔頂で４０〜７０℃、および塔底で５０〜１００℃の温度を有する。塔中の全圧は一般的に１〜１２０バール、有利に１０〜１００バールである。
【００２７】
本発明による方法は、１つまたは複数の連続した部分工程で実施されることができる。複数の連続した部分工程の場合、酸性ガス成分を含有する流体流は、各部分工程中に洗浄液のそれぞれの部分流と緊密に接触される。例えば、吸収ゾーンの種々の位置で吸収剤の部分流が供給されることができ、その際、−例えば吸収塔を使用した場合には−供給された洗浄液の温度は、塔底から塔頂までの連続する部分工程中で通常は低下する。
【００２８】
酸性ガス成分が負荷された洗浄液および清浄化されたガスは互いに分離され、かつ吸収ゾーンから導出される。次に、洗浄液は再生されることができ、かつ引き続き減少された負荷で吸収ゾーン中に返送されることができる。典型的には、再生する際には、負荷された洗浄液の減圧が吸収ゾーン中で支配しているより高圧からより低圧へ実施される。減圧は例えば絞り弁を用いて行われることができる。補足的または選択的に、洗浄液は減圧タービンを経て導かれることができ、その際、発電機が駆動され、かつ電気エネルギーが取得されることができる。このようにして洗浄液から減圧の際に取り出されたエネルギーは、例えば洗浄液の循環中での液体ポンプの駆動にも使用されることができる。
【００２９】
酸性ガス成分の放出は、洗浄液を再生する際に、例えば減圧塔中で、例えば垂直かもしくは水平に組み込まれたフラッシュ容器中かまたは内蔵物を備えた向流塔中で行われることができる。複数の減圧塔は直列接続されてよく、その中では異なる圧力で再生される。例えば、洗浄液は第一に前減圧塔中で高圧で、例えば、吸収ゾーン中の酸性ガス成分の部分圧より約１．５バール高い圧力で再生され、かつ引き続き主減圧塔中で低圧で、例えば１〜２バール（絶対）で再生されることができる。多段減圧工程場合、第一の減圧塔中では有利に不活性ガス、例えば清浄化されるべきガスの吸収された成分が放出され、かつ次の減圧塔中では酸性ガス成分が放出される。
【００３０】
有利には、場合により設けられた、不活性流体を用いたストリッピングを用いて、再生の際に他の酸性ガスは洗浄液から除去されることができる。そのために、洗浄液およびストリッピング剤、有利に窒素または水蒸気が好ましい高温の不活性ガスは、向流で、ばらの充填体、配置された充填体およびプレートを備えた脱着塔に導通される。好ましくは、ストリッピングの際の圧力は１〜３バール（絶対）であり、かつ温度は９０〜１３０℃である。
【００３１】
酸性ガス成分を含有する洗浄液の負荷が各部分工程毎に低下する、複数の連続した部分工程での洗浄液の再生は、例えば米国特許第４３３６２３３号明細書に記載されている。それによると、純粋な減圧循環を用いる粗洗浄をストリッピングなしに行い、その際、負荷された洗浄液は減圧タービンを経て減圧され、かつ段階的に前減圧塔および主減圧塔中で再生される。上記変法は、とりわけ、洗浄すべき酸性ガスが高い分圧を有する場合および清浄化ガスの純度に低い要求のみが課される場合に使用される。
【００３２】
本発明による方法の他の有利な実施態様では、洗浄工程および吸収工程の連続した部分工程において使用される洗浄液の部分流が、再生工程の連続した部分工程を経て得ることができ、かつ酸性気体成分の低下した負荷を有する。この場合、殊に、酸性成分を含有する供給ガスまたは酸性成分を含有するＬＰＧを、引き続き減圧塔中の部分再生の後およびストリッピングの前の洗浄液の第一の部分流と、ストリッピングの後に得られる洗浄液の第二の部分流とを緊密に接触させる方法が好ましい。
【００３３】
例えば、米国特許第４３３６２３３号明細書中に記載されているように、粗洗浄および高度洗浄の２つの部分工程の吸収工程、および再生工程は、工程毎に減圧タービン、前減圧塔および主減圧塔中での減圧により、および引き続くストリッピングにより実施されることができる。この場合、粗洗浄のための洗浄液の部分流は主減圧塔に、かつ高度洗浄のための部分流はストリッピングに由来する。
【００３４】
再生された吸収剤は通常、送入部分から吸収ゾーン中に熱交換器を経て導かれ、洗浄工程に必要な温度がもたらされる。例えば、ストリッピング塔を去る再生された洗浄液から熱が取り出され、かつこの熱はなおも酸性ガス成分を含有する洗浄液にストリッピング塔への侵入前に供給されることができる。
【００３５】
本発明による方法は、洗浄液のガス洗浄および引き続く洗浄液の再生に使用される典型的な装置構成を用いて実施されることができ、これらの装置構成は、例えば米国特許第４３３６２３３号明細書では１または２段の洗浄工程として記載されており、かつ殊に詳細には、欧州特許出願公開第０３２２９２４号明細書には、減圧工程およびストリッピング工程を有する１段の洗浄工程として記載されている。上記の双方の刊行物は、この場合参考のために明示的に挙げられたものである。
【００３６】
本発明による方法は、以下で、添付された図に関連して詳説される。
【００３７】
図１に関連して云えば、本発明による方法を実施するための好ましい装置が示されており、この装置は例えばＣＯ２および他の酸性ガスを含有する天然ガス流から、酸性ガスを除去するために使用される。
【００３８】
例えば、天然ガスを価値のある生成物として含有することができ、さらに酸性ガス、例えばＨ２Ｓ、ＣＯ２およびＣＯＳを含む流体混合物は、供給管１０を経て吸収塔１１中に導かれる。吸収塔への侵入前には、（図示されていないが）例えば小液滴を粗製ガスから除去する分離装置が設けられていてもよい。吸収塔１１は吸収ゾーン１２を有しており、この吸収ゾーン１２中では酸性の粗製ガスと酸性ガスの欠乏した洗浄液との緊密な接触が保証されており、この酸性ガスの欠乏した洗浄液は供給管１３を経て吸収塔１１の塔頂範囲へ到達し、かつ処理されるべきガスに対して向流で導かれる。吸収範囲１２は、例えばプレート、例えば網目板または泡鐘段または充填体により実現されることができる。典型的には、２０〜３４個のプレートが使用される。洗浄液の易揮発性成分の損失を軽減する目的で、吸収塔１１の塔頂範囲には逆洗プレート１４が配置されていてよい。例えば泡鐘段として形成された逆洗プレート１４には、凝縮管１５を経て水が供給され、この水により処理されたガスが導通される。
【００３９】
酸性ガス成分が十分に放出された天然ガス流は、塔頂出口１６を経て吸収塔１１を去る。導管１６中には、−殊に塔１１中に逆洗プレートが設けられていない場合−連行される洗浄液をガス流から除去する、（図示されていない）分離器が設置されていてよい。
【００４０】
ここに記載された一段の吸収装置の代わりに二段の変法も使用されることができ、これは例えば米国特許第４３３６２３３号明細書の図２に示されている。
【００４１】
酸性ガスを含有する洗浄液は導管１７を経て吸収塔１１を去り、かつ場合によって設けられた減圧タービン１８および導管１９を経て第一の減圧塔２０の塔頂範囲へ到達する。減圧塔２０中では、洗浄液の圧力が急激に低下され、その結果清浄化されるべきガスのより軽い成分が洗浄液から蒸発することができる。上記成分は燃焼されるかもしくは吸収塔１１中に返送されることができる。洗浄液は第一の減圧塔２０を導管２１を経て塔底から去り、一方では清浄化されるべきガスの蒸発された成分は導管２２を経て減圧塔２０の塔頂から取り出される。
【００４２】
記載された例では、洗浄液は引き続き第二の減圧塔２３へ到達し、この第二の減圧塔は例えば低圧塔（即ち、いわゆる低圧フラッシュ）として形成されていてよい。難揮発性酸性ガスは、場合により設けられた逆洗プレート２４を通過した後、導管２５を経て蒸発する。第二の減圧塔２３の塔頂には、塔頂分配器または連行される洗浄液の小液滴を減圧塔に返送する凝縮器２６を備えた熱交換器が設けられていてもよい。凝縮器２６は、場合によってバイパス導管２７により架橋されてよい。洗浄液は導管２８を経て第二の減圧塔２３を去り、かつポンプ２９を経て熱交換器３０によりポンプ輸送され、この熱交換器は熱を、吸収塔１１へ返送される、再生された洗浄液から吸収する。引き続き洗浄液はストリッピング塔３２の塔頂範囲へ到達し、このストリッピング塔中では洗浄液がガス流、例えば水蒸気に対して向流で導かれる。ストリッピング塔３２中では、残存した酸性ガス成分が洗浄液から除去される。洗浄液は導管３３を経てストリッピング塔３２の塔底範囲を去り、一方でストリッピングされた酸性ガス成分は、導管３４を経て第二の減圧塔２３の塔底範囲へ返送される。導管３３によって流出した洗浄液は分離器３５に到達し、この分離器では洗浄液の一部が導管３６を経てリボイラー３８へ搬送され、この場合このリボイラー３８は液体を加熱し、かつ蒸気として導管３９を経てストリッピング管へ返送する。洗浄液の別の一部は分離器３５から導管３７を経てポンプ４０に到達し、このポンプ４０は、移動路４１により略示されているように、減圧タービン１８と結合されている。減圧タービンは、ポンプ４０の駆動に不可欠なエネルギーの一部を供給する。導管４２を経て、再生された、酸性ガスの欠乏した洗浄液は熱交換器３０へ到達し、この熱交換器３０は熱を導管２８を経てストリッピング塔３２中へ導かれた洗浄液へ移動する。その後、再生された洗浄液は導管４３および１３を経て吸収塔１１へ返送され、この吸収塔１１は新たに酸性ガスを吸収することができる。吸収塔への侵入の前に、洗浄液を必要な流入温度に冷却する、他の熱交換器４４が設けられていてよい。同様に、洗浄液が吸収塔１１中へ侵入する前にこの洗浄液を清浄化するために、フィルターおよび別の（図示されていない）清浄化装置が設けられていてよい。
【００４３】
必要な流量が、単独で、再生された洗浄液により維持されることができない場合には、導管４３、１３の範囲で新たな洗浄液のための（図示されていない）供給管が設けられていてもよい。
【００４４】
流入する洗浄液の量は、ポンプの性能により、および（図示されていない）通気装置および絞り装置により調整されることできる。
【００４５】
以下に、本発明の利点が比較例により詳説される。
【００４６】
例：
１．ＣＯ２平衡負荷
平衡負荷を測定するために、洗浄液１００ｍｌをサーモスタットで調温されたフリットフラスコ（２５０ｍｌ）中で７０℃および１バールで、毎時１０リットルの標準温圧のガス体積流量のＣＯ２で、４時間の期間に亘ってガス処理した。ストリッピングされた水を、螺旋型冷却器中で再度凝縮した。引き続き溶液中のＣＯ２濃度を分析的に決定し、それにより洗浄液１キログラム当たりのガスの標準温圧のリットルでの平衡負荷（Ｎｌ／ｋｇ）を算出した。
【００４７】
（１ａ）図２には、ＭＤＥＡおよび水６０質量％からの混合物中に溶解された３−メチルアミノプロピルアミン（ＭＡＰＡ）を含有し、全アミン含量を４０質量％含有する、本発明による洗浄液の相対ＣＯ２平衡負荷（図中、”ｒｅｌ．Ｌｏａｄ  ＣＯ２”と表されている）が、ピペラジン５質量％、ＭＤＥＡ３５質量％および水６０質量％を含有する比較洗浄液のＣＯ２平衡負荷に対して、ＭＡＰＡ含量（質量％で）の関数として示されている。本発明による洗浄液は全範囲においてより高いＣＯ２の負荷可能性を有しており、高く定められたＭＡＰＡ濃度の場合には比較値の３倍の値を上回る。
【００４８】
（１ｂ）他の実験（図３）では、洗浄液のＣＯ２平衡負荷を全アミン含量（質量％で）との関数として試験した。塩基性洗浄液は以下の組成：水６０質量％、ＭＤＥＡ３３．５質量％およびピペラジン６．５質量％（即ち全アミン含量４０質量％）を有していた。２つの試験群では、−塩基性洗浄液の組成に由来する−全アミン含量が、水をＭＡＰＡに替えることにより（本発明による洗浄液）、または
水をＭＤＥＡに替えることにより（比較洗浄液）高められた洗浄液を試験した。図３には、塩基性洗浄液のＣＯ２平衡負荷に対する上記洗浄液の相対ＣＯ２平衡負荷が示されている。図３中の丸印はＭＡＰＡのデータを示し、かつ菱形はＭＤＥＡのための測定値を示す。本発明による洗浄液（丸印）は、全範囲で塩基性洗浄液よりも高いＣＯ２の負荷可能性を有することが判別される。ＭＡＰＡ含量の１０質量％の上昇により（ピペラジン６．５質量％、ＭＤＥＡ３３．５質量％および水からの混合物中に溶解され；これは全アミン含量５０質量％に相応する）、ＣＯ２の負荷可能性は、選択された条件の場合には約２倍になり得る。それに対して、全アミン含量が５０質量％の際に比較洗浄液のＭＤＥＡ含量（図３中の菱形）を１０質量％高めた場合、ＣＯ２の負荷可能性に目立った改善はもたらされない。
【００４９】
２．Ｈ２Ｓ平衡負荷
Ｈ２Ｓ平衡負荷を、例１記載のＣＯ２平衡負荷と同様に測定した。
【００５０】
図４には、ＭＤＥＡおよび水６０質量％からの混合物中に溶解されたＭＡＰＡを含有し、全アミン含量を４０質量％含有する、本発明による洗浄液の相対Ｈ２Ｓ平衡負荷（”ｒｅｌ．Ｌｏａｄ  Ｈ２Ｓ”）が、ピペラジン５質量％、ＭＤＥＡ３５質量％および水６０質量％を含有する比較洗浄液のＣＯ２平衡負荷に対して、ＭＡＰＡ含量との関数で示されている。本発明による洗浄液は、全範囲でＨ２Ｓのより高い負荷可能性を有しており、高く定められたＭＡＰＡ濃度の場合には比較例の約２倍の値を達成する。
【００５１】
３．ＣＯ２物質移動速度
物質移動速度を、水蒸気飽和の酸性ガスを有する層流室中で、１バールおよび７０℃で、ジェット直径０．９４ｍｍ、ジェット長１〜８ｃｍ、洗浄液の体積流量１．８ｍｌ／ｓで測定し、かつ洗浄液の表面積、圧力および時間当たりの、標準立方メートルのガス体積（Ｎｍ３／ｍ２／ｂａｒ／ｈ）として記載した。
【００５２】
（３ａ）図５には、上記（例１ａ；図２）で定義された洗浄液中でのＣＯ２の相対物質移動速度（”ｒｅｌ．Ｔｒａｎｓ．ＣＯ２”）を、ＭＡＰＡ含量との関数で示した。５質量％の上方では、増加するＭＡＰＡ濃度を有する本発明による洗浄液は比較洗浄液と比較して著しく上昇する物質移動速度を有し、本発明による洗浄液の物質移動速度は最も高く定められた濃度の場合、比較例の物質移動速度よりも５倍だけ高い。
【００５３】
（３ｂ）他の実験では、全アミン含量（ＭＤＥＡおよび水６０質量％からの混合物中に溶解されたＭＡＰＡ）４０質量％を有する、本発明による洗浄液の、３−（Ｎ，Ｎ）−ジメチルアミノプロピルアミン１０質量％、ＭＤＥＡ３０質量％および水６０質量％を含有する比較洗浄液の物質移動速度に対する相対ＣＯ２物質移動速度を、ＭＡＰＡ含量との関数として定める。比較洗浄液の活性剤はまた同様に−本発明によるものではないが−アルキレンジアミンである。結果は図６に示されている。全範囲で、増加するＭＡＰＡ濃度を有する本発明による洗浄液は、比較洗浄液に対して著しく上昇する物質移動速度を有し、最も高く定められた濃度の場合、本発明による洗浄液の物質移動速度は比較洗浄液の物質移動速度よりも５倍だけ高い。従って、本発明による洗浄液はガス流からの有効なＣＯ２除去のためにわずかな接触時間を必要とし、そのためより低い吸収塔が使用されることができる。
【００５４】
４．洗浄液の凝固温度
相応する液体を攪拌しながらわずかな温度勾配で冷却することにより、凝固温度をＡＳＴＭ法Ｄ２３８６−６７（ＤＩＮ５１４２１に相応）により算出した。溶解度温度を、溶液の混濁で認識可能な、第一の結晶形成を観察することにより算出した。
【００５５】
（４ａ）図７には、ＭＤＥＡおよび水６０質量％を含有し、全アミン含量４０質量％を有する洗浄液の凝固点の温度／濃度の推移が、活性剤の濃度との関数として示されている。本発明による洗浄液中にＭＡＰＡを活性剤として添加する（図７の線図中の丸印）。比較試験では、ピペラジンを活性剤として添加する（図７の線図中の三角形印）。本発明による洗浄液中では、５質量％の活性剤の濃度から、凝固温度は比較洗浄液の凝固温度よりも約２０ケルビン低いことが明らかである。
【００５６】
（４ｂ）他の実験では、洗浄液の凝固点の温度／濃度−推移を全アミン含量との関数として試験した。塩基性洗浄液は以下の組成：水６０質量％、ＭＤＥＡ３３．５質量％およびピペラジン６．５質量％（即ち、全アミン含量４０質量％）を有していた。２つの試験群では、−塩基性洗浄液の組成に由来する−全アミン含量が、水をＭＡＰＡに替えることにより（本発明による洗浄液）、または水をピペラジンに替えることにより（比較洗浄液）高められた洗浄液を試験した。結果は図８の線図中に示されている。本発明による洗浄液（ＭＡＰＡ添加）の凝固点は図８中では丸印により表されており、かつ比較洗浄液（ピペラジン添加）の凝固点は三角形印により表されている。全アミン含量が等しい場合、活性剤として３−メチルアミノプロピルアミンを含有する洗浄液は、明らかにより低い凝固温度を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による方法を、減圧塔およびストリッピング塔を用いた洗浄液の再生と、それに引き続く１段の洗浄工程で実施するための装置を示す略図。
【図２】  比較洗浄液に対する、本発明による洗浄液の相対ＣＯ２平衡負荷を、活性剤の濃度との関数で示す線図。
【図３】  比較洗浄液に対する、本発明による洗浄液の相対ＣＯ２平衡負荷を、全アミン含量との関数で示す線図。
【図４】  比較洗浄液に対する、本発明による洗浄液の相対Ｈ２Ｓ平衡負荷を、活性剤の濃度との関数で示す線図。
【図５】  比較洗浄液に対する、本発明による洗浄液の相対ＣＯ２物質移動速度を、活性剤の濃度との関数で示す線図。
【図６】  別の比較洗浄液を使用しながらの、図５の線図に相応する線図。
【図７】  本発明による洗浄液および比較洗浄液の凝固点を、活性剤の濃度との関数として示す線図。
【図８】  本発明による活性剤または他のピペラジンを添加した場合の、ピペラジン含有洗浄液の凝固点を示す線図。
【符号の説明】
１０  供給管、  １１  吸収塔、  １２  吸収ゾーン、  １３  供給管、  １４  逆洗プレート、  １５  凝縮管、  １６  導管、  １７  導管、  １８減圧タービン、  １９  導管、  ２０  第一の減圧塔、  ２１  導管、  ２２  導管、  ２３  第二の減圧塔、  ２４  逆洗プレート、  ２５  導管、  ２６  凝縮器、  ２７  バイパス導管、  ２８  導管、  ２９  ポンプ、  ３０  熱交換器、  ３２  ストリッピング塔、  ３３  導管、  ３４  導管、  ３５  分離器、  ３６  導管、  ３７  導管、  ３８  リボイラー、  ３９  導管、  ４０  ポンプ、  ４１  移動路、４２  導管、  ４３  導管、  ４４  熱交換器。
【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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