(57)【要約】【課題】エネルギー消費を削減しながらも、より高い効率で酸性ガスを吸収および除去することができる安定した組成を有する酸性ガス除去用吸収剤を提供する。【解決手段】本発明は、アルカリ炭酸塩１重量％乃至１７．５重量％と、ヘテロ環アミン化合物１重量％乃至５．５重量％と、前記ヘテロ環アミン化合物のアルキル置換体１重量％乃至８重量％と、残量の水溶液とを含み、前記酸性ガス除去用吸収剤の固体塩の沈殿が０．５ｗｔ％以下であり、１．１６０ｍｏｌＣＯ２／ｍｏｌ（溶液）以上の二酸化炭素吸収量を有することを特徴とする。また、酸性ガス除去用吸収剤、および前記酸性ガス除去用吸収剤と酸性ガスが含まれた気体と接触する段階を含み、前記酸性ガス除去用吸収剤と酸性ガスが含まれた気体を接触する段階は５℃乃至９０℃および０．５気圧乃至５気圧の条件で行われることを特徴とする。【選択図】図１
2016083657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ炭酸塩１重量％乃至１７．５重量％と、ヘテロ環アミン化合物１重量％乃至５．５重量％と、前記ヘテロ環アミン化合物のアルキル置換体１重量％乃至８重量％と、残量の水溶液とを含むことを特徴とする酸性ガス除去用吸収剤。
【請求項２】
前記酸性ガス除去用吸収剤の固体塩の沈殿が０．５ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１に記載の酸性ガス除去用吸収剤。
【請求項３】
１．１６０ｍｏｌＣＯ２／ｍｏｌ（溶液）以上の二酸化炭素吸収量を有することを特徴とする請求項１に記載の酸性ガス除去用吸収剤。
【請求項４】
前記アルカリ炭酸塩は、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、重炭酸カリウム（ＫＨＣＯ３）および重炭酸ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）からなる群より選択された１種以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の酸性ガス除去用吸収剤。
【請求項５】
前記ヘテロ環アミン化合物は、下記の化１の化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の酸性ガス除去用吸収剤：
［化１］
2016083657.tif 000008
前記化１において、Ｘは−Ｏ−、−Ｓ−、または−ＮＨ−である。
【請求項６】
前記ヘテロ環アミン化合物は、ピペラジンを含むことを特徴とする請求項１に記載の酸性ガス除去用吸収剤。
【請求項７】
前記ヘテロ環アミン化合物のアルキル置換体は、下記の化２の化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の酸性ガス除去用吸収剤：
［化２］
2016083657.tif 000009
前記化２において、Ｘは−Ｏ−、−Ｓ−、または−ＮＨ−であり、
Ｒ１およびＲ２のそれぞれは、炭素数１乃至４の直鎖または分枝鎖のアルキル基である。
【請求項８】
前記ヘテロ環アミン化合物のアルキル置換体は、２−メチルピペラジンを含むことを特徴とする請求項１に記載の酸性ガス除去用吸収剤。
【請求項９】
前記ヘテロ環アミン化合物対前記ヘテロ環アミン化合物のアルキル置換体の重量比が０．８乃至１．５であることを特徴とする請求項１に記載の酸性ガス除去用吸収剤。
【請求項１０】
前記ヘテロ環アミン化合物および前記ヘテロ環アミン化合物のアルキル置換体の含有量の合計が８重量％乃至１２重量％であることを特徴とする請求項１に記載の酸性ガス除去用吸収剤。
【請求項１１】
アルカリ炭酸塩１４重量％乃至１７重量％と、ピペラジン４重量％乃至５．５重量％と、２−メチルピペラジン４重量％乃至７重量％と、残量の水溶液とを含むことを特徴とする請求項１に記載の酸性ガス除去用吸収剤。
【請求項１２】
腐食防止剤、凝集補助剤、酸素抑制剤および消泡剤からなる群より選択された１種以上が添加剤をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の酸性ガス除去用吸収剤。
【請求項１３】
請求項１の酸性ガス除去用吸収剤と酸性ガスが含まれた気体を接触する段階を含むことを特徴とする酸性ガス除去方法。
【請求項１４】
前記酸性ガス除去用吸収剤と酸性ガスが含まれた気体を接触する段階は、５℃乃至９０℃および０．５気圧乃至５気圧の条件で行われることを特徴とする請求項１３に記載の酸性ガス除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸性ガス除去用吸収剤および酸性ガス除去方法に係り、より詳しくは、エネルギー消費を削減しながらも、より高い効率で酸性ガスを吸収および除去することができ、安定した組成を有する酸性ガス除去用吸収剤と、高い酸性ガス除去効率および製造安定性を確保しながらも、製造工程に所要なエネルギーおよび吸収剤の費用を節減して製造過程での経済性を高めることができる酸性ガス除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素は、地球温暖化を誘発する６種の温室ガスの一つとして、発生量と固定源の多い酸性ガスである。このように、エネルギー製造工程で排出される二酸化炭素を分離除去するための様々な方法のうち経済性が最も優れる液状吸収法について多くの研究が従来から進められてきた。
このような液状吸収法のうち最も多く使用される方法として、アルカノールアミン法（ｍｏｎｏｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ、ｄｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ、ｔｒｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅなど）と、炭酸カリウムを利用したベンフィールド法が挙げられる。前記アルカノールアミン法は、二酸化炭素を吸収する多様なアルカノールアミンを水と混合して２０〜３０ｗｔ％溶液を作って使用する方法であり、速い二酸化炭素の吸収能力のため、１９７０年代から商品化されてきた方法である。
【０００３】
しかし、前記アルカノールアミン法は、再生をする過程で４．０〜４．２ＧＪ／ｔｏｎＣＯ２（ＭＥＡの場合）という多量のエネルギーを消費し、燃焼排気ガス内に存在する汚染物質（Ｏ２、ＳＯ２、ＮＯｘ）によって酸化反応が起こり、炭素鋼からなる施設を腐食させるなどの問題点を持っていた。
特に、前記アルカノールアミン法の運転時に発生する高い再生熱を低くするために、アルカノールアミン中に二酸化炭素と直接カルバマート結合をすることにより二酸化炭素を除去する窒素原子の周辺にメチル基やエチル基を付けて立体障害を誘発することで、カルバマート結合力を低くする吸収剤が開発されたが、その代表的なものがＡＭＰ（２−ａｍｉｎｏ−２−ｍｅｔｈｙｌ−１−ｐｒｏｐａｎｏｌ）である。
【０００４】
前記吸収剤は、二酸化炭素の吸収能において、メチルエチルアミン（ＭＥＡ）ほど速くはないが、再生エネルギーが非常に低いという長所を持っている。また、類似した立体障害アミンを主物質として使用されている三菱重工業のＫＳ−１吸収剤の場合、再生エネルギーは、２．８〜３．２ＧＪ／ｔｏｎＣＯ２で知られている。
一方、ＮａＯＨ、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、ＫＯＨなどのような液状アルカリ物質を利用して酸性ガスである二酸化炭素を捕集する方法として代表的なものがベンフィールド工程またはカタカーブ工程と知られている。前記ベンフィールド工程は、二酸化炭素反応速度が遅いという短所を改善するために、アルカノールアミン（主にＤＥＡ、ｄｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ）を一部添加して使用する方法である。前記カタカーブ工程は、炭酸カリウムを主物質として使用し、反応速度改善剤として知られていない有機物または無機物を使用する方法である。
【０００５】
しかし、上述した方法は、重炭酸カリウムの塩が生成される問題を解決するために１２０℃以上で吸収塔および脱去塔を運転するので、高いエネルギーを必要とするか１０気圧以上の流入ガス圧力で運転しなければならないという問題がある。
これにより、より高い酸性ガス吸収能力および除去能力を持ちながらも、エネルギー消費を減らすことができる方法の開発が必要とされているのが実情である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３１９７１７３号公報
【特許文献２】韓国登録特許第１１５７１４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、エネルギー消費を削減しながらも、より高い効率で酸性ガスを吸収および除去することができる安定した組成を有する酸性ガス除去用吸収剤を提供することを目的とする。
また、本発明は、高い酸性ガス除去効率および製造工程の安定性を確保しながらも、製造工程で必要とされるエネルギーおよび吸収剤の費用節減を通じて製造工程の経済性を高めることができる酸性ガス除去方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、アルカリ炭酸塩１重量％乃至１７．５重量％と、ヘテロ環アミン化合物１重量％乃至５．５重量％と、前記ヘテロ環アミン化合物のアルキル置換体１重量％乃至８重量％と、残量の水溶液とを含むことを特徴とする。
【０００９】
前記酸性ガス除去用吸収剤の固体塩の沈殿が０．５ｗｔ％以下であることを特徴とする。
【００１０】
酸性ガス除去用吸収剤は、１．１６０ｍｏｌＣＯ２／ｍｏｌ（溶液）以上の二酸化炭素吸収量を有することを特徴とする。
【００１１】
前記アルカリ炭酸塩は、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、炭酸ナトリウム（ａ２ＣＯ３）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、炭酸カリウム（ＫＨＣＯ３）および重炭酸ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）からなる群より選択された１種以上を含むことを特徴とする。
【００１２】
前記ヘテロ環アミン化合物は、下記の化学式１の化合物を含むことを特徴とする。
［化１］
2016083657.tif 000003
前記化学式１において、Ｘは−Ｏ−、−Ｓ−、または−ＮＨ−である。
【００１３】
前記ヘテロ環アミン化合物は、ピペラジンを含むことを特徴とする。
【００１４】
前記ヘテロ環アミン化合物のアルキル置換体は、下記の化学式２の化合物を含むことを特徴とする。
［化２］
2016083657.tif 000004
前記化学式２において、Ｘは−Ｏ−、−Ｓ−、または−ＮＨ−であり、
Ｒ１およびＲ２のそれぞれは、炭素数１乃至４の直鎖または分枝鎖のアルル基である。
【００１５】
前記ヘテロ環アミン化合物のアルキル置換体は、２−メチルピペラジンを含むことを特徴とする。
【００１６】
前記ヘテロ環アミン化合物対前記ヘテロ環アミン化合物のアルキル置体の重量比が０．８乃至１．５であることを特徴とする。
【００１７】
前記ヘテロ環アミン化合物および前記ヘテロ環アミン化合物のアルキル換体の含有量の合計が８重量％乃至１２重量％であることを特徴とする。
【００１８】
アルカリ炭酸塩１４重量％乃至１７重量％と、ピペラジン４重量％乃至５５重量％と、２−メチルピペラジン４重量％乃至７重量％と、残量の水溶液とを含むことを特徴とする。
【００１９】
腐食防止剤、凝集補助剤、酸素抑制剤および消泡剤からなる群より選択れた１種以上が添加剤をさらに含むことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、請求項１の酸性ガス除去用吸収剤と酸性ガスが含まれた気体を接触する段階を含むことを特徴とする。
【００２１】
前記酸性ガス除去用吸収剤と酸性ガスが含まれた気体を接触する段階は５℃乃至９０℃および０．５気圧乃至５気圧の条件で行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、エネルギー消費を削減しながらも、より高い効率で酸性ガスを吸収および除去することができ、安定した組成を有する酸性ガス除去用吸収剤と、高い酸性ガス除去効率および製造安定性を確保しながらも、製造工程に必要なエネルギーおよび吸収剤の費用を節減して製造工程での経済性を高めることができる。
具体的に、前記酸性ガス除去用吸収剤および酸性ガス除去方法を使用する場合、前記吸収剤の主成分の一つであるアルカリ炭酸塩を広い含有量範囲で使用しながらも、成分間の反応などによる固体塩の沈殿またはその析出現象が実質的に発生せず安定した組成を提供することができ、前記吸収剤を使用する酸性ガス除去方法の安定性および信頼度を高めることができる。また、前記吸収剤は、エネルギー消費を削減しながらも、二酸化炭素吸収性能を向上させることができ、前記酸性ガス除去方法の経済性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例２で製造された吸収剤製造後、常温で１０時間保管した後に撮影した写真を示す。
【図２】比較例４の吸収剤を製造し、常温で１０時間保管した後に撮影した写真を示す。
【図３】比較例９の吸収剤を製造し、常温で１０時間保管した後に撮影した写真を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の具体的な実施形態に係る酸性ガス除去用吸収剤および酸性ガス除去方法について、より詳細に説明する。
本発明の一実施形態による酸性ガス除去用吸収剤は、アルカリ炭酸塩１重量％乃至１７．５重量％と、ヘテロ環アミン化合物１重量％乃至５．５重量％と、前記ヘテロ環アミン化合物のアルキル置換体１重量％乃至８重量％と、残量の水溶液とを含む。
本発明者らは、ボイラー排気燃焼ガスなどで酸性ガスのみを選択的に吸収および除去できる方法を研究した結果、実験を通じて確認し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は、上述したアルカリ炭酸塩と共にヘテロ環アミン化合物およびそのアルキル置換体を特定含有量として含む吸収剤が相対的に低いエネルギーを消耗しながらも、より高い効率で酸性ガスを吸収および除去することができ、長時間使用しても安定した組成を維持することができる点を特徴とする。
【００２５】
具体的に、前記一実施形態の酸性ガス除去用吸収剤は、エネルギー消費量を削減しながらも、向上した二酸化炭素吸収性能を有し、また前記アルカリ炭酸塩を広い含有量範囲で使用しながら、成分間の反応などによる固体塩の沈殿またはその析出現象が実質的に発生せず、安定した組成を提供することができる。
前記酸性ガス除去用吸収剤では、固体塩の沈殿が０．５ｗｔ％以下、または０．１ｗｔ％以下発生する場合もあるが、固体塩の沈殿が実質的に存在しないこともある。
また、上述の通り、前記一実施形態の酸性ガス除去用吸収剤は、エネルギー消費量を削減しながら、二酸化炭素吸収性能を向上させることが出来る。具体的に、前記酸性ガス除去用吸収剤は、６０（ｋＪ／ｍｏｌＣＯ２）以下のエネルギー消費で、１．１６０ｍｏｌＣＯ２／ｍｏｌ（溶液）以上の二酸化炭素吸収量を実現できる。
【００２６】
前記酸性ガス除去用吸収剤は、アルカリ炭酸塩１重量％乃至１７．５重量％、または１５重量％乃至１７重量％、または１６重量％乃至１７重量％含む。
従来のよく知られた酸性ガス除去用吸収剤の場合、アルカリ炭酸塩１５重量％内外または１６重量％程度含むことができ、それ以上の含有量の場合、吸収剤に過剰の固体塩の沈殿が発生するか、酸性ガスを除去する時に過剰なエネルギーが消費されるなどの問題があった。
これに対し、本発明の一実施形態の酸性ガス除去用吸収剤は、前記アルカリ炭酸塩を相対的に広い範囲である１重量％乃至１７．５重量％まで含むことができ、特に、１５重量％以上または１６重量％以上の範囲で前記アルカリ炭酸塩を含んでも、固体塩の沈殿が析出されない安定した組成を有している。また、酸性ガスを除去する時に必要なエネルギーも、低く維持することができる。
このような酸性ガス除去用吸収剤の特性は、上述したヘテロ環アミン化合物およびそのアルキル置換体を特定含有量含むことによるものである。
【００２７】
前記アルカリ炭酸塩の具体的な種類が大きく限定されるものではないか、例えば、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、重炭酸カリウム（ＫＨＣＯ３）、重炭酸ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）またはこれらの２種以上の混合物を使用することができる。
上述の通り、本発明の一実施形態の酸性ガス除去用吸収剤は、上述したアルカリ炭酸塩と共に、ヘテロ環アミン化合物１重量％乃至５．５重量％と、前記ヘテロ環アミン化合物のアルキル置換体１重量％乃至８重量％とを含むことができる。
【００２８】
本明細書において、「ヘテロ環アミン化合物」は、１以上のアミン作用基が環の主鎖に含まれる脂肪族または芳香族環化合物を意味する。
ヘテロ環アミン化合物は、アミン作用基に含まれた窒素元素以外の他のヘテロ元素、例えば、窒素、酸素、硫黄などを追加でさらに含むことができる。
また、前記ヘテロ環アミン化合物のアルキル置換体は、前記ヘテロ環アミン化合物の環にアルキル基が１以上置換された化合物を意味し、具体的に、炭素数１乃至１０の直鎖または分枝鎖のアルキル基が前記ヘテロ環アミン化合物の脂肪族または芳香族環の炭素に１以上置換された化合物を意味する。
上述したアルカリ炭酸塩１重量％乃至１７．５重量％、または１５重量％乃至１７重量％、または１６重量％乃至１７重量％と共に、ヘテロ環アミン化合物１重量％乃至５．５重量％または４重量％乃至５．５重量％と、前記ヘテロ環アミン化合物のアルキル置換体１重量％乃至８重量％または４重量％乃至７重量％とを含むことにより、一実施形態の酸性ガス除去用吸収剤は、エネルギー消費量を減らしながらも、より高い効率で酸性ガスを吸収および除去することができ、長時間使用しても安定した組成を維持することができる。
【００２９】
酸性ガス除去用吸収剤のうちアルカリ炭酸塩の含有量が低過ぎれば、酸性ガス吸収性能が十分に確保し難く、前記含有量が高過ぎれば、スラリーポンプを使用しない工程の場合、前記酸性ガス除去用吸収剤のうち固体塩沈殿が析出されてパイプラインを閉塞させ、事故の原因となり、長時間使用する時には組成の安定性が低下する。
また、酸性ガス除去用吸収剤のうちヘテロ環アミン化合物およびヘテロ環アミン化合物のアルキル置換体のそれぞれの含有量が低過ぎれば、酸性ガス吸収性能が十分に確保し難い。酸性ガス除去用吸収剤のうちヘテロ環アミン化合物およびヘテロ環アミン化合物のアルキル置換体のそれぞれの含有量が高過ぎれば、酸性ガス除去用吸収剤のうち固体塩が析出し、長時間使用する時には組成の安定性が低下し得る。
【００３０】
特に、前記ヘテロ環アミン化合物および前記ヘテロ環アミン化合物のアルキル置換体のそれぞれが８重量％以上または１０重量％以上の含有量含まれる場合、製造される酸性ガス除去用吸収剤には、過剰の固体塩の沈殿が発生する。これに対し、ヘテロ環アミン化合物およびヘテロ環アミン化合物のアルキル置換体が混合して使用される場合、これらの含有量の合計が８重量％以上または１０重量％以上の範囲でも、固体塩の沈殿が発生せず、長時間使用する時にも安定した組成を維持することができ、酸性ガスの吸収能力も大きく向上する。具体的に、一実施形態の酸性ガス除去用吸収剤は、ヘテロ環アミン化合物およびヘテロ環アミン化合物のアルキル置換体の含有量の合計で８重量％乃至１２重量％含むことができる。
【００３１】
前記ヘテロ環アミン化合物の具体的な例としては、下記の化１の化合物が挙げられる。
［化１］
2016083657.tif 000005
化１において、Ｘは−Ｏ−、−Ｓ−、または−ＮＨ−である。
そして、ヘテロ環アミン化合物のより具体的な例としては、ピペラジンが挙げられる。
ヘテロ環アミン化合物のアルキル置換体の具体的な例としては、下記の化２の化合物が挙げられる。
［化２］
2016083657.tif 000006
化２において、Ｘは−Ｏ−、−Ｓ−、または−ＮＨ−であり、Ｒ１およびＲ２のそれぞれは、炭素数１乃至４の直鎖または分枝鎖のアルキル基である。
化２において、Ｒ１およびＲ２は、６角環中、Ｘおよび−ＮＨ−を除いた他の位置でそれぞれ炭素に結合する。
【００３２】
前記ヘテロ環アミン化合物のアルキル置換体の具体的な例としては、２−メチルピペラジンが挙げられる。
具体的に、酸性ガス除去用吸収剤は、アルカリ炭酸塩１４重量％乃至１７重量％と、ピペラジン４重量％乃至５．５重量％と、２−メチルピペラジン４重量％乃至７重量％と、残量の水溶液とを含む。
ヘテロ環アミン化合物対ヘテロ環アミン化合物のアルキル置換体の重量比は０．８乃至１．５、または０．９乃至１．３である。
酸性ガス除去用吸収剤は、上述した成分以外に残量の水溶液を含むことができる。水溶液は、水を主成分とする溶媒を意味し、水以外に水溶性を有する他の成分をさらに含むことができる。
酸性ガス除去用吸収剤は、上述した成分以外に追加的な物性の向上または補強のために、公知の添加剤をさらに含むことができ、具体的に腐食防止剤、凝集補助剤、酸素抑制剤、消泡剤またはこれらの２種以上の混合物などをさらに含むことができる。
【００３３】
本発明の酸性ガス除去方法は、酸性ガス除去用吸収剤と酸性スが含まれた気体を接触する段階を含むものである。
酸性ガス除去方法は、高い酸性ガス除去効率および製造工程の安定性を確保しながらも、製造工程に必要なエネルギーおよび吸収剤の費用節減を通じて製造工程の経済性を高めることができる。
具体的に、酸性ガス除去方法は、酸性ガス除去用吸収剤を長時間使用しても固体塩の沈殿またはその析出現象が実質的に発生しないため、製造工程の安定性および信頼度を高めることができ、エネルギー消費を節減しながらも、二酸化炭素吸収性能を向上させ、製造工程の経済性および効率性を高めることができる。
【００３４】
酸性ガス除去用吸収剤に関する具体的な例としては、例えば、ボイラー燃焼排気ガスのように燃料を燃やした後、二酸化炭素が含まれたガスとナフサクラッキングのように石油化学原料物質（メタン、エチレン、アセチレン、一酸化炭素など）と混合されたガスのうち二酸化炭素が含まれたガス、埋立地および廃棄物の腐敗ガス内の二酸化炭素が含まれたガス、製鉄セメントアルミニウムマグネシウムのように金属元素と結合した二酸化炭素などの気体であってもよい。
また、酸性ガス除去用吸収剤と酸性ガスが含まれた気体を接触する段階で、使用可能な方法および装置が大きく限定されるものではなく、例えば、充填物やプレートが含まれている吸収塔形式、スプレー方式、気泡塔方式など、通常知られた装置および方法が使用されてもよい。
そして、酸性ガス除去用吸収剤と酸性ガスが含まれた気体を接触させる段階で適用可能な反応条件も大きく限定されるものではなく、例えば、前記段階は、５℃乃至９０℃の温度および０．５気圧乃至２０気圧の条件で行なってもよい。
【００３５】
以下、本発明を下記の実施例でより詳細に説明する。但し、下記の実施例は、本発明を例示するだけで、本発明の内容が下記の実施例によって限定されるものではない。
［実施例および比較例：酸性ガス除去用吸収剤の製造］
常温で、表１に記載された原料物質を秤量して物理的にボールミルとミキサーを利用して混合した後、これを撹拌槽に入れて５０℃で撹拌し、酸性ガス除去用吸収剤を製造した。製造された酸性ガス除去用吸収剤の具体的な組成を、表１に記載した。
そして、前記製造された酸性ガス除去用吸収剤をボイラー燃焼排気ガス（二酸化炭素含有率約１２％）と接触させた後に、撹拌装置を利用して二酸化炭素を吸収した後、気体クロマトグラフィーを利用して二酸化炭素吸収量を測定し、時差熱量分析装置を利用して所要エネルギーを求めた。
【表１】
2016083657.tif 000007
１）吸収剤の残りの組成：Ｈ２Ｏ、消泡剤約０．０１ｗｔ％、腐食防止剤約０．０１ｗｔ％
２）ＭＥＡ：メチルエチルアミン、ＰＺ：ピペラジン、２ＭＰＺ：２−メチル−ピペラジン
【００３６】
表１に示すように、ピペラジンと２−メチル−ピペラジンを共に使用する実施例１乃至３の吸収剤が、メチルエチルアミンを主要成分とする比較例１の吸収剤およびピペラジンまたは２−メチル−ピペラジンのいずれか一つを主要成分として使用する比較例２乃至３に比べて、より少ないエネルギーを使用しながらも、より高い二酸化炭素吸収性能を発揮する点が確認された。
具体的に、実施例１乃至３の吸収剤は、６０（ｋＪ／ｍｏｌＣＯ２）以下のエネルギーを使用しながらも、１．１６０（ｍｏｌＣＯ２／（ｍｏｌ［溶液］）以上の二酸化炭素吸収性能を有していた。
また、実施例１乃至３の吸収剤の場合、アルカリ炭酸塩を１４重量％乃至１７重量％範囲で使用し、ピペラジンおよび２−メチル−ピペラジンの含有量の合計が８重量％乃至１２重量％の範囲でも、安定した組成を有することができる点が確認され、製造された時点や常温で長時間維持する場合も、固体塩の沈殿が析出されない点が確認された。
【００３７】
具体的に、図１は、実施例２で製造された吸収剤を製造し、常温で１０時間保管した後に撮影した写真を示したものである。図１に示すように、実施例２の吸収剤には、固体塩の沈殿が実質的に存在しない点が確認された。
これに対し、アルカリ炭酸塩１７重量％およびピペラジン１０重量％を含む比較例４の場合、吸収剤に固体塩の沈殿が析出が確認された。具体的に、図２には、比較例４の吸収剤を製造し、常温で１０時間保管した後に撮影した写真を示したが、図２に示すように、比較例４の吸収剤には、過剰の固体塩の沈殿が析出される点が確認された。
【００３８】
また、アルカリ炭酸塩を１７重量％含み、ピペラジン６重量％および２−メチル−ピペラジン６重量％を含む比較例８の吸収剤、およびピペラジンおよび２−メチル−ピペラジンをそれぞれ５重量％で使用したが、アルカリ炭酸塩を１８重量％含む比較例９の吸収剤も、製造後、常温で１０時間保管する場合、固体塩の沈殿が析出される点が確認された。具体的に、比較例９の吸収剤に固体塩の沈殿が析出される点は、図３で確認される。
つまり、前記実施例の吸収剤は、主成分の一つであるアルカリ炭酸塩を広い含有量範囲で使用しながらも、成分間の反応などによる固体塩の沈殿は実質的に発生せず、安定した組成を提供することができ、前記吸収剤を使用した製造工程の安定性および信頼度を高めることができる。さらに、前記実施例の吸収剤は、相対的に低いエネルギーを消耗しながらも、二酸化炭素吸収性能を向上させることができ、製造工程の経済性および効率を高めることができる。
【図１】
2016083657.tif 000010
【図２】
2016083657.tif 000011
【図３】
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