(57)【要約】【課題】酸性ガス吸収液、及びそれを用いた酸性ガス分離回収方法を提供する。【解決手段】酸性ガス吸収液は、カチオンとアニオンからなるイオン液体を含み、アニオンはエーテル結合を有するカルボキシレートである。カルボキシレートは、一般構造式１で表されると好ましい。          Ｒ２−Ｏ−Ｒ１−ＣＯ２−・・・（式１）  式１中、Ｒ１は、無置換又は置換基を有する、飽和又は不飽和の直鎖状炭化水素基を表す。Ｒ２は、無置換又は置換基を有する、飽和又は不飽和の、炭化水素基若しくはヘテロ原子含有炭化水素基を表す。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カチオンとアニオンからなるイオン液体を含み、前記アニオンはエーテル結合を有するカルボキシレートである、酸性ガス吸収液。
【請求項２】
前記カルボキシレートは、下記一般構造式１で表される、請求項１に記載の酸性ガス吸収液。
Ｒ２−Ｏ−Ｒ１−ＣＯ２−・・・（式１）
式１中、Ｒ１は、無置換又は置換基を有する、飽和又は不飽和の直鎖状炭化水素基を表す。Ｒ２は、無置換又は置換基を有する、飽和又は不飽和の、炭化水素基若しくはヘテロ原子含有炭化水素基を表す。
【請求項３】
前記Ｒ１は、無置換又は置換基を有する、炭素数２以上の飽和又は不飽和の直鎖状炭化水素基を表す、請求項２に記載の酸性ガス吸収液。
【請求項４】
前記Ｒ１は、無置換又は置換基を有するエチレン基である、請求項３に記載の酸性ガス吸収液。
【請求項５】
前記カルボキシレートは、２つ以上のエーテル結合を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸性ガス吸収液。
【請求項６】
前記カチオンは窒素含有化合物である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸性ガス吸収液。
【請求項７】
前記窒素含有化合物はイミダゾリウム骨格を有する、請求項６に記載の酸性ガス吸収液。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の酸性ガス吸収液を、酸性ガスを含む混合ガスと接触させることによって酸性ガスを前記酸性ガス吸収液に吸収させて、前記混合ガスから前記酸性ガスを選択的に分離する吸収工程を含む、酸性ガス分離回収方法。
【請求項９】
酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収液を、吸収時の温度より高温にすることで前記酸性ガスを放散させて回収し、前記酸性ガス吸収液を再生する加熱再生工程を更に含む、請求項８に記載の酸性ガス分離回収方法。
【請求項１０】
前記加熱再生工程の圧力が吸収時の圧力より低い、請求項９に記載の酸性ガス分離回収方法。
【請求項１１】
酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収液を、吸収時の圧力より低圧にすることで前記酸性ガスを放散させて回収し、前記酸性ガス吸収液を再生する減圧再生工程を更に含む、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の酸性ガス分離回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸性ガスを吸収する酸性ガス吸収液及びその酸性ガス吸収液を用いた酸性ガス分離回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸性ガス、特に二酸化炭素を分離回収する技術は、天然ガスを原料とする水素やメタンの製造、宇宙空間や海中などの閉鎖状態にある住環境の維持等に必要であり、また、温暖化ガス排出量の削減の観点から火力発電所や製鉄所などの大量排出源を対象として盛んに研究されている。また、窒素酸化物、硫黄酸化物、硫化水素、無機酸や有機酸等の二酸化炭素以外の酸性ガスの除去も産業的・社会的に重要な技術である。酸性ガス分離技術としては、物理吸収法、化学吸収法、膜分離法、吸着法などが知られている。
【０００３】
このうち、化学吸収法は酸性ガスと化学反応する吸収液を用いた酸性ガス分離技術である。例えば、酸性ガスを含む気体を室温付近で吸収液に接触させ、酸性ガスを吸収液に化学的に吸収させ、酸性ガス濃度が減少した気体と酸性ガスを吸収した吸収液とを分離する。そして、分離した吸収液を昇温することで酸性ガスを吸収液から放散させて酸性ガスを回収する。また、酸性ガスを放散した吸収液は再生され、再び酸性ガスの分離回収に利用される。
【０００４】
この化学吸収法として、例えば特許文献１には、アルコールと塩基性化合物からなる混合溶液から構成される化学吸収液により、混合ガス中の二酸化炭素を化学的に吸収して分離回収する方法が記載されている。また、特許文献２には、不揮発性のイオン液体からなる吸収液を用いて、二酸化炭素を選択的に除去する環境浄化方法が記載され、アニオンとしてアルキルカルボン酸を使用できることが記載されている。
【０００５】
また、物理吸収法は、物理的に酸性ガスを吸収できる液体を用いた酸性ガス分離技術であり、酸性ガス吸収量の圧力依存性などを利用する。例えば、酸性ガスを含む気体を高圧下で吸収液に接触させ、吸収液に酸性ガスを吸収させ、酸性ガス濃度が減少した気体と酸性ガスを吸収した吸収液とを分離する。そして、分離した吸収液を減圧することで酸性ガスを吸収液から放散させて酸性ガスを回収する。また、酸性ガスを放散した吸収液は再生され、再び酸性ガスの分離回収に利用される。
【０００６】
この物理吸収法として、例えば特許文献３には、エーテル基及び／又はエステル基を有するイオン液体を少なくとも含む酸性ガス吸収液を用いた酸性ガス分離回収方法が記載され、アニオンとしてアセテートが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−２３６１６５号公報
【特許文献２】特開２０１２−０５５７８５号公報
【特許文献３】特開２０１３−０１７９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の化学吸収法は、汎用性に優れた技術であるが、吸収液を再生するために１００℃以上の高温条件が必要となったり、吸収液と二酸化炭素との化学結合を切断する反応熱に加えて、比熱容量の大きい水の昇温と水の蒸発に要する熱エネルギーが多大に掛かり、吸収液再生に要する熱エネルギーが著しく大きいことが課題とされていた。また、昇温により吸収液が揮発するため、回収器などの付属設備を設置しなければならず、過剰の設備投資が必要であった。特許文献１に記載されている二酸化炭素の分離回収方法も、アルコールの蒸発潜熱によるエネルギー損失が生じる問題がある。これらの課題を解決するために、吸収液には、不揮発性、低比熱の特性が求められる。
【０００９】
ここで、イオン液体は、一般に、カチオンとアニオンから構成される液状の塩であり、その特徴として、蒸気圧が非常に低いこと、難燃性であること、熱・化学的に安定であること、幅広い温度範囲で液体であること、低い比熱を有すること等が挙げられる。従って、イオン液体は、吸収液に求められる前述の不揮発性、低比熱の特性を備えている。しかし、イオン液体を酸性ガス分離回収方法の吸収液として使用する研究は、いまだ十分とはいえない。
【００１０】
イオン液体を利用した特許文献２や３の技術は、低比熱かつ不揮発性というイオン液体の特徴を活かしたもので優れた方法である。しかし、吸放出時の温度及び圧力変化で回収できる酸性ガス量は必ずしも十分ではなく、さらに高効率の吸収液の技術開発が待たれていた。
【００１１】
すなわち、本発明の課題は、化学吸収性および物理吸収性の双方に優れた酸性ガス吸収液を提供すること、及びそれを用いた酸性ガス分離回収方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、イオン液体の酸性ガス吸収量並びにその温度依存性及び圧力依存性の制御を目標として鋭意研究開発を積み重ねた結果、常圧域においてはカルボキシレート部位が二酸化炭素の化学吸収能を向上させ、高圧域においてはエーテル結合部位が二酸化炭素の物理吸収能を向上させることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明の酸性ガス吸収液は、カチオンとアニオンからなるイオン液体を含み、前記アニオンはエーテル結合を有するカルボキシレートである。
【００１４】
前記カルボキシレートは、下記一般構造式１で表されると好ましい。
Ｒ２−Ｏ−Ｒ１−ＣＯ２−・・・（式１）
式１中、Ｒ１は、無置換又は置換基を有する、飽和又は不飽和の直鎖状炭化水素基を表す。Ｒ２は、無置換又は置換基を有する、飽和又は不飽和の、炭化水素基若しくはヘテロ原子含有炭化水素基を表す。
【００１５】
前記Ｒ１は、無置換又は置換基を有する、炭素数２以上の飽和又は不飽和の直鎖状炭化水素基であると好ましい。
【００１６】
前記Ｒ１は、無置換又は置換基を有するエチレン基であると好ましい。
【００１７】
前記カルボキシレートは、２つ以上のエーテル結合を有すると好ましい。
【００１８】
前記カチオンは窒素含有化合物であると好ましい。
【００１９】
前記窒素含有化合物はイミダゾリウム骨格を有すると好ましい。
【００２０】
また、本発明の酸性ガス分離回収方法は、前記の酸性ガス吸収液を、酸性ガスを含む混合ガスと接触させることによって酸性ガスを前記酸性ガス吸収液に吸収させて、前記混合ガスから前記酸性ガスを選択的に分離する吸収工程を含む。
【００２１】
酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収液を、吸収時の温度より高温にすることで前記酸性ガスを放散させて回収し、前記酸性ガス吸収液を再生する加熱再生工程を更に含むと好ましい。
【００２２】
前記加熱再生工程の圧力が吸収時の圧力より低いと好ましい。
【００２３】
酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収液を、吸収時の圧力より低圧にすることで前記酸性ガスを放散させて回収し、前記酸性ガス吸収液を再生する減圧再生工程を更に含むと好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の酸性ガス吸収液は、溶媒として水を必要とせず、常圧域においては酸性ガス化学吸収能に優れるので、室温程度で多量の酸性ガスを吸収する一方、１００℃以下の低温で、吸収した酸性ガスを効率的に放散できる。また、高圧域においては酸性ガス物理吸収能に優れるので、高圧域で酸性ガスを吸収する一方、低圧域で酸性ガスを効率的に放散できる。また、その酸性ガス吸収液を用いた酸性ガス分離回収方法は、省エネルギーかつ高効率である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】二酸化炭素吸収試験装置（常圧）を示す図。
【図２】二酸化炭素吸収試験装置（高圧・体積膨張率測定）を示す図。
【図３】二酸化炭素吸収試験装置（高圧・ガス吸収量測定）を示す図。
【図４】［ｅｍｉｍ］［１Ｏ２Ｏａｃｅ］のＮＭＲスペクトル。
【図５】ＣＯ２吸収後の［ｅｍｉｍ］［１Ｏ２Ｏａｃｅ］のＮＭＲスペクトル。
【図６】［ｅｍｉｍ］［１Ｏ２Ｏｐｒｏ］のＮＭＲスペクトル。
【図７】ＣＯ２吸収後の［ｅｍｉｍ］［１Ｏ２Ｏｐｒｏ］のＮＭＲスペクトル。
【図８】ＣＯ２吸収後の［ｅｍｉｍ］[ａｃｅ]のＮＭＲスペクトル。
【図９】イオン液体の粘度の温度依存性を示すグラフ。
【図１０】イオン液体の密度の温度依存性を示すグラフ。
【図１１】酸性ガス吸収液の二酸化炭素吸収量の温度依存性を示すグラフ。
【図１２】酸性ガス吸収液の二酸化炭素吸収量の圧力依存性を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の酸性ガス吸収液は、カチオン及びアニオンからなるイオン液体を含む。
【００２７】
本発明に係るイオン液体は、１００℃、大気圧で液体の塩である。本発明に用いるイオン液体は、特に室温（２５℃）で液体であると好ましい。すなわち、本発明に係るイオン液体の融点は、１００℃以下であれば特に限定されないが、５０℃未満であると好ましく、２５℃未満であるとより好ましい。また、本発明に係るイオン液体の融点の下限は、特に限定されない。
【００２８】
（アニオン）
本発明に係るイオン液体を構成するアニオンは、エーテル結合を有するカルボキシレートである。
【００２９】
エーテル結合を有するカルボキシレートは、下記一般構造式１で表されるものであると好ましい。
Ｒ２−Ｏ−Ｒ１−ＣＯ２−・・・（式１）
式１中、Ｒ１は、無置換又は置換基を有する、飽和又は不飽和の直鎖状炭化水素基を表す。Ｒ２は、無置換又は置換基を有する、飽和又は不飽和の、炭化水素基若しくはヘテロ原子含有炭化水素基を表す。
【００３０】
Ｒ１としては、例えば、無置換又は置換基を有するメチレン基、エチレン基、ｎ−プロピレン基、ｎ−ブチレン基、ｎ−ペンチレン基、ｎ−ヘキシレン基、ｎ−ヘプチレン基、ｎ−オクチレン基などのアルキレン基；これらのアルケニレン基、アルキニレン基が挙げられる。中でも、Ｒ１は、無置換又は置換基を有する、炭素数２以上の飽和又は不飽和の直鎖状炭化水素基であると好ましく、無置換又は置換基を有するエチレン基がより好ましく、無置換のエチレン基が特に好ましい。
【００３１】
Ｒ２としては、例えば、無置換又は置換基を有するメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基などのアルキル基；これらのアルケニレン基、アルキニレン基；これらのアルキル基、アルケニレン基、アルキニレン基の炭素原子の少なくとも一つがヘテロ原子で置き換わったヘテロ原子含有炭化水素基が挙げられる。ヘテロ原子含有炭化水素基のヘテロ原子は、炭素原子及び水素原子以外であれば特に限定されず、窒素原子、酸素原子、硫黄原子などが挙げられる。ヘテロ原子含有炭化水素基としては、例えばメトキシメチレン基、メトキシエチレン基、メトキシプロピレン基、メトキシブチレン基などのメトキシアルキレン基；エトキシメチレン基、エトキシエチレン基、エトキシプロピレン基、エトキシブチレン基などのエトキシアルキレン基；などのアルキルオキシアルキレン基が挙げられる。Ｒ２がアルキルオキシアルキレン基の場合、本発明に係るカルボキシレートは、２つ以上のエーテル結合を有する。このように、本発明に係るカルボキシレートは、２つ以上のエーテル結合を有すると好ましい。
【００３２】
本発明に係るアニオンの分子量は、特に限定されないが、３００以下であると好ましい。イオン液体のアニオンがこの範囲にあると、酸性ガス吸収液の酸性ガス吸収性・放散性の点で好ましい。
【００３３】
（カチオン）
本発明に係るカチオンは、前記のアニオンとイオン液体を形成するものであれば、特に限定されないが、例えば、窒素含有化合物、リン含有化合物、硫黄含有化合物などが挙げられる。中でも、窒素含有化合物が好ましい。窒素含有化合物のカチオンとしては、イミダゾリウム骨格、ピロリジニウム骨格、ピリジニウム骨格、ピペリジニウム骨格、ピリミジニウム骨格などを有する窒素含有化合物、四級アンモニウムなどが挙げられる。
【００３４】
窒素含有化合物の中でも、イミダゾリウム骨格を有する窒素含有化合物が好ましい。イミダゾリウム骨格を有する窒素含有化合物としては、１−メチルイミダゾリウム、１−エチルイミダゾリウム、１−プロピルイミダゾリウム、１−ブチルイミダゾリウムなどの１つのアルキルで置換された非対称型のイミダゾリウム；１,３−ジメチルイミダゾリウム、１,３−ジエチルイミダゾリウム、１,３−ジプロピルイミダゾリウム、１,３−ジブチルイミダゾリウムなどの２つのアルキルで置換された対称型のイミダゾリウム；１−メチル−３−エチルイミダゾリウム、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム、１−メチル−３−ブチルイミダゾリウム、１−エチル−３−プロピルイミダゾリウム、１−エチル−３−ブチルイミダゾリウム、１−プロピル−３−ブチルイミダゾリウムなどの２つのアルキルで置換された非対称型のイミダゾリウム；２つ以上のアルキルで置換されたイミダゾリウムなどが挙げられる。中でも、２つのアルキルで置換されたイミダゾリウムが好ましく、２つのアルキルで置換された非対称型のイミダゾリウムがより好ましく、１−メチル−３−エチルイミダゾリウムが特に好ましい。
【００３５】
これらの具体的なカチオンは、それぞれ、前述の具体的なアニオンと任意に組み合わせて用いることができる。
【００３６】
本発明に係るカチオンの分子量は、特に限定されないが、３００以下の範囲にあると好ましい。カチオンの分子量がこの範囲にあると、酸性ガス吸収液の酸性ガス吸収性・放散性の点で好ましい。
【００３７】
（イオン液体）
本発明に係るイオン液体は、公知の方法により製造することができ、原料に応じて最適な条件を採用すればよい。例えば、カチオンが前述のカチオンであり、アニオンが炭酸エステルイオンである炭酸エステルオニウム塩（以下、炭酸エステルオニウム塩類という。）に、前述のエーテル結合を有するカルボキシレートに対応するエーテル結合を有するカルボン酸（以下、原料カルボン酸という。）を作用させる方法や、カチオンが前述のカチオンであり、アニオンが水酸化物イオンである水酸化オニウム塩（以下、水酸化オニウム塩類という。）に、原料カルボン酸を作用させる方法等を用いることができるが、これらに限定されない。
【００３８】
好ましい具体的な調製条件は以下の通りである。
炭酸エステルオニウム塩類又は水酸化オニウム塩類１モルに、有機溶媒中、０〜６０℃、好ましくは１０〜４０℃で、０．９〜１．５モル、好ましくは０．９５〜１．２モル、より好ましくは１．０〜１．０５モルの原料カルボン酸を添加する。その後、反応混合物から、減圧下、０〜８０℃、好ましくは２０〜７０℃で有機溶媒及び過剰の原料を留去すれば、本発明に係るイオン液体を得ることができる。得られたイオン液体は、必要に応じて有機溶剤で洗浄し、乾燥すれば、精製することができる。洗浄に使用する有機溶剤は、原料と混合し、イオン液体と分液するものであれば特に限定されないが、トルエン等の芳香族炭化水素化合物、ヘキサン等の脂肪族炭化水素化合物、酢酸エチル等のエステル化合物等が挙げられる。
ここで、炭酸エステルオニウム塩類は、Ｎ−アルキルイミダゾール類、Ｎ−アルキルピロリジン類、ピリジン類、Ｎ−アルキルピペリジン類、ピリミジン類、又は三級アミン類に、炭酸ジメチルや炭酸ジエチル等の炭酸ジエステル類を反応させれば製造することができる。また、水酸化オニウム塩類は、対応するハロゲン化オニウム塩に、水又はアルコール溶媒中、酸化銀（Ｉ）、水酸化アルカリ金属、又は強塩基性イオン交換樹脂を作用させれば製造することができる。
【００３９】
本発明に係るイオン液体の分子量は、特に限定されないが、６００以下の範囲にあると好ましい。イオン液体の分子量がこの範囲にあると、酸性ガス吸収液の酸性ガス吸収性・放散性の点で好ましい。
【００４０】
本発明に係るイオン液体としては、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  ２−メトキシエトキシアセテート（略記：［ｅｍｉｍ］[１Ｏ２Ｏａｃｅ]）及び１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  ３−（２−メトキシエトキシ）プロピオネート（略記：［ｅｍｉｍ］［１Ｏ２Ｏｐｒｏ］）が好ましく、［ｅｍｉｍ］［１Ｏ２Ｏｐｒｏ］がより好ましい。
【００４１】
（酸性ガス吸収液）
本発明の酸性ガス吸収液は、前記の、カチオン及びアニオンからなるイオン液体を含む。イオン液体は、単独又は複数で用いることができ、例えば、主たるイオン液体の融点が常温（２５℃）より高い場合には、希釈剤に溶解して用いることができる。希釈剤としては、本発明に係るイオン液体を用いることもでき、他の一般にイオン液体と称されるカチオン及びアニオンからなるイオン液体類、ジエチレングリコール類、アルコール類、水などが挙げられる。酸性ガス吸収液の蒸気圧を低減して揮発による損失を抑制するためには、イオン液体類又は高沸点のジエチレングリコール類の使用が好ましい。
【００４２】
また、本発明の酸性ガス吸収液は、本発明を阻害しない範囲で、他の成分を含むことができる。
【００４３】
本発明の酸性ガス吸収液は、１０℃において、イオン液体１モルあたり０．１５モル以上の二酸化炭素を吸収できると好ましい。また、本発明の酸性ガス吸収液は、温度差７０℃で、必要により圧力をスイングさせることにより、イオン液体１モルあたり０．１モル以上の二酸化炭素を回収できると好ましく、温度差７０℃で、イオン液体１モルあたり０．２モル以上の二酸化炭素を回収できるとより好ましい。また、イオン液体は、１００℃以下の温度範囲で、必要により圧力をスイングさせることにより、２５℃で吸収した二酸化炭素の８０％以上を放散できるイオン液体を用いることが好ましい。ここで、二酸化炭素吸収量は、後述の方法で測定したものである。
【００４４】
本発明に係る酸性ガス吸収液の粘度は特に限定されないが、上限が、２５℃で４００ｍＰａ・ｓ未満であると好ましく、２５℃で３００ｍＰａ・ｓ未満であるとより好ましい。酸性ガス吸収液の粘度がこの範囲にあると、酸性ガス吸収液の酸性ガス吸収性・放散性の点で好ましい。また、本発明に係る酸性ガス吸収液の密度は特に限定されないが、上限が、２５℃で１．５ｇ／ｃｍ３未満であると好ましく、２５℃で１．２ｇ／ｃｍ３未満であるとより好ましい。酸性ガス吸収液の粘度や密度がこの範囲にあると、酸性ガス吸収液の酸性ガス吸収性・放散性の点で好ましい。本発明の酸性ガス吸収液の粘度、密度、及びその温度依存性は、用いるイオン液体のカチオン及びアニオンの種類や希釈剤で調整できる。
【００４５】
（酸性ガス分離回収方法）
次に、本発明の酸性ガス吸収液を用いた酸性ガス分離回収方法について説明する。
前述の酸性ガス吸収液を、酸性ガスを含む２成分又は３成分以上の混合ガスと接触させることによって酸性ガスを前記酸性ガス吸収液に吸収させて、前記混合ガスから前記酸性ガスを選択的に分離する。
【００４６】
酸性ガスとしては、例えば、二酸化炭素、硫化水素、硫黄酸化物、窒素酸化物、無機酸類（塩酸、硝酸、リン酸、硫酸等）、有機酸類（カルボン酸、スルホン酸、炭酸等）などの酸性ガスが挙げられるが、本発明の酸性ガス吸収液を用いた酸性ガス分離回収方法は、特に、二酸化炭素の分離に優れている。上記混合ガスは、これらの酸性ガスを含むガス状の混合物であれば、特に限定されない。また、混合ガス中に含まれる酸性ガスの種類及び組成も特に限定されない。
【００４７】
本発明の酸性ガス分離回収方法では、酸性ガス吸収液を、酸性ガスを含む混合ガスと接触させることによって、酸性ガス吸収液に含まれるイオン液体に酸性ガスを化学的及び／又は物理的に吸収させて、混合ガスから酸性ガスを選択的に分離する（吸収工程）。
【００４８】
本発明の酸性ガス分離回収方法において、酸性ガスを、酸性ガス吸収液に含まれるイオン液体に化学的に吸収させる吸収工程の温度は、特に限定されないが、通常、室温近傍（２５℃±３０℃）又は室温（２５℃）以下である。混合ガスと酸性ガス吸収液の接触方法は、酸性ガスが酸性ガス吸収液に化学的に吸収される限り、特に限定されない。例えば、酸性ガス吸収液中に混合ガスをバブリングさせる方法、混合ガスに酸性ガス吸収液をスプレーする方法、酸性ガス吸収液を含浸又はゲル化させた材料と混合ガスを接触させる方法などが挙げられる。
【００４９】
本発明の酸性ガス分離回収方法において、酸性ガスを、酸性ガス吸収液に吸収させる物理吸収工程の圧力は、特に限定されないが、通常、大気圧以上、好ましくは２ＭＰａ以上、より好ましくは４ＭＰａ以上である。混合ガスと酸性ガス吸収液の接触方法は、酸性ガスが酸性ガス吸収液に吸収される限り、特に限定されない。例えば、前述の化学的に吸収させる方法と同様の方法などが挙げられる。物理的吸収と前述の化学的吸収は、別工程で行うこともでき、同時に行うこともできる。
【００５０】
酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収液は、例えば、混合ガスと、酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収液とを分離し、分離した酸性ガス吸収液を加熱又は／及び減圧することで酸性ガスを放散させて、酸性ガス吸収液を再生して再利用できる。分離した酸性ガス吸収液の加熱（加熱再生工程）と減圧（減圧再生工程）は、別工程で行うこともでき、同時に行うこともできる。
【００５１】
酸性ガス吸収液を加熱する場合、酸性ガスを吸収する温度よりも５〜１００℃高い温度条件に設定することにより、酸性ガスを放散できる。例えば、酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収液を、吸収時の温度より高温に昇温して、吸収した酸性ガスを放散させて回収し、前記酸性ガス吸収液を再生すると好ましい。１００℃以下の温度条件で酸性ガスの放散を行うと、１００℃以下の未利用の低品位廃熱を利用できるため、１００℃以上の熱源を必要とする従来技術と比較して省エネルギーである。
また、酸性ガス吸収液を減圧する場合、酸性ガスを吸収した圧力よりも低圧条件に設定することにより、酸性ガスを放散できる。圧力条件は対象とする酸性ガス除去プロセスに応じて設定することができる。酸性ガス吸収液を減圧する際の温度は、特に限定されないが、酸性ガスを吸収した温度、即ち室温近傍（２５℃±３０℃）又は室温（２５℃）以上であると好ましい。
【００５２】
中でも、加熱再生工程において、温度を吸収時の温度より高温かつ１００℃以下とし、かつ圧力を酸性ガス吸収時の圧力より低くして、１００℃以下の昇温で吸収した酸性ガスの８０％以上を放散させて回収し、前記酸性ガス吸収液を再生すると好ましい。
【００５３】
酸性ガス吸収液を再生する装置は、吸収した酸性ガスが放散され、酸性ガス吸収液中のイオン液体が再生されるのであれば、特に限定されない。
【００５４】
本発明の酸性ガス分離回収方法によれば、吸収量が多いイオン液体を利用することで、プロセスの酸性ガス除去効率を高めることができる。また、従来の酸性ガス吸収液再生方法と比較して、これまで未使用であった１００℃以下の低品位廃熱を有効利用できるため、酸性ガス吸収液の再生に要する熱エネルギーを低減できる。更に、酸性ガス吸収液に含まれるイオン液体の分子構造及び濃度を制御することで、対象とする酸性ガスに最適な分離プロセスを提供できる。
【００５５】
（実施例）
以下、本発明を実施例に基づき説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。測定は、以下の測定方法を用いた。圧力は、特に断りのない限り絶対圧である。
（１）ＮＭＲスペクトル
イオン液体、イオン液体を含む酸性ガス吸収液、又は二酸化炭素を吸収したこれらの、１Ｈ−ＮＭＲスペクトル及び１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルは、ＪＥＯＬ  ＲＥＺＯＮＡＮＣＥ製ＥＣＡII６００を用いて測定した。特に断りの無い限り測定温度は４０℃とし、キャピラリに封入したベンゼン−ｄ６をロック溶媒として用いた。
（２）粘度及び密度
イオン液体、又はイオン液体を含む酸性ガス吸収液の粘度及び密度は、Ａｎｔｏｎ  Ｐａａｒ製粘度計Ｓｔａｂｉｎｇｅｒ  ＳＶＭ３０００及びＡｎｔｏｎ  Ｐａａｒ製密度計ＤＭＡ５０００Ｍを用いて測定した。
【００５６】
（３）二酸化炭素吸収量（常圧）
図１に示す、二酸化炭素吸収試験装置を用いて常圧で測定を行った。二酸化炭素吸収試験装置は、ガラス製の反応容器１１２に窒素又は二酸化炭素を導入するための、窒素又は二酸化炭素のボンベ１０１、減圧弁１０２、流量計１０３、バルブ１０４、コイル状の熱交換器１０５、及びバルブ１０６、並びに、熱媒１０７を入れる恒温槽１０８、その恒温槽１０８内の熱媒１０７の温度を測定する白金測温体１０９を接続した抵抗表示器１１０、恒温槽１０８内の熱媒１０７の温度を一定に調節する冷却水循環装置１１１、反応容器１１２内に入れた回転子１１３を回転させるマグネチックスターラー１１４を備える。
反応容器１１２には、栓１１５、ガス導入管１１６、バルブ付き放出管１１７を取り付けることができる。バルブ１０６は、反応容器１１２に取り付けられたガス導入管１１６と接続できる。熱交換器１０５及び反応容器１１２は、恒温槽１０８の熱媒１０７に浸され、冷却水循環装置１１１で一定の温度に保たれる。反応容器１１２内には、回転子１１３が入れてあり、マグネチックスターラー１１４によって、反応容器１１２内の酸性ガス吸収液を撹拌できる。
以下に、この二酸化炭素吸収試験装置を用いた、二酸化炭素吸収量測定フローを記載する。
１）窒素雰囲気下で、所定量（約１０ｃｃ）の酸性ガス吸収液をガラス製の反応容器１１２に取り分け、反応容器１１２の口を栓１１５で封じる。反応容器全体の質量を分析天秤で計測し、これから風袋（反応容器１１２、回転子１１３及び栓１１５）の質量を差し引き、酸性ガス吸収液の質量Ｗ１を得る。
２）反応容器１１２にガス導入管１１６及び放出管１１７を取り付け、再度、質量を計測して反応容器全体の質量Ｗ２を得る。
３）反応容器１１２を恒温槽１０８に設置する。ガス導入管１１６をバルブ１０６に接続する。
４）恒温槽１０８の温度を４０℃に保ち、窒素のみを反応容器１１２に流通させ、容器内を窒素で置換する。一定時間（例えば６０分）毎に反応容器全体の質量を分析天秤で測定する。測定毎の質量変化が０．００１ｇ以下になった際の、反応容器全体の質量をＷ３とする。
５）続いて、二酸化炭素を反応容器１１２に流通させ、酸性ガス吸収液に二酸化炭素を吸収させる。一定時間（例えば６０分）毎に反応容器全体の質量を分析天秤で測定する。測定毎の質量変化が０．００１ｇ以下になった際の、反応容器全体の質量をＷ４とする。
６）酸性ガス吸収液に吸収された二酸化炭素の質量ＷＣＯ２を下記式に基づき求める。
ＷＣＯ２＝Ｗ４−Ｗ３
また、酸性ガス吸収液中のイオン液体１モルあたりの二酸化炭素吸収量αＣＯ２を下記式に基づき決定する。
αＣＯ２＝（ＷＣＯ２／ＭＣＯ２）／（Ｗ１／ＭＩＬ）
ここで上記式中、ＭＣＯ２は二酸化炭素の分子量であり、ＭＩＬはイオン液体の分子量である。
７）恒温槽１０８の温度を適宜変更し、前記５）〜６）の操作と解析を行い、各温度における二酸化炭素吸収量を決定する。その後、４０℃で吸収された二酸化炭素の質量を再度計測し、再現性を確認する。
【００５７】
（４）二酸化炭素吸収量（高圧）
図２と３に示す試験装置を用いて、高圧条件下で二酸化炭素の吸収量を測定した。
（体積膨張率の測定）
図２の体積膨張率測定装置は、真空ポンプ２０１、カセトメーター２０２、撹拌子２０３、サファイアチューブセル２０４、永久磁石２０５、恒温槽２０６、バルブ２０８、バルブ２０９、バルブ２１０、サーミスター２１１、圧力計２１２、冷却水循環装置２１３、二酸化炭素ボンベ２１４を備える。２０７は液相高さを示す。
以下、具体的な操作を説明する。
１）十分に露点が低いグローブボックス内で、サファイアチューブセル２０４に、事前に十分に乾燥した酸性ガス吸収液を所定量（約０．６ｃｃ）仕込み、サファイアチューブセル２０４のバルブ２０８を閉じる。仕込み量（ｗＩＬ）を電子天秤で測定する。
２）サファイアチューブセル２０４を、バルブ２０８を介してガス導入ラインに接続し、恒温槽２０６内部に設置し、バルブ２０８を閉じたまま、バルブ２０９とバルブ２１０を開け、真空ポンプ２０１でガス導入ライン内を十分に脱気する。その後、バルブ２１０を閉じ、バルブ２０９を開けてガス導入ラインに０．１ＭＰａ程度の二酸化炭素を導入し、バルブ２０９を閉じる。その後、バルブ２０８を開けてセル内部に二酸化炭素を導入し、酸性ガス吸収液を撹拌子２０３で１分撹拌した後、バルブ２１０を開けて０．０５ＭＰａ程度まで減圧する。最後に、バルブ２０８を閉じ、ガス導入ラインを再び脱気した後、バルブ２１０を閉じる。以上の作業を５回繰り返す。
３）バルブ２０９を開けて、ガス導入ラインに０．１ＭＰａ程度の二酸化炭素を導入する。その後、バルブ２０９を閉じ、バルブ２０８を開けて、サファイアチューブセル２０４内に二酸化炭素を導入する。
４）サファイアチューブセル２０４外部の永久磁石２０５をモーター（図２に示していない）で上下に動かし、サファイアチューブセル２０４内部の撹拌子２０３を上下振動させ、イオン液体相を撹拌する。この際、撹拌子２０３が液面から出ないよう、永久磁石２０５の位置を調整する。その後、恒温槽２０６の温度を４０℃に保ち、撹拌を継続しつつ、サファイアチューブセル２０４内の圧力を圧力計２１２にて測定する。気液平衡状態に到達したことは、圧力変化が１時間あたり０．０００１ＭＰａ以下になったことで判断する。
５）気液平衡状態に到達した後、カセトメーター２０２による目視で液相の高さ（Ｈ）２０７を計測する。液相の高さ（Ｈ）と液相の体積（Ｖ）には直線関係があり、実験前に作成した検量線と液相の高さ（Ｈ）から液相の体積（Ｖ（ｐ，Ｔ））を算出できる。この操作を、１時間ごとに、合計３回以上行い、その平均を用いて体積膨張率（ΔＶ）を求める。体積膨張率（ΔＶ）は以下の式で定義される。
ΔＶ＝（Ｖ（ｐ，Ｔ）−Ｖ（ｐ０，Ｔ））／Ｖ（ｐ０，Ｔ）
上記式中、Ｖ（ｐ，Ｔ）は平衡圧力ｐ、測定温度Ｔにおける液相の体積、Ｖ（ｐ０，Ｔ）は大気圧（０．１ＭＰａ（二酸化炭素が存在しない））、測定温度Ｔにおける液相の体積である。Ｖ（ｐ０，Ｔ）はＡｎｔｏｎ  Ｐａａｒ製密度計ＤＭＡ５０００Ｍから得た密度を用いる。
６）系内の圧力および恒温槽２０６の温度を適宜変更し、４）と５）の操作を繰り返し、各圧力及び温度における体積膨張率を決定する。
【００５８】
（ガス吸収量の測定）
図３のガス吸収量測定装置は、真空ポンプ３０１、真空計３０２、高圧セル部３０３、ガスチャンバー部３０４、恒温槽３０５、バルブ３０６、バルブ３０７、バルブ３０８、バルブ３０９、バルブ３１０、サーミスター３１１、圧力計３１２、冷却水循環装置３１３、二酸化炭素ボンベ３１４を備える。高圧セル部３０３は、高圧セル３１５、スターラー３１６を備える。
以下、具体的な操作を説明する。
７）十分に露点が低いグローブボックス内で、高圧セル３１５に、事前に十分に乾燥した酸性ガス吸収液を所定量（約１０ｃｃ）仕込み、高圧セル３１５を閉じ、さらにバルブ３０６を閉じ、電子天秤で酸性ガス吸収液の仕込み量を測定する。高圧セル３１５を、バルブ３０６で装置に接続し、バルブ３０６、３０７、３０８、３０９、３１０を開け、真空ポンプ３０１で系内を脱気する。系内の圧力は圧力計３１２と真空計３０２で計測し、圧力計の表示が０．００００ＭＰａ、真空計の指示が２Ｐａ以下に到達した後、さらに６時間以上脱気操作を続ける。その後、バルブ３０８と３１０を閉じ、１２時間以上放置し、圧力計の表示値の変化が０．０００１ＭＰａ／１２ｈ以下であることを確認する。
８）バルブ３０６と３０９を閉じ、バルブ３０８を開けて二酸化炭素を６．０ＭＰａ程度導入する。続いて、バルブ３０８を閉じ、恒温槽３０５の温度を４０℃に保ち、圧力を圧力計３１２で計測する。また、高圧セル３１５内部を、撹拌子（図３に示していない）を回転させ、撹拌する。撹拌子の回転にはスターラー３１６を使用し、以降、撹拌は測定終了まで継続する。
９）圧力変化が１時間あたり０．０００１ＭＰａ以下になった際、ガスチャンバー部３０４が熱平衡に到達したと見なし、圧力を圧力計３１２で測定する。その後、温度と圧力から二酸化炭素のモル体積（ｖ１）を決定し、これとガスチャンバー部３０４の容積から二酸化炭素の物質量（ｎ１）を求める。本測定では、モル体積は、ＮＩＳＴ  ＲＥＦＰＲＯＰ  Ｖｅｒ.９．０を利用して求める。この操作を、１時間ごとに、合計３回以上繰り返し、その平均値を物質量（ｎ１）として採用する。
１０）バルブ３０９、バルブ３０６の順に開け、二酸化炭素を酸性ガス吸収液に吸収させる。圧力変化が１時間あたり０．０００１ＭＰａ以下になった際、気液平衡状態に到達したと見なし、圧力を圧力計３１２で測定する。温度と圧力から二酸化炭素のモル体積（ｖ２）を決定し、下式を用いて、酸性ガス吸収液に吸収された二酸化炭素の物質量（ｎ２）を決定する。
ｎ２＝ｎ１−[Ｖ３−ＶＩＬ（Ｔ）×（１＋ΔＶ（Ｔ，ｐ））]／ｖ２（Ｔ，ｐ）
上記式中、ｎ１はガスチャンバーに導入された二酸化炭素の物質量を、ｖ２（Ｔ，ｐ）は二酸化炭素のモル体積を、ΔＶ（Ｔ，ｐ）は酸性ガス吸収液の体積膨張率を意味する。また、Ｖ３はガスチャンバー部３０４（容積：Ｖ１）と高圧セル部３０３（容積：Ｖ２）の容積の合計であり、ｎ１は下式から求める。
ｎ１＝Ｖ１／ｖ１（Ｔ，ｐ）
上記式中、ｖ１（Ｔ，ｐ）は平衡圧力ｐ、測定温度Ｔにおける二酸化炭素のモル体積である。なお、モル体積はガスの種類、温度、圧力のみで決定される。ＶＩＬ（Ｔ）はガスを吸収する前の酸性ガス吸収液の体積であり、以下の式で求められる。
ＶＩＬ（Ｔ）＝ｗＩＬρ（Ｔ）
上記式中、ｗＩＬは酸性ガス吸収液の仕込み量であり、上記操作７）で決定する。ρ（Ｔ）は酸性ガス吸収液の密度、Ｔは測定温度である。ΔＶ（Ｔ，ｐ）は酸性ガス吸収液の体積膨張率であり、体積膨張率の測定結果から決定する。この操作を、１時間ごとに、合計３回以上繰り返し、その平均値を酸性ガス吸収液に吸収された二酸化炭素の物質量（ｎ２）として採用する。
１１）系内の圧力および恒温槽の温度を適宜変更し、８）から１０）の操作を繰り返し、各圧力及び温度における、イオン液体に吸収された二酸化炭素の物質量を決定する。
１２）イオン液体中の二酸化炭素のモル分率（ｘＣＯ２）は下記式から決定する。
ｘＣＯ２＝ｎ２／（ｎＩＬ＋ｎ２）
ｎＩＬはイオン液体の物質量であり、酸性ガス吸収液の仕込み量ｗＩＬを、酸性ガス吸収液に含まれるイオン液体の分子量ＭＩＬで除することで得られる。
【００５９】
（実施例１）
１）１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  ２−メトキシエトキシアセテートの合成
Ｎ−エチルイミダゾール２６９．２ｇ（２．８モル）、メタノール３５８．９ｇ（１１．２モル）、及び炭酸ジメチル３７８．３ｇ（４．２モル）をステンレス製反応容器に封入し、１時間かけて室温から１１５℃まで昇温した後、１１５℃付近で２０．５時間撹拌した。冷却後、ステンレス製反応容器内をメタノール約１００ｇで洗いながら内容物を抜き取り、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  メチルカーボネート含有液１１０４．０ｇを得た。１Ｈ−ＮＭＲ分析より、Ｎ−エチルイミダゾールの１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  メチルカーボネートへの転換率は６６．８％であった。
この１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  メチルカーボネート含有液５５６．３ｇに、２−メトキシエトキシ酢酸１３４．２ｇ（１．０モル）を２０〜２５℃で１時間かけて滴下した後、１９時間撹拌した。反応液を濃縮して得られた濃縮残をトルエン６００ｇで２回洗浄した後、乾燥した。乾燥後の濃縮残をメタノール２１６ｇに溶解し、１Ｈ−ＮＭＲ分析で確認しながら１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  メチルカーボネートのピークが消失するまで２−メトキシエトキシ酢酸を添加した。このとき、追加で添加した２−メトキシエトキシ酢酸の量は６．１ｇであった。得られた反応混合物を濃縮、トルエン洗浄、乾燥し、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  ２−メトキシエトキシアセテート（略記：［ｅｍｉｍ］[１Ｏ２Ｏａｃｅ]）２４３．７ｇを得た。［ｅｍｉｍ］［１Ｏ２Ｏａｃｅ］の構造式を式２に、ＮＭＲスペクトルを図４に示す。
【００６０】
【化１】
2016077935.tif 000002
【００６１】
２）イオン液体［ｅｍｉｍ］[１Ｏ２Ｏａｃｅ]を酸性ガス吸収液Ｅ１とし、二酸化炭素の分圧（ＰＣＯ２）０．１０ＭＰａにおける二酸化炭素吸収量を、温度を変化させて測定した。その結果を表１に示す。また、酸性ガス吸収液Ｅ１の２５．００℃、４０．００℃、６０．００℃における二酸化炭素吸収量を、圧力を変化させて測定した。その結果を表２に示す。また、大気圧下における粘度と密度の温度依存性を表３、図９、図１０に、それぞれ示す。酸性ガス吸収液Ｅ１の粘度は、２５℃で２８７．１８ｍＰａ・ｓ、密度は１．１１２４ｇ／ｃｍ３であった。酸性ガス吸収液Ｅ１は、２５℃においてイオン液体１モルあたり０．１４モルの二酸化炭素を、８０℃において０．０５モルの二酸化炭素を吸収しており、室温近傍で吸収した二酸化炭素の６４％を８０℃で放散している。二酸化炭素吸収後の酸性ガス吸収液Ｅ１のＮＭＲスペクトルを図５に示す。１Ｈ−ＮＭＲのスペクトル形状が変化し、１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルに二酸化炭素由来のピークが検出されており、二酸化炭素と［ｅｍｉｍ］［１Ｏ２Ｏａｃｅ］が化学的に反応したことを示す。また、２５℃、４ＭＰａにおける二酸化炭素のモル分率は０．５１０であり、イオン液体１モルあたり１．０４モルの二酸化炭素を吸収している。
【００６２】
（実施例２）
１）１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  ３−（２−メトキシエトキシ）プロピオネートの合成
実施例１と同様に反応を行い、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  メチルカーボネート含有液１０５４．９ｇを得た。１Ｈ−ＮＭＲ分析より、Ｎ−エチルイミダゾールの１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  メチルカーボネートへの転換率は５３．６％であった。
この１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  メチルカーボネート含有液７４３．９ｇに、３−（２−メトキシエトキシ）プロパン酸１６３．０ｇ（１．１モル）を２０〜２５℃で１時間かけて滴下した後、１２時間撹拌した。反応液を濃縮して得られた濃縮残をトルエン１０６０ｇで３回洗浄した後、乾燥した。乾燥後の濃縮残をメタノール２４５ｇに溶解し、１Ｈ−ＮＭＲ分析で確認しながら１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  メチルカーボネートのピークが消失するまで３−（２−メトキシエトキシ）プロパン酸を添加した。このとき、追加で添加した３−（２−メトキシエトキシ）プロパン酸の量は１８．８ｇであった。得られた反応混合物を濃縮、トルエン洗浄、ヘキサン洗浄、乾燥し、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  ３−（２−メトキシエトキシ）プロピオネート（略記：［ｅｍｉｍ］［１Ｏ２Ｏｐｒｏ］）２８４．８ｇを得た。［ｅｍｉｍ］［１Ｏ２Ｏｐｒｏ］の構造式を式３に、ＮＭＲスペクトルを図６に示す。
【００６３】
【化２】
2016077935.tif 000003
【００６４】
２）イオン液体［ｅｍｉｍ］［１Ｏ２Ｏｐｒｏ］を酸性ガス吸収液Ｅ２として、ＰＣＯ２＝０．１０ＭＰａにおける二酸化炭素吸収量を測定した。酸性ガス吸収液Ｅ２の二酸化炭素吸収量を測定した結果を表１に示す。また、酸性ガス吸収液Ｅ２の２５．００℃、４０．００℃、６０．００℃における二酸化炭素吸収量を、圧力を変化させて測定した。その結果を表２に示す。また、大気圧下における粘度と密度の温度依存性を表３、図９、図１０に、それぞれ示す。酸性ガス吸収液Ｅ２の粘度は、２５℃で２０２．７２ｍＰａ・ｓ、密度は１．１３３５ｇ／ｃｍ３であった。酸性ガス吸収液Ｅ２は、２５℃においてイオン液体１モルあたり０．３５モルの二酸化炭素を、８０℃において０．１７モルの二酸化炭素を吸収しており、２５℃で吸収した二酸化炭素の５１％を８０℃で放散している。二酸化炭素吸収後の酸性ガス吸収液Ｅ２のＮＭＲスペクトルを図７に示す。酸性ガス吸収液Ｅ１と同様の変化が認められ、二酸化炭素が［ｅｍｉｍ］［１Ｏ２Ｏｐｒｏ］に化学的に吸収されたことを示す。また、２５℃、４ＭＰａにおける二酸化炭素のモル分率は０．５５６であり、イオン液体１モルあたり１．２５モルの二酸化炭素を吸収している。
【００６５】
（比較例１）
１）１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  アセテートの合成
Ｎ-エチルイミダゾール４８．０１ｇ、炭酸ジメチル２２５．１９ｇ、メタノール１６６．８１ｇの溶液を調製した。この溶液をステンレス製反応容器に封入し、１２０℃で２４時間反応させることで、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  メチルカーボネートを含む反応物を得た。この反応物に、酢酸１３．８１ｇを、室温条件下、１秒に１滴の割合で滴下した。滴下終了後、室温で１２時間撹拌した。続いて、溶媒を減圧留去することで、粗製１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  アセテートを得た。これを、酢酸エチル５０ｇで１０回洗浄した後、減圧乾燥により溶媒を留去して、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  アセテート（略記：［ｅｍｉｍ］[ａｃｅ]）３３．１ｇを得た。［ｅｍｉｍ］[ａｃｅ]の構造式を式４に示す。
【００６６】
【化３】
2016077935.tif 000004
【００６７】
２）イオン液体［ｅｍｉｍ］[ａｃｅ]を酸性ガス吸収液Ｒ１として、ＰＣＯ２＝０．１０ＭＰａにおける二酸化炭素吸収量を測定した。その結果を表１に示す。また、酸性ガス吸収液Ｒ１の２５．００℃、４０．００℃、６０．００℃における二酸化炭素吸収量を、圧力を変化させて測定した。その結果を表２に示す。また、大気圧下における粘度と密度の温度依存性を表３、図９、図１０に、それぞれ示す。酸性ガス吸収液Ｒ１の粘度は、２５℃で１０５．５８ｍＰａ・ｓ、密度は１．１００５ｇ／ｃｍ３であった。酸性ガス吸収液Ｒ１は、２５℃においてイオン液体１モルあたり０．３１モルの二酸化炭素を、８０℃において０．１６モルの二酸化炭素を吸収しており、２５℃で吸収した二酸化炭素の５０％を８０℃で放散している。なお、２５℃では、二酸化炭素吸収後に凝固しており、２５℃以下での測定は不可能であった。二酸化炭素吸収後の酸性ガス吸収液Ｒ１のＮＭＲスペクトルを図８に示す。なお、［ｅｍｉｍ］[ａｃｅ]の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルおよび１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルは、Ｖａｒｉａｎ社製Ｉｎｏｖａ３００を用いて測定した。酸性ガス吸収液Ｅ１と同様の変化が認められ、二酸化炭素が［ｅｍｉｍ］［ａｃｅ］に化学的に吸収されたことを示す。また、２５℃、４ＭＰａにおける二酸化炭素のモル分率は０．５００であり、イオン液体１モルあたり１．００モルの二酸化炭素を吸収している。
【００６８】
図１１に、酸性ガス吸収液Ｅ１、Ｅ２（実施例１、２）及び酸性ガス吸収液Ｒ１（比較例１）のＰＣＯ２＝０．１０ＭＰａにおけるイオン液体１モルあたりの二酸化炭素吸収量αＣＯ２の温度依存性を示す。特に本発明に係る酸性ガス吸収液Ｅ２（実施例２）の二酸化炭素吸収量及び放散量が、既存のイオン液体（比較例１）と比較して優れていることがわかる。さらに、酸性ガス吸収液Ｅ１、Ｅ２は、二酸化炭素吸収後、２５℃以下でも凝固せず、既存の酸性ガス吸収液Ｒ１よりも広い温度範囲で利用可能である。
また、図１２に、酸性ガス吸収液Ｅ１、Ｅ２（実施例１、２）及び酸性ガス吸収液Ｒ１（比較例１）の２５．００℃、４０．００℃、６０．００℃におけるイオン液体中の二酸化炭素吸収量ｘＣＯ２の圧力依存性を示す。本発明に係る酸性ガス吸収液Ｅ２は、いずれの温度条件においても、二酸化炭素吸収量が既存の酸性ガス吸収液Ｒ１（比較例１）と比較して優れていることがわかる。また、酸性ガス吸収液Ｅ１、Ｅ２は、４ＭＰａと０．１ＭＰａの圧力差で、酸性ガス吸収液が吸収した二酸化炭素を、酸性ガス吸収液Ｒ１よりも多く回収できることがわかる。これらの結果から、本発明に係る酸性ガス吸収液は、化学吸収性及び／又は物理吸収性に優れていることがわかる。
【００６９】
【表１】
2016077935.tif 000005
【００７０】
（表１中、Ｔ／℃は、二酸化炭素吸収量測定時の温度、αＣＯ２は、本発明に係るイオン液体１モルあたりの二酸化炭素吸収量を示す。）
【００７１】
【表２ａ】
2016077935.tif 000006
【００７２】
【表２ｂ】
2016077935.tif 000007
【００７３】
【表２ｃ】
2016077935.tif 000008
【００７４】
（表２中、Ｔ／℃は、二酸化炭素吸収量測定時の温度、ｐ／ＭＰａは測定時の圧力、ｘＣＯ２は、本発明に係るイオン液体中の二酸化炭素のモル分率を示す。）
【００７５】
【表３】
2016077935.tif 000009
【００７６】
（表３中、Ｔ／℃は測定時の温度、η／ｍＰａ・ｓは粘度、ρ／ｇ・ｃｍ−３は密度を示す。）
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の酸性ガス吸収液は、室温近傍における酸性ガス吸収量に優れ、１００℃以下の低温で、吸収した大部分の酸性ガスを放散し、回収できるイオン液体を含む。また、この酸性ガス吸収液を利用した酸性ガス分離回収方法は、二酸化炭素などの酸性ガスを選択的に分離するプロセスの、酸性ガス除去効率を向上させ、さらに、プロセス全体の消費エネルギーを低減可能であり、従来技術の課題を解決できる。そのため、本発明は、例えば、化学工場や製鉄所などの排気ガス中に含まれる酸性ガスの分離、脱炭酸によるエネルギー資源（天然ガス、バイオガス、合成ガス）の製造、自動車等の分散型排出源における脱硝、生活環境の維持（二酸化炭素濃度の管理）等、産業部門から民生部門まで利用できるが、これら例示された分野に限定されない。
【符号の説明】
【００７８】
１０１  窒素又は二酸化炭素のボンベ
１０２  減圧弁
１０３  流量計
１０４  バルブ
１０５  熱交換器
１０６  バルブ
１０７  熱媒
１０８  恒温槽
１０９  白金測温体
１１０  抵抗表示器
１１１  冷却水循環装置
１１２  反応容器
１１３  回転子
１１４  マグネチックスターラー
１１５  栓
１１６  ガス導入管
１１７  放出管
２０１  真空ポンプ
２０２  カセトメーター
２０３  撹拌子
２０４  サファイアチューブセル
２０５  永久磁石
２０６  恒温槽
２０７  液相高さ
２０８、２０９、２１０  バルブ
２１１  サーミスター
２１２  圧力計
２１３  冷却水循環装置
２１４  二酸化炭素ボンベ
３０１  真空ポンプ
３０２  真空計
３０３  高圧セル部
３０４  ガスチャンバー部
３０５  恒温槽
３０６、３０７、３０８、３０９、３１０  バルブ
３１１  サーミスター
３１２  圧力計
３１３  冷却水循環装置
３１４  二酸化炭素ボンベ
３１５  高圧セル
３１６  スターラー
【図１】
2016077935.tif 000010
【図４】
2016077935.tif 000011
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2016077935.tif 000015
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2016077935.tif 000018
【図１２】
2016077935.tif 000019
【図２】
2016077935.tif 000020
【図３】
2016077935.tif 000021