(57)【要約】【課題】ガス中二酸化炭素の吸収を高効率で行うだけでなく、二酸化炭素を吸収した水溶液からの二酸化炭素の脱離も高効率に行われ、低いエネルギー消費量で、高純度の二酸化炭素を回収する方法を提供すること。【解決手段】本発明は、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を回収する方法であって、（１）有効成分としてイソプロピルアミノエタノールのみを含む水溶液（当該水溶液中のイソプロピルアミノエタノールの含有量は３５〜５０重量％である）に二酸化炭素を含むガスを接触させて、該水溶液に二酸化炭素を吸収させる工程、及び（２）上記工程（１）で得られた二酸化炭素が吸収された水溶液を加熱して、二酸化炭素を脱離して回収する工程を含む、二酸化炭素の回収方法を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を回収する方法であって、
（１）有効成分として、式〔Ｉ〕：
【化１】
2009006275.tif 000006
で表されるイソプロピルアミノエタノールのみを含む水溶液に二酸化炭素を含むガスを接触させて、該水溶液に二酸化炭素を吸収させる工程、及び
（２）上記工程（１）で得られた二酸化炭素が吸収された水溶液を加熱して、二酸化炭素を脱離して回収する工程、
を含む二酸化炭素の回収方法であって、
前記水溶液中のイソプロピルアミノエタノールの含有量が、３５〜５０重量％である、
二酸化炭素の回収方法。
【請求項２】
前記工程（１）において二酸化炭素を含むガスを前記水溶液に６０℃以下の温度で接触させ、かつ、前記工程（２）において二酸化炭素が吸収された水溶液を７０℃以上の温度で加熱して二酸化炭素を脱離する請求項１に記載の二酸化炭素回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス中に含まれる二酸化炭素（ＣＯ２）を、二酸化炭素回収用水溶液を用いて吸収し、続いて二酸化炭素が吸収された二酸化炭素回収用水溶液から二酸化炭素を脱離して回収する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化に起因すると考えられる気象変動や災害の頻発が、農業生産、住環境、エネルギー消費等に多大の影響をおよぼしている。この地球温暖化は、人間の活動が活発になることに付随して増大する二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素、フロン等の温室効果ガスが大気中に増大するためであると考えられている。その温室効果ガスの中で最も主要なものとして、大気中の二酸化炭素が挙げられる。地球温暖化の防止のため１９９７年１２月には温暖化防止京都会議（ＣＯＰ３）が開催され、その会議で採択された京都議定書が２００５年２月１６日に発効し、二酸化炭素放出量の削減に向けての対策が緊急に必要となっている。
【０００３】
二酸化炭素の発生源としては石炭、重油、天然ガス等を燃料とする火力発電所、製造所のボイラーあるいはセメント工場のキルン、コークスで酸化鉄を還元する製鐵所の高炉、そしてガソリン、重油、軽油等を燃料とする自動車、船舶、航空機等の輸送機器などがある。これらのうち輸送機器を除くものについては固定的な設備であり、二酸化炭素の放出を削減する対策を施しやすい設備として期待されている。
【０００４】
ガス中の二酸化炭素を回収する方法としてはこれまでもいくつかの方法が知られている。そしてまた現在も広く種々の方法が研究されている。
【０００５】
例えば、二酸化炭素を含むガスを吸収塔内でアルカノールアミン水溶液と接触させて二酸化炭素を吸収させた後、その二酸化炭素回収用水溶液を加熱して脱離塔で二酸化炭素を脱離回収させる方法は、１９３０年代から開発され、尿素合成プラント塔で実用化されている。この方法は、経済的でありかつ大型化しやすいものである。
【０００６】
ここでアルカノールアミンとしては、モノエタノールアミン（以下、ＭＥＡと示すこともある）、ジエタノールアミン（以下、ＤＥＡと示すこともある）、トリエタノールアミン（以下、ＴＥＡと示すこともある）、メチルジエタノールアミン（以下、ＭＤＥＡと示すこともある）、ジイソプロパノールアミン（ＤＩＰＡ）、ジグリコールアミン（ＤＧＡ）等が知られているが、通常ＭＥＡが用いられている。
【０００７】
しかし、これらのアルカノールアミンの水溶液を吸収液として用いた場合、装置の材質の腐食性が高いため、装置に高価な耐食鋼を用いる必要があったり、吸収液中のアミン濃度をさげる必要がある。また、吸収した二酸化炭素を脱離しにくいために、脱離の温度を１２０℃と高い温度に加熱して脱離、回収する必要がある。また、それとは別に二酸化炭素を吸収液から脱離するのに必要なエネルギーが、２０ｃａｌ／ｍｏｌＣＯ２と高いという欠点もある。例えば、この方法を用いて発電所において二酸化炭素を回収するには、発電量の２０％にもあたる余分なエネルギーが必要となってしまう。二酸化炭素の発生の削減、省エネルギー及び省資源が求められる時代においては、この高エネルギー消費は二酸化炭素吸収、回収設備の実用化を阻む大きな要因となっている。
【０００８】
例えば、特許文献１には、アミノ基周辺にアルキル基等の立体障害があるいわゆるヒンダードアミンの水溶液と大気圧下の燃焼排ガスとを接触させ、当該水溶液に二酸化炭素を吸収させることによる、燃料排ガス中の二酸化炭素の除去方法が記載されている。
【０００９】
当該特許文献１には、ヒンダードアミンとして２−メチルアミノエタノール（以下、ＭＡＥと示すこともある）及び２−エチルアミノエタノール（以下、ＥＡＥと示すこともある）の実施例が記され、ＭＡＥおよびＥＡＥの水溶液が、二酸化炭素の吸収に好ましいと記載されている。
【００１０】
特許文献２には、アミン水溶液と混合ガスとを接触させて二酸化炭素を吸収する工程及び当該水溶液から二酸化炭素を脱離する工程を含む二酸化炭素の除去方法が記載されている。
【００１１】
特許文献２には、アミン水溶液として、２級もしくは３級炭素と結合した２級アミノ基又は３級炭素と結合した１級アミンを含む化合物、例えば、２−メチルピペラジン（以下、２ＭＰＺと示すこともある）、２−アミノ−２-メチル−１−プロパノール（以下、ＡＭＰと示すこともある）等が記載されている。
【００１２】
特許文献３には、（Ａ）分子内にアルコール性の水酸基を１個と第一アミノ基とを有し、該第一アミノ基は２個の非置換アルキル基を有する第三級炭素原子に結合したものである化合物、及び（Ｃ）ジエタノールアミンからなる群から選ばれるアミン化合物１００重量部：ならびに（Ｄ）ピペラジン、（Ｅ）ピペリジン、（Ｆ）モルフォリン、（Ｇ）グリシン、（Ｈ）２−ピペリジノエタノール及び（Ｉ）分子内にアルコール性水酸基を１個と第二アミノ基とを有し、該第二アミノ基は結合炭素原子を含めて炭素数２以上の連鎖を有する基に結合したＮ原子と炭素数３以下の非置換アルキル基とを有するものである化合物からなる群から選ばれるアミン化合物１〜２５重量部の混合水溶液と大気圧中の燃焼排ガスとを接触させることを特徴とする燃焼排ガス中の二酸化炭素を除去する方法が記載されている。当該特許文献３には、（Ｉ）で示されるアミン化合物として、エチルアミノエタノール及び２−メチルアミノエタノールが好ましいと記載されている。
【００１３】
特許文献４には、大気圧下の燃焼排ガスと、第二級アミン及び第三級アミンのそれぞれの濃度が１０〜４５重量％の範囲にあるアミン混合水溶液とを接触させて燃焼排ガス中の二酸化炭素を除去する方法が記載されている。参考例として２−イソプロピルアミノエタノール（以下、ＩＰＡＥと示すこともある）他の３０％液の実験例も示されている。
【００１４】
二酸化炭素の回収方法は、燃焼排ガス中からの二酸化炭素の除去、すなわち水溶液への二酸化炭素の吸収工程、及び二酸化炭素を吸収した水溶液からの二酸化炭素の脱離工程からなるので、効率的に二酸化炭素を回収するためには、当該吸収工程が高効率に行われるだけでなく、脱離工程も高効率に行われる必要がある。
【００１５】
前述のように、従来は、水溶液への二酸化炭素の吸収工程の効率化についての多くの試みはなされているが、二酸化炭素の脱離効率は検討されていないか、または検討されていても、その脱離量及び脱離速度が不十分な方法しかなかった。従って、従来の二酸化炭素回収方法は、二酸化炭素の吸収と脱離とのバランスが悪く、二酸化炭素回収の効率が悪いという問題点があった。
【００１６】
また、二酸化炭素吸収の反応熱、換言すれば二酸化炭素脱離のために必要な熱を小さくすることが大きな課題となっている。
【特許文献１】特許２８７１３３４号
【特許文献２】米国特許第４，１１２，０５２号明細書
【特許文献３】特許２８７１３３５号
【特許文献４】特許３１９７１８３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
以上の従来技術の問題点に鑑み、本発明は、ガス中二酸化炭素の吸収を高効率で行うだけでなく、二酸化炭素を吸収した水溶液からの二酸化炭素の脱離も高効率に行われ、低いエネルギー消費量で、高純度の二酸化炭素を回収する方法を提供することを目的とする。具体的には、単位量あたりの二酸化炭素吸収量や二酸化炭素脱離量が大きく、かつ、二酸化炭素脱離に必要なエネルギーが低い二酸化炭素回収用水溶液を用いて、効率的に二酸化炭素を吸収しかつ脱離して高純度の二酸化炭素を回収する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】
【００１８】
本発明者らは、アルカノールアミンを含む水溶液への二酸化炭素の吸収に加えて、二酸化炭素を吸収したアミン水溶液からの二酸化炭素の脱離についても鋭意研究した。その結果、種々のアルカノールアミンのうち３５〜５０重量％のイソプロピルアミノエタノール（以下、ＩＰＡＥと示すこともある）を含む水溶液を用いた場合に、高い二酸化炭素吸収量、吸収速度を示すだけでなく、高い二酸化炭素脱離量及び脱離速度を顕著に示し、極めて高効率で二酸化炭素を回収できることを見出した。かかる知見に基づき、更に研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
【００１９】
即ち、本発明は以下の二酸化炭素を効率的に回収する新規な方法を提供する。
【００２０】
項１．二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を回収する方法であって、
（１）有効成分として、式〔Ｉ〕：
【００２１】
【化１】
2009006275.tif 000002
【００２２】
で表されるイソプロピルアミノエタノールのみを含む水溶液に二酸化炭素を含むガスを接触させて、該水溶液に二酸化炭素を吸収させる工程、及び
（２）上記工程（１）で得られた二酸化炭素が吸収された水溶液を加熱して、二酸化炭素を脱離して回収する工程、
を含む二酸化炭素の回収方法であって、
前記水溶液中のイソプロピルアミノエタノールの含有量が、３５〜５０重量％である、
二酸化炭素の回収方法。
【００２３】
項２．前記工程（１）において二酸化炭素を含むガスを前記水溶液に６０℃以下の温度で接触させ、かつ、前記工程（２）において二酸化炭素が吸収された水溶液を７０℃以上の温度で加熱して二酸化炭素を脱離する項１に記載の二酸化炭素回収方法。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の二酸化炭素の吸収液を用いた二酸化炭素の分離回収方法は、二酸化炭素の吸収速度が高いのみならず、公知の二酸化炭素回収用水溶液に比較して吸収した二酸化炭素を容易に脱離して、極めて高い吸収・脱離工程1サイクルあたりの二酸化炭素回収量が得られる。また二酸化炭素の吸収反応熱熱も低く、効率的かつ低いエネルギー消費量でガス中の二酸化炭素を吸収及び脱離して、高純度の二酸化炭素を回収することができる。これにより、二酸化炭素吸収塔、二酸化炭素脱離塔及びこれらに付随する装置を小型化し、液循環量も減らしてエネルギー損失を削減し、合わせて建設費用を減らすことが可能となる。
【００２５】
また、二酸化炭素吸収に用いるモノエタノールアミン等のアルカノールアミン類は、一般的に炭素鋼などの金属材料に対して高い腐食性を示すが、本発明で用いる混合アミンの水溶液は腐食性も著しく低下し、プラント建設において、高価な高級耐食鋼を用いる必要がない点で有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を詳述する。
本発明の方法は、
（１）有効成分として、式〔Ｉ〕：
【００２７】
【化２】
2009006275.tif 000003
【００２８】
で表されるイソプロピルアミノエタノールのみを含む水溶液（以下、二酸化炭素回収用水溶液と示すこともある。）に二酸化炭素を含むガスを接触させて、該水溶液に二酸化炭素を吸収させる工程、及び
（２）上記工程（１）で得られた二酸化炭素が吸収された水溶液を加熱して、二酸化炭素を脱離して回収する工程、
を含む二酸化炭素の回収方法であり、当該水溶液中のイソプロピルアミノエタノールの含有量は３５〜５０重量％であることを特徴とする。
【００２９】
二酸化炭素回収用水溶液
本発明における二酸化炭素回収用水溶液中のイソプロピルアミノエタノールの濃度は３５〜５０重量であり、好ましくは３７から４８重量％であり、より好ましくは３８から４５重量％である。
【００３０】
一般的にはアミン成分の濃度が高い方が単位液容量あたりの二酸化炭素の吸収量、吸収速度、脱離量及び脱離速度が大きく、エネルギー消費やプラント設備の大きさや効率からは望ましいが濃度が高すぎると二酸化炭素の吸収のための活性剤として水が十分に機能しないことや、粘度が上昇するなどの障害も惹起するが本願のイソプロピルアミノエタノール濃度が３５〜５０重量％では、そのような性能低下は見られない。
【００３１】
上記濃度範囲のイソプロピルアミノエタノールを含む水溶液は、二酸化炭素回収用水溶液として用いた場合、二酸化炭素吸収量及び二酸化炭素吸収速度だけでなく、二酸化炭素脱離量及び二酸化炭素脱離速度も高いため、二酸化炭素回収を効率的に行うために有利である。
【００３２】
また、上記水溶液には設備の腐食を防止するためにリン酸系などの防食剤を、泡立ち防止のためにシリコーン系などの消泡剤を、そして吸収剤の劣化防止のために酸化防止剤等などを少量加えてもよい。
【００３３】
従来、二酸化炭素吸収に用いられているＭＥＡ等のアルカノールアミン類は、一般的に炭素鋼などの金属材料に対して高い腐食性を示すが、本発明で用いる混合アミンの水溶液は腐食性も著しく低下し、プラント建設において、高価な高級耐食鋼を用いる必要がない点で有利である。
【００３４】
二酸化炭素吸収工程
前述のように、本発明の方法は、二酸化炭素回収用水溶液に二酸化炭素を含むガスを接触させて、該水溶液に二酸化炭素を吸収させる工程を含む。
【００３５】
二酸化炭素を含むガスを、上記イソプロピルアミノエタノールを含む水溶液に接触させる方法は特に限定はない。例えば、該水溶液中に二酸化炭素を含むガスをバブリングさせて吸収する方法、二酸化炭素を含むガス気流中に該水溶液を霧状に降らす方法（噴霧乃至スプレー方式）、あるいは磁製や金属網製の充填材の入った吸収塔内で二酸化炭素を含むガスと該水溶液を向流接触させる方法などによって行われる。
【００３６】
一般に有機アミン水溶液によって吸収された二酸化炭素は、水溶液中にてカルバミン酸アニオンや重炭酸イオンを形成しているものと考えられているが、本発明者らの１３Ｃ−ＮＭＲ測定によれば、代表的な一級アルカノールアミンである２−アミノエタノールは高吸収反応熱を示すカルバミン酸アニオンが多く、低吸収反応熱を示す重炭酸イオンの生成は少ない。二級アルカノールアミンにおいても２−エチルアミノエタノール（ＥＡＥ）はＭＥＡ同様高吸収反応熱を示すカルバミン酸アニオンが多く、低吸収反応熱を示す重炭酸イオンの生成は少ない。これに対し本発明のイソプロピルアミノエタノールにおいては高吸収反応熱を示すカルバミン酸アニオンは痕跡程度で、低吸収反応熱を示す重炭酸イオンの生成が殆どであることを見出した。同じ二級アルカノールアミンであってもイソプロピルアミノエタノールはアルキル基がメチル基やエチル基である（以下、ＭＡＥと示すこともある）及び２−エチルアミノエタノール（以下、ＥＡＥと示すこともある）とは全く異なる挙動をとっていることが分かった。イソプロピルアミノエタノールが二酸化炭素の脱離性能が著しく優れているのはそうした理由によるとも考えられる。
【００３７】
二酸化炭素を含むガスを水溶液に吸収させる時の液温度は、通常室温から６０℃以下で行われ、好ましくは５０℃以下、より好ましくは２０〜４５℃程度で行われる。温度が低いほど吸収量は増加するが、どこまで温度を下げるかはプロセス上のガス温度や熱回収目標等によって決定される。二酸化炭素吸収時の圧力は通常ほぼ大気圧で行われる。吸収性能を高めるためより高い圧力まで加圧することもできるが、圧縮のために要するエネルギー消費を抑えるため大気圧下で行うのが好ましい。
【００３８】
本発明の方法において、イソプロピルアミノエタノールを３５〜５０重量％含む水溶液の二酸化炭素吸収時（４０℃）における二酸化炭素飽和吸収量は、１００〜１４０ｇ／Ｌ程度、特に１１０〜１３０ｇ／Ｌ程度であり、飽和吸収量の３／４の二酸化炭素を吸収した時点の二酸化炭素吸収速度は１．５〜４．０ｇ／Ｌ／分程度、特に２．０〜３．０ｇ／Ｌ／分程度である。
【００３９】
ここで、二酸化炭素飽和吸収量は、該水溶液中の無機炭素量をガスクロマトグラフ式の全有機炭素計で測定した値であり、また、二酸化炭素吸収速度は、飽和吸収量の３／４の二酸化炭素を吸収した時点において赤外線式二酸化炭素計を用いて測定した値である。
【００４０】
また、本発明で用いられる水溶液は、二酸化炭素吸収の反応熱が小さいという特徴も有している。二酸化炭素吸収の反応熱は、二酸化炭素脱離時に必要な熱に相当するため、二酸化炭素を脱離させるために必要なエネルギー消費を低く抑えることができる。
【００４１】
二酸化炭素脱離工程
本発明の方法は、上記二酸化炭素吸収工程で得られた、二酸化炭素が吸収された水溶液を加熱して、二酸化炭素を脱離して回収する工程を含む。
【００４２】
二酸化炭素を吸収した水溶液から二酸化炭素を脱離し、純粋なあるいは高濃度の二酸化炭素を回収する方法としては、蒸留と同じく水溶液を加熱して釜で泡立てて脱離する方法、棚段塔、スプレー塔、磁製や金属網製の充填材の入った脱離塔内で液界面を広げて加熱する方法などが挙げられる。これにより、カルバミン酸アニオンや重炭酸イオンから二酸化炭素が遊離して放出される。
【００４３】
二酸化炭素脱離時の液温度は通常７０℃以上で行われ、好ましくは８０℃以上、より好ましくは９０〜１２０℃程度で行われる。温度が高いほど吸収量は増加するが、温度を上げると吸収液の加熱に要するエネルギーが増すため、その温度はプロセス上のガス温度や熱回収目標等によって決定される。二酸化炭素脱離時の圧力は通常ほぼ大気圧で行われる。脱離性能を高めるためより低い圧力まで減圧することもできるが、減圧のために要するエネルギー消費を抑えるため大気圧下で行うのが好ましい。
【００４４】
本発明のイソプロピルアミノエタノールを３５〜５０重量％含む水溶液の二酸化炭素脱離時（７０℃）における二酸化炭素脱離量は、３５．０〜６０．０ｇ／Ｌ程度、特に４０．０〜５５．０ｇ／Ｌ程度であり、昇温開始から１０分までの平均二酸化炭素脱離速度は１．５〜３．５ｇ／Ｌ／分程度、特に２．０〜３．０ｇ／Ｌ／分程度である。
【００４５】
なお、二酸化炭素脱離量は全有機炭素計で測定した値であり、また、二酸化炭素脱離速度は赤外線式二酸化炭素計で測定した値である。アミン成分濃度を２０重量％以上にした場合、上記の二酸化炭素脱離量及び平均二酸化炭素脱離速度の値はほぼ濃度に比例した値となる。
【００４６】
この様に、二酸化炭素脱離時の温度が７０℃と比較的低い場合でも、アミン水溶液から良好な二酸化炭素脱離量及び二酸化炭素脱離速度が達成される。もちろん、二酸化炭素脱離時の温度が７０℃を越える場合、例えば、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃と上昇するに従い、二酸化炭素脱離量及び二酸化炭素脱離速度もさらに向上する。
【００４７】
二酸化炭素を脱離した後の水溶液は、再び二酸化炭素吸収工程に送られ循環使用（リサイクル）される。また、二酸化炭素吸収の際に生じた熱は、一般的には水溶液のリサイクル過程において脱離塔に注入される水溶液の予熱のために熱交換器で熱交換されて冷却される。
【００４８】
このようにして回収された二酸化炭素の純度は、通常、９５〜９９体積％程度と極めて純度が高いものである。この純粋な二酸化炭素あるいは高濃度の二酸化炭素は、化学品、あるいは高分子物質の合成原料、食品冷凍用の冷剤等として用いられる。その他、回収した二酸化炭素を、現在技術開発されつつある地下等へ隔離貯蔵することも可能である。
【００４９】
二酸化炭素脱離性能は実際のプラントで想定される二酸化炭素吸収条件、例えば温度４０℃、二酸化炭素分圧２０ｋＰａと二酸化炭素脱離条件、例えば温度１２０℃、二酸化炭素分圧１００ｋＰａの液中の二酸化炭素濃度（ローディング）差を気液平衡試験データで比較することにより明示される。
【００５０】
次に、本発明について実施例、比較例及び参考例を用いて詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。尚、本明細書中において、特に指定しない限り、％とは、重量％を示す。
【００５１】
実施例１
液の温度が４０℃になるように設定した恒温水槽内に、ガラス製のガス洗浄ビンを浸し、これにイソプロピルアミノエタノール  ３５重量％を含む水溶液５０ｍｌを充填した。この液の中に、目の粗さ１００μｍ、直径１３ｍｍのガラスフィルターを通して、大気圧、０．７リツトル／分で二酸化炭素  ２０体積％及びＮ２  ８０体積％を含む混合ガスを泡状に分散させて吸収させた。
【００５２】
吸収液前及び吸収液出口のガス中の二酸化炭素濃度を、赤外線式の二酸化炭素計で連続的に測定して、入口及び出口の二酸化炭素流量の差から二酸化炭素吸収量を測定した。必要により吸収液中の無機炭素量をガスクロマトグラフ式の全有機炭素計で測定し赤外線式二酸化炭素計から算出される値と比較した。飽和吸収量は吸収液出口の二酸化炭素濃度が入口の二酸化炭素濃度に一致する時点における量とした。吸収速度は吸収量の１／２を吸収した時点ではガス中の二酸化炭素のほとんどが吸収され、二酸化炭素供給速度に等しいので、吸収量の３／４を吸収した時点の吸収速度で比較することとした。二酸化炭素飽和吸収量１１２．３ｇ／Ｌで飽和吸収量３／４吸収時の吸収速度は２．６４ｇ／Ｌ／分であった。なお全有機炭素計で測定した二酸化炭素吸収量は１１３ｇ／Ｌであり、ガス分析による値とよく一致した。
【００５３】
ついで同じガス気流中で液温を数分にて７０℃にあげて、液からの二酸化炭素脱離量と脱離速度を測定した。比較に用いる脱離速度は、昇温開始から１０分までの平均脱離速度とした。二酸化炭素脱離量は４４．２５ｇ／Ｌで脱離速度は２．０８ｇ／Ｌ／分であった。
【００５４】
実施例２及び３
実施例２及び３として、イソプロピルアミノエタノールを表１に示す組成で含有する水溶液を調製し、実施例１と同じ装置を用い、同条件で、二酸化炭素の飽和吸収量、同速度と二酸化炭素脱離量及び同速度の測定を行った。４０℃の二酸化炭素飽和吸収量、飽和吸収量、３／４吸収時の吸収速度、及び７０℃の二酸化炭素脱離量も表１に示す。
【００５５】
【表１】
2009006275.tif 000004
【００５６】
比較例１〜７
実施例１と同じ装置を用い、同条件で、ＩＰＡＥ、２−メチルピペラジン（２ＭＰＺ）、２−エチルアミノエタノール（ＥＡＥ）、及びジメチルアミノエタノール（ＤＭＡＥ）を表２に記載の濃度で含む水溶液を用いて、二酸化炭素の飽和吸収量、吸収速度と二酸化炭素脱離量及び同速度の測定を行った。得られた結果を表２に示した。
【００５７】
【表２】
2009006275.tif 000005
【００５８】
上記表１に示されるように、ＩＰＡＥの濃度が３５〜５０重量％の範囲内である水溶液を用いる実施例１〜３の方法は、二酸化炭素の飽和吸収量、二酸化炭素吸収速度、二酸化炭素脱離量及び二酸化炭素脱離速度が高く、効率的に二酸化炭素を回収できた。
【００５９】
これに対し、表２に示されるように、ＩＰＡＥ濃度が３０重量％である水溶液を用いる比較例１の方法は、上記実施例１〜３と比較して二酸化炭素の飽和吸収量、二酸化炭素脱離量及び二酸化炭素脱離速度がいずれも低く、二酸化炭素回収の効率は悪かった。
【００６０】
また、ＩＰＡＥ濃度が６０重量％である水溶液を用いる比較例２の方法は、実施例１〜３の方法と比較して、二酸化炭素の飽和吸収量、二酸化炭素吸収速度、二酸化炭素脱離量及び二酸化炭素脱離速度が全て低く、二酸化炭素回収の効率は悪かった。
【００６１】
また、表２に示されるように、本願実施例１と同じ４５重量％で２ＭＰＺ、ＥＡＥ又はＭＤＥＡを含む比較例３〜５の水溶液は、特に二酸化炭素脱離量及び脱離速度が低かった。
【００６２】
これらのことから明らかなように、ＩＰＡＥを３５〜５０重量％含む水溶液を用いる本発明の方法は、ＩＰＡＥ濃度が上記範囲外である水溶液を用いる方法、ＩＰＡＥ以外のアミン類のみを含む水溶液と比較して、特に二酸化炭素脱離量及び脱離速度に優れており、二酸化炭素の吸収及び脱離のバランスがよいため、効率よく二酸化炭素を回収することができる。
【００６３】
実施例５
攪拌翼を内装した容量１．５リツトルのステンレス製耐圧容器に、実施例３と同じ４５重量％濃度のイソプロピルアミノエタノール水溶液からなる吸収液７００ミリリットルを充填した。この容器に二酸化炭素を含む二酸化炭素−Ｎ２混合ガスを全圧で０．１−０．６気圧として圧を変化することにより、二酸化炭素分圧が０．００３ＭＰから０．２ＭＰの間の飽和吸収量を測定した。容器は、容器外壁に巻かれた電熱ヒーターによって加熱し、４０℃における気液平衡曲線と１２０℃における気液平衡曲線を測定した。
【００６４】
その結果を図１に示す。４０℃では広い二酸化炭素分圧において高い平衡液中二酸化炭素濃度（ローディング）（２０ｋＰａで０．６９ｍｏｌＣＯ２／ｍｏｌアミン）を示し、１２０℃においては逆に広い二酸化炭素分圧において低い平衡液中二酸化炭素濃度（１００ｋＰａで０．１３ ｍｏｌＣＯ２／ｍｏｌアミン）を示していて、その間のローディング差は０．５５  ｍｏｌＣＯ２／ｍｏｌアミンであった。低温における吸収と高温における脱離操作による、効率的な二酸化炭素回収が可能であることが明らかとなった。
【００６５】
実施例６
恒温槽中に設置された同一形状のガラス製反応槽及びリファレンス槽からなる示差熱型反応熱量計（ＳＥＴＡＲＡＭ社、ＤＲＣ）を用いて実施例３と同じ４５重量％濃度のイソプロピルアミノエタノール水溶液からなる吸収液への二酸化炭素吸収の反応熱を測定した。反応槽及びリファレンス槽にそれぞれ１５０ｍＬの実施例１の吸収液を充填し、槽のジャケット部分に４０℃の恒温水を循環させる。この状態で反応槽の吸収液に１００％濃度の二酸化炭素を２００ｍｌ／分で吹込み、液の温度上昇を二酸化炭素吸収が終了するまで温度記録計にて連続的に記録し、事前に測定された反応槽とジャケット水間の総括伝熱係数を用いて、反応熱算出した。その結果二酸化炭素吸収の反応熱は１５．８ｋｃａｌ／ｍｏｌ−ＣＯ２であった。
【００６６】
参考例１
イソプロピルエタノールを３０重量％含む水溶液およびこの液に二酸化炭素を吸収させたものの13Ｃ−ＮＭＲスペクトルである。二酸化炭素の吸収は実施例１と同様の条件、即ち、液の温度が４０℃、イソプロピルアミノエタノール  ４５重量％を含む水溶液５０ｍｌに、大気圧、０．７リツトル／分で二酸化炭素  ２０体積％及びＮ２  ８０体積％を含む混合ガスを泡状に分散させて６０分間流通しておこなった。二酸化炭素の吸収量は０．７０１ｍｏｌ−ＣＯ２／ｍｏｌ−アミンであった。二酸化炭素を吸収したものではシフト値１６２．０９ｐｐｍに重炭酸アニオンのピークが見られるがカルバメートアニオン由来のピークはほとんど見られない。
【００６７】
参考例２
２−エチルアミノエタノール（ＥＡＥ）  ３０重量％水溶液について参考例１と同条件で吸収液およびその液に二酸化炭素を吸収させたものの13Ｃ−ＮＭＲスペクトルを測定した。二酸化炭素の吸収量は０．６６５ｍｏｌ−ＣＯ２／ｍｏｌ−アミンであった。二酸化炭素を吸収したものではシフト値１６２．３１ｐｐｍにはカルバメートアニオン由来の大名ピークが見られ、１６３．４８ｐｐｍの重炭酸アニオンのピークはその半量に過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施例５の４５％イソプロピルアミノエタノール水溶液の二酸化炭素との気液平衡データである。
【図２】参考例１の二酸化炭素を吸収した３０％イソプロピルアミノエタノール水溶液の１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルである。
【図３】参考例２の二酸化炭素を吸収した３０％ＥＡＥ水溶液の１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルである。
【図１】
2009006275.tif 000007
【図２】
2009006275.tif 000008
【図３】
2009006275.tif 000009