(57)【要約】  本発明は、特に二酸化炭素及び硫化水素を含有する酸性ガスを分離するため、溶媒化合物を用いて工業ガスをガス洗浄する工程に関連するものである。発明に関する溶媒化合物はアミン水溶液から成り、前記水溶液はＣＯ２の吸収を改善するためにアンモニアを含有する。第一級及び第二級アミン基は、一又は二の置換基を有するアミンのいかなる種類も含んでいる。発明に関する溶媒化合物の成分として特に適しているのは、ピペラジン及びピペラジン誘導体である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業ガスから酸性ガス成分を除去するための洗浄溶液において、
ガス流が、適当な洗浄装置内の液体吸収剤と接触し、
前記液体吸収剤が、アンモニア及び少なくとも一のアミンを含む水溶液であり、前記アミンが、分子中にいかなるヒドロキシアルキル置換基を含有しないことを特徴とする洗浄溶液。
【請求項２】
前記アミンが、第一級アミン又は第二級アミンであることを特徴とする請求項１に記載の洗浄溶液。
【請求項３】
前記第一級アミン化合物が一般式Ｈ２Ｎ−Ｒａを有し、
Ｒａがアルキル基、アリル基、ヒドロキシアルキル基、又はアリルアルキル基から選択されることを特徴とする請求項２に記載の酸性ガス成分を除去するための洗浄溶液。
【請求項４】
前記第二級アミン化合物が一般式Ｒａ−Ｎ（Ｈ）−Ｒｂを有し、
ＲａとＲｂが独立して前記アルキル基、アリル基、ヒドロキシアルキル基、又はアリルアルキル基から選択されることを特徴とする請求項２に記載の酸性ガス成分を除去するための洗浄溶液。
【請求項５】
前記第二級アミン化合物が、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、又はジフェニルアミンから選択される特徴とする請求項４記載の洗浄溶液。
【請求項６】
前記アミン化合物が、一般式ＲａＲｂ−Ｎ−Ｘ−Ｎ−Ｒａ’Ｒｂ’を有し、
Ｒａ、Ｒｂ、Ｒａ’、及びＲｂ’が独立して前記アルキル基、アリル基、ヒドロキシアルキル基、又はアリルアルキル基から選択され、Ｘはアルキレン基又はアリルアルキレン基を表すことを特徴とする請求項２に記載の酸性ガス成分を除去するための洗浄溶液。
【請求項７】
前記アミン化合物が、複素五員環又は複素六員環化合物から選択され、環に少なくとも一のＮＨ基を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の洗浄溶液。
【請求項８】
前記アミン化合物が、ピペラジン又はピペラジン誘導体から選択されることを特徴とする請求項７に記載の洗浄溶液。
【請求項９】
前記アンモニアが、アンモニウム塩の形で使用されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の洗浄溶液。
【請求項１０】
処理される産業ガスから酸性ガスを吸収する工程の洗浄溶液の使用において、前記洗浄溶液が０．００１−５０質量パーセントのアミン濃度及び１−３２質量パーセントのアンモニア濃度を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の洗浄溶液の使用。
【請求項１１】
処理される産業ガスから酸性ガスを吸収する工程の洗浄液の使用において、前記洗浄溶液が０．１−２０質量パーセントのアミン濃度及び１０−２５質量パーセントのアンモニア濃度を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の洗浄溶液の使用。
【請求項１２】
処理される前記産業ガスが、合成ガス、天然ガス、低アルカン及びアルケン、二酸化炭素、水素、又はこれらのガスの混合物であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の洗浄溶液の使用。
【請求項１３】
処理される前記産業ガスが、燃焼排ガスであることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の洗浄溶液の使用。
【請求項１４】
処理される前記産業ガスが、コークス炉ガスであることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の洗浄溶液の使用。
【請求項１５】
分離される前記酸性ガスが、硫化水素、二酸化炭素、シアン化水素酸、メルカプタン、硫化カルボニル、硫黄酸化物、又はこれらのガスの混合物であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の洗浄溶液の使用。
【請求項１６】
前記吸収に使用する前記洗浄液が、２０℃−１００℃の温度及び０．５バール−１００バールの圧力で適用されることを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載の洗浄溶液の使用。
【請求項１７】
再生に使用する前記洗浄溶液が、８０℃−２００℃の温度及び０．１バール−２０バールの圧力で適用されることを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載の洗浄溶液の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニア水溶液及びそこに溶解したアミンを添加することにより、産業ガス及び燃焼排ガスから酸性ガスを分離するための洗浄液に関するものである。分離用酸性ガスは、好ましくは硫化水素、二酸化炭素、シアン化水素酸及び酸化硫黄（ＳＯｘ）である。通常、分離が必要で発明に関する工程により処理され得る産業ガスは、コークス炉ガス、合成ガス、天然ガス、一酸化炭素、及び水素である。従来技術によると、発明に関するガス洗浄は装置内で行っている。
【０００２】
産業ガスから酸性ガスを除去することは、通常行われる工程である。そのような工程の対象となるガスの例は、合成ガス及びコークス炉ガスである。これらのガスを再利用するには、通常、産業ガスから干渉物質である酸性ガスを除去する必要がある。通常、工業規模でアルカノールアミンのような有機塩基水溶液を、酸性ガスの除去に使用する。酸性ガスは溶解すると、溶剤及び酸性ガス成分からイオン産物を形成する。吸着剤は、加熱又は減圧により再生され、イオン産物は再反応して酸性ガスを形成し、酸性ガスは必要に応じて蒸気により除去される。以下の再生工程、吸収剤を再利用できる。
【０００３】
産業ガスから硫化水素を吸収する場合、ガス内に含まれる二酸化炭素の一部もまた、通常一緒に吸収される。しかし、吸収された二酸化炭素の成分量は、硫化水素の成分量よりかなり少ない。これは一般に、二酸化炭素の洗浄液への移動が少ないことがその理由である。ガスを洗浄すると、二酸化炭素が反応し、反応後洗浄液中でイオン結合する炭酸水素塩を形成する。二酸化炭素のイオン型への反応速度の低さが、硫化水素の成分量と比較して二酸化炭素の成分量の減少の原因となる。
【０００４】
酸性ガスを洗浄するとき、しばしば吸収される二酸化炭素の成分量が大幅な増加することが望まれるが、それほど多くの設備は必要としない。このように、一工程段階の洗浄により、酸性ガスのより多くの部分を産業ガスから除去するよう管理されている。
【０００５】
ＤＥ１０２００４０１１４２９Ａ１は、酸性ガスを吸収する工程を記載している。非常に低い二酸化炭素分圧で、ガス流から二酸化炭素を除去する工程、分子中に少なくとも二つの第三級アミノ基と第一級及び第二級アミンから選択された活性剤を含むアミンの水溶液を含有する液体吸収剤とガス流が接触することによる工程を記載している。しかし、吸収反応を行ったとき、酸性ガスの吸収量、特に使用する溶媒の量を参照し吸収された二酸化炭素量を、更に増やす必要がある。
【０００６】
ＧＢ１４６４４３９Ａは、産業ガス、特にコークス炉ガス、合成ガス又は天然ガスから酸性ガス成分を除去する工程を記載している。酸性ガスは、環状に循環するアルカノールアミン溶液で吸収され、溶媒は、酸性ガスを吸収し、次いで次の循環段階で、例えば加熱により酸性ガスを脱着する。熱的に安定なチオシアン酸塩を形成することにより吸収された溶媒の分解の教示を記載している。この理由のために、アンモニア又はアンモニウム塩は安定性のために溶媒に添加され、ガス成分の再形成で形成されたチオシアン酸塩と反応する。酸性ガス、特に二酸化炭素の吸収性を高めることを目的としてアミン含有溶液にアンモニアを添加することは、記載されていない。
【０００７】
使用する溶媒はできるだけ、特に酸素に対して安定であるべきだが、特にコスト効率もできるだけ高いものであるべきである。溶媒の損失は、ガス流に含まれる酸素又はガス流に含まれる酸化硫黄若しくは酸化窒素に反応してアミンが分解することによって起こる。溶媒の損失が作業中の工程のランニングコスト増大の一因となるので、多くのアミンベースの洗浄剤は、調達価格が高くなる。使用される溶媒は、特に洗浄カラムでは、物質移動のための装置の構成部品をできるだけ少なくすべきである。
【０００８】
本発明の目的は、産業ガスに含まれる酸性ガスを大幅に多くの量吸収する改良溶媒又は改良溶媒合成を提供することである。通常処理を必要とし、発明に関する処理され得る産業ガスは、コークス炉ガス、合成ガス、天然ガス、低級アルカン、アルカン、及び水素である。改良溶媒は、できる限り安価で、適用条件下で安定であるべきである。溶媒合成に含まれる成分は、ガス洗浄器内で充分な使用期間を確保するために、酸素中で安定なものにすべきである。更に、発明の溶媒合成は、除去する二酸化炭素の物質移動を大幅に改善すべきである。高価なアミン成分の補充の必要性と、物質移動に必要な装置が少ない。
【０００９】
本発明は、アミンとアンモニア水溶液から作る溶媒合成により目的を達成し、使用したアミンは特に一級級アミン又は第二級アミンである。ピペラジンは、特にアミン成分として適している。このアミン添加物は、大気圧条件下でさえ二酸化炭素吸収を大幅に改善し、このような洗浄は燃焼排ガスから二酸化炭素を除去することに特に適する。二酸化炭素を結合する主成分としてのアンモニアは、このガスの物質移動が大幅に改善し、工程を行う費用が著しく減少する。
【００１０】
単一の第一級アミンだけでなく、第二級アミン又は環状アミンもアミン添加剤として適する。場合によっては、第三級アミンも適する。一般に、ガス洗浄溶液の分野で使用するアミン成分という用語は、活性剤とも呼ばれる。ピペラジンは特に活性剤成分として好ましい。しかし、アルキルアミン、ジアルキルアミン、又はジアリールアミンも使用することができる。溶媒に含まれるアンモニアが、純粋アミン溶液の二酸化炭素の吸収力と比較して、より高い二酸化炭素の吸収力を促進し、その結果二酸化炭素の除去をより低い循環流速にて行うことができ、これに応じて再生エネルギーの要求も低くなる。同様に、必要な溶媒の交換量が減少すると、溶媒変換のために必要な設備機器も少なくなる。
【００１１】
ガス流を適切な洗浄装置内で、アンモニア及び少なくとも一のアミンを含有する水溶液である液体吸収剤に接触させ、産業ガスから酸性ガスを脱硫させる洗浄液について特に主張する。特許請求の範囲では、酸性ガスの吸収、特に産業ガスから二酸化炭素を吸収するため、ガス洗浄工程における洗浄溶液としてのこのような洗浄液の使用についても主張した。
【００１２】
アミンは、第一級アミン又は第二級アミンでもよい。場合によっては、第三級アミンも適している。アミンに関連する置換基はいかなるタイプのものでもよい。第一級アミンの一般式はＨ２Ｎ−Ｒａであり、Ｒａはアルキル基、アリル基、ヒドロキシアルキル基、又はアリルアルキル基から選択される。適切な第一級アミンの例は、ｎ−プロピルアミン、イソプロピルアミン又はフェニルアミンである。第一級アミンの沸点は、技術的にシンプルなガス洗浄工程を確保するため、好ましくは大気温度以上がよい。
【００１３】
第二級アミンは、いかなるタイプのものでもよい。第二級アミン化合物の置換基は、いかなるタイプのものでもよい。例えば第二級アミンの一般式はＲａ−Ｎ（Ｈ）−Ｒｂであり、ＲａとＲｂは独立してアルキル基、アリル基、ヒドロキシアルキル基、又はアリルアルキル基から選択される。第二級アミンの適切な例は、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン又はジフェニルアミンである。第一級アミンの沸点も、技術的にシンプルなガス洗浄の工程を確保するため、好ましくは大気温度以上がよい。
【００１４】
目的によっては、ガス洗浄には二官能性アミンが特に適している。このようなアミンの例は、構造式ＲａＲｂ−Ｎ−Ｘ−Ｎ−Ｒａ’Ｒｂ’のアミンであり、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒａ’、及びＲｂ’は、独立してアルキル基、アリル基、ヒドロキシアルキル基、又はアリルアルキル基から選択され、Ｘはアルキレン基又はアリルアルキレン基を表している。
【００１５】
特に適切であるのは、複素五員環又は複素六員環から選択され、環にＮＨ基を有するアミン化合物である。好ましい複素環は、ピペラジン又はピペラジン誘導体である。ピペラジン誘導体の適切な例は、２−メチルピペラジン、Ｎ−メチルピペラジン、ピペリジン、又はモルホリンである。しかし、水溶性で充分に安いすべてのピペラジン誘導体が、抽出のためのアミノ化合物として適している。アミンの存在は、吸収速度を大幅に速め、アンモニア水溶液中で特定の物質移動係数により二酸化炭素の吸収性を大幅に増大させる。
【００１６】
発明に関する工程により処理される産業ガスの生産の工程は、例えば石炭ガス化工程、水蒸気改質工程、コークス炉ガス生産工程、精油所ガス処理工程、又は天然ガス生産工程である。しかし原理上は、酸性ガス、特にその性質上二酸化炭素を含むいかなる工程も可能である。この溶媒合成は、特に燃焼排ガスからＣＯ２を除去することに適している。コークス炉ガスは発明に関する溶媒合成の使用に特に適している。分離される酸性ガスは、特に硫化水素、二酸化炭素、シアン化水素酸、メルカプタン、硫化カルボニル（ＣＯＳ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、又はこれらのガスの混合物である。生じたガスは、酸化窒素も含む。発明の溶媒合成は、酸化窒素及び酸素に耐性を有し、高耐用性を有する。
【００１７】
吸収溶液中で使用する際、アミンは０．００１−５０質量パーセントの濃度にするべきである。特に適した濃度は、０．１−２０質量パーセントである。使用するアンモニア溶液は、０．１−３２質量パーセントの濃度にするべきである。特に適しているのは、濃度１０−２５質量パーセントのアンモニアである。溶媒成分の濃度は、温度と加圧力により決定する。
【００１８】
アンモニア水溶液を直接アミンに添加して、吸収に適した溶液を形成させる。ｐＨ値に応じてアンモニアを、アンモニウム塩の形で添加する。例えば炭酸アンモニウムは、適当なアンモニウム塩である。
【００１９】
ガス洗浄工程を実行するのに適切な装置はすべて、ガス洗浄に適している。発明に関する工程を実行するのに適した装置は、少なくとも一の洗浄カラムを有する。ガス洗浄カラムは、例えば均一／不均一な充填剤を含んだカラム、トレイカラム、膜接触器のような別の吸収器、半径流式の洗浄機、ジェット洗浄機、又はベンチュリ洗浄機である。洗浄液中の二酸化炭素を除去して、洗浄溶液の再生に適するすべての装置をこれらに追加する。これらは、例えば予熱器、フラッシュ室、ストリッピングカラム、蒸発器、コンデンサ、又は再吸収器を含む。
【００２０】
この工程は、ガス洗浄工程で通常適用される条件下で実行される。燃焼排ガスから二酸化炭素を除去する好ましい工程条件は、温度２０℃から１００℃で圧力０．５バールから１００バールである。洗浄溶液の再生のための好ましい工程条件は、温度８０℃から２００℃で圧力０．１バールから２０バールである。必要に応じ、適用温度はより低くされ、適用圧力はより高くされる。
【００２１】
この発明は、酸性ガス、特に二酸化炭素に対して高い吸収力を有する工程を示す利点を有している。発明に関する溶媒合成は価格効率がよく手軽に使用することができる。二酸化炭素に関するより高い吸収力によって、循環溶媒の量が大幅に減少する一方、吸収する酸性ガスの量を大幅に増やすことができる。酸素や窒素酸化物に耐性を有することから、発明に関する溶媒合成は、ガス洗浄工程で充分な使用期間を確保するので、少しの新しい溶媒を補充する必要で、少し溶媒再生装置が必要とされる。
【手続補正書】
【提出日】平成22年8月16日(2010.8.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニア水溶液及びそこにアミンを添加して溶解させることにより、工業ガス及び煙道ガスから酸性ガスを分離するための洗浄液に関するものである。分離される酸性ガスは、好ましくは硫化水素、二酸化炭素、シアン化水素酸及び酸化硫黄（ＳＯｘ）である。たびたび分離が必要で本発明のプロセスにより処理され得る工業ガスは、コークス炉ガス、合成ガス、天然ガス、一酸化炭素、及び水素である。本発明に関するガス洗浄は、従来技術にかかる装置内で行う。
【０００２】
工業ガスから酸性ガスを除去することは、しばしば行われる工程である。そのような工程の対象となるガスの例は、合成ガス及びコークス炉ガスである。これらのガスを再利用するには、含有される邪魔な酸性ガスを頻繁に除去する必要がある。しばしば、工業規模でアルカノールアミンのような有機塩基水溶液が酸性ガスの除去に使用される。酸性ガスは溶解すると、溶剤及び酸性ガス成分からイオン産物を形成する。吸着剤は加熱又は減圧により再生され、イオン産物は酸性ガスに再変換され、酸性ガスは必要に応じて蒸気により除去される。再生工程後、吸収剤は再利用できる。
【０００３】
工業ガスから硫化水素を吸収する場合、しばしばガス内に含まれる二酸化炭素の一部も、一緒に吸収される。しかし、このガスの成分量は、硫化水素の成分量よりかなり少ない。これは一般に、二酸化炭素の洗浄液への移転が少ないことがその理由である。ガスを洗浄すると、二酸化炭素が反応して炭酸水素塩を形成し、これが反応後に洗浄液中でイオン結合する。二酸化炭素のイオン型への反応速度の低さが、硫化水素の成分量と比較した二酸化炭素の成分量の減少の原因となる。
【０００４】
酸性ガスを洗浄するとき、しばしば吸収される二酸化炭素の成分量を大幅に増加することが望まれるが、それほど多くの設備を必要としない。この方法により、１のプロセス工程の洗浄で、酸性ガスのより多くの部分を工業ガスから除去するよう管理されている。
【０００５】
ＤＥ１０２００４０１１４２９Ａ１は、酸性ガスを吸収する工程を記載している。非常に低い二酸化炭素分圧で、ガス流から二酸化炭素を除去する工程であって、分子中に少なくとも二つの第三級アミノ基と第一級及び第二級アミンから選択された活性剤を含むアミン化合物の水溶液を含有する液体吸収剤とガス流が接触する工程を記載している。しかし、吸収反応の性能については、酸性ガスの吸収量、特に使用した溶媒の量に対する二酸化炭素の吸収量を、更に増やす必要がある。
【０００６】
ＧＢ１４６４４３９Ａは、工業ガス、特にコークス炉ガス、合成ガス、又は天然ガスから酸性ガス成分を除去する工程を記載している。酸性ガスは、環状に循環するアルカノールアミン溶液に吸収され、溶媒は酸性ガスを吸収し、次いで次の循環段階で、例えば加熱により酸性ガスが除去される。この教示は、熱的に安定なチオシアン酸塩を形成することにより吸収された溶媒の分解を記載している。安定させる目的で、アンモニア又はアンモニウム塩が溶媒に添加され、形成されたチオシアン酸塩と反応し、一方でガス成分が復原される。酸性ガス、特に二酸化炭素の吸収性を高めることを目的としてアミン含有溶液にアンモニアを添加することは、記載されていない。
【０００７】
使用する溶媒はできるだけ、特に酸素に対して安定であるべきで、特にコスト効率もできるだけ高いものであるべきである。溶媒の損失は、ガス流に含まれる酸素又はガス流に含まれる酸化硫黄若しくは酸化窒素に反応してアミンが分解することによって起こる。溶媒の損失が運用時にプロセスのランニングコストを増大させるので、多くのアミンベースの洗浄剤は、調達価格が高くなる。使用される溶媒は、特に洗浄カラムでは、物質移動のために必要とする設備機器をできるだけ少なくするべきである。
【０００８】
このように本発明の目的は、工業ガスから酸性ガスを大量に吸収する改良された溶媒又は改良された溶媒化合物を提供することである。頻繁に処理を必要とし、本発明のプロセスで処理できる工業ガスは、コークス炉ガス、合成ガス、天然ガス、低級アルカン、アルカン、及び水素である。この改良された溶媒は、できる限り低価格で、適用条件下で安定であるべきである。溶媒化合物に含まれる成分は、ガス洗浄器内で充分な使用期間を確保するために、酸素中で安定なものにすべきである。更に、本発明の溶媒化合物は、除去する二酸化炭素の物質移動を大幅に改善すべきである。高価なアミン成分の補充の必要性が少なく、物質移動に必要な装置数も少なくあるべきである。
【０００９】
本発明は、アミンとアンモニア水溶液から合成した溶媒により目的を達成し、使用されるアミンは特に第一級アミン又は第二級アミンである。ピペラジンは、特にアミン成分として適している。このアミン添加物は、大気圧の条件下でさえ二酸化炭素の吸収を大幅に改善し、このような洗浄は特に煙道ガスからの二酸化炭素の除去に適している。二酸化炭素を結合する主成分としてアンモニアを使用すると、このガスの物質移動が大幅に改善され、プロセスのランニングコストが著しく減少する。
【００１０】
単一の第一級アミンだけでなく、第二級アミン又は環状アミンもアミン添加剤として適する。場合によっては、第三級アミンも適する。一般に、ガス洗浄溶液で使用するアミン成分は、活性剤とも呼ばれる。ピペラジンは特に活性剤成分として好ましい。しかし、アルキルアミン、ジアルキルアミン、又はジアリールアミンも使用することができる。溶媒に含まれるアンモニアが、純粋アミン溶液と比較して、より高い二酸化炭素の吸収力を実現し、その結果二酸化炭素の除去をより低い循環流速にて行うことができ、これに応じて再生エネルギーの要求も低くなる。同様に、必要な交換溶媒の量や、溶媒交換のために必要な設備機器数も少なくなる。
【００１１】
特に主張するのは、適切な洗浄装置内で、アンモニア及び少なくとも一のアミンを含有する水溶液である液体吸収剤にガス流を接触させて、工業ガスから酸性ガスを脱硫させる洗浄液である。クレームは、工業ガスから酸性ガス、特に二酸化炭素を吸収するため、ガス洗浄工程におけるこのような洗浄液の使用をもカバーする。
【００１２】
アミンは、第一級アミン又は第二級アミンでもよい。場合によっては、第三級アミンも適している。アミン上の置換基はいかなる種類のものでもよい。第一級アミンの一般式はＨ２Ｎ−Ｒａであり、Ｒａはアルキル基、アリル基、ヒドロキシアルキル基、又はアリルアルキル基から選択される。適切な第一級アミンの例は、ｎ−プロピルアミン、イソプロピルアミン又はフェニルアミンである。第一級アミンの沸点は、技術的にシンプルなガス洗浄工程を確保するため、好ましくは大気温度以上がよい。
【００１３】
第二級アミンは、いかなるタイプのものでもよい。第二級アミン化合物の置換基は、いかなるタイプのものでもよい。例えばこのアミンの一般式はＲａ−Ｎ（Ｈ）−Ｒｂであり、ＲａとＲｂはアルキル基、アリル基、ヒドロキシアルキル基、又はアリルアルキル基から互いに独立して選択される。第二級アミンの適切な例は、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、又はジフェニルアミンである。第一級アミンの沸点も、技術的にシンプルなガス洗浄の工程を確保するため、好ましくは大気温度以上がよい。
【００１４】
目的によっては、ガス洗浄には二官能性アミンが特に適している。このようなアミンの例は、構造式ＲａＲｂ−Ｎ−Ｘ−Ｎ−Ｒａ’Ｒｂ’のアミンであり、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒａ’、及びＲｂ’は、アルキル基、アリル基、ヒドロキシアルキル基、又はアリルアルキル基から互いに独立して選択され、Ｘはアルキレン基又はアリルアルキレン基を表している。
【００１５】
特に適切であるのは、複素五員環又は複素六員環化合物から選択され、環に１つのＮＨ基を有するアミン化合物である。好ましい複素環化合物は、ピペラジン又はピペラジン誘導体である。ピペラジン誘導体の適切な例は、２−メチルピペラジン、Ｎ−メチルピペラジン、ピペリジン、又はモルホリンである。しかし実際には結局のところ、水溶性で手頃な価格のすべてのピペラジン誘導体が、抽出用アミノ化合物として適している。アミンの存在は、吸収速度を大幅に速め、アンモニア水溶液中での二酸化炭素の吸収力を特定の物質移動係数で増大させる。
【００１６】
本発明の工程により洗浄される工業ガスの生産工程は、例えば石炭ガス化工程、水蒸気改質工程、コークス炉ガス生産工程、精油所ガス処理工程、又は天然ガス生産工程である。しかし原理上は、酸性ガス、特にその性質上二酸化炭素の生成を含むいかなる工程も可能である。この溶媒化合物は、特に煙道ガスからＣＯ２を除去することに適している。本発明に関する溶媒化合物の特に適した使い道はコークス炉ガスである。分離される酸性ガスは、特に硫化水素、二酸化炭素、シアン化水素酸、メルカプタン、硫化カルボニル（ＣＯＳ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、又はこれらのガスの混合物である。生じたガスは、酸化窒素も含む。本発明の溶媒化合物は、酸化窒素及び酸素に反応せず、使用期間が長い。
【００１７】
吸収溶液中で使用する際、アミンは０．００１−５０質量パーセントの濃度にするべきである。特に適した濃度は、０．１−２０質量パーセントである。使用するアンモニア溶液は、０．１−３２質量パーセントの濃度にするべきである。特に適しているのは、濃度１０−２５質量パーセントのアンモニアである。溶媒成分の濃度は、適用される温度と圧力により決定する。
【００１８】
アンモニア水溶液は直接アミンに添加され、吸収に適した溶液を形成する。ｐＨ値に応じてアンモニアをアンモニウム塩の形で添加する。炭酸アンモニウムは、例えば適当なアンモニウム塩である。
【００１９】
ガス洗浄工程を実行するには、ガス洗浄に適した装置はすべて適切である。本発明の工程を実行するのに適した装置は、少なくとも一の洗浄カラムを有する。ガス洗浄カラムとして使用するのは、例えば、均一／不均一なパッキングを含んだカラム、トレイカラム、及び膜接触器、半径流式の洗浄機、ジェット洗浄機、又はベンチュリ洗浄機といった他の吸収器である。洗浄液中の二酸化炭素を除去することにより、洗浄溶液を再生するのに適した様々な装置がこれらに追加される。これらは、例えば予熱器、フラッシュ室、ストリッピングカラム、蒸発器、凝縮器、又は再吸収器を含む。
【００２０】
この工程は、ガス洗浄工程で通常適用される条件下で実行される。煙道ガスから二酸化炭素を除去する好ましい工程条件は、温度２０℃から１００℃で圧力０．５バールから１００バールである。洗浄溶液の再生のための好ましい工程条件は、温度８０℃から２００℃で圧力０．１バールから２０バールである。必要に応じ、適用温度はより低くされ、適用圧力はより高くされてもよい。
【００２１】
この発明は、酸性ガス、特に二酸化炭素に対して高い吸収力を有する工程に関する利点を有している。本発明の溶媒化合物は安価であり手軽に使用することができる。二酸化炭素に関するより高い吸収力によって、吸収する酸性ガスの量を大幅に増やすことができ、一方で循環溶媒の量が大幅に減少する。酸素や窒素酸化物に反応しないことから、本発明の溶媒化合物は、ガス洗浄工程における使用期間が長く、新しい溶媒を補充する必要が少なく、必要な溶媒再生装置も少なくて済む。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工業ガスから酸性ガス成分を除去するための洗浄溶液において、
ガス流が、適当な洗浄装置内で液体吸収剤と接触され、
前記液体吸収剤が、アンモニア及び少なくとも一のアミンを含む水溶液であることを特徴とする洗浄溶液。
【請求項２】
前記アミンが、第一級アミン又は第二級アミンであることを特徴とする請求項１に記載の洗浄溶液。
【請求項３】
前記第一級アミン化合物が一般式Ｈ２Ｎ−Ｒａを有し、
Ｒａがアルキル基、アリル基、ヒドロキシアルキル基、又はアリルアルキル基から選択されることを特徴とする請求項２に記載の酸性ガス成分を除去するための洗浄溶液。
【請求項４】
前記第二級アミン化合物が一般式Ｒａ−Ｎ（Ｈ）−Ｒｂを有し、
ＲａとＲｂがアルキル基、アリル基、ヒドロキシアルキル基、又はアリルアルキル基から互いに独立して選択されることを特徴とする請求項２に記載の酸性ガス成分を除去するための洗浄溶液。
【請求項５】
前記第二級アミン化合物が、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、又はジフェニルアミンから選択される特徴とする請求項４記載の洗浄溶液。
【請求項６】
前記アミンの化合物が、一般式ＲａＲｂ−Ｎ−Ｘ−Ｎ−Ｒａ’Ｒｂ’を有し、
Ｒａ、Ｒｂ、Ｒａ’、及びＲｂ’が、アルキル基、アリル基、ヒドロキシアルキル基、又はアリルアルキル基から互いに独立して選択され、Ｘはアルキレン基又はアリルアルキレン基を表すことを特徴とする請求項２に記載の酸性ガス成分を除去するための洗浄溶液。
【請求項７】
前記アミンの化合物が、環に少なくとも一のＮＨ基を有する複素五員環又は複素六員環化合物から選択されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の洗浄溶液。
【請求項８】
前記アミンの化合物が、ピペラジン又はピペラジン誘導体から選択されることを特徴とする請求項７に記載の洗浄溶液。
【請求項９】
前記アンモニアが、アンモニウム塩の形で用いられることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の洗浄溶液。
【請求項１０】
処理される工業ガスから酸性ガスを吸収する工程における請求項１乃至９のいずれか１項に記載の洗浄溶液の使用であって、前記洗浄溶液が０．００１−５０質量パーセントのアミン濃度及び１−３２質量パーセントのアンモニア濃度を有することを特徴とする洗浄溶液の使用。
【請求項１１】
処理される工業ガスから酸性ガスを吸収する工程における請求項１乃至９のいずれか１項に記載の洗浄溶液の使用であって、前記洗浄溶液が０．１−２０質量パーセントのアミン濃度及び１０−２５質量パーセントのアンモニア濃度を有することを特徴とする洗浄溶液の使用。
【請求項１２】
処理される前記工業ガスが、合成ガス、天然ガス、低アルカン及びアルケン、二酸化炭素、水素、又はこれらのガスの混合物であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の洗浄溶液の使用。
【請求項１３】
処理される前記工業ガスが、煙道ガスであることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の洗浄溶液の使用。
【請求項１４】
処理される前記工業ガスが、コークス炉ガスであることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の洗浄溶液の使用。
【請求項１５】
分離される前記酸性ガスが、硫化水素、二酸化炭素、シアン化水素酸、メルカプタン、硫化カルボニル、硫黄酸化物、又はこれらのガスの混合物であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の洗浄溶液の使用。
【請求項１６】
前記吸収に用いられる洗浄液が、２０℃−１００℃の温度及び０．５バール−１００バールの圧力で適用されることを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載の洗浄溶液の使用。
【請求項１７】
再生に用いられる洗浄溶液が、８０℃−２００℃の温度及び０．１バール−２０バールの圧力で適用されることを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載の洗浄溶液の使用。
【国際調査報告】
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