再生のためのエネルギー必要量が低減された、二酸化炭素吸収剤および気体流から二酸化炭素を除去するための方法
【課題】流体流からの二酸化炭素の十分な除去を行ない、かつその際に、吸収剤の再生を比較的僅かなエネルギー費用で可能にする方法を提供する。
【解決手段】本発明は、少なくとも１のアミン、および少なくとも１のアミノカルボン酸および／またはアミノスルホン酸の水溶液を含む、気体流から二酸化炭素を除去するための吸収剤に関する。アミノカルボン酸もしくはアミノスルホン酸を併用することによって、吸収剤を再生するために必要とされるエネルギーが低減する。
【解決手段】本発明は、少なくとも１のアミン、および少なくとも１のアミノカルボン酸および／またはアミノスルホン酸の水溶液を含む、気体流から二酸化炭素を除去するための吸収剤に関する。アミノカルボン酸もしくはアミノスルホン酸を併用することによって、吸収剤を再生するために必要とされるエネルギーが低減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収剤および気体流から二酸化炭素を除去するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸性ガス、たとえばＣＯ2、Ｈ2Ｓ、ＳＯ2、ＣＳ2、ＨＣＮ、ＣＯＳまたはメルカプタンを、流体流、たとえば天然ガス、ラフィネートガス、合成ガスから除去することは、種々の理由から重要である。二酸化炭素はたとえば天然ガスから除去されなくてはならない。というのも、高濃度のＣＯ2は、気体の燃焼値を低下させるからである。さらに、ＣＯ2は流体流中でしばしば連行される水分と結合して、導管および部品の腐食につながりうる。天然ガスの硫黄化合物の含有率は、適切な後処理措置によって直接に天然ガス源で減少させなければならない。というのも、硫黄化合物は、天然ガスからしばしば連行される水の中で、腐食作用を有する酸を形成するからである。従って、天然ガスをパイプラインで輸送するためには、硫黄含有不純物を所定の限界値に維持しなければならない。さらに、多数の硫黄化合物はすでに低い濃度で悪臭を有しており、かつ特に二酸化硫黄は毒性である。
【０００３】
煙道ガスからの二酸化炭素の除去は、種々の理由から、しかし殊にいわゆる温室効果の主要原因とみなされている二酸化炭素の放出を減少させるために望まれている。
【０００４】
工業的規模で流体流から酸性ガス、たとえば二酸化炭素を除去するために、しばしば、有機塩基、たとえばアルカノールアミンの水溶液が吸収剤として使用されている。この場合、酸性ガスを溶解する際に、塩基および酸性ガス成分からイオン生成物が形成される。吸収剤は、加熱、低圧への放圧またはストリッピングによって再生することができ、その際、イオン生成物は、酸性ガスに再反応されおよび／または酸性ガスは、蒸気により留去される。再生工程の後、吸収剤は、再使用することができる。
【０００５】
煙道ガスは、極めて低い二酸化炭素分圧を有する。というのも、この煙道ガスは、通常、大気圧付近の圧力で生じ、典型的には、二酸化炭素３〜１３体積％を含有するからである。二酸化炭素の有効な除去を達成するために、吸収剤は、高い酸性ガス親和性を有しなければならず、このことは、一般に二酸化炭素の吸収が著しく発熱的に進行することを意味する。他方、吸収反応エンタルピーの高い総和は、吸収剤の再生の際に高められたエネルギー費用を条件付ける。
【０００６】
従って、Dan G. Chapelらは、その講演 "Recovery of CO2 from Flue Gases:Commercial Trends" （Canadian Society of Chemical Engineersの年次会合における講演、１０月４〜６日、１９９９年、Saskatoon, Saskatchewan, Kanada）において、必要とされる再生エネルギーを最小化するために、比較的低い反応エンタルピーを有する吸収剤を選択することを推奨している。
【０００７】
その他のガス洗浄の適用においても、必要とされる再生エネルギーの最小化は望ましい。
【０００８】
特許文献１（ＧＢ１５４３７４８）は、Ｎ−ジアルキル−α−アミノモノカルボン酸、たとえばジメチルグリシンのアルカリ金属塩の水溶液の使用下に、分解ガスからのＣＯ2およびＨ2Ｓを除去するための方法を記載している。
【０００９】
特許文献２（ＵＳ−Ａ４，０９４，９５７）は、塩基性アルカリ金属塩、立体障害アミンおよびアミノ酸、たとえばＮ，Ｎ−ジメチルグリシンを含有する吸収剤溶液を用いて気体流からＣＯ2を除去することを開示している。
【００１０】
特許文献３（ＥＰ−Ａ６７１２００）は、アミノ酸金属塩およびピペラジンの水溶液を用いて大気圧で燃料ガスからＣＯ2を除去することを記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】英国特許第１５４３７４８号明細書
【特許文献２】米国特許第４０９４９５７号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第６７１２００号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、流体流からの二酸化炭素の十分な除去を行ない、かつその際に、吸収剤の再生を比較的僅かなエネルギー費用で可能にする方法を提供するという課題に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題は、
（Ａ）少なくとも１のアミンおよび
（Ｂ）少なくとも１のアミノカルボン酸および／またはアミノスルホン酸
の水溶液を含む吸収剤等によって解決される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明による方法の実施に適した装置を示す略図である。
【図２】図２は、本発明による方法を実施するための、放圧段階および脱着段階を有する装置の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
前記課題は、
（Ａ）少なくとも１のアミンおよび
（Ｂ）少なくとも１のアミノカルボン酸および／またはアミノスルホン酸
の水溶液を含む吸収剤によって解決される。
【００１６】
一般に該吸収剤は、吸収剤の質量に対して、
（Ａ）１のアミンまたは複数のアミンの組み合わせを１０〜６５質量％、有利には２０〜４０質量％および
（Ｂ）少なくとも１のアミノカルボン酸および／またはアミノスルホン酸を１〜４０質量％、有利には１０〜３０質量％を含有している。
【００１７】
本発明は、流体流、たとえばガス流から二酸化炭素を除去するための方法にも関し、この場合、流体流を前記で定義した吸収剤と接触させる。
【００１８】
本方法の有利な１実施態様では、気体流中の二酸化炭素の分圧は、２００ミリバールよりも小さく、多くの場合２０〜１５０ミリバールである。
【００１９】
一般に吸収工程における全圧力（絶対圧力）は、１〜１２０バールである。本方法の有利な実施態様では、吸収工程における全圧力は、少なくとも５バール、特に有利には１０〜１００バールである。
【００２０】
アミノカルボン酸および／またはアミノスルホン酸は、水溶液中で遊離の形で（つまり両性イオンの形で）存在しているか、またはアミン（Ａ）のアンモニウム塩として存在している。該水溶液は実質的に、アミノカルボン酸もしくはアミノスルホン酸の金属塩を含有していない。
【００２１】
該水溶液は、実質的に無機の塩基性塩を含有していない、つまり該水溶液は無機の塩基性塩を、有利には約１０質量％未満、特に約５質量％未満含有する。無機の塩基性塩は、たとえばアルカリ金属またはアルカリ土類金属の炭酸塩または炭酸水素塩、たとえば特に炭酸カリウム（カリ）である。
【００２２】
アミノカルボン酸もしくはアミノスルホン酸の併用による再生エネルギーの低減は、おそらくは以下の関係に起因する：アミノ酸は、両性化合物である。その酸強度（ｐＫｓ値により記載される）は、温度依存性であり、その際、アミノ酸は高温では、低温におけるよりも強酸性の作用を有する。吸収剤の再生は通常、ＣＯ2の吸収よりも低い温度で行われるので、アミノ酸の強酸性特性は、負荷された吸収剤からのＣＯ2放出を促進し、このことにより再生のために必要とされるエネルギー必要量が低減される。アミノ酸は低温では中性であるか、または弱酸性であるため、吸収容量は低温では影響を受けないか、またはわずかに影響を受けるのみである。
【００２３】
アミノカルボン酸は少なくとも１のアミノ基および少なくとも１のカルボキシル基をその分子構造中に有している。相応して、アミノスルホン酸は少なくとも１のアミノ基および少なくとも１のスルホン酸基をその分子構造中に有している。アミノ基の窒素原子は、置換されていなくてもよいし、またはたとえばＣ1〜Ｃ4−アルキル基またはヒドロキシ−Ｃ2〜Ｃ4−アルキル基により１置換もしくは２置換されていてもよい。適切なアミノカルボン酸は通常、２〜１２個の炭素原子、たとえば４〜１２個の炭素原子を有しており、適切なアミノスルホン酸は、１〜６個の炭素原子を有する。
【００２４】
適切なアミノカルボン酸は、たとえば
α−アミノ酸、たとえばグリシン（アミノ酢酸）、Ｎ−メチルグリシン（Ｎ−メチルアミノ酢酸、サルコシン）、Ｎ，Ｎ−ジメチルグリシン（ジメチルアミノ酢酸）、Ｎ−エチルグリシン、Ｎ，Ｎ−ジエチルグリシン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）グリシン（ＢＩＣＩＮＥ）、アラニン（２−アミノプロピオン酸）、Ｎ−メチルアラニン（２−（メチルアミノ）−プロピオン酸）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアラニン、Ｎ−エチルアラニン、２−メチルアラニン（２−アミノイソ酪酸）、レシチン（２−アミノ−４−メチルペンタン−１−酸）、Ｎ−メチルロイシン、Ｎ，Ｎ−ジメチルロイシン、イソロイシン（２−アミノ−３−メチルペンタン酸）、Ｎ−メチルイソロイシン、Ｎ，Ｎ−ジメチルイソロイシン、バリン（２−アミノイソ吉草酸）、α−メチルバリン（２−アミノ−２−メチルイソ吉草酸）、Ｎ−メチルバリン（２−メチルアミノイソ吉草酸）、Ｎ，Ｎ−ジメチルバリン、プロリン（ピロリジン−２−カルボン酸）、Ｎ−メチルプロリン、セリン（２−アミノ−３−ヒドロキシ−プロパン−１−酸）、Ｎ−メチルセリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルセリン、２−（メチルアミノ）イソ酪酸、ピペリジン−２−カルボン酸、Ｎ−メチル−ピペリジン−２−カルボン酸、
β−アミノ酸、たとえば３−アミノプロピオン酸（β−アラニン）、３−メチルアミノプロピオン酸、３−ジメチルアミノプロピオン酸、イミノジプロピオン酸、Ｎ−メチルイミノジプロピオン酸、ピペリジン−３−カルボン酸、Ｎ−メチル−ピペリジン−３−カルボン酸、
またはアミノカルボン酸、たとえばピペリジン−４−カルボン酸、Ｎ−メチル−ピペリジン−４−カルボン酸、４−アミノ酪酸、４−メチルアミノ酪酸、４−ジメチルアミノ酪酸、６−アミノヘキサン酸である。
【００２５】
適切なアミノスルホン酸はたとえば
アミノメタンスルホン酸、タウリン（２−アミノエタンスルホン酸）、Ｎ−メチルタウリン（２（メチルアミノ）エタンスルホン酸）である。
【００２６】
アミノカルボン酸またはアミノスルホン酸が、１もしくは複数のキラルな炭素原子を有している場合、立体配置は重要ではなく、純粋なエナンチオマー／ジアステレオマーを使用することも、任意の混合物またはラセミ体を使用することもできる。
【００２７】
アミノカルボン酸は有利には、α−アミノ酸またはβ−アミノ酸である。アミノスルホン酸は有利には、α−アミノスルホン酸またはβ−アミノスルホン酸である。これらの中から、α−アミノ酸およびβ−アミノスルホン酸が特に有利である。「α」もしくは「β」の名称は、通常の命名法と一致しており、アミノ基が、１もしくは２の炭素原子によって、カルボキシル基またはスルホン酸基から分離されていることを意味する。
【００２８】
Ｎ−モノ−Ｃ1〜Ｃ4−アルキル−アミノカルボン酸およびＮ，Ｎ−ジ−Ｃ1〜Ｃ4−アルキルアミノカルボン酸、特にＮ−モノ−Ｃ1〜Ｃ4−アルキル−α−アミノカルボン酸およびＮ，Ｎ−ジ−Ｃ1〜Ｃ4−アルキル−α−アミノカルボン酸が特に適切である。これらには、たとえばＮ，Ｎ−ジメチルグリシンまたはＮ−メチルアラニンが挙げられる。
【００２９】
特に適切であるのは、さらにα−炭素原子が水素以外の置換基のみを有するα−アミノ酸、たとえば２−アミノイソ酪酸である。
【００３０】
アミン（Ａ）として、通常、流体流からの酸性ガスの除去のために使用される全てのアミンまたは複数のアミンの組み合わせが適切である。適切なアミンは一般に、標準圧力（１．０１３バール絶対圧）で少なくとも１２０℃の沸点により特徴付けられる。有利にはアミン（Ａ）は、２０℃で０．０２バール絶対未満の蒸気圧を有する。これは通常、１もしくは複数の窒素原子および炭化水素基以外に、１もしくは複数の酸素原子をヒドロキシル基の形で、および／またはエーテル結合中に有している飽和化合物である。
【００３１】
適切なアミン（Ａ）には特に以下のものが挙げられる：
アルカノールアミン（アミノアルコール）、たとえば
２−アミノエタノール（モノエタノールアミン、ＭＥＡ）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）アミン（ジエタノールアミン、ＤＥＡ）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）アミン（ジイソプロパノールアミン、ＤＩＰＡ）、トリス（２−ヒドロキシエチル）アミン（トリエタノールアミン、ＴＥＡ）、トリブタノールアミン、ビス（２−ヒドロキシエチル）メチルアミン（メチルジエタノールアミン、ＭＤＥＡ）、２−ジエチルアミノエタノール（ジエチルエタノールアミン、ＤＥＥＡ）、２−ジメチルアミノエタノール（ジメチルエタノールアミン、ＤＭＥＡ）、３−ジメチルアミノ−１−プロパノール（Ｎ，Ｎ−ジメチルプロパノールアミン）、３−ジエチルアミノ−１−プロパノール、２−ジイソプロピルアミノエタノール（ＤＩＥＡ）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）メチルアミン（メチルジイソプロパノールアミン、ＭＤＩＰＡ）、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール（ＡＭＰ）、１−アミノ−２−メチル−プロパン−２−オール、２−アミノ−１−ブタノール（２−ＡＢ）、
アミノエーテル、たとえば
２−（２−アミノエトキシ）エタノール（ＡＥＥ）、２−（２−ｔ−ブチルアミノエトキシ）エタノール（ＥＥＴＢ）、３−メトキシプロピルジメチルアミン、
２第三級ジアミン、たとえば
Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ′，Ｎ′−ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラエチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルプロパンジアミン（ＴＭＰＤＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラエチルプロパンジアミン（ＴＥＰＤＡ）、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ′，Ｎ′−ジエチルエチレンジアミン（ＤＭＤＥＥＤＡ）、１−ジメチルアミノ−２−ジメチルアミノエトキシエタン（ビス［２−（ジメチルアミノ）エチル］エーテル）、
脂環式アミン、たとえば
シクロヘキシルメチルジメチルアミン、
およびこれらの混合物である。
【００３２】
アミン（Ａ）としてトリエタノールアミンの単独使用は有利ではない。
【００３３】
本発明の有利な実施態様では、吸収剤は以下のものから選択される少なくとも１のアミン（Ａ）を含有する。
【００３４】
Ａ１）第三級アミン
たとえば一般式
Ｎ（Ｒa）2-ｎ（Ｒb）1+nまたは（Ｒa）2-n（Ｒb）nＮ−Ｘ−Ｎ（Ｒa）2-m（Ｒb）m
［式中、Ｒaは、アルキル基を表し、Ｒbは、ヒドロキシアルキル基を表し、Ｘは、１もしくは複数の酸素により中断されていてもよいアルキレン基を表し、かつｎおよびｍは、０〜２の整数を表す。Ｒaは、たとえば１〜１０個の炭素原子を有するアルキル基（Ｃ1〜Ｃ10−アルキル）、有利には１〜６個の炭素原子を有するアルキル基（Ｃ1〜Ｃ6−アルキル）、および特に１〜４個の炭素原子を有するアルキル基（Ｃ1〜Ｃ4−アルキル）を表し、Ｒbは、たとえば２〜１０個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基（ヒドロキシ−Ｃ2〜Ｃ10−アルキル）、有利にはヒドロキシ−Ｃ2〜Ｃ6−アルキル、および特にヒドロキシ−Ｃ2〜Ｃ4−アルキルを表し、Ｘは、たとえば１〜１０個、有利には２〜６個、および特に２、３または４個の炭素原子を有するアルキレン基を表し、該基は、１もしくは複数の、たとえば２個または３個の酸素原子によって中断されていてもよい］の第三級アミン。
【００３５】
特に有利であるのは、トリス（２−ヒドロキシエチル）アミン（トリエタノールアミン、ＴＥＡ）、トリス（２−ヒドロキシプロピル）アミン（トリイソプロパノール）、トリブタノールアミン、ビス（２−ヒドロキシエチル）−メチルアミン（メチルジエタノールアミン、ＭＤＥＡ）、２−ジエチルアミノエタノール（ジエチルエタノールアミン、ＤＥＥＡ）、２−ジメチルアミノエタノール（ジメチルエタノールアミン、ＤＭＥＡ）、３−ジメチルアミノ−１−プロパノール、３−ジエチルアミノ−１ープロパノール、２−ジイソプロピルアミノエタノール（ＤＩＥＡ）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）メチルアミン（メチルジイソプロパノールアミン、ＭＤＩＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ′，Ｎ′−ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラエチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルプロパンジアミン（ＴＭＰＤＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラエチルプロパンジアミン（ＴＥＰＤＡ）、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ′，Ｎ′−ジエチルエチレンジアミン（ＤＭＤＥＥＤＡ）および２−（２−ジメチルアミノエトキシ）−Ｎ，Ｎ−ジメチルエタンアミン（ビス［２−（ジメチルアミノ）エチル］エーテルから選択される第三級アミン、
および
Ａ２）以下のものから選択される立体障害アミン
（ｉ）第三級炭素原子に結合している第一級アミノ基を有するアミン、たとえば２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール（ＡＭＰ）
（ｉｉ）第二級または第三級炭素原子に結合している第二級アミノ基を有するアミン、および
（ｉｉｉ）第三級または第四級炭素原子がアミノ基に対してβ−位に配置されているアミン、たとえば１−アミノ−２−メチルプロパン−２−オール。
【００３６】
第三級および／または立体障害アミン以外に、該吸収剤は有利には少なくとも１の活性化剤を含有している。活性化剤は通常、第一級または第二級アミンであり、かつカルバマート構造の中間的な形成によって二酸化炭素の吸収を促進する。活性化剤は有利には以下のものから選択される：
Ｃ１）環中に少なくとも１のＮＨ基を有し、さらに環中に窒素および酸素から選択されるヘテロ原子を１個または２個有する５員、６員または７員の飽和複素環、
たとえばピペラジン、２−メチルピペラジン、Ｎ−メチルピペラジン、Ｎ−エチルピペラジン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、ホモピペラジン、ピペリジンおよびモルホリン、
Ｃ２）第一級または第二級アルカノールアミン、
たとえば２−アミノエタノール（モノエタノールアミン、ＭＥＡ）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）アミン（ジエタノールアミン、ＤＥＡ）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）アミン（ジイソプロパノールアミン、ＤＩＰＡ）、２−（メチルアミノ）エタノール、２−（エチルアミノ）エタノール、２−（ｎ−ブチルアミノ）エタノール、２−アミノ−１−ブタノール（２−ＡＢ）、３−アミノ−１−プロパノールおよび５−アミノ−１−ペンタノール、
Ｃ３）式
Ｈ2Ｎ−Ｒ2−ＮＨ2
［式中、Ｒ2は、Ｃ2〜Ｃ6−アルキレンを表す］のアルキレンジアミン、
たとえばヘキサメチレンジアミン、１，４−ジアミノブタン、１，３−ジアミノプロパン、２，２−ジメチル−１，３−ジアミノプロパン、
式
Ｒ1−ＮＨ−Ｒ2−ＮＨ2
［式中、Ｒ1は、Ｃ1〜Ｃ6−アルキルを表し、かつＲ2は、Ｃ2〜Ｃ6−アルキレンを表す］のアルキレンジアミン、
たとえば３−メチルアミノプロピルアミン、
（Ｒ1）2Ｎ−Ｒ2−ＮＨ2
［式中、Ｒ1は、Ｃ1〜Ｃ6−アルキルを表し、かつＲ2は、Ｃ2〜Ｃ6−アルキレンを表す］のアルキレンジアミン、
３−（ジメチルアミノ）プロピルアミン（ＤＭＡＰＡ）および３−（ジエチルアミノ）プロピルアミン、
Ｃ４）ポリアルキレンポリアミン
たとえばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンおよびテトラエチレンペンタミン
好ましい活性剤の例は、ピペラジン、２−メチルピペラジン、Ｎ−メチルピペラジン、ホモピペラジン、ピペリジンおよびモルホリンならびに３−メチルアミノプロピルアミンである。
【００３７】
その他の適切な活性化剤は、トリス（３−アミノプロピル）アミン、トリス（２−アミノエチル）アミン、２−（２−アミノエトキシ）エタノール、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）エチレンジアミンおよびＮ，Ｎ′−ビス（２−ヒドロキシエチル）エチレンジアミンである。
【００３８】
一般に、アミンＡ１）およびＡ２）から選択されるアミン（Ａ）対活性化剤の質量比は、１：１〜５０：１、有利には１：１〜２５：１である。
【００３９】
成分（Ｂ）として、Ｎ−非置換アミノカルボン酸、Ｎ−モノ置換アミノカルボン酸、たとえばＮ−モノ−Ｃ1〜Ｃ4−アルキル−アミノカルボン酸、Ｎ−非置換アミノスルホン酸および／またはＮ−モノ置換アミノスルホン酸を使用する場合、これらはその第一級または第二級アミノ官能基に基づいて、それ自体活性化剤として作用し、かつ別の活性化剤の併用は不要となりうる。Ｎ−非置換アミノカルボン酸の例は、２−アミノ酢酸（グリシン）、２−アミノプロピオン酸（アラニン）、２−アミノイソ酪酸（２−メチルグリシン）、２−アミノ−３−メチル−酪酸（バリン）、２−アミノ−４−メチル−ペンタン酸（ロイシン）、２−アミノ−３−メチル−ペンタン酸（イソロイシン）、β−アミノ酪酸、３−アミノプロピオン酸（β−アラニン）および２−アミノ−４−メチルスルファニル−ブタン酸（メチオニン）である。Ｎ−モノ置換アミノカルボン酸の例は、Ｎ−メチルアラニン、Ｎ−メチルグリシン（サルコシン）、ピペリジン−４−カルボン酸（イソニペコチン酸）、ピペリジン−３−カルボン酸（ニペコチン酸）、ピペリジン−２−カルボン酸（ピペコリン酸）およびＮ−メチルアミノイソ酪酸である。有利なＮ−非置換アミノスルホン酸およびＮ−モノ置換アミノスルホン酸の例は、２−アミノエタンスルホン酸（タウリン）ならびに２−（メチルアミノ）エタンスルホン酸（メチルタウリン）である。
【００４０】
本発明のさらに有利な実施態様では、吸収剤は以下のものから選択される少なくとも１のアミン（Ａ）を含有する：
Ａ′１）環中に少なくとも１のＮＨ基を有し、さらに環中に窒素および酸素から選択されるヘテロ原子を１個または２個有する５員、６員または７員の飽和複素環、
たとえばピペラジン、２−メチルピペラジン、Ｎ−メチルピペラジン、Ｎ−エチルピペラジン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、ホモピペラジン、ピペリジンおよびモルホリン、
Ａ′２）第一級または第二級アルカノールアミン、
たとえば２−アミノエタノール（モノエタノールアミン、ＭＥＡ）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）アミン（ジエタノールアミン、ＤＥＡ）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）アミン（ジイソプロパノールアミン、ＤＩＰＡ）、２−（メチルアミノ）エタノール、２−（エチルアミノ）エタノール、２−（ｎ−ブチルアミノ）エタノール、２−アミノ−１−ブタノール（２−ＡＢ）、３−アミノ−１−プロパノールおよび５−アミノ−１−ペンタノールである。
【００４１】
Ａ′３）式
Ｈ2Ｎ−Ｒ2−ＮＨ2
［式中、Ｒ2は、Ｃ2〜Ｃ6−アルキレンを表す］のアルキレンジアミン、たとえばヘキサメチレンジアミン、１，４−ジアミノブタン、１，３−ジアミノプロパン、２，２−ジメチル−１，３−ジアミノプロパン、
式
Ｒ1−ＮＨ−Ｒ2−ＮＨ2
［式中、Ｒ1は、Ｃ1〜Ｃ6−アルキルを表し、かつＲ2は、Ｃ2〜Ｃ6−アルキレンを表す］のアルキレンジアミン
たとえば３−メチルアミノプロピルアミン、
（Ｒ1）2Ｎ−Ｒ2−ＮＨ2
［式中、Ｒ1は、Ｃ1〜Ｃ6−アルキルを表し、かつＲ2は、Ｃ2〜Ｃ6−アルキレンを表す］
３−（ジメチルアミノ）プロピルアミン（ＤＭＡＰＡ）および３−（ジエチルアミノ）プロピルアミン、
Ａ′４）ポリアルキレンポリアミン、
たとえばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンおよびテトラエチレンペンタミン
Ａ′５）アミノエーテル
たとえば２−（２−アミノエトキシ）エタノール（ＡＥＥ）、２−（２−ｔ−ブチルアミノエトキシ）エタノール（ＥＥＴＢ）および３−メトキシプロピルジメチルアミン、
アミン（Ａ）をアミンＡ′１）、Ａ′２）、Ａ′３）、Ａ′４）およびＡ′５）から選択する場合、１実施態様では、成分（Ｂ）として、特にＮ，Ｎ−二置換アミノカルボン酸、たとえばＮ−ジ−Ｃ1−アルキル−アミノカルボン酸が適切である。有利なＮ，Ｎ−二置換アミノカルボン酸の例は、Ｎ，Ｎ−ジメチルグリシン、３−ジメチルアミノプロピオン酸およびジメチルアミノイソ酪酸である。同様に特に適切であるのは、α−炭素原子が水素以外の置換基のみを有するα−アミノ酸、たとえば２−アミノイソ酪酸（２−メチルアラニン）である。
【００４２】
アミン（Ａ）が、アミンＡ′１）、Ａ′２）、Ａ′３）、Ａ′４）およびＡ′５）から選択されている場合、別の１実施態様では、成分（Ｂ）として、特にＮ−非置換アミノカルボン酸、Ｎ−モノ置換アミノカルボン酸、Ｎ−非置換アミノスルホン酸および／またはＮ−モノ置換アミノスルホン酸が適切である。このような吸収剤は特に迅速なＣＯ2物質移行を有する。これらは、処理すべき気体が、極めて低いＣＯ2分圧を有するか、かつ／または極めて低い残留濃度へのＣＯ2除去が望まれる適用において有利である。
【００４３】
アミンは、水溶液の形で使用される。吸収剤は、さらに、たとえばシクロテトラメチレンスルホン（スルホラン）およびその誘導体、脂肪族酸アミド（アセチルモルホリン、Ｎ−ホルミルモルホリン）、Ｎ−アルキル化ピロリドンおよび相応するピペリドン、たとえばＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、プロピレンカーボネート、メタノール、ポリエチレングリコールのジアルキルエーテルおよびその混合物から選択される物理的溶剤を含有することができる。
【００４４】
吸収剤は、他の機能性成分、たとえば安定剤、殊に酸化防止剤（ドイツ国特許第１０２００４０１１４２７号明細書参照）、または腐食防止剤を含有していてもよい。
【００４５】
本発明による方法の場合には、存在する限り、二酸化炭素と共に、通常、別の酸性ガス、たとえばＨ2Ｓ、ＳＯ2、ＣＳ2、ＨＣＮ、ＣＯＳ、ＮＯ2、ＨＣｌ、ジスルフィドまたはメルカプタンが、ガス流から除去される。
【００４６】
本発明による方法もしくは吸収剤は、流体、特にあらゆる種類の気体流を処理するために適切である。酸性のガスを含有する流体は、一方ではガス、たとえば天然ガス、合成ガス、コークス炉ガス、石炭液化ガス、循環ガス、廃棄物処理からのガスおよび燃焼ガスであり、他方では、吸収剤と本質的に非混和性の流体、たとえばＬＰＧ（液化石油ガス Liquefied Petroleum Gas）またはＮＧＬ（天然ガス液 Natural Gas Liquids）である。本発明による方法もしくは吸収剤は、炭化水素含有流体流の処理のために適切である。含有されている炭化水素はたとえば脂肪族炭化水素、たとえばＣ1〜Ｃ4−炭化水素、たとえばメタンであるか、または芳香族炭化水素、たとえばベンゼン、トルエンまたはキシレンである。
【００４７】
ガス流は、次の方法で形成されるガス流であってもよい：
ａ）有機物質、たとえば煙道ガスの酸化、
ｂ）有機物質を含有する廃棄物の堆肥化および貯蔵、
または
ｃ）有機物質の細菌による分解。
【００４８】
酸化は、火炎現象下で、即ち従来の燃焼として実施されてよいし、火炎現象なしの酸化として、たとえば接触酸化または部分酸化の形で実施されてよい。燃焼に供される有機物質は、通常、化石燃料、たとえば石炭、天然ガス、石油、ガソリン、ディーゼル油、ラフィネートまたは灯油、バイオディーゼル油（Biodiesel）または有機物質を含有する廃棄物である。接触（部分）酸化の出発物質は、たとえば蟻酸またはホルムアルデヒドに変換されうるメタノールまたはメタンである。
【００４９】
酸化、堆肥化または貯蔵に供される廃棄物は、典型的には家庭ゴミ、プラスチック廃棄物または包装容器のゴミである。
【００５０】
有機物質の燃焼は、多くの場合に通常の燃焼装置中で空気で行なわれる。有機物質を含有する廃棄物の堆肥化および貯蔵は、一般にゴミ堆積場で行なわれる。この種のプラントの排ガスまたは排気は、好ましくは本発明による方法により処理されうる。
【００５１】
細菌による分解のための有機物質としては、通常、肥料、わら、肥やし、透明汚泥、発酵残留物等が使用される。細菌による分解は、たとえば通常のバイオガスプラント中で行なわれる。この種のプラントの排気は、好ましくは本発明による方法により処理されうる。
【００５２】
この方法は、有機物質の（部分）酸化に使用される、燃料電池または化学合成プラントの排ガスを処理するために適している。
【００５３】
その他に、本発明による方法は当然のことながら、未燃焼の化石ガス、たとえば天然ガス、たとえばいわゆる炭層ガス、つまり石炭を運搬する際に生じ、回収され、かつ圧縮されるガスを処理するために適用することができる。
【００５４】
一般に、前記ガス流は、通常の条件下で二酸化硫黄５０ｍｇ／ｍ3未満を含有する。
【００５５】
本発明による方法を実施するのに適している装置は、少なくとも１つの洗浄塔、たとえば不規則充填物を有する充填塔、規則充填物を有する充填塔および棚段塔、および／またはその他の吸収装置、たとえば膜接触式装置（Membrankontaktoren）、放射状流型洗浄器、放射型洗浄器、ベンチュリ型洗浄器および回転噴霧型洗浄器を含む。この場合、吸収剤を用いてのガス流の処理は、有利に洗浄塔内で向流で行なわれる。この場合、前記ガス流は、一般に塔の下方領域に供給され、吸収剤は、塔の情報領域に供給される。
【００５６】
また、本発明による方法を実施するのに適当なのは、プラスチック、たとえばポリオレフィンまたはポリテトラフルオロエチレンからなる洗浄塔、または内部表面が全部または部分的にプラスチックまたはゴムで被覆されている洗浄塔である。更に、プラスチックケーシングを有する膜接触式装置が適している。
【００５７】
吸収剤の温度は、吸収工程で一般に約３０〜１００℃であり、塔を使用する場合には、たとえば塔の頭頂部で３０〜７０℃であり、塔の塔底部で４０〜１００℃である。酸性のガス成分の乏しい、即ちこの成分の含量が減少された生成ガス（Beigas 付加ガス）および酸性のガス成分が負荷された吸収剤が得られる。
【００５８】
一般に、負荷された吸収剤の再生は
ａ）たとえば７０〜１１０℃への加熱、
ｂ）放圧、または
ｃ）不活性流体を用いたストリッピング
またはこれらの措置の２つもしくは全ての組み合わせによって行われる。
【００５９】
一般に、負荷された吸収剤は、再生のために加熱され、遊離された二酸化炭素は、たとえば脱着塔中で分離される。再生された吸収剤が吸収装置中に導入される前に、この吸収剤は、適当な吸収温度に冷却される。熱時に再生された吸収剤中に含有されているエネルギーを利用するために、吸収装置からの負荷された吸収剤を熱時に再生された吸収剤との熱交換によって予熱することは好ましい。熱交換によって、負荷された吸収剤は、高温になり、したがって再生工程で必要とされるエネルギーは、僅かになる。熱交換によって既に、負荷された吸収剤の部分的な再生は、二酸化炭素の放出下に行なわれうる。得られた気液混合相の流れは、相分離容器中に導入され、この相分離容器から二酸化炭素は取り出され、液相は、吸収剤の完全な再生のために脱着塔中に導入される。
【００６０】
引続き、しばしば、脱着塔中で遊離された二酸化炭素は、圧縮され、たとえば圧力タンクまたは金属イオン封鎖部に供給される。この場合には、吸収剤の再生を高い圧力、たとえば２〜１０バール、特に２．５〜７バールで実施することは、好ましい。このために、負荷された吸収剤は、ポンプにより再生圧力に圧縮され、脱着塔中に導入される。二酸化炭素は、こうして高い圧力水準で発生する。圧力タンクの圧力水準に対する圧力差は僅かであり、場合によっては圧縮工程を省略することができる。再生の際の高い圧力は、高い再生温度を必要とする。高い再生温度の場合には、吸収剤の僅かな残留負荷が達成されうる。再生温度は、一般に吸収剤の熱安定性によってのみ制限されている。
【００６１】
処理すべきガスが、煙道ガスである場合、該ガスは本発明による吸収剤による処理の前に有利には、水性の液体により、特に水により洗浄して、煙道ガスを冷却し、かつ湿分を含ませる（クエンチング）。洗浄の際に、ダストまたはガス状の不純物、たとえば二酸化硫黄を除去することができる。
【００６２】
本発明を添付の図面につき詳説する。
【００６３】
図１は、本発明による方法の実施に適した、たとえば煙道ガスの処理のために適切な装置を示す略図である。
【００６４】
図２は、放圧段階および脱着段階を有する、たとえば本発明による天然ガスの処理のために適切な、本発明による方法を実施するための装置の略図である。
【００６５】
図１によれば、吸収装置２中で、導管１を介して適切な、前処理された二酸化炭素含有ガスを、吸収剤導管３を介して供給される、再生された吸収剤と向流で接触させる。吸収剤は、吸収によってガスから二酸化炭素を除去し、その際、排ガス導管４を介して、二酸化炭素の乏しい純粋ガスが取得される。吸収装置２は、吸収剤入口の上方で、有利に充填物が装備されている背面洗浄床または背面洗浄区間を有していてもよく（図示されていない）、この背面洗浄床または背面洗浄区間で水または凝縮液により連行される吸収剤は、ＣＯ2の含量が減少されたガスから分離される。背面洗浄床上の液体は、外部冷却器を介して適切に再循環される。
【００６６】
吸収剤導管５、ポンプ１２、脱着塔７の塔底から排出される再生された吸収剤の熱により、酸性ガスで負荷された吸収剤がその中で加熱される溶剤熱交換器１１、および絞り弁６を介して、二酸化炭素で負荷された吸収剤が、脱着塔７に供給される。脱着塔７の下部で、負荷された吸収剤は、（図示されていない）加熱器により加熱され、再生される。その際に遊離された二酸化炭素は、排ガス導管８を介して脱着塔７を離れる。脱着装置７は、吸収剤入口の上方で、有利に充填物が装備されている背面洗浄床または背面洗浄区間を有していてもよく（図示されていない）、この背面洗浄床または背面洗浄区間で水または凝縮液により連行される吸収剤は、遊離するＣＯ2から分離される。導管８には、塔頂分配器または凝縮器を有する熱交換器が設けられていてよい。引き続き、再生される吸収剤を、ポンプ９により、その中で再生される吸収剤が、酸性ガスにより負荷されている吸収剤を加熱し、かつそれ自体がその際に冷却される溶剤−溶剤−熱交換器１１を介して、および熱交換器１０を介して、再び吸収塔２に供給される。再生の際に排出されないか、または完全には排出されない、吸収された物質の蓄積、または吸収剤中での分解生成物の蓄積を回避するために、脱着塔７から取り出された吸収剤の部分流を蒸発器に供給することができ、この蒸発器中で難揮発性の副生成物および分解生成物は、残留物として生じ、純粋な吸収剤は、蒸気して取り出される。凝縮された蒸気は、再び吸収剤循環路に供給される。好ましくは、部分流に塩基、たとえば水酸化カリウムが添加され、該水酸化カリウムは、たとえば硫酸イオンまたは塩化物イオンと一緒に難揮発性塩を形成し、この難揮発性塩は、蒸発器残留物と一緒に系から排出される。
【００６７】
図２によれば、供給ガスは導管１を介して、吸収装置２の下方領域に供給される。吸収剤は、導管３を介して、供給ガスに対して向流で、吸収装置２の塔頂に添加される。酸性ガスの含量が減少されたガスは、頭頂部（導管４）を介して吸収装置２を去る。酸性ガスで富化された吸収剤は、導管５を介して底部において吸収装置2を離れ、かつ放圧タービン１９により、一般に吸収装置の供給される粗製ガスのＣＯ2分圧より高い圧力で高圧放圧塔６の上部領域に導通される。放圧時に、溶解された非酸性ガスの大部分ならびに酸性ガスの少量が放出される。前記ガスは、導管７を介して高圧放圧塔６から塔頂部を経て排出される。放圧タービン１９において生じるエネルギーは、たとえばポンプ１６を運転するために使用することができる。
【００６８】
依然として酸性ガスの大部分によって負荷されている吸収剤は、導管８を介して高圧放圧塔を離れ、かつ熱交換器９中で、間接的な熱交換によって再生され、導管１５を介して供給される吸収剤によって加熱される。
【００６９】
加熱された、負荷された吸収剤は、脱着塔１０の上部領域へ導入される。塔１０は、熱交換器１８を介する間接的な塔底加熱部を有する。塔１０中で、ＣＯ2およびＨ2Ｓの一部は、フラッシュにより放出され、残部は塔１０の下部でストリッピングにより実質的に完全に排出される。塔１０の塔頂部には、還流冷却器１１および捕集容器１２が設けられており、放出された酸性ガスを冷却し、蒸気の一部分を凝縮させる。酸性ガスの主要量は、導管１３を介して還流冷却器１１を離れる。凝縮液は、ポンプ１４により、塔１０の塔頂へポンプで返送される。再生された吸収剤は、導管１５を介して底部で塔１０を離れ、かつ熱交換器９を介して、ポンプ１６により導管３を経由して吸収装置２の頭部へ供給される。新しい水は、ガスで搬出される水との平衡のために導管１７を介して供給されてよい。
【実施例】
【００７０】
実施例：ＣＯ2の吸収容量および再生エネルギー必要量
以下に記載される結果は、４０℃および１２０℃での以下の系の平衡測定に基づいている：
ＣＯ2／Ｎ，Ｎ−ジメチルグリシン／ＭＥＡ（モノエタノールアミン）／水
ＣＯ2／２−メチルアラニン（α−アミノイソ酪酸）／ＭＥＡ／水
これらの測定は、以下のとおりに実施した：
ガラス製耐圧容器（容量＝１１０ｃｍ3もしくは２３０ｃｍ3）中に、定義された量のアミン・水混合物もしくはアミン・アミノ酸・水混合物を装入し、排気し、かつ一定の温度で二酸化炭素を段階的に定義された気体体積を超えて計量供給した。液相中に溶解された量の二酸化炭素を気相のガス空間補正後に計算した。
【００７１】
ＣＯ2／ＭＥＡ／水系のための平衡データは、Ｃｈｅｎ等による電解質ＮＲＴＬバッチ (Chen CC、Evans, L.B.、 A Local Composition Model for the Excess Gibbs Energy of aqueous electrolyte Solutions AICHE J.、１９８６年、３２（３）、第４４４〜４５４頁、パラメータは測定データに適合させた）により計算した。
【００７２】
平衡データに基づいて、ＣＯ2の吸収に関する種々の溶剤混合物の容量を確認し、かつストリッピング塔中での溶剤の再生の際のエネルギー消費に関する傾向を記載することができるために、該系に関する評価を実施した。
【００７３】
その際、次のように行った：
全ての溶剤混合物に関して、全圧力１バールで０．１３バールのＣＯ2分圧を有するＣＯ2含有煙道ガス（＝１３％ＣＯ2含有率）を用いて処理した吸収装置中で使用することを前提とした。評価のために、吸収装置の塔底において、４０℃の温度が存在することを前提とした。再生の際に、脱着装置の塔底において、約１２０℃の温度が優勢である。容量の評価のために、吸収装置の塔底において、平衡状態が達成されている、つまり平衡分圧が、供給ガスの分圧である１３ｋＰａと同じであることが前提とされる。脱着は通常、約２００ｋＰａで運転される。純粋な水は１２０℃で約１９８ｋＰａの分圧を有する。アミン溶液中で、水の分圧は若干低いので、この場合、脱着装置の塔底において５ｋＰａのＣＯ2分圧が前提とされる。ここでも平衡の達成は、近似値として仮定される。従って、種々の溶液の容量は、以下のとおりに確認される：
ａ）供給ガスのＣＯ2分圧は１３ｋＰａの一定のラインで、４０℃の平衡曲線の交点における溶液１ｋｇあたりのＣＯ2のモルでの負荷から（平衡状態で吸収装置の塔底での負荷された溶液）および
ｂ）５ｋＰａの一定のＣＯ2分圧のラインで、１２０℃の平衡曲線での交点から（平衡状態において脱着装置の塔底における再生溶液）。
【００７４】
２つの負荷量の差は、それぞれの溶剤の循環容量である。大きな容量とは、僅かな溶剤を循環させなくてはならず、したがって装置、たとえばポンプ、熱交換器、あるいはまた管路も小型に寸法決定することができることを意味する。更に、循環量は、再生に必要なエネルギーにも影響を及ぼす。
【００７５】
このためのもう１つの基準は、ストリッピング塔の運転直線の上昇である。これは脱着装置中の液体量Ｌ対気体量Ｇとの比Ｌ／Ｇに比例する。この運転直線は、脱着装置の塔底において、通常平衡線に極めて近いので、第一の近似値において、平衡曲線の上昇は、運転ラインの上昇と同視することができる。脱着装置の塔底において、大部分のＣＯ2はすでにストリッピングにより除去されているので、溶液のストリッピングすべきガス量は、気化器中で生じなくてはならない蒸気必要量に相応する。一定の液体負荷において、溶剤に関して平衡曲線の大きな上昇とともに、必要とされるストリッピング蒸気の量は低減する。ストリッピング蒸気を発生させるためのエネルギーは、ＣＯ2吸収プロセスの本質的なエネルギーである。しかし、第一の評価のために、ストリッパー塔底における平衡曲線の上昇は、溶剤の相対的な比較に関して証言力がある。
【００７６】
上昇よりも、相関的な上昇はさらに適切である。というのも、これらは溶剤１キログラムあたりに必要とされる蒸気量に直接比例するからである。この相関的な上昇を溶剤の容量で除する場合には、吸収されたＣＯ2量ごとに必要とされる蒸気量についての相対的な証明を直接に可能にする比較値を得ることができる。これらの値は、標準化されて第１表に記載されている。
【００７７】
第１表には、ＭＥＡ混合物の値に関する値が標準化されている。本発明による吸収剤に関して、比較可能な容量における蒸気必要量は（相応するＭＥＡ溶液に対する）より少ないことがわかる。
【００７８】
【表１】
【符号の説明】
【００７９】
図１： １ 導管、 ２ 吸収装置、 ３ 導管、 ４ 導管、 ５ 導管、 ６ 絞り弁、 ７ 脱着塔、 ８ 導管、 ９ ポンプ、 １０ 熱交換器、 １１ 熱交換器、 １２ ポンプ
図２： １ 導管、 ２ 吸収装置、 ３ 導管、 ４ 導管、 ５ 導管、 ６ 高圧放圧塔、 ７ 導管、 ８ 導管、 ９ 熱交換器、 １０ 脱着塔、 １１ 熱交換器、 １２ 捕集容器、 １３ 導管、 １４ ポンプ、 １５ 導管、 １６ ポンプ、 １７ 導管、 １８ 熱交換器、 １９ 放圧タービン、 ２０ 熱交換器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収剤および気体流から二酸化炭素を除去するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸性ガス、たとえばＣＯ2、Ｈ2Ｓ、ＳＯ2、ＣＳ2、ＨＣＮ、ＣＯＳまたはメルカプタンを、流体流、たとえば天然ガス、ラフィネートガス、合成ガスから除去することは、種々の理由から重要である。二酸化炭素はたとえば天然ガスから除去されなくてはならない。というのも、高濃度のＣＯ2は、気体の燃焼値を低下させるからである。さらに、ＣＯ2は流体流中でしばしば連行される水分と結合して、導管および部品の腐食につながりうる。天然ガスの硫黄化合物の含有率は、適切な後処理措置によって直接に天然ガス源で減少させなければならない。というのも、硫黄化合物は、天然ガスからしばしば連行される水の中で、腐食作用を有する酸を形成するからである。従って、天然ガスをパイプラインで輸送するためには、硫黄含有不純物を所定の限界値に維持しなければならない。さらに、多数の硫黄化合物はすでに低い濃度で悪臭を有しており、かつ特に二酸化硫黄は毒性である。
【０００３】
煙道ガスからの二酸化炭素の除去は、種々の理由から、しかし殊にいわゆる温室効果の主要原因とみなされている二酸化炭素の放出を減少させるために望まれている。
【０００４】
工業的規模で流体流から酸性ガス、たとえば二酸化炭素を除去するために、しばしば、有機塩基、たとえばアルカノールアミンの水溶液が吸収剤として使用されている。この場合、酸性ガスを溶解する際に、塩基および酸性ガス成分からイオン生成物が形成される。吸収剤は、加熱、低圧への放圧またはストリッピングによって再生することができ、その際、イオン生成物は、酸性ガスに再反応されおよび／または酸性ガスは、蒸気により留去される。再生工程の後、吸収剤は、再使用することができる。
【０００５】
煙道ガスは、極めて低い二酸化炭素分圧を有する。というのも、この煙道ガスは、通常、大気圧付近の圧力で生じ、典型的には、二酸化炭素３〜１３体積％を含有するからである。二酸化炭素の有効な除去を達成するために、吸収剤は、高い酸性ガス親和性を有しなければならず、このことは、一般に二酸化炭素の吸収が著しく発熱的に進行することを意味する。他方、吸収反応エンタルピーの高い総和は、吸収剤の再生の際に高められたエネルギー費用を条件付ける。
【０００６】
従って、Dan G. Chapelらは、その講演 "Recovery of CO2 from Flue Gases:Commercial Trends" （Canadian Society of Chemical Engineersの年次会合における講演、１０月４〜６日、１９９９年、Saskatoon, Saskatchewan, Kanada）において、必要とされる再生エネルギーを最小化するために、比較的低い反応エンタルピーを有する吸収剤を選択することを推奨している。
【０００７】
その他のガス洗浄の適用においても、必要とされる再生エネルギーの最小化は望ましい。
【０００８】
特許文献１（ＧＢ１５４３７４８）は、Ｎ−ジアルキル−α−アミノモノカルボン酸、たとえばジメチルグリシンのアルカリ金属塩の水溶液の使用下に、分解ガスからのＣＯ2およびＨ2Ｓを除去するための方法を記載している。
【０００９】
特許文献２（ＵＳ−Ａ４，０９４，９５７）は、塩基性アルカリ金属塩、立体障害アミンおよびアミノ酸、たとえばＮ，Ｎ−ジメチルグリシンを含有する吸収剤溶液を用いて気体流からＣＯ2を除去することを開示している。
【００１０】
特許文献３（ＥＰ−Ａ６７１２００）は、アミノ酸金属塩およびピペラジンの水溶液を用いて大気圧で燃料ガスからＣＯ2を除去することを記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】英国特許第１５４３７４８号明細書
【特許文献２】米国特許第４０９４９５７号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第６７１２００号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、流体流からの二酸化炭素の十分な除去を行ない、かつその際に、吸収剤の再生を比較的僅かなエネルギー費用で可能にする方法を提供するという課題に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題は、
（Ａ）少なくとも１のアミンおよび
（Ｂ）少なくとも１のアミノカルボン酸および／またはアミノスルホン酸
の水溶液を含む吸収剤等によって解決される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明による方法の実施に適した装置を示す略図である。
【図２】図２は、本発明による方法を実施するための、放圧段階および脱着段階を有する装置の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
前記課題は、
（Ａ）少なくとも１のアミンおよび
（Ｂ）少なくとも１のアミノカルボン酸および／またはアミノスルホン酸
の水溶液を含む吸収剤によって解決される。
【００１６】
一般に該吸収剤は、吸収剤の質量に対して、
（Ａ）１のアミンまたは複数のアミンの組み合わせを１０〜６５質量％、有利には２０〜４０質量％および
（Ｂ）少なくとも１のアミノカルボン酸および／またはアミノスルホン酸を１〜４０質量％、有利には１０〜３０質量％を含有している。
【００１７】
本発明は、流体流、たとえばガス流から二酸化炭素を除去するための方法にも関し、この場合、流体流を前記で定義した吸収剤と接触させる。
【００１８】
本方法の有利な１実施態様では、気体流中の二酸化炭素の分圧は、２００ミリバールよりも小さく、多くの場合２０〜１５０ミリバールである。
【００１９】
一般に吸収工程における全圧力（絶対圧力）は、１〜１２０バールである。本方法の有利な実施態様では、吸収工程における全圧力は、少なくとも５バール、特に有利には１０〜１００バールである。
【００２０】
アミノカルボン酸および／またはアミノスルホン酸は、水溶液中で遊離の形で（つまり両性イオンの形で）存在しているか、またはアミン（Ａ）のアンモニウム塩として存在している。該水溶液は実質的に、アミノカルボン酸もしくはアミノスルホン酸の金属塩を含有していない。
【００２１】
該水溶液は、実質的に無機の塩基性塩を含有していない、つまり該水溶液は無機の塩基性塩を、有利には約１０質量％未満、特に約５質量％未満含有する。無機の塩基性塩は、たとえばアルカリ金属またはアルカリ土類金属の炭酸塩または炭酸水素塩、たとえば特に炭酸カリウム（カリ）である。
【００２２】
アミノカルボン酸もしくはアミノスルホン酸の併用による再生エネルギーの低減は、おそらくは以下の関係に起因する：アミノ酸は、両性化合物である。その酸強度（ｐＫｓ値により記載される）は、温度依存性であり、その際、アミノ酸は高温では、低温におけるよりも強酸性の作用を有する。吸収剤の再生は通常、ＣＯ2の吸収よりも低い温度で行われるので、アミノ酸の強酸性特性は、負荷された吸収剤からのＣＯ2放出を促進し、このことにより再生のために必要とされるエネルギー必要量が低減される。アミノ酸は低温では中性であるか、または弱酸性であるため、吸収容量は低温では影響を受けないか、またはわずかに影響を受けるのみである。
【００２３】
アミノカルボン酸は少なくとも１のアミノ基および少なくとも１のカルボキシル基をその分子構造中に有している。相応して、アミノスルホン酸は少なくとも１のアミノ基および少なくとも１のスルホン酸基をその分子構造中に有している。アミノ基の窒素原子は、置換されていなくてもよいし、またはたとえばＣ1〜Ｃ4−アルキル基またはヒドロキシ−Ｃ2〜Ｃ4−アルキル基により１置換もしくは２置換されていてもよい。適切なアミノカルボン酸は通常、２〜１２個の炭素原子、たとえば４〜１２個の炭素原子を有しており、適切なアミノスルホン酸は、１〜６個の炭素原子を有する。
【００２４】
適切なアミノカルボン酸は、たとえば
α−アミノ酸、たとえばグリシン（アミノ酢酸）、Ｎ−メチルグリシン（Ｎ−メチルアミノ酢酸、サルコシン）、Ｎ，Ｎ−ジメチルグリシン（ジメチルアミノ酢酸）、Ｎ−エチルグリシン、Ｎ，Ｎ−ジエチルグリシン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）グリシン（ＢＩＣＩＮＥ）、アラニン（２−アミノプロピオン酸）、Ｎ−メチルアラニン（２−（メチルアミノ）−プロピオン酸）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアラニン、Ｎ−エチルアラニン、２−メチルアラニン（２−アミノイソ酪酸）、レシチン（２−アミノ−４−メチルペンタン−１−酸）、Ｎ−メチルロイシン、Ｎ，Ｎ−ジメチルロイシン、イソロイシン（２−アミノ−３−メチルペンタン酸）、Ｎ−メチルイソロイシン、Ｎ，Ｎ−ジメチルイソロイシン、バリン（２−アミノイソ吉草酸）、α−メチルバリン（２−アミノ−２−メチルイソ吉草酸）、Ｎ−メチルバリン（２−メチルアミノイソ吉草酸）、Ｎ，Ｎ−ジメチルバリン、プロリン（ピロリジン−２−カルボン酸）、Ｎ−メチルプロリン、セリン（２−アミノ−３−ヒドロキシ−プロパン−１−酸）、Ｎ−メチルセリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルセリン、２−（メチルアミノ）イソ酪酸、ピペリジン−２−カルボン酸、Ｎ−メチル−ピペリジン−２−カルボン酸、
β−アミノ酸、たとえば３−アミノプロピオン酸（β−アラニン）、３−メチルアミノプロピオン酸、３−ジメチルアミノプロピオン酸、イミノジプロピオン酸、Ｎ−メチルイミノジプロピオン酸、ピペリジン−３−カルボン酸、Ｎ−メチル−ピペリジン−３−カルボン酸、
またはアミノカルボン酸、たとえばピペリジン−４−カルボン酸、Ｎ−メチル−ピペリジン−４−カルボン酸、４−アミノ酪酸、４−メチルアミノ酪酸、４−ジメチルアミノ酪酸、６−アミノヘキサン酸である。
【００２５】
適切なアミノスルホン酸はたとえば
アミノメタンスルホン酸、タウリン（２−アミノエタンスルホン酸）、Ｎ−メチルタウリン（２（メチルアミノ）エタンスルホン酸）である。
【００２６】
アミノカルボン酸またはアミノスルホン酸が、１もしくは複数のキラルな炭素原子を有している場合、立体配置は重要ではなく、純粋なエナンチオマー／ジアステレオマーを使用することも、任意の混合物またはラセミ体を使用することもできる。
【００２７】
アミノカルボン酸は有利には、α−アミノ酸またはβ−アミノ酸である。アミノスルホン酸は有利には、α−アミノスルホン酸またはβ−アミノスルホン酸である。これらの中から、α−アミノ酸およびβ−アミノスルホン酸が特に有利である。「α」もしくは「β」の名称は、通常の命名法と一致しており、アミノ基が、１もしくは２の炭素原子によって、カルボキシル基またはスルホン酸基から分離されていることを意味する。
【００２８】
Ｎ−モノ−Ｃ1〜Ｃ4−アルキル−アミノカルボン酸およびＮ，Ｎ−ジ−Ｃ1〜Ｃ4−アルキルアミノカルボン酸、特にＮ−モノ−Ｃ1〜Ｃ4−アルキル−α−アミノカルボン酸およびＮ，Ｎ−ジ−Ｃ1〜Ｃ4−アルキル−α−アミノカルボン酸が特に適切である。これらには、たとえばＮ，Ｎ−ジメチルグリシンまたはＮ−メチルアラニンが挙げられる。
【００２９】
特に適切であるのは、さらにα−炭素原子が水素以外の置換基のみを有するα−アミノ酸、たとえば２−アミノイソ酪酸である。
【００３０】
アミン（Ａ）として、通常、流体流からの酸性ガスの除去のために使用される全てのアミンまたは複数のアミンの組み合わせが適切である。適切なアミンは一般に、標準圧力（１．０１３バール絶対圧）で少なくとも１２０℃の沸点により特徴付けられる。有利にはアミン（Ａ）は、２０℃で０．０２バール絶対未満の蒸気圧を有する。これは通常、１もしくは複数の窒素原子および炭化水素基以外に、１もしくは複数の酸素原子をヒドロキシル基の形で、および／またはエーテル結合中に有している飽和化合物である。
【００３１】
適切なアミン（Ａ）には特に以下のものが挙げられる：
アルカノールアミン（アミノアルコール）、たとえば
２−アミノエタノール（モノエタノールアミン、ＭＥＡ）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）アミン（ジエタノールアミン、ＤＥＡ）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）アミン（ジイソプロパノールアミン、ＤＩＰＡ）、トリス（２−ヒドロキシエチル）アミン（トリエタノールアミン、ＴＥＡ）、トリブタノールアミン、ビス（２−ヒドロキシエチル）メチルアミン（メチルジエタノールアミン、ＭＤＥＡ）、２−ジエチルアミノエタノール（ジエチルエタノールアミン、ＤＥＥＡ）、２−ジメチルアミノエタノール（ジメチルエタノールアミン、ＤＭＥＡ）、３−ジメチルアミノ−１−プロパノール（Ｎ，Ｎ−ジメチルプロパノールアミン）、３−ジエチルアミノ−１−プロパノール、２−ジイソプロピルアミノエタノール（ＤＩＥＡ）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）メチルアミン（メチルジイソプロパノールアミン、ＭＤＩＰＡ）、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール（ＡＭＰ）、１−アミノ−２−メチル−プロパン−２−オール、２−アミノ−１−ブタノール（２−ＡＢ）、
アミノエーテル、たとえば
２−（２−アミノエトキシ）エタノール（ＡＥＥ）、２−（２−ｔ−ブチルアミノエトキシ）エタノール（ＥＥＴＢ）、３−メトキシプロピルジメチルアミン、
２第三級ジアミン、たとえば
Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ′，Ｎ′−ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラエチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルプロパンジアミン（ＴＭＰＤＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラエチルプロパンジアミン（ＴＥＰＤＡ）、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ′，Ｎ′−ジエチルエチレンジアミン（ＤＭＤＥＥＤＡ）、１−ジメチルアミノ−２−ジメチルアミノエトキシエタン（ビス［２−（ジメチルアミノ）エチル］エーテル）、
脂環式アミン、たとえば
シクロヘキシルメチルジメチルアミン、
およびこれらの混合物である。
【００３２】
アミン（Ａ）としてトリエタノールアミンの単独使用は有利ではない。
【００３３】
本発明の有利な実施態様では、吸収剤は以下のものから選択される少なくとも１のアミン（Ａ）を含有する。
【００３４】
Ａ１）第三級アミン
たとえば一般式
Ｎ（Ｒa）2-ｎ（Ｒb）1+nまたは（Ｒa）2-n（Ｒb）nＮ−Ｘ−Ｎ（Ｒa）2-m（Ｒb）m
［式中、Ｒaは、アルキル基を表し、Ｒbは、ヒドロキシアルキル基を表し、Ｘは、１もしくは複数の酸素により中断されていてもよいアルキレン基を表し、かつｎおよびｍは、０〜２の整数を表す。Ｒaは、たとえば１〜１０個の炭素原子を有するアルキル基（Ｃ1〜Ｃ10−アルキル）、有利には１〜６個の炭素原子を有するアルキル基（Ｃ1〜Ｃ6−アルキル）、および特に１〜４個の炭素原子を有するアルキル基（Ｃ1〜Ｃ4−アルキル）を表し、Ｒbは、たとえば２〜１０個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基（ヒドロキシ−Ｃ2〜Ｃ10−アルキル）、有利にはヒドロキシ−Ｃ2〜Ｃ6−アルキル、および特にヒドロキシ−Ｃ2〜Ｃ4−アルキルを表し、Ｘは、たとえば１〜１０個、有利には２〜６個、および特に２、３または４個の炭素原子を有するアルキレン基を表し、該基は、１もしくは複数の、たとえば２個または３個の酸素原子によって中断されていてもよい］の第三級アミン。
【００３５】
特に有利であるのは、トリス（２−ヒドロキシエチル）アミン（トリエタノールアミン、ＴＥＡ）、トリス（２−ヒドロキシプロピル）アミン（トリイソプロパノール）、トリブタノールアミン、ビス（２−ヒドロキシエチル）−メチルアミン（メチルジエタノールアミン、ＭＤＥＡ）、２−ジエチルアミノエタノール（ジエチルエタノールアミン、ＤＥＥＡ）、２−ジメチルアミノエタノール（ジメチルエタノールアミン、ＤＭＥＡ）、３−ジメチルアミノ−１−プロパノール、３−ジエチルアミノ−１ープロパノール、２−ジイソプロピルアミノエタノール（ＤＩＥＡ）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）メチルアミン（メチルジイソプロパノールアミン、ＭＤＩＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ′，Ｎ′−ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラエチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルプロパンジアミン（ＴＭＰＤＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラエチルプロパンジアミン（ＴＥＰＤＡ）、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ′，Ｎ′−ジエチルエチレンジアミン（ＤＭＤＥＥＤＡ）および２−（２−ジメチルアミノエトキシ）−Ｎ，Ｎ−ジメチルエタンアミン（ビス［２−（ジメチルアミノ）エチル］エーテルから選択される第三級アミン、
および
Ａ２）以下のものから選択される立体障害アミン
（ｉ）第三級炭素原子に結合している第一級アミノ基を有するアミン、たとえば２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール（ＡＭＰ）
（ｉｉ）第二級または第三級炭素原子に結合している第二級アミノ基を有するアミン、および
（ｉｉｉ）第三級または第四級炭素原子がアミノ基に対してβ−位に配置されているアミン、たとえば１−アミノ−２−メチルプロパン−２−オール。
【００３６】
第三級および／または立体障害アミン以外に、該吸収剤は有利には少なくとも１の活性化剤を含有している。活性化剤は通常、第一級または第二級アミンであり、かつカルバマート構造の中間的な形成によって二酸化炭素の吸収を促進する。活性化剤は有利には以下のものから選択される：
Ｃ１）環中に少なくとも１のＮＨ基を有し、さらに環中に窒素および酸素から選択されるヘテロ原子を１個または２個有する５員、６員または７員の飽和複素環、
たとえばピペラジン、２−メチルピペラジン、Ｎ−メチルピペラジン、Ｎ−エチルピペラジン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、ホモピペラジン、ピペリジンおよびモルホリン、
Ｃ２）第一級または第二級アルカノールアミン、
たとえば２−アミノエタノール（モノエタノールアミン、ＭＥＡ）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）アミン（ジエタノールアミン、ＤＥＡ）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）アミン（ジイソプロパノールアミン、ＤＩＰＡ）、２−（メチルアミノ）エタノール、２−（エチルアミノ）エタノール、２−（ｎ−ブチルアミノ）エタノール、２−アミノ−１−ブタノール（２−ＡＢ）、３−アミノ−１−プロパノールおよび５−アミノ−１−ペンタノール、
Ｃ３）式
Ｈ2Ｎ−Ｒ2−ＮＨ2
［式中、Ｒ2は、Ｃ2〜Ｃ6−アルキレンを表す］のアルキレンジアミン、
たとえばヘキサメチレンジアミン、１，４−ジアミノブタン、１，３−ジアミノプロパン、２，２−ジメチル−１，３−ジアミノプロパン、
式
Ｒ1−ＮＨ−Ｒ2−ＮＨ2
［式中、Ｒ1は、Ｃ1〜Ｃ6−アルキルを表し、かつＲ2は、Ｃ2〜Ｃ6−アルキレンを表す］のアルキレンジアミン、
たとえば３−メチルアミノプロピルアミン、
（Ｒ1）2Ｎ−Ｒ2−ＮＨ2
［式中、Ｒ1は、Ｃ1〜Ｃ6−アルキルを表し、かつＲ2は、Ｃ2〜Ｃ6−アルキレンを表す］のアルキレンジアミン、
３−（ジメチルアミノ）プロピルアミン（ＤＭＡＰＡ）および３−（ジエチルアミノ）プロピルアミン、
Ｃ４）ポリアルキレンポリアミン
たとえばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンおよびテトラエチレンペンタミン
好ましい活性剤の例は、ピペラジン、２−メチルピペラジン、Ｎ−メチルピペラジン、ホモピペラジン、ピペリジンおよびモルホリンならびに３−メチルアミノプロピルアミンである。
【００３７】
その他の適切な活性化剤は、トリス（３−アミノプロピル）アミン、トリス（２−アミノエチル）アミン、２−（２−アミノエトキシ）エタノール、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）エチレンジアミンおよびＮ，Ｎ′−ビス（２−ヒドロキシエチル）エチレンジアミンである。
【００３８】
一般に、アミンＡ１）およびＡ２）から選択されるアミン（Ａ）対活性化剤の質量比は、１：１〜５０：１、有利には１：１〜２５：１である。
【００３９】
成分（Ｂ）として、Ｎ−非置換アミノカルボン酸、Ｎ−モノ置換アミノカルボン酸、たとえばＮ−モノ−Ｃ1〜Ｃ4−アルキル−アミノカルボン酸、Ｎ−非置換アミノスルホン酸および／またはＮ−モノ置換アミノスルホン酸を使用する場合、これらはその第一級または第二級アミノ官能基に基づいて、それ自体活性化剤として作用し、かつ別の活性化剤の併用は不要となりうる。Ｎ−非置換アミノカルボン酸の例は、２−アミノ酢酸（グリシン）、２−アミノプロピオン酸（アラニン）、２−アミノイソ酪酸（２−メチルグリシン）、２−アミノ−３−メチル−酪酸（バリン）、２−アミノ−４−メチル−ペンタン酸（ロイシン）、２−アミノ−３−メチル−ペンタン酸（イソロイシン）、β−アミノ酪酸、３−アミノプロピオン酸（β−アラニン）および２−アミノ−４−メチルスルファニル−ブタン酸（メチオニン）である。Ｎ−モノ置換アミノカルボン酸の例は、Ｎ−メチルアラニン、Ｎ−メチルグリシン（サルコシン）、ピペリジン−４−カルボン酸（イソニペコチン酸）、ピペリジン−３−カルボン酸（ニペコチン酸）、ピペリジン−２−カルボン酸（ピペコリン酸）およびＮ−メチルアミノイソ酪酸である。有利なＮ−非置換アミノスルホン酸およびＮ−モノ置換アミノスルホン酸の例は、２−アミノエタンスルホン酸（タウリン）ならびに２−（メチルアミノ）エタンスルホン酸（メチルタウリン）である。
【００４０】
本発明のさらに有利な実施態様では、吸収剤は以下のものから選択される少なくとも１のアミン（Ａ）を含有する：
Ａ′１）環中に少なくとも１のＮＨ基を有し、さらに環中に窒素および酸素から選択されるヘテロ原子を１個または２個有する５員、６員または７員の飽和複素環、
たとえばピペラジン、２−メチルピペラジン、Ｎ−メチルピペラジン、Ｎ−エチルピペラジン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、ホモピペラジン、ピペリジンおよびモルホリン、
Ａ′２）第一級または第二級アルカノールアミン、
たとえば２−アミノエタノール（モノエタノールアミン、ＭＥＡ）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）アミン（ジエタノールアミン、ＤＥＡ）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）アミン（ジイソプロパノールアミン、ＤＩＰＡ）、２−（メチルアミノ）エタノール、２−（エチルアミノ）エタノール、２−（ｎ−ブチルアミノ）エタノール、２−アミノ−１−ブタノール（２−ＡＢ）、３−アミノ−１−プロパノールおよび５−アミノ−１−ペンタノールである。
【００４１】
Ａ′３）式
Ｈ2Ｎ−Ｒ2−ＮＨ2
［式中、Ｒ2は、Ｃ2〜Ｃ6−アルキレンを表す］のアルキレンジアミン、たとえばヘキサメチレンジアミン、１，４−ジアミノブタン、１，３−ジアミノプロパン、２，２−ジメチル−１，３−ジアミノプロパン、
式
Ｒ1−ＮＨ−Ｒ2−ＮＨ2
［式中、Ｒ1は、Ｃ1〜Ｃ6−アルキルを表し、かつＲ2は、Ｃ2〜Ｃ6−アルキレンを表す］のアルキレンジアミン
たとえば３−メチルアミノプロピルアミン、
（Ｒ1）2Ｎ−Ｒ2−ＮＨ2
［式中、Ｒ1は、Ｃ1〜Ｃ6−アルキルを表し、かつＲ2は、Ｃ2〜Ｃ6−アルキレンを表す］
３−（ジメチルアミノ）プロピルアミン（ＤＭＡＰＡ）および３−（ジエチルアミノ）プロピルアミン、
Ａ′４）ポリアルキレンポリアミン、
たとえばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンおよびテトラエチレンペンタミン
Ａ′５）アミノエーテル
たとえば２−（２−アミノエトキシ）エタノール（ＡＥＥ）、２−（２−ｔ−ブチルアミノエトキシ）エタノール（ＥＥＴＢ）および３−メトキシプロピルジメチルアミン、
アミン（Ａ）をアミンＡ′１）、Ａ′２）、Ａ′３）、Ａ′４）およびＡ′５）から選択する場合、１実施態様では、成分（Ｂ）として、特にＮ，Ｎ−二置換アミノカルボン酸、たとえばＮ−ジ−Ｃ1−アルキル−アミノカルボン酸が適切である。有利なＮ，Ｎ−二置換アミノカルボン酸の例は、Ｎ，Ｎ−ジメチルグリシン、３−ジメチルアミノプロピオン酸およびジメチルアミノイソ酪酸である。同様に特に適切であるのは、α−炭素原子が水素以外の置換基のみを有するα−アミノ酸、たとえば２−アミノイソ酪酸（２−メチルアラニン）である。
【００４２】
アミン（Ａ）が、アミンＡ′１）、Ａ′２）、Ａ′３）、Ａ′４）およびＡ′５）から選択されている場合、別の１実施態様では、成分（Ｂ）として、特にＮ−非置換アミノカルボン酸、Ｎ−モノ置換アミノカルボン酸、Ｎ−非置換アミノスルホン酸および／またはＮ−モノ置換アミノスルホン酸が適切である。このような吸収剤は特に迅速なＣＯ2物質移行を有する。これらは、処理すべき気体が、極めて低いＣＯ2分圧を有するか、かつ／または極めて低い残留濃度へのＣＯ2除去が望まれる適用において有利である。
【００４３】
アミンは、水溶液の形で使用される。吸収剤は、さらに、たとえばシクロテトラメチレンスルホン（スルホラン）およびその誘導体、脂肪族酸アミド（アセチルモルホリン、Ｎ−ホルミルモルホリン）、Ｎ−アルキル化ピロリドンおよび相応するピペリドン、たとえばＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、プロピレンカーボネート、メタノール、ポリエチレングリコールのジアルキルエーテルおよびその混合物から選択される物理的溶剤を含有することができる。
【００４４】
吸収剤は、他の機能性成分、たとえば安定剤、殊に酸化防止剤（ドイツ国特許第１０２００４０１１４２７号明細書参照）、または腐食防止剤を含有していてもよい。
【００４５】
本発明による方法の場合には、存在する限り、二酸化炭素と共に、通常、別の酸性ガス、たとえばＨ2Ｓ、ＳＯ2、ＣＳ2、ＨＣＮ、ＣＯＳ、ＮＯ2、ＨＣｌ、ジスルフィドまたはメルカプタンが、ガス流から除去される。
【００４６】
本発明による方法もしくは吸収剤は、流体、特にあらゆる種類の気体流を処理するために適切である。酸性のガスを含有する流体は、一方ではガス、たとえば天然ガス、合成ガス、コークス炉ガス、石炭液化ガス、循環ガス、廃棄物処理からのガスおよび燃焼ガスであり、他方では、吸収剤と本質的に非混和性の流体、たとえばＬＰＧ（液化石油ガス Liquefied Petroleum Gas）またはＮＧＬ（天然ガス液 Natural Gas Liquids）である。本発明による方法もしくは吸収剤は、炭化水素含有流体流の処理のために適切である。含有されている炭化水素はたとえば脂肪族炭化水素、たとえばＣ1〜Ｃ4−炭化水素、たとえばメタンであるか、または芳香族炭化水素、たとえばベンゼン、トルエンまたはキシレンである。
【００４７】
ガス流は、次の方法で形成されるガス流であってもよい：
ａ）有機物質、たとえば煙道ガスの酸化、
ｂ）有機物質を含有する廃棄物の堆肥化および貯蔵、
または
ｃ）有機物質の細菌による分解。
【００４８】
酸化は、火炎現象下で、即ち従来の燃焼として実施されてよいし、火炎現象なしの酸化として、たとえば接触酸化または部分酸化の形で実施されてよい。燃焼に供される有機物質は、通常、化石燃料、たとえば石炭、天然ガス、石油、ガソリン、ディーゼル油、ラフィネートまたは灯油、バイオディーゼル油（Biodiesel）または有機物質を含有する廃棄物である。接触（部分）酸化の出発物質は、たとえば蟻酸またはホルムアルデヒドに変換されうるメタノールまたはメタンである。
【００４９】
酸化、堆肥化または貯蔵に供される廃棄物は、典型的には家庭ゴミ、プラスチック廃棄物または包装容器のゴミである。
【００５０】
有機物質の燃焼は、多くの場合に通常の燃焼装置中で空気で行なわれる。有機物質を含有する廃棄物の堆肥化および貯蔵は、一般にゴミ堆積場で行なわれる。この種のプラントの排ガスまたは排気は、好ましくは本発明による方法により処理されうる。
【００５１】
細菌による分解のための有機物質としては、通常、肥料、わら、肥やし、透明汚泥、発酵残留物等が使用される。細菌による分解は、たとえば通常のバイオガスプラント中で行なわれる。この種のプラントの排気は、好ましくは本発明による方法により処理されうる。
【００５２】
この方法は、有機物質の（部分）酸化に使用される、燃料電池または化学合成プラントの排ガスを処理するために適している。
【００５３】
その他に、本発明による方法は当然のことながら、未燃焼の化石ガス、たとえば天然ガス、たとえばいわゆる炭層ガス、つまり石炭を運搬する際に生じ、回収され、かつ圧縮されるガスを処理するために適用することができる。
【００５４】
一般に、前記ガス流は、通常の条件下で二酸化硫黄５０ｍｇ／ｍ3未満を含有する。
【００５５】
本発明による方法を実施するのに適している装置は、少なくとも１つの洗浄塔、たとえば不規則充填物を有する充填塔、規則充填物を有する充填塔および棚段塔、および／またはその他の吸収装置、たとえば膜接触式装置（Membrankontaktoren）、放射状流型洗浄器、放射型洗浄器、ベンチュリ型洗浄器および回転噴霧型洗浄器を含む。この場合、吸収剤を用いてのガス流の処理は、有利に洗浄塔内で向流で行なわれる。この場合、前記ガス流は、一般に塔の下方領域に供給され、吸収剤は、塔の情報領域に供給される。
【００５６】
また、本発明による方法を実施するのに適当なのは、プラスチック、たとえばポリオレフィンまたはポリテトラフルオロエチレンからなる洗浄塔、または内部表面が全部または部分的にプラスチックまたはゴムで被覆されている洗浄塔である。更に、プラスチックケーシングを有する膜接触式装置が適している。
【００５７】
吸収剤の温度は、吸収工程で一般に約３０〜１００℃であり、塔を使用する場合には、たとえば塔の頭頂部で３０〜７０℃であり、塔の塔底部で４０〜１００℃である。酸性のガス成分の乏しい、即ちこの成分の含量が減少された生成ガス（Beigas 付加ガス）および酸性のガス成分が負荷された吸収剤が得られる。
【００５８】
一般に、負荷された吸収剤の再生は
ａ）たとえば７０〜１１０℃への加熱、
ｂ）放圧、または
ｃ）不活性流体を用いたストリッピング
またはこれらの措置の２つもしくは全ての組み合わせによって行われる。
【００５９】
一般に、負荷された吸収剤は、再生のために加熱され、遊離された二酸化炭素は、たとえば脱着塔中で分離される。再生された吸収剤が吸収装置中に導入される前に、この吸収剤は、適当な吸収温度に冷却される。熱時に再生された吸収剤中に含有されているエネルギーを利用するために、吸収装置からの負荷された吸収剤を熱時に再生された吸収剤との熱交換によって予熱することは好ましい。熱交換によって、負荷された吸収剤は、高温になり、したがって再生工程で必要とされるエネルギーは、僅かになる。熱交換によって既に、負荷された吸収剤の部分的な再生は、二酸化炭素の放出下に行なわれうる。得られた気液混合相の流れは、相分離容器中に導入され、この相分離容器から二酸化炭素は取り出され、液相は、吸収剤の完全な再生のために脱着塔中に導入される。
【００６０】
引続き、しばしば、脱着塔中で遊離された二酸化炭素は、圧縮され、たとえば圧力タンクまたは金属イオン封鎖部に供給される。この場合には、吸収剤の再生を高い圧力、たとえば２〜１０バール、特に２．５〜７バールで実施することは、好ましい。このために、負荷された吸収剤は、ポンプにより再生圧力に圧縮され、脱着塔中に導入される。二酸化炭素は、こうして高い圧力水準で発生する。圧力タンクの圧力水準に対する圧力差は僅かであり、場合によっては圧縮工程を省略することができる。再生の際の高い圧力は、高い再生温度を必要とする。高い再生温度の場合には、吸収剤の僅かな残留負荷が達成されうる。再生温度は、一般に吸収剤の熱安定性によってのみ制限されている。
【００６１】
処理すべきガスが、煙道ガスである場合、該ガスは本発明による吸収剤による処理の前に有利には、水性の液体により、特に水により洗浄して、煙道ガスを冷却し、かつ湿分を含ませる（クエンチング）。洗浄の際に、ダストまたはガス状の不純物、たとえば二酸化硫黄を除去することができる。
【００６２】
本発明を添付の図面につき詳説する。
【００６３】
図１は、本発明による方法の実施に適した、たとえば煙道ガスの処理のために適切な装置を示す略図である。
【００６４】
図２は、放圧段階および脱着段階を有する、たとえば本発明による天然ガスの処理のために適切な、本発明による方法を実施するための装置の略図である。
【００６５】
図１によれば、吸収装置２中で、導管１を介して適切な、前処理された二酸化炭素含有ガスを、吸収剤導管３を介して供給される、再生された吸収剤と向流で接触させる。吸収剤は、吸収によってガスから二酸化炭素を除去し、その際、排ガス導管４を介して、二酸化炭素の乏しい純粋ガスが取得される。吸収装置２は、吸収剤入口の上方で、有利に充填物が装備されている背面洗浄床または背面洗浄区間を有していてもよく（図示されていない）、この背面洗浄床または背面洗浄区間で水または凝縮液により連行される吸収剤は、ＣＯ2の含量が減少されたガスから分離される。背面洗浄床上の液体は、外部冷却器を介して適切に再循環される。
【００６６】
吸収剤導管５、ポンプ１２、脱着塔７の塔底から排出される再生された吸収剤の熱により、酸性ガスで負荷された吸収剤がその中で加熱される溶剤熱交換器１１、および絞り弁６を介して、二酸化炭素で負荷された吸収剤が、脱着塔７に供給される。脱着塔７の下部で、負荷された吸収剤は、（図示されていない）加熱器により加熱され、再生される。その際に遊離された二酸化炭素は、排ガス導管８を介して脱着塔７を離れる。脱着装置７は、吸収剤入口の上方で、有利に充填物が装備されている背面洗浄床または背面洗浄区間を有していてもよく（図示されていない）、この背面洗浄床または背面洗浄区間で水または凝縮液により連行される吸収剤は、遊離するＣＯ2から分離される。導管８には、塔頂分配器または凝縮器を有する熱交換器が設けられていてよい。引き続き、再生される吸収剤を、ポンプ９により、その中で再生される吸収剤が、酸性ガスにより負荷されている吸収剤を加熱し、かつそれ自体がその際に冷却される溶剤−溶剤−熱交換器１１を介して、および熱交換器１０を介して、再び吸収塔２に供給される。再生の際に排出されないか、または完全には排出されない、吸収された物質の蓄積、または吸収剤中での分解生成物の蓄積を回避するために、脱着塔７から取り出された吸収剤の部分流を蒸発器に供給することができ、この蒸発器中で難揮発性の副生成物および分解生成物は、残留物として生じ、純粋な吸収剤は、蒸気して取り出される。凝縮された蒸気は、再び吸収剤循環路に供給される。好ましくは、部分流に塩基、たとえば水酸化カリウムが添加され、該水酸化カリウムは、たとえば硫酸イオンまたは塩化物イオンと一緒に難揮発性塩を形成し、この難揮発性塩は、蒸発器残留物と一緒に系から排出される。
【００６７】
図２によれば、供給ガスは導管１を介して、吸収装置２の下方領域に供給される。吸収剤は、導管３を介して、供給ガスに対して向流で、吸収装置２の塔頂に添加される。酸性ガスの含量が減少されたガスは、頭頂部（導管４）を介して吸収装置２を去る。酸性ガスで富化された吸収剤は、導管５を介して底部において吸収装置2を離れ、かつ放圧タービン１９により、一般に吸収装置の供給される粗製ガスのＣＯ2分圧より高い圧力で高圧放圧塔６の上部領域に導通される。放圧時に、溶解された非酸性ガスの大部分ならびに酸性ガスの少量が放出される。前記ガスは、導管７を介して高圧放圧塔６から塔頂部を経て排出される。放圧タービン１９において生じるエネルギーは、たとえばポンプ１６を運転するために使用することができる。
【００６８】
依然として酸性ガスの大部分によって負荷されている吸収剤は、導管８を介して高圧放圧塔を離れ、かつ熱交換器９中で、間接的な熱交換によって再生され、導管１５を介して供給される吸収剤によって加熱される。
【００６９】
加熱された、負荷された吸収剤は、脱着塔１０の上部領域へ導入される。塔１０は、熱交換器１８を介する間接的な塔底加熱部を有する。塔１０中で、ＣＯ2およびＨ2Ｓの一部は、フラッシュにより放出され、残部は塔１０の下部でストリッピングにより実質的に完全に排出される。塔１０の塔頂部には、還流冷却器１１および捕集容器１２が設けられており、放出された酸性ガスを冷却し、蒸気の一部分を凝縮させる。酸性ガスの主要量は、導管１３を介して還流冷却器１１を離れる。凝縮液は、ポンプ１４により、塔１０の塔頂へポンプで返送される。再生された吸収剤は、導管１５を介して底部で塔１０を離れ、かつ熱交換器９を介して、ポンプ１６により導管３を経由して吸収装置２の頭部へ供給される。新しい水は、ガスで搬出される水との平衡のために導管１７を介して供給されてよい。
【実施例】
【００７０】
実施例：ＣＯ2の吸収容量および再生エネルギー必要量
以下に記載される結果は、４０℃および１２０℃での以下の系の平衡測定に基づいている：
ＣＯ2／Ｎ，Ｎ−ジメチルグリシン／ＭＥＡ（モノエタノールアミン）／水
ＣＯ2／２−メチルアラニン（α−アミノイソ酪酸）／ＭＥＡ／水
これらの測定は、以下のとおりに実施した：
ガラス製耐圧容器（容量＝１１０ｃｍ3もしくは２３０ｃｍ3）中に、定義された量のアミン・水混合物もしくはアミン・アミノ酸・水混合物を装入し、排気し、かつ一定の温度で二酸化炭素を段階的に定義された気体体積を超えて計量供給した。液相中に溶解された量の二酸化炭素を気相のガス空間補正後に計算した。
【００７１】
ＣＯ2／ＭＥＡ／水系のための平衡データは、Ｃｈｅｎ等による電解質ＮＲＴＬバッチ (Chen CC、Evans, L.B.、 A Local Composition Model for the Excess Gibbs Energy of aqueous electrolyte Solutions AICHE J.、１９８６年、３２（３）、第４４４〜４５４頁、パラメータは測定データに適合させた）により計算した。
【００７２】
平衡データに基づいて、ＣＯ2の吸収に関する種々の溶剤混合物の容量を確認し、かつストリッピング塔中での溶剤の再生の際のエネルギー消費に関する傾向を記載することができるために、該系に関する評価を実施した。
【００７３】
その際、次のように行った：
全ての溶剤混合物に関して、全圧力１バールで０．１３バールのＣＯ2分圧を有するＣＯ2含有煙道ガス（＝１３％ＣＯ2含有率）を用いて処理した吸収装置中で使用することを前提とした。評価のために、吸収装置の塔底において、４０℃の温度が存在することを前提とした。再生の際に、脱着装置の塔底において、約１２０℃の温度が優勢である。容量の評価のために、吸収装置の塔底において、平衡状態が達成されている、つまり平衡分圧が、供給ガスの分圧である１３ｋＰａと同じであることが前提とされる。脱着は通常、約２００ｋＰａで運転される。純粋な水は１２０℃で約１９８ｋＰａの分圧を有する。アミン溶液中で、水の分圧は若干低いので、この場合、脱着装置の塔底において５ｋＰａのＣＯ2分圧が前提とされる。ここでも平衡の達成は、近似値として仮定される。従って、種々の溶液の容量は、以下のとおりに確認される：
ａ）供給ガスのＣＯ2分圧は１３ｋＰａの一定のラインで、４０℃の平衡曲線の交点における溶液１ｋｇあたりのＣＯ2のモルでの負荷から（平衡状態で吸収装置の塔底での負荷された溶液）および
ｂ）５ｋＰａの一定のＣＯ2分圧のラインで、１２０℃の平衡曲線での交点から（平衡状態において脱着装置の塔底における再生溶液）。
【００７４】
２つの負荷量の差は、それぞれの溶剤の循環容量である。大きな容量とは、僅かな溶剤を循環させなくてはならず、したがって装置、たとえばポンプ、熱交換器、あるいはまた管路も小型に寸法決定することができることを意味する。更に、循環量は、再生に必要なエネルギーにも影響を及ぼす。
【００７５】
このためのもう１つの基準は、ストリッピング塔の運転直線の上昇である。これは脱着装置中の液体量Ｌ対気体量Ｇとの比Ｌ／Ｇに比例する。この運転直線は、脱着装置の塔底において、通常平衡線に極めて近いので、第一の近似値において、平衡曲線の上昇は、運転ラインの上昇と同視することができる。脱着装置の塔底において、大部分のＣＯ2はすでにストリッピングにより除去されているので、溶液のストリッピングすべきガス量は、気化器中で生じなくてはならない蒸気必要量に相応する。一定の液体負荷において、溶剤に関して平衡曲線の大きな上昇とともに、必要とされるストリッピング蒸気の量は低減する。ストリッピング蒸気を発生させるためのエネルギーは、ＣＯ2吸収プロセスの本質的なエネルギーである。しかし、第一の評価のために、ストリッパー塔底における平衡曲線の上昇は、溶剤の相対的な比較に関して証言力がある。
【００７６】
上昇よりも、相関的な上昇はさらに適切である。というのも、これらは溶剤１キログラムあたりに必要とされる蒸気量に直接比例するからである。この相関的な上昇を溶剤の容量で除する場合には、吸収されたＣＯ2量ごとに必要とされる蒸気量についての相対的な証明を直接に可能にする比較値を得ることができる。これらの値は、標準化されて第１表に記載されている。
【００７７】
第１表には、ＭＥＡ混合物の値に関する値が標準化されている。本発明による吸収剤に関して、比較可能な容量における蒸気必要量は（相応するＭＥＡ溶液に対する）より少ないことがわかる。
【００７８】
【表１】
【符号の説明】
【００７９】
図１： １ 導管、 ２ 吸収装置、 ３ 導管、 ４ 導管、 ５ 導管、 ６ 絞り弁、 ７ 脱着塔、 ８ 導管、 ９ ポンプ、 １０ 熱交換器、 １１ 熱交換器、 １２ ポンプ
図２： １ 導管、 ２ 吸収装置、 ３ 導管、 ４ 導管、 ５ 導管、 ６ 高圧放圧塔、 ７ 導管、 ８ 導管、 ９ 熱交換器、 １０ 脱着塔、 １１ 熱交換器、 １２ 捕集容器、 １３ 導管、 １４ ポンプ、 １５ 導管、 １６ ポンプ、 １７ 導管、 １８ 熱交換器、 １９ 放圧タービン、 ２０ 熱交換器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ） 少なくとも１のアミンおよび
（Ｂ） 少なくとも１のアミノカルボン酸および／またはアミノスルホン酸
の水溶液を含む吸収剤であって、その際、該吸収剤は実質的に無機の塩基性塩を含有していない、流体流から二酸化炭素を除去するための吸収剤。
【請求項２】
（Ａ） １のアミンまたは複数のアミンの組み合わせ１０〜６５質量％および
（Ｂ） アミノカルボン酸および／またはアミノスルホン酸１〜４０質量％
を含む、請求項１記載の吸収剤。
【請求項３】
アミン（Ａ）が、標準圧力で少なくとも１２０℃の沸点を有する、請求項１または２記載の吸収剤。
【請求項４】
アミノカルボン酸が、α−アミノ酸またはβ−アミノ酸である、請求項１から３までのいずれか１項記載の吸収剤。
【請求項５】
アミノカルボン酸が、Ｎ−モノ−Ｃ1〜Ｃ4−アルキルアミノカルボン酸およびＮ，Ｎ−ジ−Ｃ1〜Ｃ4−アルキルアミノカルボン酸から選択されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の吸収剤。
【請求項６】
アミノカルボン酸が、その中でα−炭素原子が水素以外の置換基のみを有するα−アミノ酸である、請求項１から３までのいずれか１項記載の吸収剤。
【請求項７】
Ａ１） 第三級アミン
Ａ２） （ｉ）第三級炭素原子に結合している第一級アミノ基を有するアミン、（ｉｉ）第二級もしくは第三級炭素原子に結合している第二級アミノ基を有するアミン、および（ｉｉｉ）第三級または第四級炭素原子がアミノ基に対してβ−位に配置されているアミンから選択される立体障害アミン
から選択される少なくとも１のアミン（Ａ）を含む、請求項１から４までのいずれか１項記載の吸収剤。
【請求項８】
第三級アミンが、一般式
Ｎ（Ｒa）2-n（Ｒb）1+nまたは（Ｒa）2-n（Ｒb）nＮ−Ｘ−Ｎ（Ｒa）2-m（Ｒb）m
［式中、Ｒaは、アルキル基を表し、Ｒbは、ヒドロキシアルキル基を表し、Ｘは、１もしくは複数の酸素により中断されていてもよいアルキレン基を表し、かつｎおよびｍはそれぞれ０〜２の整数を表す］を有する、請求項７記載の吸収剤。
【請求項９】
第三級アミンが、トリス（２−ヒドロキシエチル）アミン、トリス（２−ヒドロキシプロピル）アミン、トリブタノールアミン、ビス（２−ヒドロキシエチル）−メチルアミン、２−ジエチルアミノエタノール、２−ジメチルアミノエタノール、３−ジメチルアミノ−１−プロパノール、３−ジエチルアミノ−１−プロパノール、２−ジイソプロピルアミノエタノール、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）メチルアミン（メチルジイソプロパノールアミン、ＭＤＩＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ′，Ｎ′−ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラエチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルプロパンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラエチルプロパンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ′，Ｎ′−ジエチルエチレンジアミンおよび２−（２−ジメチルアミノエトキシ）−Ｎ，Ｎ−ジメチルエタンアミンから選択されている、請求項７または８記載の吸収剤。
【請求項１０】
立体障害アミンが、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノールおよび１−アミノ−２−メチルプロパン−２−オールから選択されている、請求項７記載の吸収剤。
【請求項１１】
さらに少なくとも１の第一級または第二級アミンを活性化剤として含む、請求項７から１０までのいずれか１項記載の吸収剤。
【請求項１２】
活性化剤が、
Ｃ１） 環中に少なくとも１のＮＨ基を有し、さらに環中に窒素および酸素から選択される１もしくは２のヘテロ原子を有していてもよい５員、６員または７員の飽和複素環
Ｃ２） 第一級または第二級アルカノールアミン、
Ｃ３） 式
Ｈ2Ｎ−Ｒ2−ＮＨ2
Ｒ1−ＮＨ−Ｒ2−ＮＨ2または
（Ｒ1）2Ｎ−Ｒ2−ＮＨ2
［式中、Ｒ1は、Ｃ1〜Ｃ6−アルキルを表し、かつＲ2は、Ｃ2〜Ｃ6−アルキレンを表す］のアルキレンジアミン
Ｃ４） ポリアルキレンポリアミン
から選択されている、請求項１１記載の吸収剤。
【請求項１３】
活性化剤が、
Ｃ１） ピペラジン、２−メチルピペラジン、Ｎ−メチルピペラジン、Ｎ−エチルピペラジン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、ホモピペラジン、ピペリジンおよびモルホリン、
Ｃ２） ２−アミノエタノール、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）アミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）アミン、２−（メチルアミノ）エタノール、２−（エチルアミノ）エタノール、２−（ｎ−ブチルアミノ）エタノール、２−アミノ−１−ブタノール、３−アミノ−１−プロパノールおよび５−アミノ−１−ペンタノール、
Ｃ３） ヘキサメチレンジアミン、１，４−ジアミノブタン、１，３−ジアミノプロパン、２，２−ジメチル−１，３−ジアミノプロパン、３−メチルアミノプロピルアミン、３−（ジメチルアミノ）プロピルアミン、３−（ジエチルアミノ）プロピルアミン、
Ｃ４） ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン
から選択されている、請求項１２記載の吸収剤。
【請求項１４】
Ｎ−非置換アミノカルボン酸、Ｎ−モノ置換アミノカルボン酸、Ｎ−非置換アミノスルホン酸および／またはＮ−モノ置換アミノスルホン酸を含む、請求項７から１０までのいずれか１項記載の吸収剤。
【請求項１５】
アミノカルボン酸が、２−アミノ酢酸、２−アミノプロピオン酸、Ｎ−メチルアラニン、Ｎ−メチルグリシン、２−アミノイソ酪酸、ピペリジン−４−カルボン酸、ピペリジン−３−カルボン酸、ピペリジン−２−カルボン酸、２−アミノ−３−メチル−酪酸、２−アミノ−４−メチルペンタン酸、２−アミノ−３−メチル−ペンタン酸、Ｎ−メチルアミノイソ酪酸、β−アミノ酪酸、３−アミノプロピオン酸、２−アミノ−４−メチルスルファニル−ブタン酸、２−アミノエタンスルホン酸および／または２−（メチルアミノ）エタンスルホン酸である、請求項１４記載の吸収剤。
【請求項１６】
Ａ′１） 環中に少なくとも１のＮＨ基を有し、さらに環中に窒素および酸素から選択される１もしくは２のヘテロ原子を有していてもよい５員、６員または７員の飽和複素環
Ａ′２） 第一級または第二級アルカノールアミン、
Ａ′３） 式
Ｈ2Ｎ−Ｒ2−ＮＨ2
Ｒ1−ＮＨ−Ｒ2−ＮＨ2または
（Ｒ1）2Ｎ−Ｒ2−ＮＨ2
［式中、Ｒ1は、Ｃ1〜Ｃ6−アルキルを表し、かつＲ2は、Ｃ2〜Ｃ6−アルキレンを表す］のアルキレンジアミン
Ａ′４） ポリアルキレンポリアミン、
Ａ′５） アミノエーテル
から選択される少なくとも１のアミン（Ａ）を含む、請求項１から４までのいずれか１項記載の吸収剤。
【請求項１７】
アミン（Ａ）が、
Ａ′１） ピペラジン、２−メチルピペラジン、Ｎ−メチルピペラジン、Ｎ−エチルピペラジン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、ホモピペラジン、ピペリジンおよびモルホリン、
Ａ′２） ２−アミノエタノール、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）アミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）アミン、２−（メチルアミノ）エタノール、２−（エチルアミノ）エタノール、２−（ｎ−ブチルアミノ）エタノール、２−アミノ−１−ブタノール、３−アミノ−１−プロパノールおよび５−アミノ−１−ペンタノール、
Ａ′３） ヘキサメチレンジアミン、１，４−ジアミノブタン、１，３−ジアミノプロパン、２，２−ジメチル−１，３−ジアミノプロパン、３−メチルアミノプロピルアミン、３−（ジメチルアミノ）プロピルアミン、３−（ジエチルアミノ）プロピルアミン、
Ａ′４） ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、
Ａ′５） ２−（２−アミノエトキシ）エタノール、２−（２−ｔ−ブチルアミノエトキシ）エタノール
から選択されている、請求項１６記載の吸収剤。
【請求項１８】
Ｎ，Ｎ−二置換アミノカルボン酸を含む、請求項１６または１７記載の吸収剤。
【請求項１９】
アミノカルボン酸が、Ｎ，Ｎ−ジメチルグリシン、３−ジメチルアミノプロピオン酸、ジメチルアミノイソ酪酸である、請求項１８記載の吸収剤。
【請求項２０】
Ｎ−非置換アミノカルボン酸、Ｎ−モノ置換アミノカルボン酸、Ｎ−非置換アミノスルホン酸および／またはＮ−モノ置換アミノスルホン酸を含む、請求項１６または１７記載の吸収剤。
【請求項２１】
アミノカルボン酸が、２−アミノ酢酸、２−アミノプロピオン酸、Ｎ−メチルアラニン、Ｎ−メチルグリシン、２−アミノイソ酪酸、ピペリジン−４−カルボン酸、ピペリジン−３−カルボン酸、ピペリジン−２−カルボン酸、２−アミノ−３−メチル−酪酸、２−アミノ−４−メチルペンタン酸、２−アミノ−３−メチル−ペンタン酸、Ｎ−メチルアミノイソ酪酸、β−アミノ酪酸、３−アミノプロピオン酸、２−アミノ−４−メチルスルファニル−ブタン酸、２−アミノエタンスルホン酸および／または２−（メチルアミノ）エタンスルホン酸である、請求項２０記載の吸収剤。
【請求項２２】
流体流から二酸化炭素を除去する方法であって、流体流を、請求項１から２１までのいずれか１項記載の吸収剤と接触させる、流体流からの二酸化炭素の除去法。
【請求項２３】
負荷された吸収剤を、
ａ）加熱、
ｂ）放圧、
ｃ）不活性流体を用いたストリッピング、またはこれらの措置の２つもしくは全ての組み合わせによって再生する、請求項２２記載の方法。
【請求項１】
（Ａ） 少なくとも１のアミンおよび
（Ｂ） 少なくとも１のアミノカルボン酸および／またはアミノスルホン酸
の水溶液を含む吸収剤であって、その際、該吸収剤は実質的に無機の塩基性塩を含有していない、流体流から二酸化炭素を除去するための吸収剤。
【請求項２】
（Ａ） １のアミンまたは複数のアミンの組み合わせ１０〜６５質量％および
（Ｂ） アミノカルボン酸および／またはアミノスルホン酸１〜４０質量％
を含む、請求項１記載の吸収剤。
【請求項３】
アミン（Ａ）が、標準圧力で少なくとも１２０℃の沸点を有する、請求項１または２記載の吸収剤。
【請求項４】
アミノカルボン酸が、α−アミノ酸またはβ−アミノ酸である、請求項１から３までのいずれか１項記載の吸収剤。
【請求項５】
アミノカルボン酸が、Ｎ−モノ−Ｃ1〜Ｃ4−アルキルアミノカルボン酸およびＮ，Ｎ−ジ−Ｃ1〜Ｃ4−アルキルアミノカルボン酸から選択されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の吸収剤。
【請求項６】
アミノカルボン酸が、その中でα−炭素原子が水素以外の置換基のみを有するα−アミノ酸である、請求項１から３までのいずれか１項記載の吸収剤。
【請求項７】
Ａ１） 第三級アミン
Ａ２） （ｉ）第三級炭素原子に結合している第一級アミノ基を有するアミン、（ｉｉ）第二級もしくは第三級炭素原子に結合している第二級アミノ基を有するアミン、および（ｉｉｉ）第三級または第四級炭素原子がアミノ基に対してβ−位に配置されているアミンから選択される立体障害アミン
から選択される少なくとも１のアミン（Ａ）を含む、請求項１から４までのいずれか１項記載の吸収剤。
【請求項８】
第三級アミンが、一般式
Ｎ（Ｒa）2-n（Ｒb）1+nまたは（Ｒa）2-n（Ｒb）nＮ−Ｘ−Ｎ（Ｒa）2-m（Ｒb）m
［式中、Ｒaは、アルキル基を表し、Ｒbは、ヒドロキシアルキル基を表し、Ｘは、１もしくは複数の酸素により中断されていてもよいアルキレン基を表し、かつｎおよびｍはそれぞれ０〜２の整数を表す］を有する、請求項７記載の吸収剤。
【請求項９】
第三級アミンが、トリス（２−ヒドロキシエチル）アミン、トリス（２−ヒドロキシプロピル）アミン、トリブタノールアミン、ビス（２−ヒドロキシエチル）−メチルアミン、２−ジエチルアミノエタノール、２−ジメチルアミノエタノール、３−ジメチルアミノ−１−プロパノール、３−ジエチルアミノ−１−プロパノール、２−ジイソプロピルアミノエタノール、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）メチルアミン（メチルジイソプロパノールアミン、ＭＤＩＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ′，Ｎ′−ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラエチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルプロパンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラエチルプロパンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ′，Ｎ′−ジエチルエチレンジアミンおよび２−（２−ジメチルアミノエトキシ）−Ｎ，Ｎ−ジメチルエタンアミンから選択されている、請求項７または８記載の吸収剤。
【請求項１０】
立体障害アミンが、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノールおよび１−アミノ−２−メチルプロパン−２−オールから選択されている、請求項７記載の吸収剤。
【請求項１１】
さらに少なくとも１の第一級または第二級アミンを活性化剤として含む、請求項７から１０までのいずれか１項記載の吸収剤。
【請求項１２】
活性化剤が、
Ｃ１） 環中に少なくとも１のＮＨ基を有し、さらに環中に窒素および酸素から選択される１もしくは２のヘテロ原子を有していてもよい５員、６員または７員の飽和複素環
Ｃ２） 第一級または第二級アルカノールアミン、
Ｃ３） 式
Ｈ2Ｎ−Ｒ2−ＮＨ2
Ｒ1−ＮＨ−Ｒ2−ＮＨ2または
（Ｒ1）2Ｎ−Ｒ2−ＮＨ2
［式中、Ｒ1は、Ｃ1〜Ｃ6−アルキルを表し、かつＲ2は、Ｃ2〜Ｃ6−アルキレンを表す］のアルキレンジアミン
Ｃ４） ポリアルキレンポリアミン
から選択されている、請求項１１記載の吸収剤。
【請求項１３】
活性化剤が、
Ｃ１） ピペラジン、２−メチルピペラジン、Ｎ−メチルピペラジン、Ｎ−エチルピペラジン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、ホモピペラジン、ピペリジンおよびモルホリン、
Ｃ２） ２−アミノエタノール、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）アミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）アミン、２−（メチルアミノ）エタノール、２−（エチルアミノ）エタノール、２−（ｎ−ブチルアミノ）エタノール、２−アミノ−１−ブタノール、３−アミノ−１−プロパノールおよび５−アミノ−１−ペンタノール、
Ｃ３） ヘキサメチレンジアミン、１，４−ジアミノブタン、１，３−ジアミノプロパン、２，２−ジメチル−１，３−ジアミノプロパン、３−メチルアミノプロピルアミン、３−（ジメチルアミノ）プロピルアミン、３−（ジエチルアミノ）プロピルアミン、
Ｃ４） ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン
から選択されている、請求項１２記載の吸収剤。
【請求項１４】
Ｎ−非置換アミノカルボン酸、Ｎ−モノ置換アミノカルボン酸、Ｎ−非置換アミノスルホン酸および／またはＮ−モノ置換アミノスルホン酸を含む、請求項７から１０までのいずれか１項記載の吸収剤。
【請求項１５】
アミノカルボン酸が、２−アミノ酢酸、２−アミノプロピオン酸、Ｎ−メチルアラニン、Ｎ−メチルグリシン、２−アミノイソ酪酸、ピペリジン−４−カルボン酸、ピペリジン−３−カルボン酸、ピペリジン−２−カルボン酸、２−アミノ−３−メチル−酪酸、２−アミノ−４−メチルペンタン酸、２−アミノ−３−メチル−ペンタン酸、Ｎ−メチルアミノイソ酪酸、β−アミノ酪酸、３−アミノプロピオン酸、２−アミノ−４−メチルスルファニル−ブタン酸、２−アミノエタンスルホン酸および／または２−（メチルアミノ）エタンスルホン酸である、請求項１４記載の吸収剤。
【請求項１６】
Ａ′１） 環中に少なくとも１のＮＨ基を有し、さらに環中に窒素および酸素から選択される１もしくは２のヘテロ原子を有していてもよい５員、６員または７員の飽和複素環
Ａ′２） 第一級または第二級アルカノールアミン、
Ａ′３） 式
Ｈ2Ｎ−Ｒ2−ＮＨ2
Ｒ1−ＮＨ−Ｒ2−ＮＨ2または
（Ｒ1）2Ｎ−Ｒ2−ＮＨ2
［式中、Ｒ1は、Ｃ1〜Ｃ6−アルキルを表し、かつＲ2は、Ｃ2〜Ｃ6−アルキレンを表す］のアルキレンジアミン
Ａ′４） ポリアルキレンポリアミン、
Ａ′５） アミノエーテル
から選択される少なくとも１のアミン（Ａ）を含む、請求項１から４までのいずれか１項記載の吸収剤。
【請求項１７】
アミン（Ａ）が、
Ａ′１） ピペラジン、２−メチルピペラジン、Ｎ−メチルピペラジン、Ｎ−エチルピペラジン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、ホモピペラジン、ピペリジンおよびモルホリン、
Ａ′２） ２−アミノエタノール、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）アミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）アミン、２−（メチルアミノ）エタノール、２−（エチルアミノ）エタノール、２−（ｎ−ブチルアミノ）エタノール、２−アミノ−１−ブタノール、３−アミノ−１−プロパノールおよび５−アミノ−１−ペンタノール、
Ａ′３） ヘキサメチレンジアミン、１，４−ジアミノブタン、１，３−ジアミノプロパン、２，２−ジメチル−１，３−ジアミノプロパン、３−メチルアミノプロピルアミン、３−（ジメチルアミノ）プロピルアミン、３−（ジエチルアミノ）プロピルアミン、
Ａ′４） ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、
Ａ′５） ２−（２−アミノエトキシ）エタノール、２−（２−ｔ−ブチルアミノエトキシ）エタノール
から選択されている、請求項１６記載の吸収剤。
【請求項１８】
Ｎ，Ｎ−二置換アミノカルボン酸を含む、請求項１６または１７記載の吸収剤。
【請求項１９】
アミノカルボン酸が、Ｎ，Ｎ−ジメチルグリシン、３−ジメチルアミノプロピオン酸、ジメチルアミノイソ酪酸である、請求項１８記載の吸収剤。
【請求項２０】
Ｎ−非置換アミノカルボン酸、Ｎ−モノ置換アミノカルボン酸、Ｎ−非置換アミノスルホン酸および／またはＮ−モノ置換アミノスルホン酸を含む、請求項１６または１７記載の吸収剤。
【請求項２１】
アミノカルボン酸が、２−アミノ酢酸、２−アミノプロピオン酸、Ｎ−メチルアラニン、Ｎ−メチルグリシン、２−アミノイソ酪酸、ピペリジン−４−カルボン酸、ピペリジン−３−カルボン酸、ピペリジン−２−カルボン酸、２−アミノ−３−メチル−酪酸、２−アミノ−４−メチルペンタン酸、２−アミノ−３−メチル−ペンタン酸、Ｎ−メチルアミノイソ酪酸、β−アミノ酪酸、３−アミノプロピオン酸、２−アミノ−４−メチルスルファニル−ブタン酸、２−アミノエタンスルホン酸および／または２−（メチルアミノ）エタンスルホン酸である、請求項２０記載の吸収剤。
【請求項２２】
流体流から二酸化炭素を除去する方法であって、流体流を、請求項１から２１までのいずれか１項記載の吸収剤と接触させる、流体流からの二酸化炭素の除去法。
【請求項２３】
負荷された吸収剤を、
ａ）加熱、
ｂ）放圧、
ｃ）不活性流体を用いたストリッピング、またはこれらの措置の２つもしくは全ての組み合わせによって再生する、請求項２２記載の方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１４３７６０（Ｐ２０１２−１４３７６０Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９８１３８（Ｐ２０１２−９８１３８）
【出願日】平成２４年４月２３日（２０１２．４．２３）
【分割の表示】特願２００９−５１０４３１（Ｐ２００９−５１０４３１）の分割
【原出願日】平成１９年５月１１日（２００７．５．１１）
【出願人】（５０８０２０１５５）ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア (2,842)
【氏名又は名称原語表記】ＢＡＳＦ ＳＥ
【住所又は居所原語表記】Ｄ−６７０５６ Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月２３日（２０１２．４．２３）
【分割の表示】特願２００９−５１０４３１（Ｐ２００９−５１０４３１）の分割
【原出願日】平成１９年５月１１日（２００７．５．１１）
【出願人】（５０８０２０１５５）ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア (2,842)
【氏名又は名称原語表記】ＢＡＳＦ ＳＥ
【住所又は居所原語表記】Ｄ−６７０５６ Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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