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JP2024539031A - 二酸化炭素吸収液及び燃料ガスからの二酸化炭素捕集方法 - Google Patents

二酸化炭素吸収液及び燃料ガスからの二酸化炭素捕集方法 Download PDF

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Abstract

Figure 2024539031000001
本発明は、二酸化炭素ガス分離の技術分野に関し、二酸化炭素吸収液、燃料ガスからの二酸化炭素捕集方法及び装置を開示する。前記二酸化炭素吸収液は、溶媒１００重量部と、アミノ酸１０～５５重量部と、有機アミン２０～６５重量部と、活性化剤５～１５重量部と、促進剤２～１２重量部と、を含有する。本発明による二酸化炭素吸収液は、アミノ酸、有機アミン、活性化剤、及び促進剤の相乗作用により、二酸化炭素に対する二酸化炭素吸収液の吸収容量を向上させるだけではなく、二酸化炭素吸収液を再生するためのエネルギー消費量を低下させ、高純度の二酸化炭素を得ることができる。

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０２１年１０月２２日に提出された中国特許出願２０２１１１２３７９０６．１の利点を主張しており、当該出願の内容は引用により本明細書に組み込まれている。
本発明は、二酸化炭素ガス分離の技術分野に関し、具体的には、二酸化炭素吸収液及び燃料ガスからの二酸化炭素捕集方法に関する。
中国や国際の環境問題が深刻化する中、温室効果ガスの排出抑制が国際社会の焦点となっており、特にＣＯ２排出抑制と温室効果削減は重要かつ緊急の課題となっている。
油田随伴ガス、ＰＳＡ再生ガス、バイオメタンガス、バイオ分解ガスなどの燃料ガスの製造過程では、多量の二酸化炭素が発生するが、これらのガス中の二酸化炭素を除去することは、温室効果ガスの排出量削減、エネルギー品質の向上、及び化学工業へのその利用において重要な役割を果たす。
現在、ＣＯ２捕集方法には、主に化学吸収法、吸着法、膜分離法、膜吸収法、及び低温蒸留法などがあるが、最も広く使われているのは化学吸収法である。しかし、化学吸収法は、一般に、二酸化炭素の吸着容量が低い、吸収液を再生するためのエネルギー消費量が大きい、強酸性の原料ガスに対する捕集効果が不十分である、高純度の二酸化炭素の分離が難しいなどの欠点がある。
したがって、二酸化炭素の吸着容量が大きく、再生のためのエネルギー消費量が少なく、強酸性の原料ガスの処理に使用でき、高純度の二酸化炭素が得られる二酸化炭素吸収液の提供が急務となっている。
本発明の目的は、二酸化炭素の吸着容量が小さい、吸収液を再生するためのエネルギー消費量が大きい、強酸性の原料ガスの捕集効果が不十分である、高純度の二酸化炭素の分離が難しい、化学吸収法に存在する技術的課題を解決し、二酸化炭素吸収液及び燃料ガスからの二酸化炭素捕集方法を提供ことである。
上記の目的を達成させるために、本発明の第１態様は、溶媒１００重量部と、アミノ酸１０～５５重量部と、有機アミン２０～６５重量部と、活性化剤５～１５重量部と、促進剤２～１２重量部と、を含有し、
前記活性化剤は、活性化剤Ｉと活性化剤ＩＩを含み、前記活性化剤Ｉは、アルキル第四級アンモニウム系イオン液体、アルキル第四級ホスホニウム系イオン液体、ピリジン系イオン液体から選択される少なくとも１種であり、前記活性化剤ＩＩは、ビスアミノ第四級ホスホニウム系イオン液体、アミノ官能化イミダゾール系イオン液体、ビスアミノ官能基化イオン液体、アミノ酸系イオン液体、テトラメチルグアニジンコハク酸塩系イオン液体、テトラメチルグアニジンドデカンジカルボン酸塩イオン液体、テトラメチルグアニジンポリエチレングリコールジカルボン酸塩イオン液体から選択される少なくとも１種である、二酸化炭素吸収液を提供する。
本発明の第２態様は、
燃料ガス、及び本発明の第１態様に記載の二酸化炭素吸収液から選択される貧液を多孔質膜に通して間接接触による物質移動を行い、リッチ液及び浄化燃料ガスを得るステップ（１）と、
前記リッチ液を再生し、再生貧液及び再生ガスを得るステップ（２）と、
前記再生貧液を貧液としてステップ（１）に返液するステップと、を含む、燃料ガスからの二酸化炭素捕集方法を提供する。
上記の技術案によれば、本発明による有益な技術的効果は以下の通りである。
１）本発明による二酸化炭素吸収液は、アミノ酸、有機アミン、活性化剤、及び促進剤の相乗作用により、二酸化炭素に対する二酸化炭素吸収液の吸収容量を向上させるだけではなく、二酸化炭素吸収液の再生のためのエネルギー消費量を低下させ、高純度の二酸化炭素を得ることができる。
２）本発明による二酸化炭素吸収液は、活性化剤Ｉと活性化剤ＩＩを含有する場合、アミノ酸の使用量を増加させ、特定の使用量の有機アミンとの相乗作用により、二酸化炭素の除去率をさらに高め、再生のためのエネルギー消費量を低下させ、高純度再生ガスを得ることができる。
３）本発明による二酸化炭素吸収液は、活性化剤Ｉと活性化剤ＩＩとの質量比を合理的に調整することで、脱炭溶媒の二酸化炭素捕集効果をさらに改善し、再生のためのエネルギー消費量を低下させ、高純度の二酸化炭素を得ることができる。
４）本発明による燃料ガスからの二酸化炭素捕集方法は、多孔質膜と特定の貧液との共同作用により、二酸化炭素の捕集効果を高め、二酸化炭素含有量（乾量基準）が３ｖ％未満のクリーンな浄化燃料ガスを得ることができる。
本発明における燃料ガスからの二酸化炭素捕集装置の模式図である。
本明細書で開示される範囲の端点及び任意の値は、正確な範囲又は値に限定されず、これらの範囲又は値に近い値を含むと理解されるべきである。数値範囲の場合、各範囲の端点値の間、各範囲の端点値と個々のポイント値の間、及び個々のポイント値の間は、互いに組み合わされて１つ又は複数の新しい数値範囲を得ることができ、これらの数値範囲は、本明細書で具体的に開示されるものとみなされるべきである
本発明の第１態様は、溶媒１００重量部と、アミノ酸１０～５５重量部と、有機アミン２０～６５重量部と、活性化剤５～１５重量部と、促進剤２～１２重量部と、を含有し、
前記活性化剤は、活性化剤Ｉと活性化剤ＩＩを含み、前記活性化剤Ｉは、アルキル第四級アンモニウム系イオン液体、アルキル第四級ホスホニウム系イオン液体、ピリジン系イオン液体から選択される少なくとも１種であり、
前記活性化剤ＩＩは、ビスアミノ第四級ホスホニウム系イオン液体、アミノ官能化イミダゾール系イオン液体、ビスアミノ官能基化イオン液体、アミノ酸系イオン液体、テトラメチルグアニジンコハク酸塩系イオン液体、テトラメチルグアニジンドデカンジカルボン酸塩イオン液体、テトラメチルグアニジンポリエチレングリコールジカルボン酸塩イオン液体から選択される少なくとも１種である、二酸化炭素吸収液を提供する。
好ましい実施形態では、前記二酸化炭素吸収液は、溶媒１００重量部と、アミノ酸１５～３５重量部、好ましくは３０～３５重量部と、有機アミン２５～５０重量部、好ましくは４５～５０重量部と、活性化剤６～１０重量部、好ましくは５～１０重量部と、促進剤３～５重量部、好ましくは４～５重量部と、を含有する。
本発明では、アミノ酸、有機アミン、活性化剤、促進剤、及び溶媒の使用量が上記の範囲に限定される場合、二酸化炭素吸収液の二酸化炭素捕集効果はより良好である。
好ましい実施形態では、前記アミノ酸と有機アミンとの質量比が、０．５～１：１、好ましくは０．６～０．８：１である。
二酸化炭素捕集分野でよく使用される吸収剤は、有機アミン若しくはアミノ酸塩、又は有機アミンに少量のアミノ酸を添加したものである。しかし、本発明では、本発明者らが検討した結果、アミノ酸、有機アミン、活性化剤、及び促進剤を同時に使用するとともに、活性化剤として活性化剤Ｉ及び活性化剤ＩＩを使用することによって、アミノ酸の使用量を増加させ、特定の使用量のアミノ酸及び有機アミンによる相乗作用により、二酸化炭素の除去率をさらに向上させ、再生のためのエネルギー消費量を低下させ、高純度再生ガスを得ることができる。
好ましい実施形態では、前記アミノ酸は、グリシン、サルコシン、リジン、アラニン、グルタミン酸、セリン、アミノ酢酸、プロリン、アルギニン、ヒスチジンから選択される少なくとも１種、好ましくはグリシン、サルコシン、リジン、アラニンのうちの１種である。
好ましい実施形態では、前記有機アミンは、Ｎ－メチルモノエタノールアミン（ＭＭＥＡ）、２－アミノ－２－メチル－１－プロパノール（ＡＭＰ）、Ｎ－メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、ジイソプロパノールアミン（ＤＩＰＡ）、イソプロピルアミノエタノール（ＩＰＡＥ）、ヒドロキシエチルピペラジン（ＨＥＰＺ）、モルホリン（ＭＯＲ）、１，８－ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ－７－エン（ＤＢＵ）及びその誘導体から選択される少なくとも１種、好ましくはＮ－メチルモノエタノールアミン、２－アミノ－２－メチル－１－プロパノール、Ｎ－メチルジエタノールアミンのうちの少なくとも１種である。
好ましい実施形態では、前記活性化剤Ｉと活性化剤ＩＩとの質量比が、１：１～８．５、好ましくは１：２．５～５である。
本発明では、活性化剤Ｉと活性化剤ＩＩとの質量比を合理的に調整することで、脱炭溶媒の二酸化炭素捕集効果をさらに改善し、再生のためのエネルギー消費量を低下させ、高純度の二酸化炭素を得ることができる。
好ましい実施形態では、本発明において、アルキル第四級アンモニウム系イオン液体、アルキル第四級ホスホニウム系イオン液体、ピリジン系イオン液体は特に限定されず、本分野でよく使用されるアルキル第四級アンモニウム系イオン液体、アルキル第四級ホスホニウム系イオン液体、ピリジン系イオン液体は、すべて本発明に利用可能である。
好ましい実施形態では、前記活性化剤Ｉは、アルキルホスホニウムテトラフルオロホウ酸塩（［ＰＲｘＨ４－ｘ］＋［ＢＦ４］－）、アルキルアンモニウムヘキサフルオロリン酸塩（［ＮＲｘＨ４－ｘ］＋［ＰＦ６］－）、アルキルピリジニウムアルミニウムクロライド塩（［ＲＰｙ］＋［ＡｌＣｌ４］－）から選択される１種である。ここで、ｘは１～４の整数であり、Ｒは炭素数１～２０のアルキル、好ましくは炭素数６～１６のアルキルであり、ｘ個のＲは同一又は異なり、それぞれ独立して、例えば、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシルであってもよい。さらに好ましくは、前記活性化剤Ｉは、トリヘキシル（テトラデシル）ホスホニウムテトラフルオロボラート、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムヘキサフルオロホスファート、セチルピリジニウムクロライドから選択される１種である。
好ましい実施形態では、前記活性化剤ＩＩは、３－プロピルアミノ－トリブチルホスホニウムグリシン塩（［ａＰ４４４３］［Ｇｌｙ］）、３－プロピルアミノ－トリブチルホスホニウムアラニン塩（［ａＰ４４４３］［Ａｌａ］）、グリシンテトラエチルアンモニウム（［Ｎ２２２２］［Ｇｌｙ］）、グリシンテトラブチルアンモニウム（［Ｎ４４４４］［Ｇｌｙ］）、グリシンテトラブチルホスホニウム［Ｐ４４４４］［Ｇｌｙ］、１－アミノプロピル－３－メチルイミダゾールグリシン塩（［ＡＰｍｉｍ］［Ｇｌｙ］）、３－プロピルアミノ－トリブチルホスホニウム－２－ヒドロキシピリジン（［ａＰ４４４３］［２－Ｏｐ］）から選択される少なくとも１種であり、さらに好ましくは、前記活性化剤ＩＩは、［Ｐ４４４４］［Ｇｌｙ］、［ａＰ４４４３］［２－Ｏｐ］、［ａＰ４４４３］［Ｇｌｙ］から選択される１種である。
好ましい実施形態では、前記促進剤は、塩化ナトリウム及び／又は塩化カリウムから選択され、好ましくは塩化ナトリウムである。
好ましい実施形態では、前記吸収液中の溶媒は水から選択される。
本発明の第２態様は、
燃料ガス、及び本発明の第１態様に記載の二酸化炭素吸収液から選択される貧液を多孔質膜に通して間接接触による物質移動を行い、リッチ液及び浄化燃料ガスを得るステップ（１）と、
前記リッチ液を再生し、再生貧液及び再生ガスを得るステップ（２）と、
前記再生貧液を貧液としてステップ（１）に返液するステップ（３）と、を含む、燃料ガスからの二酸化炭素捕集方法を提供する。
ステップ（１）では、
好ましい実施形態では、前記燃料ガスは、強酸性燃料ガスから選択され、前記強酸性燃料ガス中の二酸化炭素の含有量（乾量基準）は、１５～６０ｖ％、好ましくは２５～５０ｖ％である。
好ましい実施形態では、前記強酸性燃料ガスは、油田随伴ガス、ＰＳＡ再生ガス、バイオメタンガス、バイオ分解ガスから選択される少なくとも１種である。
ここで、ＰＳＡ再生ガスは、本分野における圧力変動吸着再生ガスである。本発明による燃料ガスからの二酸化炭素捕集方法は、燃料ガスについて特に限定せず、特に二酸化炭素含有量（乾量基準）が１５ｖ％以上の強酸性燃料ガスを処理することに用いられる。
好ましい実施形態では、前記燃料ガスと前記吸収液との流量比が、１Ｎｍ３／ｈ：１０～８０Ｌ／ｈ、好ましくは１Ｎｍ３／ｈ：２０～５０Ｌ／ｈである。
好ましい実施形態では、前記多孔質膜は、耐圧多孔質膜から選択されるが、好ましくは中空糸膜であり、前記中空糸膜は、膜糸内径が４０～６０ｍｍ、好ましくは４５～５５ｍｍ、膜糸外径が０．５～１．２ｍｍ、好ましくは０．８～０．９ｍｍである。
好ましい実施形態では、前記間接接触による物質移動の操作条件は、物質移動温度２５～８０℃、好ましくは３５～５０℃、物質移動圧力１．０～２０．０ＭＰａ、好ましくは４．０～１６．０ＭＰａを含む。
好ましい実施形態では、前記浄化燃料ガス中の二酸化炭素含有量（乾量基準）は、３ｖ％未満、好ましくは１．５～２．５ｖ％である。
本発明による燃料ガスからの二酸化炭素捕集方法は、多孔質膜と特定の貧液との共同作用により、二酸化炭素の捕集効果をさらに高め、二酸化炭素含有量（乾量基準）が３ｖ％未満の浄化燃料ガスを得ることができ、浄化燃料ガスは工業生産指標を満たすことができる。
ステップ（２）では、
好ましい実施形態では、本発明において、リッチ液の再生は特に限定されず、本分野の一般的な操作に従って行われ得る。例えば、前記リッチ液は再生塔に送液されて再生される。
好ましい実施形態では、前記再生ガス中の二酸化炭素の含有量（乾量基準）は、９５ｖ％以上、好ましくは９８ｖ％以上、さらに好ましくは９９．５ｖ％以上である。
本発明では、再生により得られた再生ガスにおいて、二酸化炭素に加えて、少量の水が含有されてもよく、高純度の再生ガスを得るために、をさらに再生ガスから水を除去してもよい。本発明では、再生ガスの除水方式は特に限定されず、本分野の一般的な操作に従って行われ得る。例えば、再生ガスを凝結して水を除去してもよい。
好ましい実施形態では、前記再生における再生のためのエネルギー消費量は、１．８～２．９×１０３ｋｃａｌ／Ｎｍ３ＣＯ２、好ましくは１．８～２．１×１０３ｋｃａｌ／Ｎｍ３ＣＯ２である。
ステップ（３）では、
好ましい実施形態では、前記再生貧液を前記リッチ液と熱交換してステップ（１）に返液する。
本発明では、前記再生貧液を前記リッチ液と熱交換した後にも再生貧液の温度が高く、間接接触による物質移動の操作条件を満たすのが困難である場合、熱交換後の再生貧液をさらに降温する。
以下では、実施例によって本発明について詳細に説明する。以下では、実施例及び比較例は図１に示す装置で行われ、この装置は、膜吸収器１、熱交換器２、再生塔３、貧液冷却器４、貧液ポンプ５、及び燃料ガス貯蔵タンク６を含み、ここで、膜吸収器１のリッチ液出口が、熱交換器２、再生塔３の塔頂に順次接続され、再生塔３の塔底が熱交換器２、貧液ポンプ５、貧液冷却器４、及び膜吸収器１の貧液入口に順次接続され、燃料ガス貯蔵タンク６は膜吸収器１に接続される。
膜吸収器１は、中空糸膜を含む膜吸収器であり、中国科学院大連化学物理研究所によるものである。ＣＯ２含有量（乾量基準）は排ガス分析計で測定され、再生のためのエネルギー消費量は、再生加熱量／ＣＯ２の収量であり、ここで、再生のための加熱量はｋｃａｌであり、ＣＯ２の収量はＮｍ３である。
実施例１
（１）燃料ガス貯蔵タンク６からの２．０Ｎｍ３／ｈの模擬強酸性燃料ガス（ＣＯ２の含有量（乾量基準）は４０ｖ％であり、バランスガスはＮ２である。）、及び４０Ｌ／ｈの貧液（組成は表１に示される。）を膜吸収器１に導入し、模擬強酸性燃料ガス及び貧液をそれぞれ中空糸膜の両側で流し、４０℃、８．０ＭＰａの条件で中空糸膜に通して、間接接触による物質移動を行い、リッチ液及び浄化燃料ガスを得た。
（２）上記リッチ液を再生塔３に導入して再生し、再生塔の塔底から再生貧液を得、次に、再生塔３の塔頂で再生ガスを得た。
（３）まず、上記再生貧液を膜吸収器１からのリッチ液と熱交換器２で熱交換し、その後、貧液ポンプ５により貧液冷却器４内で冷却し、貧液として膜吸収器１に返液した。
得られた浄化燃料ガス中のＣＯ２含有量（乾量基準）は１．８ｖ％であり、得られた再生ガス中のＣＯ２の純度は９９．５％以上（乾量基準）であり、再生のためのエネルギー消費量は２．１×１０３ｋｃａｌ／Ｎｍ３ＣＯ２であった。
実施例２
貧液は異なり、実施例２の貧液の組成は表１に示される以外、実施例１と同様であった。
ここで、得られた浄化燃料ガス中のＣＯ２の含有量（乾量基準）は１．５ｖ％であり、得られた再生ガス中のＣＯ２の純度は９９．５％以上（乾量基準）であり、再生のためのエネルギー消費量は１．８×１０３ｋｃａｌ／Ｎｍ３ＣＯ２であった。
実施例３
貧液は異なり、実施例３の貧液の組成は表１に示される以外、実施例１と同様であった。
得られた浄化燃料ガス中のＣＯ２の含有量（乾量基準）は２．０ｖ％であり、得られた再生ガス中のＣＯ２の純度は９９．５％以上（乾量基準）であり、再生のためのエネルギー消費量は２．３×１０３ｋｃａｌ／Ｎｍ３ＣＯ２であった。
実施例４
模擬強酸性燃料ガス及び間接接触による物質移動の操作条件は異なり、実施例４の模擬強酸性燃料ガス中の二酸化炭素の含有量（乾量基準）は５０ｖ％であり、Ｎ２含有量は５０ｖ％であり、４０℃、１６．０ＭＰａで間接接触による物質移動は中空糸膜により行われる以外、実施例１と同様であった。
得られた浄化燃料ガス中のＣＯ２の含有量（乾量基準）は２．３ｖ％であり、得られた再生ガス中のＣＯ２の純度は９９．５％以上（乾量基準）であり、再生のためのエネルギー消費量は２．６×１０３ｋｃａｌ／Ｎｍ３ＣＯ２であった。
実施例５
貧液は異なり、実施例５の貧液の組成は表１に示される以外、実施例４と同様であった。
得られた浄化燃料ガス中のＣＯ２の含有量（乾量基準）は２．１ｖ％であり、得られた再生ガス中のＣＯ２の純度は９９．５％以上（乾量基準）であり、再生のためのエネルギー消費量は２．３×１０３ｋｃａｌ／Ｎｍ３ＣＯ２であった。
実施例６
貧液は異なり、実施例６の貧液の組成は表１に示される以外、実施例４と同様であった。
得られた浄化燃料ガス中のＣＯ２の含有量（乾量基準）は２．５ｖ％であり、得られた再生ガス中のＣＯ２の純度は９９．５％以上（乾量基準）であり、再生のためのエネルギー消費量は２．５×１０３ｋｃａｌ／Ｎｍ３ＣＯ２であった。
実施例７
貧液は異なり、実施例７の貧液の組成は表１に示される以外、実施例４と同様であった。
得られた浄化燃料ガス中のＣＯ２の含有量（乾量基準）は３．０ｖ％であり、得られた再生ガス中のＣＯ２の純度は９９．５％以上（乾量基準）であり、再生のためのエネルギー消費量は２．７×１０３ｋｃａｌ／Ｎｍ３ＣＯ２であった。
実施例８
貧液は異なり、実施例８の貧液の組成は表１に示される以外、実施例４と同様であった。
得られた浄化燃料ガス中のＣＯ２の含有量（乾量基準）は２．８ｖ％であり、得られた再生ガス中のＣＯ２の純度は９９．５％以上（乾量基準）であり、再生のためのエネルギー消費量は２．９×１０３ｋｃａｌ／Ｎｍ３ＣＯ２であった。
比較例１
貧液は異なり、比較例１の貧液の組成は表１に示される以外、実施例１と同様であった。
得られた浄化燃料ガス中のＣＯ２の含有量（乾量基準）は２．９ｖ％であり、得られた再生ガス中のＣＯ２の純度は９０％（乾量基準）であり、再生のためのエネルギー消費量は３．２×１０３ｋｃａｌ／Ｎｍ３ＣＯ２であった。
比較例２
貧液は異なり、比較例２の貧液の組成は表１に示される以外、実施例４と同様であった。
得られた浄化燃料ガス中のＣＯ２の含有量（乾量基準）は３．０ｖ％であり、得られた再生ガス中のＣＯ２の純度は８８％（乾量基準）であり、再生のためのエネルギー消費量は３．７×１０３ｋｃａｌ／Ｎｍ３ＣＯ２であった。
比較例３
貧液は異なり、比較例３の貧液の組成は表１に示される以外、実施例４と同様であった。
得られた浄化燃料ガス中のＣＯ２の含有量（乾量基準）は３．１ｖ％であり、得られた再生ガス中のＣＯ２の純度は８５％（乾量基準）であり、再生のためのエネルギー消費量は３．６×１０３ｋｃａｌ／Ｎｍ３ＣＯ２であった。
比較例４
貧液は異なり、比較例４の貧液の組成は表１に示される以外、実施例４と同様であった。
得られた浄化燃料ガス中のＣＯ２の含有量（乾量基準）は３．０ｖ％であり、得られた再生ガス中のＣＯ２の純度は９０％（乾量基準）であり、再生のためのエネルギー消費量は３．９×１０３ｋｃａｌ／Ｎｍ３ＣＯ２であった。
実施例４、比較例３、及び比較例４の比較より、アミノ酸及び有機アミンの使用量が多すぎたり少なすぎたりすると、二酸化炭素の吸収容量の向上、再生のためのエネルギー消費量の低下に不利であることが分かった。
比較例５
貧液は異なり、比較例５の貧液の組成は表１に示される以外、実施例４と同様であった。
得られた浄化燃料ガス中のＣＯ２の含有量（乾量基準）は３．２ｖ％であり、得られた再生ガス中のＣＯ２の純度は９９％（乾量基準）であり、再生のためのエネルギー消費量は３．７×１０３ｋｃａｌ／Ｎｍ３ＣＯ２であった。
実施例４及び比較例５の比較より、アミノ酸をアミノ酸塩に変更すると、再生のためのエネルギー消費量の低下、二酸化炭素の吸収効果の改善に不利であることが分かった。
比較例６
貧液は異なり、比較例６の貧液の組成は表１に示される以外、実施例４と同様であった。
得られた浄化燃料ガス中のＣＯ２の含有量（乾量基準）は２．３ｖ％であり、得られた再生ガス中のＣＯ２の純度は９９％（乾量基準）であり、再生のためのエネルギー消費量は３．１×１０３ｋｃａｌ／Ｎｍ３ＣＯ２であった。
実施例４及び比較例６の比較より、活性化剤Ｉと活性化剤ＩＩとの相乗作用により、二酸化炭素の吸収効果を高め、二酸化炭素吸収液を再生するためのエネルギー消費量を低下させ、高純度二酸化炭素を得ることが分かった。活性化剤Ｉのみを含み、活性化剤ＩＩを含まない場合、二酸化炭素を再生するためのエネルギー消費量が顕著に増加し、これは、吸収液の脱着性能が劣ることを示した。
比較例７
貧液は異なり、比較例７の貧液の組成は表１に示される以外、実施例４と同様であった。
得られた浄化燃料ガス中のＣＯ２の含有量（乾量基準）は３．２ｖ％であり、得られた再生ガス中のＣＯ２の純度は９９％（乾量基準）であり、再生のためのエネルギー消費量は２．６×１０３ｋｃａｌ／Ｎｍ３ＣＯ２であった。
実施例４及び比較例７の比較より、活性化剤ＩＩのみを含み、活性化剤Ｉを含まない場合、二酸化炭素に対する二酸化炭素吸収液の吸収容量が低下し、浄化燃料ガス中の二酸化炭素の含有量が大きすぎることが分かった。
比較例８
貧液は異なり、比較例８の貧液の組成は表１に示され、活性化剤ＩＩはリン酸１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムナトリウムである以外、実施例４と同様であった。
得られた浄化燃料ガス中のＣＯ２の含有量（乾量基準）は３．３ｖ％であり、得られた再生ガス中のＣＯ２の純度は８６％（乾量基準）であり、再生のためのエネルギー消費量は２．８×１０３ｋｃａｌ／Ｎｍ３ＣＯ２であった。
実施例４及び比較例８の比較より、リン酸１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムナトリウムとトリヘキシル（テトラデシル）ホスホニウムテトラフルオロボラートの両方を活性化剤として使用する場合、二酸化炭素の吸着分離効果は悪いことが分かった。
比較例９
貧液は異なり、比較例９の貧液の組成は表１に示される以外、実施例４と同様であった。
得られた浄化燃料ガス中のＣＯ２の含有量（乾量基準）は３．４ｖ％であり、得られた再生ガス中のＣＯ２の純度は９８．５％（乾量基準）であり、再生のためのエネルギー消費量は２．７×１０３ｋｃａｌ／Ｎｍ３ＣＯ２であった。
実施例４及び比較例９の比較より、促進剤を添加することにより、二酸化炭素の吸着分離効果を高めることが分かった。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の技術構想の範囲内では、本発明の技術案について、各技術的特徴を他の適切な方法で組み合わせることを含め、複数の簡単な変形を行うことができ、これらの簡単な変形及び組み合わせは同様に本発明の開示された内容と見なすべきであり、いずれも本発明の保護範囲に属する。
１ 膜吸収器
２ 熱交換器
３ 再生塔
４ 貧液冷却器
５ 貧液ポンプ
６ 燃料ガス貯蔵タンク

Claims (23)

  1. 溶媒１００重量部と、アミノ酸１０～５５重量部と、有機アミン２０～６５重量部と、活性化剤５～１５重量部と、促進剤２～１２重量部と、を含有し、
    前記活性化剤は、活性化剤Ｉと活性化剤ＩＩを含み、前記活性化剤Ｉは、アルキル第四級アンモニウム系イオン液体、アルキル第四級ホスホニウム系イオン液体、ピリジン系イオン液体から選択される少なくとも１種であり、
    前記活性化剤ＩＩは、ビスアミノ第四級ホスホニウム系イオン液体、アミノ官能化イミダゾール系イオン液体、ビスアミノ官能基化イオン液体、アミノ酸系イオン液体、テトラメチルグアニジンコハク酸塩系イオン液体、テトラメチルグアニジンドデカンジカルボン酸塩イオン液体、テトラメチルグアニジンポリエチレングリコールジカルボン酸塩イオン液体から選択される少なくとも１種である、二酸化炭素吸収液。
  2. 溶媒１００重量部と、アミノ酸１５～３５重量部と、２５～５０重量部の有機アミン、活性化剤６～１０重量部と、促進剤３～５重量部と、を含有する、請求項１に記載の二酸化炭素吸収液。
  3. 溶媒１００重量部と、アミノ酸３０～３５重量部と、有機アミン４５～５０重量部と、活性化剤５～１０重量部と、促進剤４～５重量部と、を含有する、請求項２に記載の二酸化炭素吸収液。
  4. 前記アミノ酸は、グリシン、サルコシン、リジン、アラニン、グルタミン酸、セリン、アミノ酢酸、プロリン、アルギニン、ヒスチジンから選択される少なくとも１種である、請求項１～３のいずれか１項に記載の二酸化炭素吸収液。
  5. 前記アミノ酸は、グリシン、サルコシン、リジン、アラニンのうちの１種である、請求項４に記載の二酸化炭素吸収液。
  6. 前記有機アミンは、Ｎ－メチルモノエタノールアミン、２－アミノ－２－メチル－１－プロパノール、Ｎ－メチルジエタノールアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、イソプロピルアミノエタノール、ヒドロキシエチルピペラジン、モルホリン、１，８－ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ－７－エン及びその誘導体から選択される少なくとも１種である、請求項１～５のいずれか１項に記載の二酸化炭素吸収液。
  7. 前記有機アミンは、Ｎ－メチルモノエタノールアミン、２－アミノ－２－メチル－１－プロパノール、Ｎ－メチルジエタノールアミンから選択される少なくとも１種である、請求項６に記載の二酸化炭素吸収液。
  8. 前記アミノ酸と有機アミンとの質量比が０．５～１：１である、請求項１～７のいずれか１項に記載の二酸化炭素吸収液。
  9. 前記アミノ酸と有機アミンとの質量比が０．６～０．８：１である、請求項８に記載の二酸化炭素吸収液。
  10. 前記活性化剤Ｉと活性化剤ＩＩとの質量比が１：１～８．５である、請求項１～９のいずれか１項に記載の二酸化炭素吸収液。
  11. 前記活性化剤Ｉと活性化剤ＩＩとの質量比が１：２．５～５である、請求項１０に記載の二酸化炭素吸収液。
  12. 前記活性化剤Ｉは、アルキルホスホニウムテトラフルオロホウ酸塩、アルキルアンモニウムヘキサフルオロリン酸塩、アルキルピリジニウムアルミニウムクロライド塩から選択される１種であり、
    好ましくは、前記活性化剤Ｉは、トリヘキシル（テトラデシル）ホスホニウムテトラフルオロボラート、テトラメチルアンモニウムテトラフルオロボレート、セチルピリジニウムクロライドから選択される１種である、請求項１～１１のいずれか１項に記載の二酸化炭素吸収液。
  13. 前記活性化剤ＩＩは、３－プロピルアミノ－トリブチルホスホニウムグリシン塩、３－プロピルアミノ－トリブチルホスホニウムアラニン塩、グリシンテトラエチルアンモニウム、グリシンテトラブチルアンモニウム、グリシンテトラブチルホスホニウム、１－アミノプロピル－３－メチルイミダゾールグリシン塩、３－プロピルアミノ－トリブチルホスホニウム－２－ヒドロキシピリジンから選択される少なくとも１種である、請求項１～１２のいずれか１項に記載の二酸化炭素吸収液。
  14. 前記促進剤は塩化ナトリウム及び／又は塩化カリウムから選択され、前記溶媒は水から選択される、請求項１～１３のいずれか１項に記載の二酸化炭素吸収液。
  15. 燃料ガスからの二酸化炭素捕集方法であって、
    燃料ガス、及び請求項１～１４のいずれか１項に記載の二酸化炭素吸収液から選択される貧液を多孔質膜に通して間接接触による物質移動を行い、リッチ液及び浄化燃料ガスを得るステップ（１）と、
    前記リッチ液を再生し、再生貧液及び再生ガスを得るステップ（２）と、
    前記再生貧液を貧液としてステップ（１）に返液するステップ（３）と、を含む、ことを特徴とする方法。
  16. 前記燃料ガスは強酸性燃料ガスから選択され、前記強酸性燃料ガス中の二酸化炭素の含有量（乾量基準）は１５～６０ｖ％である、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記強酸性燃料ガス中の二酸化炭素の含有量（乾量基準）は、２５～５０ｖ％である、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記強酸性燃料ガスは、油田随伴ガス、ＰＳＡ再生ガス、バイオメタンガス、バイオ分解ガスから選択される少なくとも１種である、請求項１６又は１７に記載の方法。
  19. 前記燃料ガスと前記吸収液との流量比が、１Ｎｍ３／ｈ：１０～８０Ｌ／ｈである、請求項１５～１８のいずれか１項に記載の方法。
  20. 前記燃料ガスと前記吸収液との流量比が、１Ｎｍ３／ｈ：２０～５０Ｌ／ｈである、請求項１９に記載の方法。
  21. 前記多孔質膜は中空糸膜である、請求項１５～２０のいずれか１項に記載の方法。
  22. 前記中空糸膜は、膜糸内径が４０～６０ｍｍ、膜糸外径が０．５～１．２ｍｍ、好ましくは、膜糸内径が４５～５５ｍｍ、膜糸外径が０．８～０．９ｍｍである、請求項２１に記載の方法。
  23. 前記間接接触による物質移動の操作条件は、物質移動温度２５～８０℃、物質移動圧力１～２０ＭＰａ、好ましくは、物質移動温度３５～５０℃、物質移動圧力４～１６ＭＰａを含む、請求項１５～２２のいずれか１項に記載の方法。

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