二氧化碳吸收剂及二氧化碳除去装置制造方法及图纸

本发明专利技术的实施方式提供操作性良好的二氧化碳吸收剂及二氧化碳除去装置。实施方式的二氧化碳吸收剂是包含杂环胺和有机溶剂的二氧化碳吸收剂，其中，上述杂环胺由图1的式(1)表示，且式(1)的杂环中所含的任一个氨基的pKa为7.0以上且8.6以下；上述有机溶剂的1个大气压下的沸点为150℃以上。杂环胺和有机溶剂的合计质量为二氧化碳吸收剂的70质量％以上且100质量％以下。式(1)中的R

【技术实现步骤摘要】
二氧化碳吸收剂及二氧化碳除去装置[相关申请的引用]本申请以日本专利申请2017-181749(申请日：2017年9月21日)为基础并享受该申请的优先权利益。本申请通过参照上述申请而包含该申请的全部内容。
实施方式涉及二氧化碳吸收剂及二氧化碳除去装置。
技术介绍
在近来对全球变暖问题的关心和规定强化的背景下，削减来自煤火力发电站的二氧化碳排出量是紧急任务。于是，作为二氧化碳排出量的削减方法，基于发电站的高效率化的排出量的减少和基于化学吸收剂的二氧化碳的回收受到极大的关注。作为具体的吸收剂，很早以前就研究了基于胺的吸收。已知在基于化学吸收剂的二氧化碳吸收放出工序中，通过化学吸收液的加热而将组成中所含的胺散发。若大量的胺散发到大气中，则担忧对工厂周边环境的影响，因此设置利用水或酸等的胺捕集器。
技术实现思路
实施方式提供操作性良好的二氧化碳吸收剂及二氧化碳除去装置。实施方式的二氧化碳吸收剂是包含杂环胺和有机溶剂的二氧化碳吸收剂，其中，上述杂环胺由图1的式(1)表示，且式(1)的杂环中所含的任一个氨基的pKa为7.0以上且8.6以下；上述有机溶剂的1个大气压下的沸点为150℃以上。杂环胺和有机溶剂的合计质量为二氧化碳吸收剂的70质量％以上且100质量％以下。式(1)中的R1～R4分别是H、与杂环的碳双键结合的氧、CH3、OH、或任选地包含官能团的烷基链。式(1)中的X1是H、CH3、CO、C(O)OC2H5、C(O)OC3H7、C(O)OCH(CH3)2、C(O)OC(CH3)3、C(O)OCH3、或C(O)CH3、C(O)C2H5。根据上述构成，可提供操作性良好的二氧化碳吸收剂。附图说明图1是实施方式的二氧化碳吸收剂中所含的化学结构式。图2是实施方式的二氧化碳除去装置的示意图。符号说明1……二氧化碳除去装置2……吸收塔3……再生塔4……气体供给口5……二氧化碳吸收剂供给口6……气体排出口7……热交换器8……加热器9……泵10……吸收液冷却器11……回流柱12……回流冷却器13……回收二氧化碳管线14……回流水泵具体实施方式实施方式中的二氧化碳吸收剂包含杂环胺和有机溶剂。图1的式(1)中示出实施方式的杂环胺。实施方式的杂环胺中，式(1)的杂环中所含的任一个氨基的pKa为7.0以上且8.6以下是实用的。一般而言，杂环胺的pKa在9附近，二氧化碳不容易脱离，脱离二氧化碳必须提高温度。通过二氧化碳的吸收和脱离虽然能除去二氧化碳，但此时，在脱离二氧化碳时，在提高二氧化碳吸收剂的温度的工序中，需要非常大的能量。实施方式的杂环胺能减小脱离二氧化碳时的能量。此外，一般的杂环胺相对于有机溶剂的溶解度低，因此尚不知不发生相分离的一相状态的以杂环胺和有机溶剂作为主成分的二氧化碳吸收剂的组合。实施方式的二氧化碳吸收剂在例如二氧化碳除去装置中使用，上述二氧化碳除去装置具有吸收塔和再生塔，在上述吸收塔中，使含二氧化碳的气体和二氧化碳吸收剂接触，通过使二氧化碳吸收至二氧化碳吸收剂中，将二氧化碳从上述含二氧化碳的气体中除去；在上述再生塔中，使二氧化碳从吸收了二氧化碳的二氧化碳吸收剂中脱离，将该二氧化碳吸收剂再生。式(1)中的R1、R2、R3和R4分别是H、与杂环的碳双键结合的氧、CH3、OH、或任选地包含官能团的烷基链。此外，式(1)中的X1是H、CH3、CO、C(O)OC2H5、C(O)OC3H7、C(O)OCH(CH3)2、C(O)OC(CH3)3、C(O)OCH3、或C(O)CH3、C(O)C2H5。任选地包含官能团的烷基链是例如具有羟基的碳数1～4的直链或具有支链的烷基链。作为任选地包含官能团的烷基链的官能团，此外可例举选自氨基、羰基、及磺基的至少一种。具体而言，式(1)的杂环胺是图1的式(2)～式(4)的杂环胺。以式(2)表示的杂环胺中，杂环的一个氨基与羰基醛或羧酸酯结合。以式(2)表示的杂环胺的X2是CO、C(O)OC2H5、C(O)OC3H7、C(O)OCH(CH3)2、C(O)OC(CH3)3、C(O)OCH3、C(O)CH3、或C(O)C2H5。更具体而言，以式(2)表示的杂环胺可例举选自1-哌嗪甲醛、1-乙氧基羰基哌嗪、1-正丙氧基羰基哌嗪、1-异丙氧基羰基哌嗪、1-哌嗪甲酸-1-甲基乙酯和1-叔丁氧基羰基哌嗪等的至少一种。这些胺中，未与羰基醛或羧酸酯结合的杂环的氨基的pKa为7.0以上且8.6以下。1-(1-哌嗪基)-2-丙酮虽然与式(2)表示的杂环胺类似，但其pKa为9.1，作为实施方式的杂环胺是不实用的。以式(3)和式(4)表示的杂环胺是哌嗪酮。以式(3)表示的杂环胺的R5、R6、及R7全都为H，或者R5、R6、或R7中的任一个是CH3或C2H5，且其余为H。此外，以式(4)表示的杂环胺的R8是与杂环的碳双键结合的氧且R9是H，或者，R8是H且R9是与杂环的碳双键结合的氧，X2是CH3、或C2H5。2,6-哌嗪二酮虽然与式(3)表示的杂环胺类似，但是其pKa为4.3，作为实施方式的杂环胺是不实用的。5-羟甲基-1-甲基-2-哌嗪酮虽然与式(4)表示的杂环胺类似，但是其pKa为6.6，作为实施方式的杂环胺是不实用的。更具体而言，以式(3)和式(4)表示的杂环胺可例举选自2-哌嗪酮、6-甲基-2-哌嗪酮、1-甲基-2-哌嗪酮、3-甲基-2-哌嗪酮、5-甲基-2-哌嗪酮、及4-甲基-2-哌嗪酮等的至少一种。实施方式的二氧化碳吸收剂中所含的有机溶剂的1个大气压下的沸点为150℃以上是实用的。若有机溶剂具有高沸点，则在分离二氧化碳时不易挥发，因此是实用的，并且已知在分离二氧化碳时的高温下，与水相比，更能抑制二氧化碳吸收剂的粘度上升。若高温时的二氧化碳吸收剂的粘度上升，则不易操作。此外，若高温时的二氧化碳吸收剂的粘度低，则分离二氧化碳时的温度即使低，也能高效地进行二氧化碳的分离，在这该点上是实用的。作为1个大气下的沸点为150℃以上的有机溶剂，可例举具有酰胺键的有机溶剂、或碳数6～12的醇。作为具体的1个大气压下的沸点为150℃以上的有机溶剂，可例举选自二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二乙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、二乙二醇乙基甲基醚、二乙二醇异丙基甲基醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇丁基甲基醚、三丙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、二乙二醇二丁醚、三乙二醇丁基甲基醚、聚乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、己醇、戊醇、辛醇、壬醇、癸醇、十一醇、及十二醇等的至少一种。碳酸烷基酯类的溶剂由于与胺反应，二氧化碳回收量降低，因此不使用。在1个大气压下的沸点为150℃以上的有机溶剂中，具有酰胺键的有机溶剂是更实用的。在1个大气压下的沸点为150℃以上的有机溶剂中，具有酰胺键的有机溶剂通过二氧化碳的分离的回收率非常高。作为1个大气压下的沸点为150℃以上、且具有酰胺键的有机溶剂，可例举选自二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺等的至少一种。此外，选自己醇、戊醇、辛醇、壬醇、癸醇、十一醇及十二醇等的至少一种醇也是实用的。从二氧化碳回收量的角度考虑，在吸收二氧化碳前，杂环胺和有机溶剂的合计质量为二氧化碳吸收剂的70质量％以上且100质量％以下是实用的。二氧化碳吸收剂中的杂环胺与有机溶剂的比率([杂环胺的质量]/[有机溶剂的质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二氧化碳吸收剂，其为包含杂环胺和有机溶剂的二氧化碳吸收剂，所述杂环胺以式(1)表示，且所述式(1)的杂环中所含的任一个氨基的pKa为7.0以上且8.6以下；所述有机溶剂的1个大气压下的沸点为150℃以上；所述杂环胺和所述有机溶剂的合计质量为所述二氧化碳吸收剂的70质量％以上且100质量％以下，所述式(1)中的R1～R4分别是H、与所述杂环的碳双键结合的氧、CH3、OH、或任选地包含官能团的烷基链，所述式(1)中的X1是H、CH3、CO、C(O)OC2H5、C(O)OC3H7、C(O)OCH(CH3)2、C(O)OC(CH3)3、C(O)OCH3、或C(O)CH3、C(O)C2H5，[化1]

【技术特征摘要】
2017.09.21 JP 2017-1817491.一种二氧化碳吸收剂，其为包含杂环胺和有机溶剂的二氧化碳吸收剂，所述杂环胺以式(1)表示，且所述式(1)的杂环中所含的任一个氨基的pKa为7.0以上且8.6以下；所述有机溶剂的1个大气压下的沸点为150℃以上；所述杂环胺和所述有机溶剂的合计质量为所述二氧化碳吸收剂的70质量％以上且100质量％以下，所述式(1)中的R1～R4分别是H、与所述杂环的碳双键结合的氧、CH3、OH、或任选地包含官能团的烷基链，所述式(1)中的X1是H、CH3、CO、C(O)OC2H5、C(O)OC3H7、C(O)OCH(CH3)2、C(O)OC(CH3)3、C(O)OCH3、或C(O)CH3、C(O)C2H5，[化1]2.如权利要求1所述的二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述杂环胺是以式(2)表示的化合物，且所述式(2)中的X2是CO、C(O)OC2H5、C(O)OC3H7、C(O)OCH(CH3)2、C(O)OC(CH3)3、C(O)OCH3、C(O)CH3、或C(O)C2H5，所述杂环胺是以式(3)表示的化合物，所述式(3)中的R5、R6和R7全都为H，或者R5、R6、或R7中的任一个是CH3、且其余为H，或者所述杂环胺是以式(4)表示的化合物，所述式(4)中的R8是与杂环的碳双键结合的氧、R9为H，或者，R8是H、R9是与杂环的碳双键结合的氧，所述式(4)中的X2是CH3，[化2]3.如权利要求1或2所述的二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述有机溶剂是碳数6～12的醇。4.如权利要求1～3中任一项所述的二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述有机溶剂具有酰胺键。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木昭子，近藤亚里，久保木贵志，村井伸次，宇田津满，今田敏弘，中野義彦，吉村玲子，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本,JP