酸性气体除去装置及酸性气体除去方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式涉及酸性气体除去装置及酸性气体除去方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，作为地球温室化现象的原因之一，指出了因二氧化碳（CO2)浓度上升所导 致的温室效应，在地球规模下守护环境的国际性对策成为当务之急。作为〇) 2的产生源，多 是因产业活动导致的，抑制其排放的趋势增加。
[0003] 作为用于抑制以0)2为代表的酸性气体的浓度上升的技术，有节能制品的开发、排 放的酸性气体的分离回收技术、作为酸性气体的资源的利用或隔离储存的技术、向不排放 酸性气体的自然能量或原子能等代替能量的转换等。作为酸性气体的分离回收技术，有吸 收法、吸附法、膜分离法、深冷法等。其中，吸收法适合对气体大量地进行处理，探讨了在工 厂或发电厂中的应用。
[0004] 特别是在使用煤炭、石油、天然气等化石燃料的火力发电厂等的设备中，进行下述 方法：使在燃烧化石燃料时产生的燃烧排气气体与化学吸收剂接触，将燃烧排气气体中的 CO2除去、进行回收的方法；进而将所回收的CO2储藏的方法。另外，还提出了使用化学吸收 剂将CO 2以外的硫化氢（H2S)等酸性气体除去的方案。
[0005] 作为吸收法中使用的化学吸收剂，由于经济而且除去装置的大型化是容易的，因 此使用以单乙醇胺（MEA)为代表的氨基醇类。进而，由于酸性气体的选择度非常高而且吸 收剂的再生所需要的能量（以下也称作"再生能量"）很少，因此对使用了结构上具有空间 位阻的氨基醇类的化学吸收剂进行了研宄。此时，例如在吸收塔内使含有二氧化碳气体的 气体与烷醇胺水溶液接触而将二氧化碳气体吸收之后，对该二氧化碳气体吸收液的总量进 行加热，在脱吸塔内将二氧化碳气体脱吸回收。
[0006] 如此，尝试了多次通过在化学吸收剂中使用氨基醇类来实现吸收剂的再生能量的 降低，但需要能够进一步降低再生能量的化学吸收剂或再生方法。
[0007] 作为降低吸收剂的再生能量的再生方法，探讨了通过将吸收了 CO2气体的化学吸 收剂相分离（固液相分离）成固体和液体、或者相分离（液液相分离）成液体和液体来对 CO2浓度高的相进行再生的方法。作为固液相分离型的再生方法，提出了吸收CO 2气体而形 成固体反应生成物的方法的方案。但是，固体反应生成物与吸收了 CO2气体的液体的吸收 剂相比，难以输送至再生塔。作为液液相分离型的再生方法，已知使溶解于非水溶性溶剂的 胺化合物与CO 2气体发生反应的方法，使CO2气体被溶解于非水溶性有机溶剂的胺化合物或 水溶性胺化合物吸收。
[0008] 进而，作为液液相分离型的再生方法，提出了使用在对含有酸性化合物的吸收液 进行加热时具有进行分割的性质的分层（demixing)吸收液的方法的方案。该方法中，通过 在酸性气体吸收之后，对酸性气体吸收液进行蒸馏，将酸性气体吸收液的一部分分离成富 含酸性化合物的级分（fraction)和缺乏酸性化合物的级分这2相，将富含酸性化合物的级 分供至再次蒸馏，对吸收液进行再生，从而抑制吸收液的再生所需要的能量。
【发明内容】
[0009] 发明要解决的课题
[0010] 但是，在使用非水溶性的有机溶剂的方法中，在吸收塔内，非水溶性的吸收剂和水 溶性的吸收剂难以变得均匀。另外，使用胺化合物时，具有胺化合物相对于水的溶解性不 足、蒸汽压高等的课题。
[0011] 另外，在使用分层（demixing)吸收液的方法中，分层吸收液在作为酸性气体吸收 温度的40°C附近的水中的溶解性差，要添加促进溶解的物质。进而，由于在使吸收液发生相 分离之前进行加热，因此再生能量的降低不足。
[0012] 本发明是为了解决上述课题而完成的，提供可降低对于从吸收了酸性气体的吸收 剂中将酸性气体分离回收所需要的热能的酸性气体除去装置及酸性气体除去方法。
[0013] 用于解决课题的手段
[0014] 实施方式的酸性气体除去装置具备吸收塔、第1加热器、相分离槽、第2加热器、再 生塔及第3加热器。吸收塔在规定温度下使含有酸性气体的气体与由含有下述通式（1)所 示的感温性含氮化合物且具有最低临界共溶温度的水溶液构成的酸性气体吸收剂接触，使 上述酸性气体被上述酸性气体吸收剂吸收，将上述酸性气体从上述气体中除去。第1加热 器将吸收了上述酸性气体的酸性气体吸收剂加热至上述水溶液的最低临界共溶温度以上。 相分离槽将经加热的上述酸性气体吸收剂相分离为富吸收剂相和上述感温性含氮化合物 的含量高于上述富吸收剂相的贫吸收剂相。第2加热器对富吸收剂相进行加热。再生塔将 上述富吸收剂相中的上述酸性气体放出。第3加热器装备在上述再生塔上且对上述富吸收 剂相进行加热。
[0015]
【主权项】
1. 一种酸性气体除去装置，其具备吸收塔、第1加热器、相分离槽、第2加热器、再生塔 及第3加热器， 所述吸收塔在规定温度下使含有酸性气体的气体与由含有下述通式（1)所示的感温 性含氮化合物且具有最低临界共溶温度的水溶液构成的酸性气体吸收剂接触，使所述酸性 气体被所述酸性气体吸收剂吸收，将所述酸性气体从所述气体中除去； 所述第1加热器将吸收了所述酸性气体的酸性气体吸收剂加热至所述水溶液的最低 临界共溶温度以上； 所述相分离槽将经加热的所述酸性气体吸收剂相分离为富吸收剂相和所述感温性含 氮化合物的含量高于所述富吸收剂相的贫吸收剂相； 所述第2加热器对富吸收剂相进行加热； 所述再生塔将所述富吸收剂相中的所述酸性气体放出； 所述第3加热器装备在所述再生塔上且对所述富吸收剂相进行加热，
上述式（1)中，R1为羟基烷基，R2是碳数为3~10的未取代环状烷基，R3为氢原子或 未取代烷基。
2. 根据权利要求1所述的酸性气体除去装置，其中，所述最低临界共溶温度为50°C以 上且100°C以下。
3. 根据权利要求1所述的酸性气体除去装置，其中，在所述感温性含氮化合物中，R2是 碳数为3~8的未取代环状烷基。
4. 根据权利要求1所述的酸性气体除去装置，其中，在所述感温性含氮化合物中，R 1的 碳数为2~4, R3是氢原子或碳数为1~3的烷基。
5. 根据权利要求1所述的酸性气体除去装置，其中，所述感温性含氮化合物为选自由 2-(N-环戊基-N-甲基氨基）乙醇、2-(N-环己基-N-甲基氨基）乙醇、2-(N-环辛基-N-甲 基氨基）乙醇及3-(N-环己基-N-甲基氨基）-1-丙醇构成的组中的至少1种。
6. 根据权利要求1所述的酸性气体除去装置，其中，所述感温性含氮化合物的含量相 对于所述酸性气体吸收剂的总量为15~50质量％。
7. 根据权利要求1所述的酸性气体除去装置，其中，所述酸性气体吸收剂进一步含有 选自由氨基醇类、杂环式胺类及多元胺类构成的组中的至少1种作为反应促进剂。
8. 根据权利要求7所述的酸性气体除去装置，其中，所述杂环式胺类为选自由哌嗪、 2-甲基哌嗪、2, 5-二甲基哌嗪及2, 6-二甲基哌嗪构成的组中的至少1种。
9. 根据权利要求7所述的酸性气体除去装置，其中，所述氨基醇类为选自由2-(异丙基 氨基）乙醇、2-(乙基氨基）乙醇及2-氨基-2-甲基-1-丙醇构成的组中的至少1种。
10. 根据权利要求7所述的酸性气体除去装置，其中，所述多元胺类为选自由1，3-丙二 胺、1，4- 丁二胺、1，3-五亚甲基二胺、1，5-五亚甲基二胺及1，6-六亚甲基二胺构成的组中 的至少1种。
11. 根据权利要求7所述的酸性气体除去装置，其中，所述反应促进剂的含量相对于所 述酸性气体吸收剂的总量为1~15质量％。
12. 根据权利要求1所述的酸性气体除去装置，其中，所述规定温度低于所述最低临界 共溶温度。
13. 根据权利要求1所述的酸性气体除去装置，其中，所述富吸收剂相在高于所述第1 加热器的温度下被加热。
14. 一种酸性气体除去方法，其具备吸收工序、相分离工序及再生工序， 所述吸收工序是在规定温度下使含有酸性气体的气体与由含有下述通式（1)所示的 感温性含氮化合物且具有最低临界共溶温度的水溶液构成的酸性气体吸收剂接触，使所述 酸性气体被所述酸性气体吸收剂吸收，将所述酸性气体从所述气体中除去； 所述相分离工序是将吸收了所述酸性气体的酸性气体吸收剂加热至所述水溶液的最 低临界共溶温度以上，相分离为富吸收剂相和所述感温性含氮化合物的含量高于所述富吸 收剂相的贫吸收剂相； 所述再生工序是对所述富吸收剂相进行加热、将所述富吸收剂相中的所述酸性气体放 出，
上述式（1)中，R1为羟基烷基，R2是碳数为3~10的未取代环状烷基，R3为氢原子或 未取代烷基。
15. 根据权利要求14所述的酸性气体除去方法，其中，所述规定温度低于所述最低临 界共溶温度。
16. 根据权利要求14所述的酸性气体除去方法，其中，对所述富吸收剂相进行加热的 温度是高于所述相分离工序的温度。
【专利摘要】本发明提供能够降低从吸收了酸性气体的吸收剂中分离回收酸性气体所需要的热能的酸性气体除去装置及酸性气体除去方法。实施方式的酸性气体除去装置具备吸收塔、第1加热器、相分离槽、再生塔及第2加热器。吸收塔在规定温度下使含有酸性气体的气体与由含有下述通式(1)所示的感温性含氮化合物且具有最低临界共溶温度的水溶液构成的酸性气体吸收剂接触，使所述酸性气体被所述酸性气体吸收剂吸收，将所述酸性气体从所述气体中除去。第1加热器将吸收了所述酸性气体的酸性气体吸收剂加热至所述水溶液的最低临界共溶温度以上。相分离槽将经加热的所述酸性气体吸收剂相分离为富吸收剂相和所述感温性含氮化合物的含量高于所述富吸收剂相的贫吸收剂相。再生塔将所述富吸收剂相中的所述酸性气体放出。第2加热器装备在所述再生塔上且对所述富吸收剂相进行加热。下述式(1)中，R1为羟基烷基，R2是碳数为3～10的未取代环状烷基，R3为氢原子或未取代烷基。
【IPC分类】B01D53-18
【公开号】CN104740976
【申请号】CN201410826037
【发明人】村井伸次, 村松武彦, 小川斗, 齐藤聪
【申请人】株式会社东芝
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2014年12月25日
【公告号】EP2889073A1, US20150174530