[发明专利]二氧化碳吸收剂以及使用该吸收剂的二氧化碳分离回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于吸收除去气体中包含的二氧化碳的二氧化碳吸收剂，进一步详细地说，涉及可节能分离回收的二氧化碳吸收剂。本发明还涉及从燃烧废气那样的含二氧化碳的气体中分离回收二氧化碳的方法。本发明进一步涉及使用该二氧化碳吸收剂的二氧化碳分离回收装置，以及包含该装置的二氧化碳分离回收系统。

背景技术

近年来，作为导致全球气候变暖的物质，大气中的二氧化碳受到了人们的关注。因此，人们正在研究从作为二氧化碳的大规模排出源的火力发电厂、炼铁厂、水泥厂等的废气中分离回收二氧化碳的方法。

以往，气体中包含的二氧化碳通过种种方法进行分离。例如，一般进行的有，氨制造过程中的二氧化碳的除去等，使二氧化碳与碱性吸收剂接触而吸收除去的方法。这样的方法被称为化学吸收法，此处，通过在吸收塔中用吸收剂将二氧化碳化学地吸收，在再生塔中将该吸收剂加热而放出的方法回收。化学吸收法的工艺可以高效率地除去二氧化碳，并回收高纯度的二氧化碳。

化学吸收法等以往的分离回收技术由于分离二氧化碳所需要的额外能量较大，在经济性方面存在非常大的问题。该分离中所需要的能量，在使用化学吸收法的情况下，最大的是加热吸收了二氧化碳的吸收剂而放出二氧化碳的工序中的热能。化学吸收法中的碱性吸收剂，以往使用的是碳酸钾水溶液、单乙醇胺水溶液等烷醇胺水溶液。目前，正在研究分离能量更小的吸收剂。

专利文献1～4记载了使用特定的胺水溶液的从燃烧废气中除去二氧化碳的方法。此外，专利文献5记载了含有叔烷醇胺和胺系活性剂的酸性气体吸收液。这些方法虽然对使用单乙醇胺的方法进行了改善，但进一步的节能化和高效率化仍然收到期待。

作为以往吸收剂中的碱性成分，除了胺以外还使用碱金属盐等。专利文献5也记载了碱金属磷酸盐、碳酸盐、硼酸盐等的使用。但是，碱金属的碱性强，因此，不论酸性化合物的酸性强弱，都难以达到节能化的目的。

专利文献6记载了使用二胺水溶液的从燃烧废气中除去二氧化碳的方法。专利文献7记载了使用含有胺和哌嗪的混合溶液除去二氧化碳的方法。这些方法虽然对使用单乙醇胺水溶液的方法进行了进一步的改善，但进一步的节能化和高效率化仍然收到期待。

另外，专利文献8中使用了1，3-二(羟乙基氨基)丙烷-2-醇。但是，这是仅是作为生成化妆品用化合物的中间体物质使用的，关于二氧化碳的吸收的化学物性并不为人们所知。

另一方面，人们还从装置的方面进行着节能化的研究。例如，专利文献9记载了在吸收塔和再生塔之间通过热泵加热二氧化碳吸收剂的回收系统。像这样利用热泵虽然能够达到一定的节能化，但是，若考虑到设备所消耗的费用，该系统还谈不上取得了充分的效果。此外，专利文献10记载了将从再生塔抽出的二氧化碳吸收剂与高温烟道废气热交换而加热的装置。即使使用该装置，依靠可从烟道废气利用的热能，也无法达到充分的节能化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第2871334号公报

专利文献2：日本专利第2895325号公报

专利文献3：日本专利第3197183号公报

专利文献4：美国专利申请公开2008-0050296号公报

专利文献5：日本专利特开2006-136885号公报

专利文献6：日本专利特开平7-313840号公报

专利文献7：日本专利第2871335号公报

专利文献8：美国专利第6521662号公报

专利文献9：日本专利特开2010-88982号公报

专利文献10：日本专利特开2006-232596号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上所述，以往的二氧化碳吸收剂中的1个课题是，分离回收二氧化碳时进一步的节能化。此外，以往的吸收剂在吸收二氧化碳的工序中与气体接触时，存在少量的胺化合物挥发损失的问题，因此另一个课题是，降低二氧化碳吸收剂中包含的胺化合物的挥发性。

此外，以往的化学吸收法中，蒸汽加热至110℃～130℃左右的温度，使吸收剂沸腾而进行再生。因此，该方法中需要非常大的热能。进一步，该再生工序中存在二氧化碳吸收剂中包含的胺化合物热分解的担忧，因此还有一个课题是二氧化碳吸收剂的稳定性。

进一步，来源于胺化合物的碱性的金属腐蚀性也是一个课题，这有时会对反应器可使用的材质产生限制。此外，有时胺化合物与二氧化碳的反应物通过生成分解物、氧化物等，而使二氧化碳吸收剂发生劣化。