酸性氣體除去裝置及酸性氣體除去方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實施方式涉及酸性氣體除去裝置及酸性氣體除去方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，作為地球溫室化現(xiàn)象的原因之一，指出了因二氧化碳（CO2)濃度上升所導(dǎo) 致的溫室效應(yīng)，在地球規(guī)模下守護環(huán)境的國際性對策成為當(dāng)務(wù)之急。作為〇) 2的產(chǎn)生源，多 是因產(chǎn)業(yè)活動導(dǎo)致的，抑制其排放的趨勢增加。
[0003] 作為用于抑制以0)2為代表的酸性氣體的濃度上升的技術(shù)，有節(jié)能制品的開發(fā)、排 放的酸性氣體的分離回收技術(shù)、作為酸性氣體的資源的利用或隔離儲存的技術(shù)、向不排放 酸性氣體的自然能量或原子能等代替能量的轉(zhuǎn)換等。作為酸性氣體的分離回收技術(shù)，有吸 收法、吸附法、膜分離法、深冷法等。其中，吸收法適合對氣體大量地進行處理，探討了在工 廠或發(fā)電廠中的應(yīng)用。
[0004] 特別是在使用煤炭、石油、天然氣等化石燃料的火力發(fā)電廠等的設(shè)備中，進行下述 方法：使在燃燒化石燃料時產(chǎn)生的燃燒排氣氣體與化學(xué)吸收劑接觸，將燃燒排氣氣體中的 CO2除去、進行回收的方法；進而將所回收的CO2儲藏的方法。另外，還提出了使用化學(xué)吸收 劑將CO 2以外的硫化氫（H2S)等酸性氣體除去的方案。
[0005] 作為吸收法中使用的化學(xué)吸收劑，由于經(jīng)濟而且除去裝置的大型化是容易的，因 此使用以單乙醇胺（MEA)為代表的氨基醇類。進而，由于酸性氣體的選擇度非常高而且吸 收劑的再生所需要的能量（以下也稱作"再生能量"）很少，因此對使用了結(jié)構(gòu)上具有空間 位阻的氨基醇類的化學(xué)吸收劑進行了研宄。此時，例如在吸收塔內(nèi)使含有二氧化碳?xì)怏w的 氣體與烷醇胺水溶液接觸而將二氧化碳?xì)怏w吸收之后，對該二氧化碳?xì)怏w吸收液的總量進 行加熱，在脫吸塔內(nèi)將二氧化碳?xì)怏w脫吸回收。
[0006] 如此，嘗試了多次通過在化學(xué)吸收劑中使用氨基醇類來實現(xiàn)吸收劑的再生能量的 降低，但需要能夠進一步降低再生能量的化學(xué)吸收劑或再生方法。
[0007] 作為降低吸收劑的再生能量的再生方法，探討了通過將吸收了 CO2氣體的化學(xué)吸 收劑相分離（固液相分離）成固體和液體、或者相分離（液液相分離）成液體和液體來對 CO2濃度高的相進行再生的方法。作為固液相分離型的再生方法，提出了吸收CO 2氣體而形 成固體反應(yīng)生成物的方法的方案。但是，固體反應(yīng)生成物與吸收了 CO2氣體的液體的吸收 劑相比，難以輸送至再生塔。作為液液相分離型的再生方法，已知使溶解于非水溶性溶劑的 胺化合物與CO 2氣體發(fā)生反應(yīng)的方法，使CO2氣體被溶解于非水溶性有機溶劑的胺化合物或 水溶性胺化合物吸收。
[0008] 進而，作為液液相分離型的再生方法，提出了使用在對含有酸性化合物的吸收液 進行加熱時具有進行分割的性質(zhì)的分層（demixing)吸收液的方法的方案。該方法中，通過 在酸性氣體吸收之后，對酸性氣體吸收液進行蒸餾，將酸性氣體吸收液的一部分分離成富 含酸性化合物的級分（fraction)和缺乏酸性化合物的級分這2相，將富含酸性化合物的級 分供至再次蒸餾，對吸收液進行再生，從而抑制吸收液的再生所需要的能量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明要解決的課題
[0010] 但是，在使用非水溶性的有機溶劑的方法中，在吸收塔內(nèi)，非水溶性的吸收劑和水 溶性的吸收劑難以變得均勻。另外，使用胺化合物時，具有胺化合物相對于水的溶解性不 足、蒸汽壓高等的課題。
[0011] 另外，在使用分層（demixing)吸收液的方法中，分層吸收液在作為酸性氣體吸收 溫度的40°C附近的水中的溶解性差，要添加促進溶解的物質(zhì)。進而，由于在使吸收液發(fā)生相 分離之前進行加熱，因此再生能量的降低不足。
[0012] 本發(fā)明是為了解決上述課題而完成的，提供可降低對于從吸收了酸性氣體的吸收 劑中將酸性氣體分離回收所需要的熱能的酸性氣體除去裝置及酸性氣體除去方法。
[0013] 用于解決課題的手段
[0014] 實施方式的酸性氣體除去裝置具備吸收塔、第1加熱器、相分離槽、第2加熱器、再 生塔及第3加熱器。吸收塔在規(guī)定溫度下使含有酸性氣體的氣體與由含有下述通式（1)所 示的感溫性含氮化合物且具有最低臨界共溶溫度的水溶液構(gòu)成的酸性氣體吸收劑接觸，使 上述酸性氣體被上述酸性氣體吸收劑吸收，將上述酸性氣體從上述氣體中除去。第1加熱 器將吸收了上述酸性氣體的酸性氣體吸收劑加熱至上述水溶液的最低臨界共溶溫度以上。 相分離槽將經(jīng)加熱的上述酸性氣體吸收劑相分離為富吸收劑相和上述感溫性含氮化合物 的含量高于上述富吸收劑相的貧吸收劑相。第2加熱器對富吸收劑相進行加熱。再生塔將 上述富吸收劑相中的上述酸性氣體放出。第3加熱器裝備在上述再生塔上且對上述富吸收 劑相進行加熱。
[0015]
【主權(quán)項】
1. 一種酸性氣體除去裝置，其具備吸收塔、第1加熱器、相分離槽、第2加熱器、再生塔 及第3加熱器， 所述吸收塔在規(guī)定溫度下使含有酸性氣體的氣體與由含有下述通式（1)所示的感溫 性含氮化合物且具有最低臨界共溶溫度的水溶液構(gòu)成的酸性氣體吸收劑接觸，使所述酸性 氣體被所述酸性氣體吸收劑吸收，將所述酸性氣體從所述氣體中除去； 所述第1加熱器將吸收了所述酸性氣體的酸性氣體吸收劑加熱至所述水溶液的最低 臨界共溶溫度以上； 所述相分離槽將經(jīng)加熱的所述酸性氣體吸收劑相分離為富吸收劑相和所述感溫性含 氮化合物的含量高于所述富吸收劑相的貧吸收劑相； 所述第2加熱器對富吸收劑相進行加熱； 所述再生塔將所述富吸收劑相中的所述酸性氣體放出； 所述第3加熱器裝備在所述再生塔上且對所述富吸收劑相進行加熱，
上述式（1)中，R1為羥基烷基，R2是碳數(shù)為3~10的未取代環(huán)狀烷基，R3為氫原子或 未取代烷基。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸性氣體除去裝置，其中，所述最低臨界共溶溫度為50°C以 上且100°C以下。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸性氣體除去裝置，其中，在所述感溫性含氮化合物中，R2是 碳數(shù)為3~8的未取代環(huán)狀烷基。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸性氣體除去裝置，其中，在所述感溫性含氮化合物中，R 1的 碳數(shù)為2~4, R3是氫原子或碳數(shù)為1~3的烷基。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸性氣體除去裝置，其中，所述感溫性含氮化合物為選自由 2-(N-環(huán)戊基-N-甲基氨基）乙醇、2-(N-環(huán)己基-N-甲基氨基）乙醇、2-(N-環(huán)辛基-N-甲 基氨基）乙醇及3-(N-環(huán)己基-N-甲基氨基）-1-丙醇構(gòu)成的組中的至少1種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸性氣體除去裝置，其中，所述感溫性含氮化合物的含量相 對于所述酸性氣體吸收劑的總量為15~50質(zhì)量％。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸性氣體除去裝置，其中，所述酸性氣體吸收劑進一步含有 選自由氨基醇類、雜環(huán)式胺類及多元胺類構(gòu)成的組中的至少1種作為反應(yīng)促進劑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的酸性氣體除去裝置，其中，所述雜環(huán)式胺類為選自由哌嗪、 2-甲基哌嗪、2, 5-二甲基哌嗪及2, 6-二甲基哌嗪構(gòu)成的組中的至少1種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的酸性氣體除去裝置，其中，所述氨基醇類為選自由2-(異丙基 氨基）乙醇、2-(乙基氨基）乙醇及2-氨基-2-甲基-1-丙醇構(gòu)成的組中的至少1種。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的酸性氣體除去裝置，其中，所述多元胺類為選自由1，3-丙二 胺、1，4- 丁二胺、1，3-五亞甲基二胺、1，5-五亞甲基二胺及1，6-六亞甲基二胺構(gòu)成的組中 的至少1種。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的酸性氣體除去裝置，其中，所述反應(yīng)促進劑的含量相對于所 述酸性氣體吸收劑的總量為1~15質(zhì)量％。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸性氣體除去裝置，其中，所述規(guī)定溫度低于所述最低臨界 共溶溫度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸性氣體除去裝置，其中，所述富吸收劑相在高于所述第1 加熱器的溫度下被加熱。
14. 一種酸性氣體除去方法，其具備吸收工序、相分離工序及再生工序， 所述吸收工序是在規(guī)定溫度下使含有酸性氣體的氣體與由含有下述通式（1)所示的 感溫性含氮化合物且具有最低臨界共溶溫度的水溶液構(gòu)成的酸性氣體吸收劑接觸，使所述 酸性氣體被所述酸性氣體吸收劑吸收，將所述酸性氣體從所述氣體中除去； 所述相分離工序是將吸收了所述酸性氣體的酸性氣體吸收劑加熱至所述水溶液的最 低臨界共溶溫度以上，相分離為富吸收劑相和所述感溫性含氮化合物的含量高于所述富吸 收劑相的貧吸收劑相； 所述再生工序是對所述富吸收劑相進行加熱、將所述富吸收劑相中的所述酸性氣體放 出，
上述式（1)中，R1為羥基烷基，R2是碳數(shù)為3~10的未取代環(huán)狀烷基，R3為氫原子或 未取代烷基。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的酸性氣體除去方法，其中，所述規(guī)定溫度低于所述最低臨 界共溶溫度。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的酸性氣體除去方法，其中，對所述富吸收劑相進行加熱的 溫度是高于所述相分離工序的溫度。
【專利摘要】本發(fā)明提供能夠降低從吸收了酸性氣體的吸收劑中分離回收酸性氣體所需要的熱能的酸性氣體除去裝置及酸性氣體除去方法。實施方式的酸性氣體除去裝置具備吸收塔、第1加熱器、相分離槽、再生塔及第2加熱器。吸收塔在規(guī)定溫度下使含有酸性氣體的氣體與由含有下述通式(1)所示的感溫性含氮化合物且具有最低臨界共溶溫度的水溶液構(gòu)成的酸性氣體吸收劑接觸，使所述酸性氣體被所述酸性氣體吸收劑吸收，將所述酸性氣體從所述氣體中除去。第1加熱器將吸收了所述酸性氣體的酸性氣體吸收劑加熱至所述水溶液的最低臨界共溶溫度以上。相分離槽將經(jīng)加熱的所述酸性氣體吸收劑相分離為富吸收劑相和所述感溫性含氮化合物的含量高于所述富吸收劑相的貧吸收劑相。再生塔將所述富吸收劑相中的所述酸性氣體放出。第2加熱器裝備在所述再生塔上且對所述富吸收劑相進行加熱。下述式(1)中，R1為羥基烷基，R2是碳數(shù)為3～10的未取代環(huán)狀烷基，R3為氫原子或未取代烷基。
【IPC分類】B01D53-18
【公開號】CN104740976
【申請?zhí)枴緾N201410826037
【發(fā)明人】村井伸次, 村松武彥, 小川斗, 齊藤聰
【申請人】株式會社東芝
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2014年12月25日
【公告號】EP2889073A1, US20150174530