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JP7637524B2 - Absorption liquid and separation and recovery method - Google Patents
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JP7637524B2 - Absorption liquid and separation and recovery method - Google Patents

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Description

本発明は、二酸化炭素の吸収液および分離回収方法に関する。 The present invention relates to a carbon dioxide absorption solution and a method for separating and recovering carbon dioxide.

地球温暖化を抑制するため、二酸化炭素の回収および貯留技術に対する注目が高まっている。中でも、火力発電所等から排出される二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を分離回収する方法として、第1級アミン、第2級アミンおよび第3級アミンからなる群より選択される少なくとも1つを含むアミン成分を含有する吸収液が精力的に研究されている。 In order to curb global warming, carbon dioxide capture and storage technology has been attracting increasing attention. In particular, as a method for separating and capturing carbon dioxide from gases containing carbon dioxide emitted from thermal power plants and the like, an absorbing solution containing an amine component including at least one selected from the group consisting of primary amines, secondary amines, and tertiary amines has been actively researched.

例えば、特許文献1には、第2級アミンおよび第3級アミンの混合水溶液を用いて、大気圧下の燃焼排ガス中の二酸化炭素を分離回収する方法が開示されている。また、特許文献2には、第2級アミン化合物および界面活性剤を含む水溶液により、排ガス中の二酸化炭素を吸収および回収する技術が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a method for separating and recovering carbon dioxide in combustion exhaust gas under atmospheric pressure using a mixed aqueous solution of a secondary amine and a tertiary amine. Patent Document 2 discloses a technology for absorbing and recovering carbon dioxide in exhaust gas using an aqueous solution containing a secondary amine compound and a surfactant.

特開平8-252430号公報Japanese Patent Application Publication No. 8-252430 特開2012-11309号公報JP 2012-11309 A

特許文献2では、高濃度(例えば60重量%)の第2級アミン化合物を含む水溶液において、界面活性剤の添加が、二酸化炭素の吸収速度向上に寄与する可能性が示唆されている。しかしながら、界面活性剤には非常に多くの種類が存在しており、その種類によって物性が異なることが知られている。どのような種類の界面活性剤であれば、アミン成分を含む水溶液への添加に好適であるかは不明である。 Patent Document 2 suggests that the addition of a surfactant to an aqueous solution containing a high concentration (e.g., 60% by weight) of a secondary amine compound may contribute to improving the rate of carbon dioxide absorption. However, there are many types of surfactants, and it is known that the physical properties differ depending on the type. It is unclear what type of surfactant is suitable for addition to an aqueous solution containing an amine component.

本発明の一態様は、アミン成分を含む水溶液中で安定して機能できる種類の界面活性剤を含む、二酸化炭素の吸収液等を提供することを目的とする。 One aspect of the present invention aims to provide a carbon dioxide absorbing liquid or the like that contains a type of surfactant that can function stably in an aqueous solution containing an amine component.

前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る吸収液は、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を分離回収するための吸収液であって、第1級アミン、第2級アミンおよび第3級アミンからなる群より選択される少なくとも1つのアミンを含むアミン成分と、アミンオキシド型、アルカノールアミド型、エステル型およびエステル・エーテル型からなる群より選択される少なくとも1つの非イオン性界面活性剤と、を含む。 In order to solve the above problems, an absorption liquid according to one embodiment of the present invention is an absorption liquid for separating and recovering carbon dioxide from a gas containing carbon dioxide, and includes an amine component including at least one amine selected from the group consisting of primary amines, secondary amines, and tertiary amines, and at least one nonionic surfactant selected from the group consisting of amine oxide type, alkanolamide type, ester type, and ester-ether type.

本発明の一態様に係る吸収液は、前記非イオン性界面活性剤は、第1級アミン、第2級アミンおよび第3級アミンからなる群より選択される少なくとも1つのアミンから誘導された界面活性剤であってもよい。 In one embodiment of the present invention, the nonionic surfactant in the absorbing liquid may be a surfactant derived from at least one amine selected from the group consisting of primary amines, secondary amines, and tertiary amines.

本発明の一態様に係る吸収液は、前記非イオン性界面活性剤は、第3級アミンから誘導された界面活性剤であってもよい。 In one embodiment of the present invention, the nonionic surfactant in the absorbing liquid may be a surfactant derived from a tertiary amine.

本発明の一態様に係る吸収液は、前記アミン成分を30質量%以上含んでいてもよい。 The absorbing liquid according to one aspect of the present invention may contain 30% by mass or more of the amine component.

本発明の一態様に係る吸収液は、前記アミン成分は、第3級アミンと、第1級アミンおよび第2級アミンの少なくとも何れかと、を含み、第1級アミンおよび第2級アミンの合計量は、前記アミン成分の総量の10質量%以下であってもよい。 In one embodiment of the present invention, the amine component of the absorbing liquid includes a tertiary amine and at least one of a primary amine and a secondary amine, and the total amount of the primary amine and the secondary amine may be 10 mass% or less of the total amount of the amine component.

前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る分離回収方法は、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を分離回収する方法であって、吸収液を、二酸化炭素を含むガスと接触させて二酸化炭素を前記ガスから分離する分離工程と、前記分離工程で得られた二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱して、吸収液から二酸化炭素を回収する回収工程と、を含み、前記吸収液は、第1級アミン、第2級アミンおよび第3級アミンからなる群より選択される少なくとも1つのアミンを含むアミン成分と、アミンオキシド型、アルカノールアミド型、エステル型およびエステル・エーテル型からなる群より選択される少なくとも1つの非イオン性界面活性剤と、を含む。 In order to solve the above problems, a separation and recovery method according to one embodiment of the present invention is a method for separating and recovering carbon dioxide from a gas containing carbon dioxide, and includes a separation step of contacting an absorption liquid with a gas containing carbon dioxide to separate carbon dioxide from the gas, and a recovery step of heating the absorption liquid that has absorbed carbon dioxide obtained in the separation step to recover carbon dioxide from the absorption liquid, wherein the absorption liquid includes an amine component including at least one amine selected from the group consisting of primary amines, secondary amines, and tertiary amines, and at least one nonionic surfactant selected from the group consisting of amine oxide type, alkanolamide type, ester type, and ester-ether type.

本発明の一態様に係る分離回収方法は、前記回収工程において、二酸化炭素を吸収した吸収液を80℃以上120℃以下で加熱してもよい。 In one embodiment of the separation and recovery method of the present invention, the absorption liquid that has absorbed carbon dioxide may be heated to 80°C or higher and 120°C or lower in the recovery process.

本発明の一態様によれば、アミン成分を含む水溶液中で安定して機能できる種類の界面活性剤を含む、二酸化炭素の吸収液等を提供できる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a carbon dioxide absorbing liquid or the like that contains a type of surfactant that can function stably in an aqueous solution containing an amine component.

本発明の一実施形態について以下に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、以下に説明する各構成に限定されるものではなく、請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能である。また、異なる実施形態または実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態または実施例についても、本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。なお、本明細書中に記載された学術文献および特許文献の全てが、本明細書中において参考文献として援用される。 One embodiment of the present invention is described below, but the present invention is not limited to this. The present invention is not limited to each configuration described below, and various modifications are possible within the scope of the claims. In addition, embodiments or examples obtained by appropriately combining the technical means disclosed in different embodiments or examples are also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, new technical features can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment. All academic literature and patent documents described in this specification are incorporated herein by reference.

〔本発明の概略〕
従来、二酸化炭素の分離回収技術として、アミン成分を含む吸収液による化学吸収法が知られている。このような化学吸収法では、ガス中の二酸化炭素をアミン成分との化学反応によって吸収液に吸収させ、その吸収液を加熱することにより二酸化炭素を放散させることで、ガス中の二酸化炭素を回収することができる。
[Outline of the present invention]
Conventionally, a chemical absorption method using an absorbing solution containing an amine component has been known as a carbon dioxide separation and capture technology. In this chemical absorption method, carbon dioxide in a gas is absorbed into the absorbing solution through a chemical reaction with the amine component, and the absorbing solution is heated to release the carbon dioxide, thereby capturing the carbon dioxide in the gas.

吸収液におけるアミン成分の含有量が多いほど、二酸化炭素の吸収量向上が期待できる。しかしながら、吸収液におけるアミン成分の含有量が増加するにつれて、二酸化炭素の吸収速度が低下することが経験的に知られている。これは、アミン成分が高濃度になるほど吸収液の表面張力が上昇し、吸収液と二酸化炭素との間における気液接触の効率が低下することが一因であると考えられる。 The higher the amine component content in the absorbing liquid, the greater the amount of carbon dioxide absorbed can be expected. However, it is empirically known that as the amine component content in the absorbing liquid increases, the carbon dioxide absorption rate decreases. This is thought to be due in part to the fact that the higher the concentration of the amine component, the higher the surface tension of the absorbing liquid becomes, reducing the efficiency of gas-liquid contact between the absorbing liquid and carbon dioxide.

特許文献2には、例えば第2級アミンである2-イソプロピルアミノエタノールを60重量%含む水溶液に界面活性剤を添加すると、該水溶液の表面張力が低下し、二酸化炭素の吸収速度が向上することを開示している。ここでは、界面活性剤としてノニオン型または両性型のパーフルオロ化合物、または、非イオン性のエーテル型界面活性剤であるTriton Xの添加が試行されている。 Patent Document 2 discloses that, for example, when a surfactant is added to an aqueous solution containing 60% by weight of 2-isopropylaminoethanol, a secondary amine, the surface tension of the aqueous solution decreases and the rate of carbon dioxide absorption increases. In this case, attempts have been made to add a nonionic or amphoteric perfluoro compound as the surfactant, or Triton X, a nonionic ether surfactant.

しかしながら、界面活性剤にはこれらの他にも様々な種類が存在する。二酸化炭素の吸収液に添加する界面活性剤が、吸収液の表面張力を低下させること以外の性質によって、二酸化炭素の吸収を阻害することは好ましくない。また、吸収液は二酸化炭素の吸収過程で比較的高温となるため、界面活性剤は、このような条件下でも劣化しにくく安定して機能することが求められる。どのような界面活性剤であればこのような要求を満たすかについて、従来は不明であった。 However, there are many other types of surfactants. It is undesirable for the surfactant added to the carbon dioxide absorption liquid to inhibit the absorption of carbon dioxide due to properties other than lowering the surface tension of the absorption liquid. In addition, since the absorption liquid becomes relatively hot during the carbon dioxide absorption process, the surfactant is required to be resistant to deterioration and to function stably even under such conditions. It was previously unknown what type of surfactant would meet these requirements.

本発明者らは、アミンオキシド型、アルカノールアミド型、エステル型およびエステル・エーテル型からなる群より選択される少なくとも1つの非イオン性界面活性剤であれば、劣化しにくく、アミン成分を含む吸収液中で安定して機能できることを見出した。以下に、本発明の一実施形態に係る吸収液について説明する。 The inventors have found that at least one nonionic surfactant selected from the group consisting of amine oxide type, alkanolamide type, ester type, and ester-ether type is resistant to deterioration and can function stably in an absorbing liquid containing an amine component. The absorbing liquid according to one embodiment of the present invention is described below.

〔吸収液〕
本発明の一実施形態に係る吸収液(以下、「本実施形態の吸収液」とする)は、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を分離回収するための吸収液であって、第1級アミン、第2級アミンおよび第3級アミンからなる群より選択される少なくとも1つのアミンを含むアミン成分と、アミンオキシド型、アルカノールアミド型、エステル型およびエステル・エーテル型からなる群より選択される少なくとも1つの非イオン性界面活性剤と、を含む。
[Absorption liquid]
An absorbing liquid according to one embodiment of the present invention (hereinafter referred to as "the absorbing liquid of the present embodiment") is an absorbing liquid for separating and recovering carbon dioxide from a gas containing carbon dioxide, and contains an amine component including at least one amine selected from the group consisting of primary amines, secondary amines, and tertiary amines, and at least one nonionic surfactant selected from the group consisting of amine oxide type, alkanolamide type, ester type, and ester-ether type.

(アミン成分)
本実施形態の吸収液は、アミン成分を含む。アミン成分は、第1級アミン、第2級アミンおよび第3級アミンからなる群より選択される少なくとも1つのアミンを含む。アミン成分に含まれるアミンは特に限定されず、あらゆる構造のアミンを用いてもよく、アミンの炭素数も特に限定されない。
(Amine component)
The absorbing liquid of the present embodiment includes an amine component. The amine component includes at least one amine selected from the group consisting of a primary amine, a secondary amine, and a tertiary amine. The amine included in the amine component is not particularly limited, and amines of any structure may be used, and the number of carbon atoms of the amine is not particularly limited.

第1級アミンの例として、2-メチルピペリジン等の複素環を有する第1級アミン;モノメタノールアミン、モノエタノールアミン、モノプロパノールアミン、および、モノブタノールアミン等の第1級アルカノールアミン等が挙げられる。吸収液として用いる場合、二酸化炭素の吸収速度が速く、二酸化炭素の吸収量を大きくできる点で、第1級アミンはモノメタノールアミンが好ましい。第1級アミンは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of primary amines include primary amines having a heterocycle such as 2-methylpiperidine; and primary alkanolamines such as monomethanolamine, monoethanolamine, monopropanolamine, and monobutanolamine. When used as an absorbing liquid, monomethanolamine is preferred as the primary amine because it has a fast carbon dioxide absorption rate and can absorb a large amount of carbon dioxide. Primary amines may be used alone or in combination of two or more types.

第2級アミンの例として、2-メチルアミノエタノール、2-エチルアミノエタノール、2-イソプロピルアミノエタノール、2-n-ブチルアミノエタノール等の第2級アルカノールアミン;ピペラジン、2-メチルピペラジン、2,5-ジメチルピペラジン、および、2-ピペリジノエタノール等の複素環を有する第2級アミン等が挙げられる。吸収液として用いる場合、これらの第2級アミンの中でも二酸化炭素の吸収量が多く吸収速度が速い点で、第2級アルカノールアミンが好ましく、2-イソプロピルアミノエタノールが特に好ましい。また、アミン成分に、第2級アミンに加えて第1級アミンおよび/または第3級アミンも含まれる場合には、第2級アミンはピペラジンが好ましい。この場合、本実施形態の吸収液におけるピペラジンの濃度は、3質量%以上7質量%以下が好ましく、5質量%がより好ましい。第2級アミンは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of secondary amines include secondary alkanolamines such as 2-methylaminoethanol, 2-ethylaminoethanol, 2-isopropylaminoethanol, and 2-n-butylaminoethanol; and secondary amines having a heterocycle such as piperazine, 2-methylpiperazine, 2,5-dimethylpiperazine, and 2-piperidinoethanol. When used as an absorbing liquid, among these secondary amines, secondary alkanolamines are preferred, and 2-isopropylaminoethanol is particularly preferred, in that they absorb a large amount of carbon dioxide and have a fast absorption rate. In addition, when the amine component contains a primary amine and/or a tertiary amine in addition to a secondary amine, the secondary amine is preferably piperazine. In this case, the concentration of piperazine in the absorbing liquid of this embodiment is preferably 3% by mass or more and 7% by mass or less, and more preferably 5% by mass. The secondary amine may be used alone or in combination of two or more types.

第3級アミンの例として、メチルジエタノールアミン、ジエチルアミノプロパノール、ジエチルアミノエタノール、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノメチルプロパノール、N-エチル-N-メチルエタノールアミン、3-(ジメチルアミノ)プロパノール、4-(ジメチルアミノ)ブタノール、4-(ジエチルアミノ)ブタノール、2-(2-ジエチルアミノエトキシ)エタノール、および、2-(2-ジメチルアミノエトキシ)エタノール等の第3級アルカノールアミン;1-メチル-2-ピペリジンメタノール、1-エチル-3-ピペリジンメタノール、1-(2-ヒドロキシエチル)ピペリジン等の複素環を有する第3級アミン等が挙げられる。吸収液として用いる場合、二酸化炭素の放散エネルギーを小さくできる点で、第3級アミンは第3級アルカノールアミンが好ましく、特にメチルジエタノールアミンが好ましい。放散エネルギーとは、吸収液から二酸化炭素を分離する際に要するエネルギーである。第3級アミンは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of tertiary amines include tertiary alkanolamines such as methyldiethanolamine, diethylaminopropanol, diethylaminoethanol, dimethylaminoethanol, dimethylaminomethylpropanol, N-ethyl-N-methylethanolamine, 3-(dimethylamino)propanol, 4-(dimethylamino)butanol, 4-(diethylamino)butanol, 2-(2-diethylaminoethoxy)ethanol, and 2-(2-dimethylaminoethoxy)ethanol; and tertiary amines having a heterocycle such as 1-methyl-2-piperidinemethanol, 1-ethyl-3-piperidinemethanol, and 1-(2-hydroxyethyl)piperidine. When used as an absorbing liquid, the tertiary amine is preferably a tertiary alkanolamine, and particularly preferably methyldiethanolamine, in that it can reduce the dissipation energy of carbon dioxide. The dissipation energy is the energy required to separate carbon dioxide from the absorbing liquid. The tertiary amine may be used alone or in combination of two or more types.

吸収液のアミン成分の濃度は特に限定されない。しかし、一般的にはアミン成分の濃度は高い方が、吸収液における単位液容量あたりの二酸化炭素の吸収量、吸収速度、脱離量および脱離速度が大きい。そのため、エネルギー消費の低減、プラント設備の小規模化および二酸化炭素の処理効率等の観点から考えると、本実施形態の吸収液のアミン成分の濃度は10質量%以上が好ましい。 The concentration of the amine component in the absorption liquid is not particularly limited. However, generally, the higher the concentration of the amine component, the greater the amount of carbon dioxide absorbed, the absorption rate, and the amount and rate of desorption of carbon dioxide per unit liquid volume in the absorption liquid. Therefore, from the standpoint of reducing energy consumption, reducing the scale of plant equipment, and improving carbon dioxide treatment efficiency, the concentration of the amine component in the absorption liquid of this embodiment is preferably 10% by mass or more.

ここで、吸収液が高濃度(例えば、30質量%以上)のアミン成分を含む場合、吸収液による二酸化炭素の吸収速度が低下することが知られている。これは、高濃度のアミン成分により、吸収液の表面張力が上昇することが一因と考えられている。この点、本実施形態の吸収液は、後述する界面活性剤を含む。吸収液が界面活性剤を含むことで、吸収液の表面張力が低下する。そのため、吸収液が界面活性剤を含んでいると、吸収液と二酸化炭素との気液接触効率が向上すると考えられる。 Here, it is known that when the absorbing liquid contains a high concentration (e.g., 30 mass % or more) of amine components, the rate at which carbon dioxide is absorbed by the absorbing liquid decreases. One of the reasons for this is thought to be that the high concentration of amine components increases the surface tension of the absorbing liquid. In this regard, the absorbing liquid of this embodiment contains a surfactant, which will be described later. When the absorbing liquid contains a surfactant, the surface tension of the absorbing liquid decreases. Therefore, when the absorbing liquid contains a surfactant, it is thought that the gas-liquid contact efficiency between the absorbing liquid and carbon dioxide improves.

このような構成によれば、本実施形態の吸収液は、高濃度のアミン成分を含有しながら、二酸化炭素の吸収速度の低下を防止できる。したがって、本実施形態の吸収液のアミン成分の濃度は、30質量%以上であってもよく、40質量%以上であってもよく、50質量%以上であってもよく、60質量%以上であってもよく、70質量%以上であってもよい。 With this configuration, the absorbing solution of this embodiment can prevent a decrease in the carbon dioxide absorption rate while containing a high concentration of amine components. Therefore, the concentration of the amine components in the absorbing solution of this embodiment may be 30% by mass or more, 40% by mass or more, 50% by mass or more, 60% by mass or more, or 70% by mass or more.

一方、吸収液のアミン成分の濃度が高すぎると、界面活性剤を含んでいても、吸収液における単位液容量あたりの二酸化炭素の吸収量の低下、アミン成分の混合性の低下、粘度の上昇等の問題が生じ得る。そのため、本実施形態の吸収液におけるアミン成分の濃度は80質量%以下が好ましい。 On the other hand, if the concentration of the amine component in the absorption liquid is too high, problems such as a decrease in the amount of carbon dioxide absorbed per unit volume of the absorption liquid, a decrease in the mixability of the amine component, and an increase in viscosity may occur, even if the absorption liquid contains a surfactant. Therefore, the concentration of the amine component in the absorption liquid of this embodiment is preferably 80% by mass or less.

アミン成分は、第3級アミンを含むことが好ましい。アミン成分が第3級アミンを含んでいれば、二酸化炭素の吸収設備の腐食が起こりにくくなる。第3級アミンは、第1級アミンおよび第2級アミンと比較して、二酸化炭素の吸収設備に対する腐食性が低いことが知られている。これは、第1級アミンおよび第2級アミンでは、二酸化炭素との吸収反応においてカーバメイト生成反応が起きるが、第3級アミンではそのような反応が起きないため、反応生成物が異なることが原因と考えられている。 The amine component preferably contains a tertiary amine. If the amine component contains a tertiary amine, corrosion of the carbon dioxide absorption equipment is less likely to occur. Tertiary amines are known to be less corrosive to carbon dioxide absorption equipment than primary amines and secondary amines. This is thought to be because primary and secondary amines undergo a carbamate formation reaction in the absorption reaction with carbon dioxide, but such a reaction does not occur with tertiary amines, resulting in different reaction products.

また、吸収液に第3級アミンが含まれている場合、第3級アミンと二酸化炭素との吸収反応で炭酸イオンが生成する。当該炭酸イオンは、環境中の鉄またはカルシウム等と反応して、炭酸鉄または炭酸カルシウム等の炭酸塩となり得る。高温の吸収液中に炭酸鉄または炭酸カルシウム等が存在すると、腐食に対して高い保護性を示すことが知られている。当該知見は、例えば参考文献(清水ら, 材料と環境, 65, 365-368, 2016)に開示されているものである。 In addition, when the absorption solution contains a tertiary amine, carbonate ions are generated by the absorption reaction between the tertiary amine and carbon dioxide. The carbonate ions can react with iron or calcium in the environment to become carbonates such as iron carbonate or calcium carbonate. It is known that the presence of iron carbonate or calcium carbonate in a high-temperature absorption solution provides high protection against corrosion. This knowledge is disclosed, for example, in the reference (Shimizu et al., Materials and the Environment, 65, 365-368, 2016).

また、アミン成分は、第3級アミンに加え、第1級アミンおよび/または第2級アミンを含んでいることが好ましい。第3級アミンは、第1級アミンおよび第2級アミンと比較して、吸収した二酸化炭素の放散エネルギーが小さい一方で、二酸化炭素の吸収量は少ない傾向がある。アミン成分が、第1級アミンおよび/または第2級アミンを含んでいれば、本実施形態の吸収液において、二酸化炭素の吸収量の維持および放散エネルギーの低減を両立することが容易である。 The amine component preferably contains a primary amine and/or a secondary amine in addition to a tertiary amine. Compared with primary amines and secondary amines, tertiary amines tend to have a smaller dissipation energy of absorbed carbon dioxide, but also a smaller amount of carbon dioxide absorbed. If the amine component contains a primary amine and/or a secondary amine, it is easy to maintain the amount of carbon dioxide absorbed and reduce the dissipation energy in the absorption liquid of this embodiment.

アミン成分を100質量%としたときの第3級アミンの割合は、90質量%以上99質量%以下が好ましく、93質量%以上99質量%以下がより好ましく、100質量%であってもよい。また、アミン成分を100質量%としたときの第1級アミンおよび/または第2級アミンの割合は、1質量%以上10質量%以下が好ましく、1質量%以上7質量%以下がより好ましい。このような割合であれば、二酸化炭素の吸収量の維持および放散エネルギーの低減の両立と、腐食性の低減と、の両方を満たす二酸化炭素の吸収液が得られる。 The proportion of tertiary amines when the amine component is taken as 100% by mass is preferably 90% by mass or more and 99% by mass or less, more preferably 93% by mass or more and 99% by mass or less, and may be 100% by mass. Furthermore, the proportion of primary amines and/or secondary amines when the amine component is taken as 100% by mass is preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 7% by mass or less. With such a proportion, a carbon dioxide absorbing liquid can be obtained that satisfies both the maintenance of the amount of carbon dioxide absorbed and the reduction of dissipated energy, as well as the reduction of corrosiveness.

ただし、アミン成分における、第1級アミン、第2級アミンおよび第3級アミンのそれぞれの割合はこれに限定されず、腐食性、二酸化炭素の吸収量および放散エネルギー量等に応じて適宜決定してよい。 However, the respective proportions of primary amines, secondary amines, and tertiary amines in the amine component are not limited to these, and may be appropriately determined depending on the corrosiveness, the amount of carbon dioxide absorbed, the amount of dissipated energy, etc.

(界面活性剤)
本実施形態の吸収液は、界面活性剤を含む。この界面活性剤は、アミンオキシド型、アルカノールアミド型、エステル型およびエステル・エーテル型からなる群より選択される少なくとも1つの非イオン性界面活性剤(以下、「本実施形態の界面活性剤」とする)である。界面活性剤は、上述の通りアミン成分を含む吸収液の表面張力を低減させる。これにより、二酸化炭素と吸収液との気液接触の効率が向上し、吸収液による二酸化炭素の吸収速度を向上できる。
(Surfactant)
The absorbing liquid of this embodiment contains a surfactant. This surfactant is at least one nonionic surfactant selected from the group consisting of amine oxide type, alkanolamide type, ester type, and ester-ether type (hereinafter referred to as "surfactant of this embodiment"). As described above, the surfactant reduces the surface tension of the absorbing liquid containing an amine component. This improves the efficiency of gas-liquid contact between carbon dioxide and the absorbing liquid, and can improve the absorption rate of carbon dioxide by the absorbing liquid.

界面活性剤は、水溶液中での性質から非イオン性(ノニオン性)またはイオン性に大別される。イオン性の界面活性剤はさらに、陽イオン性(カチオン性)、陰イオン性(アニオン性)および両性(双性)に分類される。本実施形態の吸収液が含有する界面活性剤は、非イオン性界面活性剤である。 Surfactants are broadly classified as nonionic or ionic based on their properties in aqueous solution. Ionic surfactants are further classified as cationic, anionic, and amphoteric. The surfactant contained in the absorbing liquid of this embodiment is a nonionic surfactant.

イオン性界面活性剤は、水溶液中でイオン化するため非イオン性界面活性剤と比較して反応性が高く、吸収液による二酸化炭素の吸収量および吸収速度に負の影響を与え得る。また、イオン性界面活性剤は、その反応性の高さから分解等の化学構造変化により劣化しやすい。本実施形態の吸収液は、接触する二酸化炭素を含むガスが高温である場合があり、また、二酸化炭素の分離時には加熱される。そのため、繰り返しの二酸化炭素の吸収および放散に耐えるためには、本実施形態の吸収液に添加される界面活性剤にも安定性が要求される。 Ionic surfactants are more reactive than nonionic surfactants because they ionize in an aqueous solution, and can have a negative effect on the amount and rate of carbon dioxide absorption by the absorbing solution. In addition, due to their high reactivity, ionic surfactants are prone to deterioration due to changes in chemical structure such as decomposition. The absorbing solution of this embodiment may come into contact with high-temperature gas containing carbon dioxide, and is heated during separation of carbon dioxide. Therefore, in order to withstand repeated absorption and release of carbon dioxide, the surfactant added to the absorbing solution of this embodiment is also required to be stable.

この点、非イオン性界面活性剤は、水溶液中でもイオン化しないため、イオン性界面活性剤と比較して安定である。したがって、本実施形態の吸収液が繰り返し高温となっても、非イオン性界面活性剤は安定して継続的に機能を発揮しやすい。 In this respect, nonionic surfactants are more stable than ionic surfactants because they do not ionize even in an aqueous solution. Therefore, even if the absorption liquid of this embodiment is repeatedly heated to high temperatures, the nonionic surfactant is likely to function stably and continuously.

また、非イオン性界面活性剤は、イオン性界面活性剤と比較して泡立ちが起こりにくい。吸収液に泡立ちが起こると、二酸化炭素と吸収液との接触が阻害され、二酸化炭素の吸収効率が低下してしまうため、好ましくない。 In addition, nonionic surfactants are less likely to foam than ionic surfactants. If foaming occurs in the absorbing liquid, contact between the carbon dioxide and the absorbing liquid is hindered, which reduces the efficiency of carbon dioxide absorption, which is undesirable.

非イオン性界面活性剤は、その化学構造から、さらに複数の種類に分類できる。本実施形態の界面活性剤は、アミンオキシド型、アルカノールアミド型、エステル型およびエステル・エーテル型の少なくともいずれかである。非イオン性界面活性剤としては、エーテル型が一般的に広く用いられている。しかしながら、エーテル型の非イオン性界面活性剤は、本実施形態の界面活性剤としては好ましくない。 Nonionic surfactants can be further classified into several types based on their chemical structure. The surfactants of this embodiment are at least one of amine oxide type, alkanolamide type, ester type, and ester-ether type. As nonionic surfactants, ether type is generally widely used. However, ether type nonionic surfactants are not preferred as surfactants of this embodiment.

エーテル型の非イオン性界面活性剤は、高級アルコール等を原料としており、劣化等により分解すると有機酸が生成する。有機酸は、二酸化炭素の吸収設備の腐食原因となることがある。また、有機酸は泡立ちの原因にもなり得る。したがって、非イオン性界面活性剤の「泡立ちが起こりにくい」という有利な効果を、エーテル型では十分に発揮できない。また、泡立ち防止の観点からは、例えばパーフルオロ型のようなフッ素系界面活性剤についても、起泡剤として用いられていることから、本実施形態の界面活性剤としては好ましくない。 Ether-type nonionic surfactants are made from higher alcohols and the like, and when they decompose due to deterioration or the like, organic acids are generated. Organic acids can cause corrosion of carbon dioxide absorption equipment. In addition, organic acids can also cause foaming. Therefore, the advantageous effect of nonionic surfactants, that is, "frothing is less likely to occur," cannot be fully achieved with ether-type surfactants. In addition, from the viewpoint of preventing foaming, fluorine-based surfactants such as perfluoro-type surfactants are also used as foaming agents, and therefore are not preferred as surfactants for this embodiment.

アミンオキシド型、アルカノールアミド型、エステル型またはエステル・エーテル型の非イオン性界面活性剤であれば、エーテル型のような問題は起こりにくいため、吸収液への添加に好適に使用できる。このように、二酸化炭素の吸収液に添加する界面活性剤として、非イオン性界面活性剤が好ましく、さらにエーテル型ではない非イオン性界面活性剤が好ましいことは、本発明者らによる新規な知見である。 Amine oxide, alkanolamide, ester or ester-ether type nonionic surfactants are less likely to cause the problems associated with ether types, and are therefore suitable for addition to the absorbing liquid. In this way, the present inventors have discovered that nonionic surfactants are preferred as surfactants to be added to the carbon dioxide absorbing liquid, and that nonionic surfactants that are not ether types are even more preferred.

また、本実施形態の界面活性剤は、第1級アミン、第2級アミンおよび第3級アミンからなる群より選択される少なくとも1つのアミンから誘導された界面活性剤であることが好ましい。本実施形態の界面活性剤が、このようなアミン誘導型の界面活性剤であれば、アミン成分による二酸化炭素の吸収に、界面活性剤が与え得る負の影響を最小限にできると考えられる。また、仮にアミン誘導型の界面活性剤が劣化等により分解しても、その一部はアミン成分として機能を発揮し得る。 The surfactant of this embodiment is preferably a surfactant derived from at least one amine selected from the group consisting of primary amines, secondary amines, and tertiary amines. If the surfactant of this embodiment is such an amine-derived surfactant, it is believed that the negative effect that the surfactant may have on the absorption of carbon dioxide by the amine component can be minimized. Furthermore, even if the amine-derived surfactant decomposes due to deterioration or the like, a part of it can still function as the amine component.

本実施形態の界面活性剤がアミン誘導型である場合、第3級アミンから誘導された界面活性剤であることが特に好ましい。第3級アミンは、上述の通り二酸化炭素の吸収時に生成される炭酸イオンが環境中の分子と反応して炭酸塩となり、当該炭酸塩が腐食に対して保護性を示す。本実施形態の界面活性剤が第3級アミンから誘導された界面活性剤であれば、第3級アミンと同様に腐食に対して保護性を発揮し得る。本実施形態の吸収液の腐食性を低減する観点からは、本実施形態のアミン成分が第3級アミンからなり、本実施形態の界面活性示が第3級アミンから誘導された界面活性剤であることが、最も好ましい。 When the surfactant of this embodiment is an amine-derived type, it is particularly preferable that the surfactant is derived from a tertiary amine. As described above, in a tertiary amine, carbonate ions generated during the absorption of carbon dioxide react with molecules in the environment to become carbonates, and the carbonates exhibit protective properties against corrosion. If the surfactant of this embodiment is a surfactant derived from a tertiary amine, it can exhibit protective properties against corrosion in the same way as a tertiary amine. From the viewpoint of reducing the corrosiveness of the absorption liquid of this embodiment, it is most preferable that the amine component of this embodiment is made of a tertiary amine, and the surfactant of this embodiment is a surfactant derived from a tertiary amine.

また、非イオン性界面活性剤には、消泡剤としても機能するものが知られている。本実施形態の界面活性剤が消泡剤としても機能するものであれば、吸収液の泡立ちをより確実に防止できるため好ましい。このような非イオン性界面活性剤としては、例えば、親水基にポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレン基を有するものが挙げられるが、これに限られない。なお、消泡剤による消泡作用には、複数の機構が知られている。消泡作用としては、例えば、発生した泡の弾性を低下させて破泡させる「破泡作用」、発泡自体を抑制する「抑泡作用」、発泡した泡同士を接合させることで破泡しやすくさせる「脱気作用」等が挙げられる。本実施形態の界面活性剤は、これらのうちいずれの消泡作用を有するものであってもよい。 In addition, some nonionic surfactants are known to function as defoamers. If the surfactant of this embodiment also functions as a defoamer, it is preferable because it can more reliably prevent foaming of the absorbing liquid. Examples of such nonionic surfactants include, but are not limited to, those having a polyoxyethylene-polyoxypropylene group in the hydrophilic group. Note that there are several known mechanisms for the defoaming action of defoamers. Examples of the defoaming action include a "foam breaking action" that reduces the elasticity of the generated bubbles to break them, a "foam suppression action" that suppresses foaming itself, and a "degassing action" that makes foamed bubbles easier to break by bonding them together. The surfactant of this embodiment may have any of these defoaming actions.

アミンオキシド型の非イオン性界面活性剤としては、例えば、第3級アミンから誘導された脂肪酸アミンオキシドが挙げられる。なお、アミンオキシド型の界面活性剤は、溶液のpHが酸性の場合、陽イオン性界面活性剤の性質を示すことがある。ただし、本実施形態の吸収液はアミン成分を含むことから、pHは塩基性である。アミンオキシド型の界面活性剤は、溶液のpHが塩基性の場合、非イオン性界面活性剤の性質を示す。したがって、本実施形態の吸収液に用いる場合、アミンオキシド型の界面活性剤は非イオン性界面活性剤といえるものである。 Examples of amine oxide type nonionic surfactants include fatty acid amine oxides derived from tertiary amines. Amine oxide type surfactants may exhibit the properties of a cationic surfactant when the pH of the solution is acidic. However, since the absorbing liquid of this embodiment contains an amine component, the pH is basic. Amine oxide type surfactants exhibit the properties of a nonionic surfactant when the pH of the solution is basic. Therefore, when used in the absorbing liquid of this embodiment, amine oxide type surfactants can be said to be nonionic surfactants.

アルカノールアミド型の非イオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪酸ジエタノールアミド等の脂肪酸アルカノールアミドが挙げられる。エステル型の非イオン性界面活性剤としては、例えば、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステルおよびしょ糖脂肪酸エステルが挙げられる。エーテルエステル型の非イオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪酸ポリエチレングリコールおよび脂肪酸ポリオキシエチレンソルビタンが挙げられる。 Examples of alkanolamide-type nonionic surfactants include fatty acid alkanolamides such as fatty acid diethanolamides. Examples of ester-type nonionic surfactants include glycerin fatty acid esters, sorbitan fatty acid esters, and sucrose fatty acid esters. Examples of ether-ester-type nonionic surfactants include fatty acid polyethylene glycols and fatty acid polyoxyethylene sorbitan.

本実施形態の界面活性剤が、脂肪酸アミンオキシドのような、第3級アミンから誘導された界面活性剤である場合、原料となる第3級アミンとしては、例えば、ヤシアルキルアミン、ジメチルココナッツアミン、ジメチルオクチルアミン、ジメチルデシルアミン、ジメチルラウリルアミン、ジメチルミリスチルアミン、ジメチルパルミチルアミン、ジメチルステアリルアミンおよびジメチルベヘニルアミンが挙げられる。なお、本実施形態の界面活性剤は上述の各例に限られない。 When the surfactant of this embodiment is a surfactant derived from a tertiary amine, such as a fatty acid amine oxide, examples of the tertiary amine used as a raw material include coconut alkylamine, dimethyl coconut amine, dimethyl octylamine, dimethyl decylamine, dimethyl laurylamine, dimethyl myristylamine, dimethyl palmitylamine, dimethyl stearylamine, and dimethyl behenylamine. The surfactant of this embodiment is not limited to the above examples.

吸収液中における本実施形態の界面活性剤の濃度は、二酸化炭素の吸収量および吸収速度の向上の点から、0.01質量%以上が好ましく、0.03質量%以上であってもよく、0.05質量%以上であってもよく、0.1質量%以上であってもよく、0.25質量%以上であってもよく、0.5質量%以上であってもよい。また、本実施形態の界面活性剤の濃度は、アミン成分による二酸化炭素の吸収を阻害しない点から、5質量%以下が好ましく、2.5質量%以下であってもよく、1質量%以下であってもよく、0.5質量%以下であってもよい。また、本実施形態の界面活性剤の濃度は、吸収液の泡立ちを防止する点から、限界ミセル濃度の10倍以下とすることが好ましい。 The concentration of the surfactant of this embodiment in the absorption liquid is preferably 0.01% by mass or more, may be 0.03% by mass or more, may be 0.05% by mass or more, may be 0.1% by mass or more, may be 0.25% by mass or more, or may be 0.5% by mass or more, from the viewpoint of improving the amount of carbon dioxide absorbed and the absorption speed. In addition, the concentration of the surfactant of this embodiment is preferably 5% by mass or less, may be 2.5% by mass or less, may be 1% by mass or less, or may be 0.5% by mass or less, from the viewpoint of not inhibiting the absorption of carbon dioxide by the amine component. In addition, the concentration of the surfactant of this embodiment is preferably 10 times or less of the critical micelle concentration, from the viewpoint of preventing foaming of the absorption liquid.

本実施形態の吸収液の25℃における表面張力は、二酸化炭素と吸収液との効率的な気液接触のために、100mN/m以下であることが好ましく、70mN/m以下であることがより好ましく、50mN/m以下であることがより好ましく、30mN/m以下であることがより好ましく、25mN/m以下であることがより好ましく、20mN/m以下であることがより好ましい。本実施形態の吸収液は、上述の通り界面活性剤を含むため、30質量%以上の高濃度のアミン成分を含んでいても、このような表面張力を容易に維持できる。したがって、本実施形態の吸収液は、二酸化炭素の吸収において、高濃度のアミン成分による高い吸収量と、低い表面張力での効率的な気液接触による高い吸収速度とを両立できる。 The surface tension of the absorbing solution of this embodiment at 25°C is preferably 100 mN/m or less, more preferably 70 mN/m or less, more preferably 50 mN/m or less, more preferably 30 mN/m or less, more preferably 25 mN/m or less, and more preferably 20 mN/m or less, for efficient gas-liquid contact between carbon dioxide and the absorbing solution. Since the absorbing solution of this embodiment contains a surfactant as described above, such a surface tension can be easily maintained even if it contains a high concentration of amine components of 30 mass% or more. Therefore, the absorbing solution of this embodiment can achieve both a high absorption amount due to a high concentration of amine components and a high absorption rate due to efficient gas-liquid contact at low surface tension in absorbing carbon dioxide.

(溶媒)
本実施形態の吸収液の溶媒は、本発明の効果を損なわなければ特に限定されない。溶媒
の例としては、水が挙げられる。アミン成分による二酸化炭素の吸収反応のうち、重炭酸イオンの生成を伴う反応では水が必要となるため、本実施形態の吸収液が水を含むことにより、アミン成分による二酸化炭素の吸収が効率的に進行する。
(solvent)
The solvent of the absorbing solution of this embodiment is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention. An example of the solvent is water. Among the reactions of absorbing carbon dioxide by the amine component, water is required for the reaction accompanying the production of bicarbonate ions, so that the absorption of carbon dioxide by the amine component proceeds efficiently by including water in the absorbing solution of this embodiment.

また、放散エネルギーを低減させることができる点で、溶媒は、水に加えて、有機溶媒を含むことが好ましい。有機溶媒は、二酸化炭素を吸収液から分離する際の加熱温度を低減し、放散エネルギーを低減させることができる点で、親水性有機溶媒であることがより好ましい。また、吸収液が親水性有機溶媒を含むことにより、吸収液による二酸化炭素の吸収量を増加させることができる。さらに、吸収液が親水性有機溶媒を含むことにより、吸収液の表面張力をより小さくできる。そのため、吸収液と二酸化炭素を含むガスとの気液接触の効率が向上し、吸収液による二酸化炭素の吸収速度を向上させることができる。 In addition, the solvent preferably contains an organic solvent in addition to water, since it can reduce the dissipation energy. The organic solvent is more preferably a hydrophilic organic solvent, since it can reduce the heating temperature when separating carbon dioxide from the absorbing liquid and reduce the dissipation energy. In addition, since the absorbing liquid contains a hydrophilic organic solvent, the amount of carbon dioxide absorbed by the absorbing liquid can be increased. Furthermore, since the absorbing liquid contains a hydrophilic organic solvent, the surface tension of the absorbing liquid can be reduced. Therefore, the efficiency of gas-liquid contact between the absorbing liquid and the gas containing carbon dioxide is improved, and the absorption rate of carbon dioxide by the absorbing liquid can be improved.

有機溶媒としては特に限定されず、例えばアルコール類、エーテル類、ケトン類およびニトリル類等が挙げられる。アルコール類としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコールおよびターシャリーブチルアルコール等が挙げられる。エーテル類としては、ジメトキシエタンおよびテトラヒドロフラン等が挙げられる。ケトン類としては、アセトン等が挙げられる。また、ニトリル類としては、アセトニトリル等が挙げられる。有機溶媒は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The organic solvent is not particularly limited, and examples thereof include alcohols, ethers, ketones, and nitriles. Examples of alcohols include methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, and tertiary butyl alcohol. Examples of ethers include dimethoxyethane and tetrahydrofuran. Examples of ketones include acetone. Examples of nitriles include acetonitrile. The organic solvent may be used alone or in combination of two or more kinds.

吸収液に含まれる有機溶媒の濃度は、5質量%以上であってもよく、10質量%以上であってもよく、15質量%以上であってもよく、20質量%以上であってもよく、25質量%以上であってもよく、30質量%以上であってもよい。また、吸収液に含まれる有機溶媒の濃度は、60質量%以下であってもよく、50質量%以下であってもよく、40質量%以下であってもよい。 The concentration of the organic solvent contained in the absorbing liquid may be 5% by mass or more, 10% by mass or more, 15% by mass or more, 20% by mass or more, 25% by mass or more, or 30% by mass or more. The concentration of the organic solvent contained in the absorbing liquid may be 60% by mass or less, 50% by mass or less, or 40% by mass or less.

吸収液に用いる有機溶媒の沸点は、特に限定されないが、40℃以上100℃未満が好ましい。一般的に二酸化炭素を含むガス中の二酸化炭素を吸収液に吸収させるときの温度は、例えば20℃以上40℃以下である。そのため、有機溶媒の沸点が40℃未満である場合、吸収液と二酸化炭素とを反応させる際に有機溶媒が気体となってしまい、有機溶媒が吸収液の溶媒として機能しない場合がある。また、有機溶媒の沸点が100℃未満であれば、有機溶媒の沸点は水の沸点よりも低くなる。吸収液が水よりも沸点の低い有機溶媒を含むことによって、吸収液から二酸化炭素を分離する際の加熱温度を低減することができる。そのため、放散エネルギーを低減させることができる。 The boiling point of the organic solvent used in the absorption liquid is not particularly limited, but is preferably 40°C or higher and lower than 100°C. In general, the temperature when carbon dioxide in a gas containing carbon dioxide is absorbed into the absorption liquid is, for example, 20°C or higher and 40°C or lower. Therefore, if the boiling point of the organic solvent is lower than 40°C, the organic solvent may become gas when the absorption liquid reacts with carbon dioxide, and the organic solvent may not function as a solvent for the absorption liquid. In addition, if the boiling point of the organic solvent is lower than 100°C, the boiling point of the organic solvent is lower than the boiling point of water. By including an organic solvent with a boiling point lower than that of water in the absorption liquid, the heating temperature when separating carbon dioxide from the absorption liquid can be reduced. Therefore, the dissipation energy can be reduced.

本実施形態の吸収液は、上述以外の成分についても、必要に応じて、本発明の効果を阻害しない範囲で含んでいてもよい。このような成分としては、例えば、本実施形態の界面活性剤とは異なる種類の腐食防止剤、劣化防止剤および消泡剤等が挙げられる。これらの成分の濃度は、本発明の効果を阻害しない範囲であれば特に限定されない。 The absorbing solution of this embodiment may contain components other than those described above, as necessary, to the extent that the effects of the present invention are not impaired. Examples of such components include corrosion inhibitors, deterioration inhibitors, and antifoaming agents of a type different from the surfactant of this embodiment. The concentrations of these components are not particularly limited as long as they are within the range that does not impair the effects of the present invention.

本実施形態の吸収液は、溶媒に本実施形態のアミン成分および本実施形態の界面活性剤を添加することによって調製できる。アミン成分中のアミンおよび界面活性剤はそれぞれ、市販のものを使用してもよいし、公知の方法によって合成したものを使用してもよい。 The absorbing liquid of this embodiment can be prepared by adding the amine component of this embodiment and the surfactant of this embodiment to a solvent. The amine and the surfactant in the amine component may be commercially available or may be synthesized by a known method.

〔二酸化炭素を分離回収する方法〕
本発明の一実施形態に係る分離回収方法(以下、「本実施形態の分離回収方法」とする)は、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を分離回収する分離回収方法であって、吸収液を、二酸化炭素を含むガスと接触させて二酸化炭素を前記ガスから分離する分離工程と、前記分離工程で得られた二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱して、吸収液から二酸化炭素を回収する回収工程と、を含み、前記吸収液は、第1級アミン、第2級アミンおよび第3級アミンからなる群より選択される少なくとも1つのアミンを含むアミン成分と、アミンオキシド型、アルカノールアミド型、エステル型およびエステル・エーテル型からなる群より選択される少なくとも1つの非イオン性界面活性剤と、を含む。
[Method for separating and capturing carbon dioxide]
A separation and recovery method according to one embodiment of the present invention (hereinafter referred to as "the separation and recovery method of the present embodiment") is a separation and recovery method for separating and recovering carbon dioxide from a gas containing carbon dioxide, and includes a separation step of contacting an absorption liquid with a gas containing carbon dioxide to separate carbon dioxide from the gas, and a recovery step of heating the absorption liquid that has absorbed carbon dioxide obtained in the separation step to recover carbon dioxide from the absorption liquid, wherein the absorption liquid includes an amine component including at least one amine selected from the group consisting of primary amines, secondary amines, and tertiary amines, and at least one nonionic surfactant selected from the group consisting of amine oxide type, alkanolamide type, ester type, and ester-ether type.

(分離工程)
分離工程において、二酸化炭素を含むガスと接触させる吸収液は、上述した〔吸収液〕の欄にて説明した本実施形態の吸収液である。吸収液を、二酸化炭素を含むガスと接触させて、二酸化炭素が吸収液に吸収されることによって、二酸化炭素が当該ガスから分離する。
(Separation process)
In the separation step, the absorbing liquid to be brought into contact with the gas containing carbon dioxide is the absorbing liquid of the present embodiment described in the above section [Absorbing Liquid]. The absorbing liquid is brought into contact with the gas containing carbon dioxide, and the carbon dioxide is absorbed into the absorbing liquid, whereby the carbon dioxide is separated from the gas.

吸収液を二酸化炭素と接触させる方法として、二酸化炭素を含むガスの吸収液中でのバブリング、二酸化炭素を含むガスの気流中への吸収液の噴霧またはスプレー、および、吸収液と二酸化炭素を含むガスとの気液向流接触等が挙げられる。吸収液による二酸化炭素の吸収は、例えば、火力発電所のボイラーおよび発電所等に備えられる吸収塔で行うことができる。 Methods for contacting the absorbing liquid with carbon dioxide include bubbling the gas containing carbon dioxide in the absorbing liquid, misting or spraying the absorbing liquid into a gas stream containing carbon dioxide, and countercurrent gas-liquid contact between the absorbing liquid and the gas containing carbon dioxide. Absorption of carbon dioxide by the absorbing liquid can be carried out, for example, in boilers at thermal power plants and in absorption towers installed in power plants, etc.

吸収液を、二酸化炭素を含むガスと接触させるときの吸収液の温度は、吸収液の組成等に応じて適宜選択することができ、例えば20℃以上40℃以下であってよい。吸収液と二酸化炭素を含むガスとの接触は、大気圧下で行ってもよいし、加圧下で行ってもよい。 The temperature of the absorbing liquid when it is brought into contact with the gas containing carbon dioxide can be appropriately selected depending on the composition of the absorbing liquid, and may be, for example, 20°C or higher and 40°C or lower. The contact between the absorbing liquid and the gas containing carbon dioxide may be carried out under atmospheric pressure or under pressure.

(回収工程)
回収工程において、分離工程で得られた二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱して、吸収液から二酸化炭素を回収する。本実施形態の分離回収方法は、親水性有機溶媒を含む吸収液を用いることによって、回収工程における放散エネルギーを低減させることができる。さらに、親水性有機溶媒によっても二酸化炭素を吸収できるため、吸収液が親水性有機溶媒を含むことで、分離工程における二酸化炭素の吸収量を増加させることができる。
(Recovery process)
In the recovery step, the absorbing liquid that has absorbed the carbon dioxide obtained in the separation step is heated to recover the carbon dioxide from the absorbing liquid. The separation and recovery method of this embodiment can reduce the energy dissipated in the recovery step by using an absorbing liquid that contains a hydrophilic organic solvent. Furthermore, since carbon dioxide can also be absorbed by a hydrophilic organic solvent, the amount of carbon dioxide absorbed in the separation step can be increased by making the absorbing liquid contain a hydrophilic organic solvent.

分離工程後の吸収液から二酸化炭素を回収する方法として、分離工程後の吸収液の加熱およびバブリング、ならびに、充填材等による二酸化炭素の吸収、等が挙げられる。分離工程後の吸収液からの二酸化炭素の回収は、例えば、火力発電所のボイラーおよび発電所等に備えられる放散塔(再生塔)で行うことができる。 Methods for recovering carbon dioxide from the absorption liquid after the separation process include heating and bubbling the absorption liquid after the separation process, and absorbing carbon dioxide using a packing material, etc. Carbon dioxide can be recovered from the absorption liquid after the separation process, for example, in a stripping tower (regeneration tower) installed in a boiler at a thermal power plant or in a power plant, etc.

回収工程における、二酸化炭素を回収するときの吸収液の温度は、水を溶媒とする従来の吸収液の場合、溶媒を蒸発させるため130℃程度まで上昇させる必要があった。一方、本実施形態の分離回収方法では、回収工程での、二酸化炭素を回収するときの吸収液の温度は、130℃よりも低くてよく、例えば、80℃以上120℃以下であってよい。本実施形態の分離回収方法は、吸収液が親水性有機溶媒を含むため、従来の回収工程の加熱温度より低い温度条件で、二酸化炭素を吸収液から放散させることができる。したがって、回収工程における放散エネルギーを低減させることができる。 In the case of a conventional absorption liquid that uses water as a solvent, the temperature of the absorption liquid when recovering carbon dioxide in the recovery process had to be raised to about 130°C in order to evaporate the solvent. On the other hand, in the separation and recovery method of this embodiment, the temperature of the absorption liquid when recovering carbon dioxide in the recovery process may be lower than 130°C, for example, may be 80°C or higher and 120°C or lower. In the separation and recovery method of this embodiment, since the absorption liquid contains a hydrophilic organic solvent, carbon dioxide can be dissipated from the absorption liquid under temperature conditions that are lower than the heating temperature in the conventional recovery process. Therefore, the dissipation energy in the recovery process can be reduced.

(他の工程)
本実施形態の分離回収方法は、本実施形態の効果が得られる範囲において、上述した工程以外の他の工程をさらに含んでいてもよい。他の工程の例として、回収工程で回収した二酸化炭素を貯蔵する貯蔵工程、等が挙げられる。
(Other processes)
The separation and recovery method of the present embodiment may further include other steps in addition to the steps described above, as long as the effects of the present embodiment can be obtained. Examples of the other steps include a storage step of storing the carbon dioxide recovered in the recovery step.

回収した二酸化炭素は、化学品の原料および食品冷凍用の冷剤等として用いることができる。 The captured carbon dioxide can be used as a raw material for chemicals and as a refrigerant for freezing food.

以下に実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明の以下の実施例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能である。 The following examples are provided to further explain the embodiments of the present invention. Of course, the present invention is not limited to the following examples, and various details are possible.

本発明の一実施例に係る吸収液および比較例に係る吸収液を用いて、それぞれ二酸化炭素の吸収および放散量を検討した。吸収液の安定性を確認するために、吸収と放散とを複数回繰り返し行った。繰り返しについては、吸収液の白濁または起泡を確認した時点で終了とし、最高10回まで繰り返した。二酸化炭素の吸収量および放散量の測定は初回時と終了時に行った。 The amount of carbon dioxide absorbed and released was examined using an absorbing solution according to an embodiment of the present invention and an absorbing solution according to a comparative example. In order to confirm the stability of the absorbing solution, absorption and release were repeated multiple times. The repetition was stopped when the absorbing solution became cloudy or foaming was confirmed, and the repetition was repeated up to 10 times. The amount of carbon dioxide absorbed and released was measured at the first and final times.

〔吸収液によるCO吸収量の測定〕
各実施例または比較例に係る吸収液100gを入れたガラス容器を恒温水槽に入れ、40℃になるように温度調整した。二酸化炭素が15体積%、窒素が85体積%となるように、それぞれ流量調整器を通して混合した模擬ガスを調整後、当該模擬ガスを、0.9リットル/分の流量で60分間、吸収液が入ったガラス容器に導いた。
[Measurement of CO2 absorption amount by absorbing solution]
A glass container containing 100 g of the absorbing solution according to each Example or Comparative Example was placed in a thermostatic water bath and the temperature was adjusted to 40° C. After adjusting the simulated gas by mixing the gas through a flow rate regulator so that the carbon dioxide content was 15% by volume and the nitrogen content was 85% by volume, the simulated gas was introduced into the glass container containing the absorbing solution at a flow rate of 0.9 L/min for 60 minutes.

ガラス容器の入口および出口における二酸化炭素濃度を、島津製作所製全有機炭素計(TOC)で測定した。60分間に流した二酸化炭素量と、ガラス容器の入口および出口の二酸化炭素の濃度差から、吸収液による二酸化炭素の吸収量を見積もった。 The carbon dioxide concentration at the inlet and outlet of the glass container was measured using a Shimadzu total organic carbon (TOC) meter. The amount of carbon dioxide absorbed by the absorbing solution was estimated from the amount of carbon dioxide flowing over 60 minutes and the difference in carbon dioxide concentration at the inlet and outlet of the glass container.

〔CO吸収後の吸収液からのCO放散量の測定〕
二酸化炭素を吸収後の吸収液が入ったガラス容器を入れた恒温槽温度を100℃に設定し、60分間での二酸化炭素の放散量を、キーエンス製気体流力計により測定し積算した。
[Measurement of CO2 emission from the absorbing solution after CO2 absorption]
The temperature of the thermostatic bath containing the glass container containing the absorbing liquid after absorbing carbon dioxide was set to 100° C., and the amount of carbon dioxide emitted for 60 minutes was measured and integrated using a gas flow meter manufactured by Keyence.

以下に、各実施例および比較例に係る吸収液の調整方法について説明する。なお、下記表1に、各実施例および比較例に係る吸収液の組成をまとめて示している。また、界面活性剤の割合は、アミン成分および水の合計量を100質量%とした場合の、外数として示している。 The method for preparing the absorbing liquid for each Example and Comparative Example is described below. The composition of the absorbing liquid for each Example and Comparative Example is summarized in Table 1 below. The proportion of the surfactant is shown as an external number when the total amount of the amine component and water is 100 mass%.

〔実施例1〕
30質量%のモノエタノールアミン、70質量%の水および0.005質量%の非イオン性界面活性剤(日油株式会社製ユニセーフ(登録商標)A-LM:アミンオキシド型)を混合して混合液を調整した。次いで、15体積%の二酸化炭素および85体積%の窒素を含むガスを、圧力101kPaで当該混合液に吹き込み、吸収液を得た。
Example 1
A mixed liquid was prepared by mixing 30% by mass of monoethanolamine, 70% by mass of water, and 0.005% by mass of a nonionic surfactant (UNISAFE (registered trademark) A-LM: amine oxide type, manufactured by NOF Corporation). Next, a gas containing 15% by volume of carbon dioxide and 85% by volume of nitrogen was blown into the mixed liquid at a pressure of 101 kPa to obtain an absorption liquid.

〔実施例2〕
30質量%のモノエタノールアミン、70質量%の水および0.05質量%の非イオン性界面活性剤(日油株式会社製ユニセーフA-LM:アミンオキシド型)を混合して混合液を調整した。次いで、15体積%の二酸化炭素および85体積%の窒素を含むガスを、圧力101kPaで当該混合液に吹き込み、吸収液を得た。
Example 2
A mixed liquid was prepared by mixing 30% by mass of monoethanolamine, 70% by mass of water, and 0.05% by mass of a nonionic surfactant (UNISAFE A-LM: amine oxide type manufactured by NOF Corporation). Next, a gas containing 15% by volume of carbon dioxide and 85% by volume of nitrogen was blown into the mixed liquid at a pressure of 101 kPa to obtain an absorption liquid.

〔実施例3〕
30質量%の2-イソプロピルアミノエタノール、70質量%の水および0.05質量%の非イオン性界面活性剤(日油株式会社製ユニセーフA-LM:アミンオキシド型)を混合して混合液を調整した。次いで、15体積%の二酸化炭素および85体積%の窒素を含むガスを、圧力101kPaで当該混合液に吹き込み、吸収液を得た。
Example 3
A mixed liquid was prepared by mixing 30% by mass of 2-isopropylaminoethanol, 70% by mass of water, and 0.05% by mass of a nonionic surfactant (UNISAFE A-LM: amine oxide type manufactured by NOF Corporation). Next, a gas containing 15% by volume of carbon dioxide and 85% by volume of nitrogen was blown into the mixed liquid at a pressure of 101 kPa to obtain an absorption liquid.

〔実施例4〕
30質量%のモノエタノールアミン、70質量%の水および1.0質量%の非イオン性界面活性剤(日油株式会社製ユニセーフA-LM:アミンオキシド型)を混合して混合液を調整した。次いで、15体積%の二酸化炭素および85体積%の窒素を含むガスを、圧力101kPaで当該混合液に吹き込み、吸収液を得た。
Example 4
A mixed liquid was prepared by mixing 30% by mass of monoethanolamine, 70% by mass of water, and 1.0% by mass of a nonionic surfactant (UNISAFE A-LM: amine oxide type manufactured by NOF Corporation). Next, a gas containing 15% by volume of carbon dioxide and 85% by volume of nitrogen was blown into the mixed liquid at a pressure of 101 kPa to obtain an absorption liquid.

〔実施例5〕
30質量%のモノエタノールアミン、5質量%のピペラジン、65質量%の水および0.005質量%の非イオン性界面活性剤(日油株式会社製ユニセーフA-LM:アミンオキシド型)を混合して混合液を調整した。次いで、15体積%の二酸化炭素および85体積%の窒素を含むガスを、圧力101kPaで当該混合液に吹き込み、吸収液を得た。
Example 5
A mixed liquid was prepared by mixing 30% by mass of monoethanolamine, 5% by mass of piperazine, 65% by mass of water, and 0.005% by mass of a nonionic surfactant (UNISAFE A-LM: amine oxide type, manufactured by NOF Corporation). Next, a gas containing 15% by volume of carbon dioxide and 85% by volume of nitrogen was blown into the mixed liquid at a pressure of 101 kPa to obtain an absorption liquid.

〔実施例6〕
60質量%のモノエタノールアミン、40質量%の水および0.1質量%の非イオン性界面活性剤(日油株式会社製ユニセーフA-LM:アミンオキシド型)を混合して混合液を調整した。次いで、15体積%の二酸化炭素および85体積%の窒素を含むガスを、圧力101kPaで当該混合液に吹き込み、吸収液を得た。
Example 6
A mixed liquid was prepared by mixing 60% by mass of monoethanolamine, 40% by mass of water, and 0.1% by mass of a nonionic surfactant (UNISAFE A-LM: amine oxide type manufactured by NOF Corporation). Next, a gas containing 15% by volume of carbon dioxide and 85% by volume of nitrogen was blown into the mixed liquid at a pressure of 101 kPa to obtain an absorption liquid.

〔実施例7〕
30質量%のモノエタノールアミン、70質量%の水および0.005質量%の非イオン性界面活性剤(日油株式会社製スタホーム(登録商標)F:アルカノールアミド型)を混合して混合液を調整した。次いで、15体積%の二酸化炭素および85体積%の窒素を含むガスを、圧力101kPaで当該混合液に吹き込み、吸収液を得た。
Example 7
A mixed liquid was prepared by mixing 30% by mass of monoethanolamine, 70% by mass of water, and 0.005% by mass of a nonionic surfactant (Stahome (registered trademark) F: alkanolamide type, manufactured by NOF Corporation). Next, a gas containing 15% by volume of carbon dioxide and 85% by volume of nitrogen was blown into the mixed liquid at a pressure of 101 kPa to obtain an absorption liquid.

〔実施例8〕
2質量%のピペラジン、60質量%のメチルジエタノールアミン、38質量%の水および0.1質量%の非イオン性界面活性剤(ライオン・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製カデナックス(登録商標)DM12D-W(C):3級アミン誘導アミンオキサイド型)を混合して混合液を調整した。次いで、15体積%の二酸化炭素および85体積%の窒素を含むガスを、圧力101kPaで当該混合液に吹き込み、吸収液を得た。
Example 8
A mixed liquid was prepared by mixing 2% by mass of piperazine, 60% by mass of methyldiethanolamine, 38% by mass of water, and 0.1% by mass of a nonionic surfactant (Cadenax (registered trademark) DM12D-W (C): tertiary amine-derived amine oxide type, manufactured by Lion Specialty Chemicals Co., Ltd.). Next, a gas containing 15% by volume of carbon dioxide and 85% by volume of nitrogen was blown into the mixed liquid at a pressure of 101 kPa to obtain an absorption liquid.

〔実施例9〕
30質量%のモノエタノールアミン、70質量%の水および10質量%の非イオン性界面活性剤(日油株式会社製ユニセーフA-LM:アミンオキシド型)を混合して混合液を調整した。次いで、15体積%の二酸化炭素および85体積%の窒素を含むガスを、圧力101kPaで当該混合液に吹き込み、吸収液を得た。
Example 9
A mixed liquid was prepared by mixing 30% by mass of monoethanolamine, 70% by mass of water, and 10% by mass of a nonionic surfactant (UNISAFE A-LM: amine oxide type manufactured by NOF Corporation). Next, a gas containing 15% by volume of carbon dioxide and 85% by volume of nitrogen was blown into the mixed liquid at a pressure of 101 kPa to obtain an absorption liquid.

〔比較例1〕
30質量%のモノエタノールアミンおよび70質量%の水を混合して混合液を調整した。次いで、15体積%の二酸化炭素および85体積%の窒素を含むガスを、圧力101kPaで当該混合液に吹き込み、吸収液を得た。
Comparative Example 1
A mixed liquid was prepared by mixing 30% by mass of monoethanolamine and 70% by mass of water. Next, a gas containing 15% by volume of carbon dioxide and 85% by volume of nitrogen was blown into the mixed liquid at a pressure of 101 kPa to obtain an absorption liquid.

〔比較例2〕
30質量%のモノエタノールアミン、70質量%の水および0.05質量%の非イオン性界面活性剤(日油株式会社製ノニオンE-202:エーテル型)を混合して混合液を調整した。次いで、15体積%の二酸化炭素および85体積%の窒素を含むガスを、圧力101kPaで当該混合液に吹き込み、吸収液を得た。
Comparative Example 2
A mixed liquid was prepared by mixing 30% by mass of monoethanolamine, 70% by mass of water, and 0.05% by mass of a nonionic surfactant (Nonion E-202: ether type, manufactured by NOF Corporation). Next, a gas containing 15% by volume of carbon dioxide and 85% by volume of nitrogen was blown into the mixed liquid at a pressure of 101 kPa to obtain an absorption liquid.

〔比較例3〕
30質量%のモノエタノールアミン、70質量%の水および0.05質量%のアニオン型界面活性剤(三洋化成工業株式会社製ビューライト(登録商標)SHAA)を混合して混合液を調整した。次いで、15体積%の二酸化炭素および85体積%の窒素を含むガスを、圧力101kPaで当該混合液に吹き込み、吸収液を得た。
Comparative Example 3
A mixed liquid was prepared by mixing 30% by mass of monoethanolamine, 70% by mass of water, and 0.05% by mass of an anionic surfactant (Viewlite (registered trademark) SHAA manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) Then, a gas containing 15% by volume of carbon dioxide and 85% by volume of nitrogen was blown into the mixed liquid at a pressure of 101 kPa to obtain an absorption liquid.

〔比較例4〕
30質量%のモノエタノールアミン、70質量%の水および0.05質量%の両性型界面活性剤(三洋化成工業株式会社製レボン(登録商標)101H)を混合して混合液を調整した。次いで、15体積%の二酸化炭素および85体積%の窒素を含むガスを、圧力101kPaで当該混合液に吹き込み、吸収液を得た。
Comparative Example 4
A mixed liquid was prepared by mixing 30% by mass of monoethanolamine, 70% by mass of water, and 0.05% by mass of an amphoteric surfactant (Revon (registered trademark) 101H manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) Then, a gas containing 15% by volume of carbon dioxide and 85% by volume of nitrogen was blown into the mixed liquid at a pressure of 101 kPa to obtain an absorption liquid.

〔比較例5〕
30質量%のモノエタノールアミン、70質量%の水および0.05質量%のカチオン型界面活性剤(三洋化成工業株式会社製カチオンG-50)を混合して混合液を調整した。次いで、15体積%の二酸化炭素および85体積%の窒素を含むガスを、圧力101kPaで当該混合液に吹き込み、吸収液を得た。
Comparative Example 5
A mixed liquid was prepared by mixing 30% by mass of monoethanolamine, 70% by mass of water, and 0.05% by mass of a cationic surfactant (Cation G-50 manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) Then, a gas containing 15% by volume of carbon dioxide and 85% by volume of nitrogen was blown into the mixed liquid at a pressure of 101 kPa to obtain an absorption liquid.

〔比較例6〕
30質量%のモノエタノールアミン、70質量%の水および0.05質量%のフッ素系界面活性剤(AGCセイケミカル株式会社製S-241:アミンオキシド型)を混合して混合液を調整した。次いで、15体積%の二酸化炭素および85体積%の窒素を含むガスを、圧力101kPaで当該混合液に吹き込み、吸収液を得た。
Comparative Example 6
A mixed liquid was prepared by mixing 30% by mass of monoethanolamine, 70% by mass of water, and 0.05% by mass of a fluorosurfactant (Amine oxide type: S-241 manufactured by AGC Seikagaku Co., Ltd.) Then, a gas containing 15% by volume of carbon dioxide and 85% by volume of nitrogen was blown into the mixed liquid at a pressure of 101 kPa to obtain an absorption liquid.

Figure 0007637524000001
Figure 0007637524000001

表1中の略称または界面活性剤は、それぞれ以下を示す;
MEA:モノエタノールアミン、
IPAE:2-イソプロピルアミノエタノール、
PZ:ピペラジン、
MDEA:メチルジエタノールアミン、
ユニセーフA-LM:ジメチルラウリル-アミンオキシド水溶液(日油株式会社)、
スタホームF:ヤシ脂肪酸ジエタノールアミド(日油株式会社)、
ノニオンE-202:エーテル型界面活性剤(日油株式会社)、
ビューライトSHAA:アニオン型界面活性剤(三洋化成工業株式会社)、
レボン101H:両性型界面活性剤(三洋化成工業株式会社)、
カチオンG-50:カチオン型界面活性剤(三洋化成工業株式会社)、
S-241:アミンオキシド型界面活性剤(AGCセイケミカル株式会社)、
カデナックスDM12D-W(C):3級アミン誘導界面活性剤(ライオン・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社)。
The abbreviations or surfactants in Table 1 respectively indicate the following:
MEA: monoethanolamine,
IPAE: 2-isopropylaminoethanol,
PZ: piperazine,
MDEA: methyldiethanolamine,
Unisafe A-LM: Dimethyl lauryl-amine oxide aqueous solution (NOF Corporation),
Stahome F: coconut fatty acid diethanolamide (NOF Corporation),
Nonion E-202: Ether type surfactant (NOF Corporation),
Viewlite SHAA: anionic surfactant (Sanyo Chemical Industries, Ltd.),
Levon 101H: amphoteric surfactant (Sanyo Chemical Industries, Ltd.),
Cation G-50: cationic surfactant (Sanyo Chemical Industries, Ltd.),
S-241: Amine oxide surfactant (AGC Sei Chemical Co., Ltd.),
Cadenax DM12D-W(C): Tertiary amine derived surfactant (Lion Specialty Chemicals Co., Ltd.).

下記表2に、各実施例および比較例に係る吸収液による二酸化炭素の吸収量および放散量を示す。表2において、「CO吸収量」は、40℃の吸収液における、吸収液1kg当たりの二酸化炭素の吸収量(g)である。また、「CO放散量」は、100℃の吸収液における、吸収液1kg当たりの二酸化炭素の放散量(g)である。「放散率」は、CO吸収量に対するCO放散量の割合(CO放散量/CO吸収量)である。「繰り返し回数」は、同じ吸収液による二酸化炭素の吸収および放散を繰り返した回数である。 Table 2 below shows the amount of carbon dioxide absorbed and released by the absorbing solution according to each Example and Comparative Example. In Table 2, " CO2 absorption amount" is the amount of carbon dioxide absorbed (g) per kg of absorbing solution at 40°C. Also, " CO2 release amount" is the amount of carbon dioxide released (g) per kg of absorbing solution at 100°C. "Release rate" is the ratio of the amount of CO2 released to the amount of CO2 absorbed ( CO2 release amount/ CO2 absorption amount). "Number of repetitions" is the number of times that the absorption and release of carbon dioxide by the same absorbing solution was repeated.

Figure 0007637524000002
Figure 0007637524000002

表2に示すように、各実施例に係る吸収液では、界面活性剤を含まない比較例1よりも、二酸化炭素の吸収量および放散量が優れていた。この傾向は、アミン成分の濃度が高い場合(実施例6および比較例1)に、特に顕著だった。また、各実施例に係る吸収液では、吸収液による二酸化炭素の吸収および放散を10回繰り返した後も、二酸化炭素の吸収量および放散量に低下は見られなかった。 As shown in Table 2, the absorption and release amounts of carbon dioxide were superior in the absorbing liquid according to each Example to Comparative Example 1, which did not contain a surfactant. This tendency was particularly noticeable when the concentration of the amine component was high (Example 6 and Comparative Example 1). Furthermore, in the absorbing liquid according to each Example, no decrease in the absorption and release amounts of carbon dioxide was observed even after the absorption and release of carbon dioxide by the absorbing liquid was repeated 10 times.

一方、本実施形態の範囲に含まれない、エーテル型の非イオン性界面活性剤(比較例2)、イオン性界面活性剤(比較例3~5)およびフッ素系界面活性剤(比較例6)では、吸収液による二酸化炭素の吸収および放散を5~8回繰り返したところで、吸収液の白濁または起泡が見られた。また、繰り返し終了時の吸収液では、初回時と比較して、二酸化炭素の吸収量、放散量および放散率が明らかに低下していた。 On the other hand, in the case of an ether-type nonionic surfactant (Comparative Example 2), an ionic surfactant (Comparative Examples 3 to 5), and a fluorochemical surfactant (Comparative Example 6), which are not included in the scope of this embodiment, the absorption liquid became cloudy or foamed after the absorption and desorption of carbon dioxide by the absorption liquid was repeated 5 to 8 times. In addition, the absorption amount, desorption amount, and desorption rate of carbon dioxide in the absorption liquid at the end of the repetitions were clearly lower than those at the initial time.

以上の結果から、本実施形態の界面活性剤は、吸収液における二酸化炭素の吸収量および放散量の向上に有効であることが示された。また、本実施形態の界面活性剤は、吸収液中での安定性に優れていることが示された。 These results show that the surfactant of this embodiment is effective in improving the amount of carbon dioxide absorbed and released in the absorption liquid. In addition, the surfactant of this embodiment is shown to have excellent stability in the absorption liquid.

本発明は、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を分離回収するための吸収液に利用することができる。 The present invention can be used as an absorption liquid for separating and recovering carbon dioxide from a gas that contains carbon dioxide.

Claims (7)

二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を分離回収するための吸収液であって、
第1級アミン、第2級アミンおよび第3級アミンからなる群より選択される少なくとも1つのアミンを含むアミン成分と、
アミンオキシド型、アルカノールアミド型、エステル型およびエステル・エーテル型からなる群より選択される少なくとも1つの非イオン性界面活性剤と、を含む水溶液である、吸収液。
An absorption liquid for separating and recovering carbon dioxide from a gas containing carbon dioxide,
an amine component comprising at least one amine selected from the group consisting of primary amines, secondary amines, and tertiary amines;
and at least one nonionic surfactant selected from the group consisting of an amine oxide type, an alkanolamide type, an ester type, and an ester-ether type.
前記非イオン性界面活性剤は、第1級アミン、第2級アミンおよび第3級アミンからなる群より選択される少なくとも1つのアミンから誘導された界面活性剤である、請求項1に記載の吸収液。 The absorbing liquid according to claim 1, wherein the nonionic surfactant is a surfactant derived from at least one amine selected from the group consisting of primary amines, secondary amines, and tertiary amines. 前記非イオン性界面活性剤は、第3級アミンから誘導された界面活性剤である、請求項2に記載の吸収液。 The absorbing liquid according to claim 2, wherein the nonionic surfactant is a surfactant derived from a tertiary amine. 前記アミン成分を30質量%以上含む、請求項1から3の何れか1項に記載の吸収液。 The absorbing solution according to any one of claims 1 to 3, containing 30% by mass or more of the amine component. 前記アミン成分は、第3級アミンと、第1級アミンおよび第2級アミンの少なくとも何れかと、を含み、第1級アミンおよび第2級アミンの合計量は、前記アミン成分の総量の10質量%以下である、請求項1から4の何れか1項に記載の吸収液。 The absorbing liquid according to any one of claims 1 to 4, wherein the amine component includes a tertiary amine and at least one of a primary amine and a secondary amine, and the total amount of the primary amine and the secondary amine is 10 mass% or less of the total amount of the amine component. 二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を分離回収する方法であって、
吸収液を、二酸化炭素を含むガスと接触させて二酸化炭素を前記ガスから分離する分離工程と、
前記分離工程で得られた二酸化炭素を吸収した前記吸収液を加熱して、二酸化炭素を吸収した前記吸収液から二酸化炭素を回収する回収工程と、を含み、
前記吸収液は、第1級アミン、第2級アミンおよび第3級アミンからなる群より選択される少なくとも1つのアミンを含むアミン成分と、アミンオキシド型、アルカノールアミド型、エステル型およびエステル・エーテル型からなる群より選択される少なくとも1つの非イオン性界面活性剤と、を含む水溶液である、分離回収方法。
A method for separating and recovering carbon dioxide from a gas containing carbon dioxide, comprising the steps of:
a separation step of contacting the absorption liquid with a gas containing carbon dioxide to separate the carbon dioxide from the gas;
A recovery step of heating the absorption liquid that has absorbed the carbon dioxide obtained in the separation step and recovering the carbon dioxide from the absorption liquid that has absorbed the carbon dioxide,
the absorption liquid is an aqueous solution containing an amine component including at least one amine selected from the group consisting of primary amines, secondary amines, and tertiary amines, and at least one nonionic surfactant selected from the group consisting of amine oxide type, alkanolamide type, ester type, and ester-ether type.
前記回収工程において、二酸化炭素を吸収した前記吸収液を80℃以上120℃以下で加熱する、請求項6に記載の分離回収方法。 The separation and recovery method according to claim 6, wherein in the recovery step, the absorption liquid having absorbed carbon dioxide is heated at a temperature of 80°C or higher and 120°C or lower.
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