JP7839328B2 - Carbon dioxide absorbent, carbon dioxide separation method, carbon dioxide separation and recovery method, and apparatus using carbon dioxide absorbent - Google Patents
Carbon dioxide absorbent, carbon dioxide separation method, carbon dioxide separation and recovery method, and apparatus using carbon dioxide absorbentInfo
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Description
本発明は、二酸化炭素吸収剤用化合物、二酸化炭素吸収剤、二酸化炭素分離方法、二酸化炭素分離回収方法、及び二酸化炭素吸収剤を用いた装置に関する。 This invention relates to a compound for carbon dioxide absorbent, a carbon dioxide absorbent, a carbon dioxide separation method, a carbon dioxide separation and recovery method, and an apparatus using a carbon dioxide absorbent.
近年、産業活動による石油、石炭などの化石燃料の消費増大や森林の伐採により、大気中の二酸化炭素やメタンといった温室効果ガスの濃度が増加し続けており、地球規模で気温が上昇する地球温暖化が進行している。このまま温暖化が進行すると、地表の砂漠化や海面の上昇、生態系の変化など、様々な面で深刻な影響が現れると考えられている。 In recent years, increased consumption of fossil fuels such as oil and coal due to industrial activities, as well as deforestation, has led to a continuous increase in the concentration of greenhouse gases such as carbon dioxide and methane in the atmosphere, resulting in global warming. If this warming continues at this rate, it is believed that serious consequences will emerge in various areas, including desertification of the Earth's surface, rising sea levels, and changes in ecosystems.
このような中、地球温暖化を防ぐために、温室効果ガス削減を目的として二酸化炭素排出を抑制すると共に、二酸化炭素を回収する技術が注目されている。二酸化炭素を回収する技術としては、化学吸収法、物理吸収法、固体吸収法、膜分離法等があるが、幅広い濃度に対応できる方法として、主に化学吸収法が使用されている。この化学吸収法は、二酸化炭素を化学反応によって液体に吸収させ、その吸収液を加熱することにより二酸化炭素を放出させて回収するものである。 In this context, technologies for reducing carbon dioxide emissions and capturing carbon dioxide are attracting attention as a means of preventing global warming. While there are various carbon dioxide capture technologies, including chemical absorption, physical absorption, solid absorption, and membrane separation, chemical absorption is primarily used due to its ability to handle a wide range of concentrations. This method involves absorbing carbon dioxide into a liquid through a chemical reaction, and then releasing the carbon dioxide by heating the absorbent liquid.
二酸化炭素を吸収させる際に使用する液体として、例えば、特許文献1では、カチオンに1以上の1級又は2級アミノ基、及びエチレンジアミン又はプロピレンジアミン骨格を有するアミニウムを有するイオン液体が開示されている。 As a liquid used for absorbing carbon dioxide, for example, Patent Document 1 discloses an ionic liquid having one or more primary or secondary amino groups in the cation and an ethylenediamine or propylenediamine skeleton of amino acid.
前記特許文献1に記載の二酸化炭素吸収剤は、室温で多量の二酸化炭素を吸収することができるものの、二酸化炭素の吸収性能には更なる改善の余地がある。 Although the carbon dioxide absorbent described in Patent Document 1 can absorb a large amount of carbon dioxide at room temperature, there is still room for further improvement in its carbon dioxide absorption performance.
従って、本発明の目的は、二酸化炭素の吸収性能に優れる二酸化炭素吸収剤用化合物及び二酸化炭素吸収剤、更に上記二酸化炭素の吸収性能に加え、吸収剤を再生する際に二酸化炭素を容易に脱離させることができる二酸化炭素吸収剤、その二酸化炭素吸収剤を使用した二酸化炭素分離方法、二酸化炭素分離回収方法、及びその二酸化炭素吸収剤を用いた装置を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to provide a carbon dioxide absorbent compound and carbon dioxide absorbent with excellent carbon dioxide absorption performance, a carbon dioxide absorbent that, in addition to the above carbon dioxide absorption performance, allows for easy desorption of carbon dioxide during regeneration of the absorbent, a carbon dioxide separation method using the carbon dioxide absorbent, a carbon dioxide separation and recovery method, and an apparatus using the carbon dioxide absorbent.
本発明者らは、上記実情に鑑み鋭意研究を重ねた結果、下記一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物は、従来よりも二酸化炭素の吸収性能に優れ、更に該二酸化炭素吸収剤を再生する際に二酸化炭素を容易に脱離させることができること等を見出し、本発明を完成するに至った。 In view of the above circumstances, the inventors of this invention conducted extensive research and, as a result, discovered that the phosphine oxide compound represented by the following general formula (1) has superior carbon dioxide absorption performance compared to conventional compounds, and furthermore, carbon dioxide can be easily removed when the carbon dioxide absorbent is regenerated. Based on these findings, the inventors have completed the present invention.
(式中、a、b及びcは1以上10以下の整数を表し、R1、R2及びR3は、それぞれ独立してアミノ基又はヒドロキシ基を表し、R1、R2及びR3の少なくとも1つがアミノ基である。) (In the formula, a, b, and c represent integers between 1 and 10, R1 , R2 , and R3 each independently represent an amino group or a hydroxyl group, and at least one of R1 , R2 , and R3 is an amino group.)
すなわち、本発明(1)は、下記一般式(1): In other words, the present invention (1) is based on the following general formula (1):
(式中、a、b及びcは1以上10以下の整数を表し、R1、R2及びR3は、それぞれ独立してアミノ基又はヒドロキシ基を表し、R1、R2及びR3の少なくとも1つがアミノ基である。)
で表されるホスフィンオキシド化合物であることを特徴とする二酸化炭素吸収剤用化合物を提供するものである。
(In the formula, a, b, and c represent integers between 1 and 10, R1 , R2 , and R3 each independently represent an amino group or a hydroxyl group, and at least one of R1 , R2 , and R3 is an amino group.)
This invention provides a compound for carbon dioxide absorbers, characterized by being a phosphine oxide compound represented by [formula].
また、本発明(2)は、本発明(1)の二酸化炭素吸収剤用化合物を含むことを特徴とする二酸化炭素吸収剤を提供するものである。 Furthermore, the present invention (2) provides a carbon dioxide absorbent characterized by containing the carbon dioxide absorbent compound of the present invention (1).
また、本発明(3)は、本発明(2)の二酸化炭素吸収剤に、二酸化炭素を含む混合ガスを接触させて、該二酸化炭素吸収剤に、該混合ガス中の二酸化炭素を吸収させることにより、該混合ガスから二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離工程を有することを特徴とする二酸化炭素分離方法を提供するものである。 Furthermore, the present invention (3) provides a carbon dioxide separation method characterized by having a carbon dioxide separation step in which a carbon dioxide-containing mixed gas is brought into contact with the carbon dioxide absorbent of the present invention (2), causing the carbon dioxide absorbent to absorb the carbon dioxide in the mixed gas, thereby separating the carbon dioxide from the mixed gas.
また、本発明(4)は、本発明(2)の二酸化炭素吸収剤に、二酸化炭素を含む混合ガスを接触させて、該二酸化炭素吸収剤に、該混合ガス中の二酸化炭素を吸収させることにより、該混合ガスから二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離工程と、該二酸化炭素分離工程で二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収剤を、50℃以上150℃以下の温度で加熱して、該二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収剤から二酸化炭素を脱離させることにより、該二酸化炭素吸収剤を再生させると共に、脱離させた二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収工程と、を有することを特徴とする二酸化炭素分離回収方法を提供するものである。 Furthermore, the present invention (4) provides a carbon dioxide separation and recovery method characterized by comprising: a carbon dioxide separation step of contacting the carbon dioxide absorbent of the present invention (2) with a mixed gas containing carbon dioxide, thereby separating carbon dioxide from the mixed gas by allowing the carbon dioxide absorbent to absorb the carbon dioxide in the mixed gas; and a carbon dioxide recovery step of heating the carbon dioxide absorbent that has absorbed carbon dioxide in the carbon dioxide separation step at a temperature of 50°C to 150°C, thereby desorbing carbon dioxide from the carbon dioxide absorbent, thereby regenerating the carbon dioxide absorbent and recovering the desorbed carbon dioxide.
また、本発明(5)は、本発明(2)の二酸化炭素吸収剤が用いられていることを特徴とする装置を提供するものである。 Furthermore, the present invention (5) provides an apparatus characterized in that the carbon dioxide absorbent of the present invention ( 2 ) is used.
本発明によれば、二酸化炭素の吸収性能に優れる二酸化炭素吸収剤用化合物及び二酸化炭素吸収剤、更に上記二酸化炭素の吸収性能に加え、吸収剤を再生する際に二酸化炭素を容易に脱離させることができる二酸化炭素吸収剤、本発明の二酸化炭素吸収剤を使用した二酸化炭素分離方法、二酸化炭素分離回収方法、及び本発明の二酸化炭素吸収剤を用いた装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a carbon dioxide absorbent compound and carbon dioxide absorbent with excellent carbon dioxide absorption performance, a carbon dioxide absorbent that, in addition to the above carbon dioxide absorption performance, allows for easy desorption of carbon dioxide during regeneration of the absorbent, a carbon dioxide separation method using the carbon dioxide absorbent of the present invention, a carbon dioxide separation and recovery method, and an apparatus using the carbon dioxide absorbent of the present invention.
以下、本発明を好ましい実施形態に基づき説明する。
本発明の二酸化炭素吸収剤用化合物は、下記一般式(1):
The present invention will be described below based on preferred embodiments.
The carbon dioxide absorbent compound of the present invention is given by the following general formula (1):
(式中、a、b及びcは1以上10以下の整数を表し、R1、R2及びR3は、それぞれ独立してアミノ基又はヒドロキシ基を表し、R1、R2及びR3の少なくとも1つがアミノ基である。)
で表されるホスフィンオキシド化合物である。
(In the formula, a, b, and c represent integers between 1 and 10, R1 , R2 , and R3 each independently represent an amino group or a hydroxyl group, and at least one of R1 , R2 , and R3 is an amino group.)
It is a phosphine oxide compound represented by [formula].
一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物は、ホスフィンオキシド構造(α3P=O)を有することにより、耐熱性が高く、二酸化炭素吸収剤の二酸化炭素吸収後の再生時の加熱温度範囲、例えば50℃以上150℃以下の加熱温度範囲での蒸気圧は低く、揮発性はほとんど有しない。 The phosphine oxide compound represented by general formula (1) has a phosphine oxide structure ( α3P =O), which gives it high heat resistance, a low vapor pressure in the heating temperature range during regeneration after carbon dioxide absorption of the carbon dioxide absorbent, for example, in the heating temperature range of 50°C to 150°C, and it has almost no volatility.
一般式(1)中、a、b及びcは1以上10以下、好ましくは1以上4以下、より好ましくは3以上4以下の整数を表す。a、b及びcの数は、それぞれ同一でもよく、異なってもよいが、合成が容易となる観点から同一であることが好ましい。本発明においては、工業的に入手しやすい点から、a、b及びcはそれぞれ3であることが特に好ましい。 In general formula (1), a, b, and c represent integers between 1 and 10, preferably between 1 and 4, and more preferably between 3 and 4. The numbers a, b, and c may be the same or different, but it is preferable that they be the same from the viewpoint of facilitating synthesis. In this invention, it is particularly preferable that a, b, and c are each 3, from the viewpoint of industrial availability.
一般式(1)中のR1、R2及びR3は、それぞれ独立してアミノ基(-NH2)又はヒドロキシ基(-OH)を表す。R1、R2及びR3は、それぞれ同一でもよく、異なってもよいが、合成が容易となる観点から同一であることが好ましい。本発明においては、二酸化炭素の吸収性能の観点から、R1、R2及びR3は、少なくとも1つがアミノ基であり、いずれもアミノ基であることが好ましい。 In general formula (1), R1 , R2 , and R3 each independently represent an amino group ( -NH2 ) or a hydroxyl group (-OH). R1 , R2 , and R3 may be the same or different, but it is preferable that they be the same from the viewpoint of facilitating synthesis. In the present invention, from the viewpoint of carbon dioxide absorption performance, it is preferable that at least one of R1 , R2 , and R3 is an amino group, and all of them are amino groups.
本発明の二酸化炭素吸収剤用化合物は、一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物のアミノ基が二酸化炭素と反応することにより、二酸化炭素を吸収することができる。つまり、本発明の二酸化炭素吸収剤用化合物は、二酸化炭素吸収剤において二酸化炭素を吸収するための物質として用いられる化合物である。 The carbon dioxide absorbent compound of the present invention can absorb carbon dioxide through the reaction of the amino group of the phosphine oxide compound represented by general formula (1) with carbon dioxide. In other words, the carbon dioxide absorbent compound of the present invention is a compound used as a substance for absorbing carbon dioxide in a carbon dioxide absorbent.
本発明の二酸化炭素吸収剤は、本発明の二酸化炭素吸収剤用化合物を含むことを特徴とする二酸化炭素吸収剤である。つまり、本発明の二酸化炭素吸収剤は、一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物を含むことを特徴とする二酸化炭素吸収剤である。本発明の二酸化炭素吸収剤において、一般式(1)で表されるホスフィンオキシドが二酸化炭素を吸収する。本発明の二酸化炭素吸収剤に係る一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物は、本発明の二酸化炭素吸収剤用化合物に係る一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物と同様である。 The carbon dioxide absorbent of the present invention is characterized by containing the carbon dioxide absorbent compound of the present invention. In other words, the carbon dioxide absorbent of the present invention is characterized by containing a phosphine oxide compound represented by general formula (1). In the carbon dioxide absorbent of the present invention, the phosphine oxide represented by general formula (1) absorbs carbon dioxide. The phosphine oxide compound represented by general formula (1) in the carbon dioxide absorbent of the present invention is the same as the phosphine oxide compound represented by general formula (1) in the carbon dioxide absorbent compound of the present invention.
本発明の二酸化炭素吸収剤において、一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物の存在形態は、特に制限されず、例えば、担体に担持されて存在していてもよいし、水溶媒に溶解して存在していてもよいし、可溶な有機溶媒またはアミン化合物との混合物であってもよい。 In the carbon dioxide absorbent of the present invention, the form in which the phosphine oxide compound represented by general formula (1) exists is not particularly limited. For example, it may be supported on a carrier, dissolved in an aqueous solvent, or in a mixture with a soluble organic solvent or amine compound.
本発明の二酸化炭素吸収剤は、多孔質担体と、多孔質担体に担持されている本発明の二酸化炭素吸収剤用化合物と、からなることを特徴とする二酸化炭素吸収剤である。つまり、本発明の二酸化炭素吸収剤は、多孔質担体と、多孔質担体に担持されている一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物と、からなることを特徴とする二酸化炭素吸収剤である。そして、本発明の二酸化炭素吸収剤では、液体である一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物が、多孔質担体の細孔内に取り込まれて物理的に吸着されることにより、一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物が、多孔質担体に担持されて存在している。 The carbon dioxide absorbent of the present invention is characterized by comprising a porous carrier and a carbon dioxide absorbent compound of the present invention supported on the porous carrier. In other words, the carbon dioxide absorbent of the present invention is characterized by comprising a porous carrier and a phosphine oxide compound represented by general formula (1) supported on the porous carrier. Furthermore, in the carbon dioxide absorbent of the present invention, the liquid phosphine oxide compound represented by general formula (1) is incorporated into the pores of the porous carrier and physically adsorbed, thereby enabling the phosphine oxide compound represented by general formula (1) to be supported on the porous carrier.
本発明の二酸化炭素吸収剤に係る多孔質担体は、内部に細孔を多数有する多孔質構造であり、且つ、内部の細孔に一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物を取り込み、一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物を物理的に吸着して細孔内に保持することができるものであれば、特に制限されない。多孔質担体としては活性炭、シリカゲル、層状珪酸塩、メソポーラスシリカ、ゼオライト、バーミキュライト、モレキュラーシーブ、多孔質シリカ、珪藻土、多孔性樹脂、多孔性繊維、多孔性金属有機構造体、多孔質アルミナ、多孔質セラミック、ポーラスコンクリート、活性白土、粘土鉱物又はこれらの複合体等が挙げられ、一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物の担持量を多くすることができる点で、活性炭、シリカゲル、メソポーラスシリカ、ゼオライト、モレキュラーシーブ、アルミナとシリカゲルの複合体、アルミナとメソポーラスシリカの複合体が好ましい。また、多孔質担体が、細孔内に水を保持することができる多孔質体、例えば、活性炭、シリカゲル、メソポーラスシリカ、ゼオライト、モレキュラーシーブ、アルミナとシリカゲルの複合体、アルミナとメソポーラスシリカの複合体等であることにより、二酸化炭素を含有する被処理ガスが水分を含有する場合に、多孔質体の細孔に被処理ガス中の水分が吸着されるため、二酸化炭素吸収剤用化合物が多孔質担体から溶出することを防ぐことが可能となり、二酸化炭素吸収剤の二酸化炭素の吸収性能が高くなる点で、好ましい。細孔内に水を保持することができる多孔質体は、細孔内に水を保持することができるものであれば、特に制限されないが、例えば、5~30質量%、好ましくは10~25質量%の含水率で含水することができるものが挙げられる。 The porous carrier for the carbon dioxide absorbent of the present invention is not particularly limited as long as it has a porous structure having many pores inside, and can take in a phosphine oxide compound represented by general formula (1) into its internal pores and physically adsorb and retain the phosphine oxide compound represented by general formula (1) within the pores. Examples of porous carriers include activated carbon, silica gel, layered silicates, mesoporous silica, zeolites, vermiculite, molecular sieves, porous silica, diatomaceous earth, porous resins, porous fibers, porous metal-organic structures, porous alumina, porous ceramics, porous concrete, activated clay, clay minerals, or composites thereof. Activated carbon, silica gel, mesoporous silica, zeolites, molecular sieves, composites of alumina and silica gel, and composites of alumina and mesoporous silica are preferred in that they can support a large amount of the phosphine oxide compound represented by general formula (1). Furthermore, if the porous support is a porous material capable of retaining water within its pores, such as activated carbon, silica gel, mesoporous silica, zeolite, molecular sieve, alumina-silica gel composite, or alumina-mesoporous silica composite, then when the treated gas containing carbon dioxide also contains moisture, the moisture in the treated gas is adsorbed into the pores of the porous material. This prevents the carbon dioxide absorbent compound from leaching out of the porous support, thus improving the carbon dioxide absorption performance of the carbon dioxide absorbent. The porous material capable of retaining water within its pores is not particularly limited, but examples include materials capable of containing water at a water content of 5 to 30% by mass, preferably 10 to 25% by mass.
多孔質担体のBET比表面積は、好ましくは1.0×101~5.0×103m2/g、好ましくは5.0×101~2.0×103m2/gである。また、多孔質担体のガス吸着法による細孔容積は、好ましくは0.1~2.0cm3/g、好ましくは0.3~1.5cm3/gである。 The BET specific surface area of the porous carrier is preferably 1.0 × 10¹ to 5.0 × 10³ m² /g, and more preferably 5.0 × 10¹ to 2.0 × 10³ m² /g. Furthermore, the pore volume of the porous carrier by gas adsorption method is preferably 0.1 to 2.0 cm³ /g, and more preferably 0.3 to 1.5 cm³ /g.
多孔質担体の形状は、例えば、粒状、粉末状、繊維状、板状、円柱状、ハニカム状、ダイス状、直方体状等を挙げることができる。これらのうち、二酸化炭素を含む混合ガスとの接触性や、カラム、塔などの充填設備への充填性の観点から、粒状又は粉末状であることが好ましい。なお、多孔質担体は、成形体であってもよい。 The porous carrier can take the form of, for example, granular, powdery, fibrous, plate-like, cylindrical, honeycomb-like, die-like, or rectangular parallelepiped. Of these, granular or powdery forms are preferred from the viewpoint of contact with mixed gases containing carbon dioxide and packing into packing equipment such as columns and towers. The porous carrier may also be a molded body.
多孔質担体の中では、取り扱いの容易さ、液体状の一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物を容易に担持できる観点から、活性炭、シリカゲル、メソポーラスシリカ、ゼオライト、モレキュラーシーブ、アルミナとシリカゲルの複合体、アルミナとメソポーラスシリカの複合体が好ましく、活性炭、シリカゲル、メソポーラスシリカ、アルミナとシリカゲルの複合体、アルミナとメソポーラスシリカの複合体であることが特に好ましい。 Among porous supports, activated carbon, silica gel, mesoporous silica, zeolite, molecular sieve, alumina-silica gel composites, and alumina-mesoporous silica composites are preferred from the viewpoint of ease of handling and the ability to easily support liquid phosphine oxide compounds represented by general formula (1). Activated carbon, silica gel, mesoporous silica, alumina-silica gel composites, and alumina-mesoporous silica composites are particularly preferred.
本発明において用いられる活性炭としては、種々の活性炭を使用することができ、例えば、木材、ヤシ殻、石炭、石油ピッチ、コークス、コールタール等を原料とする活性炭が挙げられる。活性炭は成形体であってもよい。また、活性炭は、前記した多孔質担体の特性に加えて、JIS K1474(活性炭試験方法)により測定した物性値として、乾燥減量が0.1~5.0%であり、強熱残分が0.1~5.0%であり、充填密度が0.25~0.85g/mlであり、アセトン吸着性能が14.0~41.0%であり、ヨウ素吸着性能が600~2600mg/gであり、硬さが90.0~100.0%であることが好ましい。 In this invention, various types of activated carbon can be used, including, for example, activated carbon made from wood, coconut shells, coal, petroleum pitch, coke, coal tar, etc. The activated carbon may also be in molded form. Furthermore, in addition to the characteristics of the porous carrier described above, the activated carbon preferably has the following physical properties, as measured according to JIS K1474 (Activated Carbon Test Method): a loss on drying of 0.1 to 5.0%, a residue on ignition of 0.1 to 5.0%, a packing density of 0.25 to 0.85 g/ml, an acetone adsorption capacity of 14.0 to 41.0%, an iodine adsorption capacity of 600 to 2600 mg/g, and a hardness of 90.0 to 100.0%.
本発明において用いられるシリカゲルとしては、種々のシリカゲルが挙げられ、例えば、酸化珪素を99質量%以上、特に99.9質量%以上含むものが好ましい。シリカゲルは成形体であってもよい。また、シリカゲルは、前記した多孔質担体の特性に加えて、走査型電子顕微鏡により測定される平均粒子径が0.005~10mmであることが好ましく、乾燥減量が10%以下であることが好ましい。 Various types of silica gel can be used in this invention, and for example, those containing 99% or more by mass of silicon dioxide, particularly 99.9% or more by mass, are preferred. The silica gel may also be a molded body. Furthermore, in addition to the porous carrier properties described above, the silica gel preferably has an average particle size of 0.005 to 10 mm as measured by a scanning electron microscope, and preferably a drying loss of 10% or less.
本発明において用いられるゼオライトとしては、種々のゼオライトを使用することができ、例えば、LTA型ゼオライト、FER型ゼオライト、MWW型ゼオライト、MFI型ゼオライト、MOR型ゼオライト、LTL型ゼオライト、FAU型ゼオライト、BEA型ゼオライト等が挙げられる。ゼオライトは成形体であってもよい。また、ゼオライトは、前記した多孔質担体の特性に加えて、走査型電子顕微鏡により測定される平均粒子径が0.01~15mmであることが好ましい。 Various types of zeolites can be used in this invention, including, for example, LTA-type zeolite, FER-type zeolite, MWW-type zeolite, MFI-type zeolite, MOR-type zeolite, LTL-type zeolite, FAU-type zeolite, and BEA-type zeolite. The zeolite may also be a molded body. Furthermore, in addition to the porous carrier properties described above, it is preferable that the zeolite has an average particle size of 0.01 to 15 mm as measured by a scanning electron microscope.
なお、本発明の二酸化炭素吸収剤において、多孔質担体に2種以上の一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物が担持されている場合、2種以上の一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物が混合された混合液の状態で担持されていてもよいし、あるいは、2種以上の一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物のそれぞれが、多孔質担体の別の部分に担持されていてもよい。つまり、例えば、2種の一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物を多孔質担体に担持する場合、2種の一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物を先に混合しておき、得られる混合液を多孔質担体の細孔内に取り込ませて担持させてもよいし、あるいは、先に、2種の一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物のうちの1種を、多孔質担体の細孔内に取り込ませ、次いで、もう1種の一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物を、多孔質担体の細孔内に取り込ませて、2種の一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物を担持させてもよい。3種以上の一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物を多孔質担体に担持する場合も同様である。 Furthermore, in the carbon dioxide absorbent of the present invention, when two or more phosphine oxide compounds represented by general formula (1) are supported on a porous carrier, the two or more phosphine oxide compounds represented by general formula (1) may be supported in the form of a mixed solution, or each of the two or more phosphine oxide compounds represented by general formula (1) may be supported on a different part of the porous carrier. That is, for example, when supporting two phosphine oxide compounds represented by general formula (1) on a porous carrier, the two phosphine oxide compounds represented by general formula (1) may be mixed first, and the resulting mixed solution may be incorporated into the pores of the porous carrier and supported, or one of the two phosphine oxide compounds represented by general formula (1) may be incorporated into the pores of the porous carrier first, and then the other phosphine oxide compound represented by general formula (1) may be incorporated into the pores of the porous carrier to support the two phosphine oxide compounds represented by general formula (1). The same applies when three or more phosphine oxide compounds represented by general formula (1) are supported on a porous carrier.
本発明の二酸化炭素吸収剤における一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物の添着率(含有率)は、特に制限されないが、二酸化炭素吸収剤全体に対し、好ましくは5~60質量%、より好ましくは5~55質量%、特に好ましくは10~55質量%である。二酸化炭素吸収剤における一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物の添着量が上記範囲にあることにより、多孔質担体の細孔の内部表面に、均一に存在することで、効率的に二酸化炭素を吸収することができる。 The deposition rate (content) of the phosphine oxide compound represented by general formula (1) in the carbon dioxide absorbent of the present invention is not particularly limited, but is preferably 5 to 60% by mass, more preferably 5 to 55% by mass, and particularly preferably 10 to 55% by mass, relative to the total carbon dioxide absorbent. By having the amount of phosphine oxide compound represented by general formula (1) deposited in the carbon dioxide absorbent within this range, it can be uniformly present on the inner surface of the pores of the porous carrier, thereby enabling efficient absorption of carbon dioxide.
本発明の二酸化炭素吸収剤は、多孔質担体に担持されているものが、二酸化炭素の化学的吸着が可能な一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物である。これにより、二酸化炭素吸収剤の温度が-20℃以上60℃以下である場合に二酸化炭素をより効率的に吸収でき、且つ、二酸化炭素の脱離が容易であるため二酸化炭素吸収剤の再生が容易である。 The carbon dioxide absorbent of the present invention is a phosphine oxide compound represented by general formula (1) that is capable of chemical adsorption of carbon dioxide, supported on a porous carrier. This allows for more efficient absorption of carbon dioxide when the carbon dioxide absorbent's temperature is between -20°C and 60°C, and facilitates the desorption of carbon dioxide, thus facilitating the regeneration of the carbon dioxide absorbent.
本発明の二酸化炭素吸収剤は、表面積が大きな多孔質担体の表面に広がって存在しているため、一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物と二酸化炭素との接触面積を大きくすることができる。そのため、本発明の二酸化炭素吸収剤は、二酸化炭素の吸収効率を高くすることができる。 Because the carbon dioxide absorbent of the present invention is spread across the surface of a porous carrier with a large surface area, the contact area between the phosphine oxide compound represented by general formula (1) and carbon dioxide can be increased. Therefore, the carbon dioxide absorbent of the present invention can achieve high carbon dioxide absorption efficiency.
本発明の二酸化炭素吸収剤は、固体の担体に担持された形態なので、カラムや反応塔に充填されて使用されることができる。そして、本発明の二酸化炭素吸収剤は、液状の二酸化炭素吸収剤に比べ、カラムや反応塔に充填されたときに、適切な隙間が形成されるので、二酸化炭素又は二酸化炭素含有ガスとより効率的に接触することができる。 The carbon dioxide absorbent of the present invention, being supported on a solid carrier, can be used by filling columns and reaction towers. Furthermore, compared to liquid carbon dioxide absorbents, the carbon dioxide absorbent of the present invention forms appropriate gaps when filled into columns and reaction towers, allowing for more efficient contact with carbon dioxide or carbon dioxide-containing gases.
本発明の二酸化炭素吸収剤は、二酸化炭素を含む混合ガスから、二酸化炭素を分離回収することができる。前記混合ガスは、二酸化炭素を含むガスであれば、その他の成分は特に限定されない。前記その他の成分としては、例えば、酸素、窒素、一酸化炭素、一酸化窒素、二酸化窒素、一酸化二窒素、三酸化二窒素、四酸化二窒素、五酸化二窒素、一酸化硫黄、二酸化硫黄、三酸化硫黄、リン酸、硫酸、硝酸、塩酸、水等が挙げられる。なお、前記混合ガス中の二酸化炭素の濃度は特に限定されず、純度が100%程度の高濃度であってもよく、大気中に存在する程度の濃度であってもよい。 The carbon dioxide absorbent of the present invention can separate and recover carbon dioxide from a mixed gas containing carbon dioxide. The other components of the mixed gas are not particularly limited, as long as the gas contains carbon dioxide. Examples of these other components include oxygen, nitrogen, carbon monoxide, nitric oxide, nitrogen dioxide, dinitrogen monoxide, dinitrogen trioxide, dinitrogen tetroxide, dinitrogen pentoxide, sulfur monoxide, sulfur dioxide, sulfur trioxide, phosphoric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, and water. The concentration of carbon dioxide in the mixed gas is not particularly limited; it may be a high concentration with a purity of about 100%, or it may be at a concentration similar to that found in the atmosphere.
本発明の二酸化炭素吸収剤は、例えば、石炭火力発電所や天然ガス火力発電所等の発電所、化学プラントや廃棄物処理場や製鉄所等の工場、自動車や航空機や船舶等の輸送用機器などから排出される二酸化炭素を含む混合ガスから、二酸化炭素を分離回収するための吸収剤として有用である。また、大気中から直接二酸化炭素を分離回収するDAC(Direct Air Capture)装置に用いられる吸収剤としても有用である。
つまり、本発明の二酸化炭素吸収剤は、発電所、工場及び輸送用機器において使用される装置やDAC装置等の各種装置に用いられる二酸化炭素の吸収剤として、好適である。
The carbon dioxide absorbent of the present invention is useful as an absorbent for separating and recovering carbon dioxide from mixed gases containing carbon dioxide emitted from sources such as power plants (coal-fired power plants, natural gas-fired power plants, etc.), factories (chemical plants, waste treatment plants, steel mills, etc.), and transportation equipment (automobiles, aircraft, ships, etc.). It is also useful as an absorbent used in DAC (Direct Air Capture) systems that directly separate and recover carbon dioxide from the atmosphere.
In other words, the carbon dioxide absorbent of the present invention is suitable as a carbon dioxide absorbent used in various devices such as equipment used in power plants, factories, and transportation equipment, as well as DAC devices.
次いで、本発明の二酸化炭素吸収剤を用いた二酸化炭素分離方法及び二酸化炭素分離回収方法について説明する。 Next, a method for separating carbon dioxide and a method for separating and recovering carbon dioxide using the carbon dioxide absorbent of the present invention will be described.
本発明の二酸化炭素分離方法は、本発明の二酸化炭素吸収剤に、二酸化炭素を含む混合ガスを接触させて、該二酸化炭素吸収剤に、該混合ガス中の二酸化炭素を吸収させることにより、該混合ガスから二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離工程(A)を有することを特徴とする二酸化炭素分離方法である。 The present invention relates to a carbon dioxide separation method characterized by having a carbon dioxide separation step (A) in which a carbon dioxide absorbent of the present invention is brought into contact with a mixed gas containing carbon dioxide, and the carbon dioxide absorbent absorbs the carbon dioxide in the mixed gas, thereby separating the carbon dioxide from the mixed gas.
本発明の二酸化炭素分離回収方法は、本発明の二酸化炭素吸収剤に、二酸化炭素を含む混合ガスを接触させて、該二酸化炭素吸収剤に、該混合ガス中の二酸化炭素を吸収させることにより、該混合ガスから二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離工程(A)と、該二酸化炭素分離工程で二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収剤を、50℃以上150℃以下の温度で加熱して、該二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収剤から二酸化炭素を脱離させることにより、該二酸化炭素吸収剤を再生させると共に、脱離させた二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収工程(B)と、を有することを特徴とする二酸化炭素分離回収方法である。 The present invention provides a carbon dioxide separation and recovery method comprising: a carbon dioxide separation step (A) in which a carbon dioxide absorbent of the present invention is brought into contact with a mixed gas containing carbon dioxide, thereby separating carbon dioxide from the mixed gas by allowing the carbon dioxide absorbent to absorb the carbon dioxide in the mixed gas; and a carbon dioxide recovery step (B) in which the carbon dioxide absorbent that has absorbed carbon dioxide in the carbon dioxide separation step is heated at a temperature of 50°C to 150°C to desorb carbon dioxide from the carbon dioxide absorbent, thereby regenerating the carbon dioxide absorbent and recovering the desorbed carbon dioxide.
本発明の二酸化炭素分離方法と本発明の二酸化炭素分離回収方法では、二酸化炭素を含む混合ガスから二酸化炭素を分離する工程は、いずれも二酸化炭素分離工程(A)であり、同様である。 In both the carbon dioxide separation method and the carbon dioxide separation and recovery method of the present invention, the step of separating carbon dioxide from a mixed gas containing carbon dioxide is the carbon dioxide separation step (A), and is the same in both cases.
二酸化炭素分離工程(A)は、本発明の二酸化炭素吸収剤に、二酸化炭素を含む混合ガスを接触させることにより、本発明の二酸化炭素吸収剤に、混合ガス中の二酸化炭素を吸収させる工程である。 The carbon dioxide separation step (A) is a step in which the carbon dioxide absorbent of the present invention is brought into contact with a mixed gas containing carbon dioxide, thereby causing the carbon dioxide absorbent of the present invention to absorb the carbon dioxide in the mixed gas.
二酸化炭素分離工程(A)としては、例えば、本発明の二酸化炭素吸収剤が充填されている吸収剤充填カラム又は吸収剤充填塔に、二酸化炭素を含む混合ガスを供給して、二酸化炭素吸収剤に混合ガスを接触させて、二酸化炭素吸収剤に、混合ガス中の二酸化炭素を吸収させることにより、混合ガスから二酸化炭素を分離する形態が挙げられる。この形態の二酸化炭素分離工程(A)では、吸収剤充填カラム又は吸収剤充填塔に、混合ガスを供給することにより、混合ガスと二酸化炭素吸収剤を接触させ、また、吸収剤充填カラム又は吸収剤充填塔内で、二酸化炭素吸収剤と接触させた後の混合ガスを、吸収剤充填カラム又は吸収剤充填塔から排出する。また、吸収剤充填カラム又は吸収剤充填塔における、本発明の二酸化炭素吸収剤の充填方法は、特に制限されず、大気圧下又は減圧下で行うことができる。 One example of the carbon dioxide separation process (A) is to supply a mixed gas containing carbon dioxide to an absorbent-packed column or absorbent-packed tower filled with the carbon dioxide absorbent of the present invention, bring the mixed gas into contact with the carbon dioxide absorbent, and separate the carbon dioxide from the mixed gas by allowing the carbon dioxide absorbent to absorb the carbon dioxide in the mixed gas. In this form of carbon dioxide separation process (A), the mixed gas is brought into contact with the carbon dioxide absorbent by supplying the mixed gas to the absorbent-packed column or absorbent-packed tower, and the mixed gas that has been in contact with the carbon dioxide absorbent within the absorbent-packed column or absorbent-packed tower is discharged from the absorbent-packed column or absorbent-packed tower. Furthermore, the method of packing the carbon dioxide absorbent of the present invention into the absorbent-packed column or absorbent-packed tower is not particularly limited and can be carried out under atmospheric pressure or reduced pressure.
二酸化炭素分離工程(A)における二酸化炭素吸収剤の温度は、二酸化炭素吸収剤がその機能を発現できれば制限されないが、-20℃以上60℃以下、特に0℃以上40℃以下であることが、二酸化炭素をより効率的に吸収できる観点から好ましい。 The temperature of the carbon dioxide absorbent in the carbon dioxide separation process (A) is not limited as long as the carbon dioxide absorbent can perform its function, but a temperature of -20°C to 60°C, and particularly 0°C to 40°C, is preferable from the viewpoint of more efficient carbon dioxide absorption.
二酸化炭素分離工程(A)における圧力(絶対圧)は、特に制限されず、大気圧下で行うことができる。 The pressure (absolute pressure) in the carbon dioxide separation process (A) is not particularly limited and can be carried out under atmospheric pressure.
そして、二酸化炭素分離工程(A)では、二酸化炭素吸収剤に、二酸化炭素を含む混合ガスが接触することで、本発明の二酸化炭素吸収剤に、混合ガス中の二酸化炭素が吸収され、混合ガスから二酸化炭素を分離することができる。また、二酸化炭素分離工程(A)では、二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収剤が得られる。 In the carbon dioxide separation step (A), the carbon dioxide absorbent comes into contact with a mixed gas containing carbon dioxide. The carbon dioxide absorbent of the present invention absorbs the carbon dioxide from the mixed gas, thereby separating the carbon dioxide from the mixed gas. Furthermore, the carbon dioxide separation step (A) yields a carbon dioxide absorbent that has absorbed carbon dioxide.
本発明の二酸化炭素分離回収方法は、二酸化炭素分離工程で二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収剤を再生させると共に、二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収工程(B)を含む。
二酸化炭素回収工程(B)は、二酸化炭素分離工程(A)で二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収剤を加熱することにより、二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収剤から、二酸化炭素を脱離させる工程である。
The carbon dioxide separation and recovery method of the present invention includes a carbon dioxide recovery step (B) in which a carbon dioxide absorbent that has absorbed carbon dioxide in the carbon dioxide separation step is regenerated and carbon dioxide is recovered.
The carbon dioxide recovery process (B) is a process in which carbon dioxide is removed from the carbon dioxide absorbent that absorbed carbon dioxide in the carbon dioxide separation process (A) by heating the absorbent.
二酸化炭素回収工程(B)としては、例えば、二酸化炭素分離工程(A)を行った後、吸収剤充填カラム又は吸収剤充填塔に充填されている二酸化炭素吸収剤を加熱することにより、二酸化炭素吸収剤を再生させると共に、脱離させた二酸化炭素を回収する形態が挙げられる。 The carbon dioxide recovery process (B) may involve, for example, heating the carbon dioxide absorbent packed in the absorbent-packed column or tower after the carbon dioxide separation process (A) to regenerate the absorbent and recover the desorbed carbon dioxide.
二酸化炭素回収工程(B)において、二酸化炭素吸収剤の加熱温度は、50℃以上150℃以下、好ましくは80℃以上140℃以下である。一般的には加熱温度が高ければ高いほど、二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収剤から二酸化炭素が脱離し易くなる。本発明の二酸化炭素吸収剤においては、50℃以上150℃以下、好ましくは80℃以上140℃以下で、且つ、二酸化炭素分離工程(A)の温度と同等又はそれよりも高い温度で、二酸化炭素の脱離が可能である。例えば、二酸化炭素吸収剤が、本発明の二酸化炭素吸収剤の場合、加熱温度は80~120℃であることが好ましい。 In the carbon dioxide recovery process (B), the heating temperature of the carbon dioxide absorbent is 50°C to 150°C, preferably 80°C to 140°C. Generally, the higher the heating temperature, the easier it is for carbon dioxide to be released from the absorbent. In the carbon dioxide absorbent of the present invention, carbon dioxide can be released at a temperature of 50°C to 150°C, preferably 80°C to 140°C, and at a temperature equivalent to or higher than the temperature in the carbon dioxide separation process (A). For example, if the carbon dioxide absorbent is the carbon dioxide absorbent of the present invention, the heating temperature is preferably 80 to 120°C.
二酸化炭素回収工程(B)では、圧力(絶対圧)は、特に制限されず、大気圧下で行ってもよく、減圧下で行ってもよい。減圧下で行う場合の圧力(絶対圧)は、二酸化炭素吸収剤の酸化を防ぐことができる観点から、85kPa以下、好ましくは60kPa以下であり、更に、二酸化炭素吸収剤から効率よく二酸化炭素を脱離する観点から、より好ましくは50kPa以下であり、より好ましくは10kPa以下であり、特に4kPa以下であることが好ましい。 In the carbon dioxide recovery process (B), the pressure (absolute pressure) is not particularly limited and may be carried out under atmospheric pressure or under reduced pressure. When carried out under reduced pressure, the pressure (absolute pressure) is preferably 85 kPa or less, more preferably 60 kPa or less, from the viewpoint of preventing oxidation of the carbon dioxide absorbent. Furthermore, from the viewpoint of efficiently desorbing carbon dioxide from the carbon dioxide absorbent, it is more preferably 50 kPa or less, more preferably 10 kPa or less, and particularly preferably 4 kPa or less.
本発明の二酸化炭素分離回収方法では、二酸化炭素回収工程(B)を行い得られる再生二酸化炭素吸収剤を、二酸化炭素分離工程(A)において二酸化炭素を含む混合ガスを接触させる二酸化炭素吸収剤として用いることにより、二酸化炭素分離工程(A)及び二酸化炭素回収工程(B)を、2回以上繰り返し行うことができる。例えば、二酸化炭素分離工程(A)及び二酸化炭素回収工程(B)を2回繰り返す場合は、「二酸化炭素分離工程(A)→二酸化炭素回収工程(B)→二酸化炭素分離工程(A)→二酸化炭素回収工程(B)」とのように行う。そして、二酸化炭素の吸収性能が持続する限りにおいて、二酸化炭素分離工程(A)及び二酸化炭素回収工程(B)を繰り返すことができる。 In the carbon dioxide separation and recovery method of the present invention, by using the recycled carbon dioxide absorbent obtained in the carbon dioxide recovery step (B) as the carbon dioxide absorbent to which the carbon dioxide-containing mixed gas is contacted in the carbon dioxide separation step (A), the carbon dioxide separation step (A) and the carbon dioxide recovery step (B) can be repeated two or more times. For example, when repeating the carbon dioxide separation step (A) and the carbon dioxide recovery step (B) twice, the process is carried out as follows: "carbon dioxide separation step (A) → carbon dioxide recovery step (B) → carbon dioxide separation step (A) → carbon dioxide recovery step (B)". The carbon dioxide separation step (A) and the carbon dioxide recovery step (B) can be repeated as long as the carbon dioxide absorption performance is sustained.
本発明の二酸化炭素分離方法及び二酸化炭素分離回収方法では、化学的吸収に優れた一般式(1)で表されるホスフィンオキシド化合物を含有する本発明の二酸化炭素吸収剤を、二酸化炭素の吸収に用いるため、混合ガス中の二酸化炭素の除去効率を高めることができる。 In the carbon dioxide separation method and carbon dioxide separation and recovery method of the present invention, the carbon dioxide absorbent of the present invention, which contains a phosphine oxide compound represented by general formula (1) that exhibits excellent chemical absorption, is used for carbon dioxide absorption, thereby increasing the efficiency of carbon dioxide removal from the mixed gas.
本発明の二酸化炭素分離方法及び二酸化炭素分離回収方法は、例えば、石炭火力発電所や天然ガス火力発電所等の発電所、化学プラントや廃棄物処理施設や製鉄所等の工場、自動車や航空機や船舶等の輸送用機器などから排出される二酸化炭素を含む混合ガスから、二酸化炭素を分離又は分離回収する際に、好適に用いられる。また、例えば、大気中から直接二酸化炭素を分離又は分離回収する際にも好適に用いられる。 The carbon dioxide separation method and carbon dioxide separation and recovery method of the present invention are suitably used when separating or recovering carbon dioxide from mixed gases containing carbon dioxide emitted from, for example, power plants such as coal-fired power plants and natural gas-fired power plants, factories such as chemical plants, waste treatment facilities and steel mills, and transportation equipment such as automobiles, aircraft and ships. They are also suitably used when separating or recovering carbon dioxide directly from the atmosphere.
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
(合成例1:トリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシド)
撹拌機、温度計、圧入ポンプ、安全弁、ガス導入管を備えた1Lステンレス製オートクレーブに、トルエン150ml、アリルアミン133g(2.33モル)を仕込み、窒素ガスと真空で3回置換を行い、純度99.9%の日本化学工業株式会社製ホスフィンガス22g(0.65モル)仕込んだ。このとき、湯浴により温度を80℃に昇温すると、ゲージ圧0.93MPa(絶対圧1.03MPa)を示した。
次に、トルエン150mlにアゾビスイソブチロニトリル1.06g(0.006モル)を溶解させ、6時間かけて分割圧入し、80℃で終夜熟成した。このとき、ゲージ圧0.01MPa(絶対圧0.11MPa)を示した。終夜熟成した後、室温まで冷却し、残ガスを除害設備に排気し、更に窒素ガスと真空で系内を置換した。そして、減圧したナス型フラスコに抜き取ることで、無色透明液体585gを得た。
次に、得られた無色透明液体を減圧下で加熱する(ゲージ圧4kPa(絶対圧105.3kPa)、80℃)ことで過剰なアリルアミン、トルエンを留去させ、更に真空度及び温度を上げて加熱し(ゲージ圧0.2kPa(絶対圧101.5kPa)、160℃)、初留が出始めたら加熱を止めて、釜残を生成物とした。
得られた生成物を室温まで冷却した後に窒素ガスで置換することで、無色透明液体120gを得た。得られた無色透明液体のNMR同定データは以下の通りである。
(同定データ)
31P-NMR(D2O);-29.73ppm
1H-NMR(D2O);1.40~1.46ppm(m、6H、-CH2-)、1.52~1.61ppm(m、6H、P-CH2-)、2.63~2.71ppm(m、6H、-CH2-NH2)、 4.67ppm(s、6H、-NH2)
この結果、トリス(3-アミノプロピル)ホスフィンであることが確認された。
(Synthesis Example 1: Tris(3-aminopropyl)phosphine oxide)
In a 1L stainless steel autoclave equipped with a stirrer, thermometer, inlet pump, safety valve, and gas inlet pipe, 150ml of toluene and 133g (2.33 mol) of allylamine were charged. The autoclave was then purged three times with nitrogen gas and vacuum, and 22g (0.65 mol) of phosphine gas manufactured by Nippon Chemical Industrial Co., Ltd. with a purity of 99.9% was charged. At this time, when the temperature was raised to 80°C using a water bath, the gauge pressure was 0.93 MPa (absolute pressure 1.03 MPa).
Next, 1.06 g (0.006 mol) of azobisisobutyronitrile was dissolved in 150 ml of toluene, injected in stages over 6 hours, and aged overnight at 80°C. At this time, the gauge pressure was 0.01 MPa (absolute pressure 0.11 MPa). After aging overnight, the mixture was cooled to room temperature, the remaining gas was exhausted into a decontamination system, and the system was further purged with nitrogen gas and vacuum. Finally, 585 g of a colorless, transparent liquid was obtained by withdrawing it into a vacuum-reduced round-bottom flask.
Next, the resulting colorless, transparent liquid was heated under reduced pressure (gauge pressure 4 kPa (absolute pressure 105.3 kPa), 80°C) to remove excess allylamine and toluene. The vacuum and temperature were then increased and the mixture was heated further (gauge pressure 0.2 kPa (absolute pressure 101.5 kPa), 160°C). When the initial distillate began to form, the heating was stopped, and the residue in the pot was used as the product.
The obtained product was cooled to room temperature and then purged with nitrogen gas to obtain 120 g of a colorless, transparent liquid. The NMR identification data of the obtained colorless, transparent liquid is as follows.
(Identification data)
31 P-NMR (D 2 O); -29.73 ppm
1 H-NMR (D 2 O); 1.40 to 1.46 ppm (m, 6H, -CH 2 -), 1.52 to 1.61 ppm (m, 6H, P-CH 2 -), 2.63 to 2.71 ppm (m, 6H, -CH 2 -NH 2 ), 4.67ppm (s, 6H, -NH 2 )
As a result, it was confirmed to be tris(3-aminopropyl)phosphine.
次に、撹拌機、温度計を備えた1L四つ口フラスコを窒素ガスで置換して、得られたトリス(3-アミノプロピル)ホスフィン92.4g(0.45モル)、純水500mlを仕込み、100ml純水で希釈した30%過酸化水素56.1g(0.495モル)を70~75℃に保ちながら1時間で滴下した。滴下後1時間熟成してから、室温まで冷却して、エバポレーターで減圧濃縮して水を除去することで、無色透明液体100.8gを得た。得られた無色透明液体のNMR同定データは以下の通りである。
(同定データ)
31P-NMR(D2O);60.77ppm
1H-NMR(D2O);1.50~1.58ppm(m、6H、-CH2-)、1.71~1.77ppm(m、6H、P-CH2-)、2.57~2.60ppm(t、6H、-CH2-NH2)、4.70ppm(s、6H、-NH2)
この結果、トリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドであることが確認された。
Next, a 1 L four-necked flask equipped with a stirrer and thermometer was purged with nitrogen gas, and 92.4 g (0.45 mol) of the obtained tris(3-aminopropyl)phosphine and 500 ml of pure water were charged in. 56.1 g (0.495 mol) of 30% hydrogen peroxide, diluted with 100 ml of pure water, was added dropwise over 1 hour while maintaining the temperature at 70-75°C. After aging for 1 hour following the addition of the solution, it was cooled to room temperature and concentrated under reduced pressure using an evaporator to remove water, yielding 100.8 g of a colorless, transparent liquid. The NMR identification data of the obtained colorless, transparent liquid is as follows.
(Identification data)
31 P-NMR (D 2 O); 60.77 ppm
1 H-NMR (D 2 O); 1.50 to 1.58 ppm (m, 6H, -CH 2 -), 1.71 to 1.77 ppm (m, 6H, P-CH 2 -), 2.57 to 2.60 ppm (t, 6H, -CH 2 -NH 2 ), 4.70ppm (s, 6H, -NH 2 )
As a result, it was confirmed to be tris(3-aminopropyl)phosphine oxide.
(合成例2:トリブチル(3-アミノプロピル)ホスホニウム・β-アラニン)
イオン交換樹脂(オルガノ社製、アンバーライトIRA400J Cl、交換容量1.4等量/樹脂容量L)をガラスカラム(内径65mmφ×長さ500mm)に1500ml充填し、水酸化ナトリウム80g(2.0モル)を溶解した水溶液1000mlをSV=1.0の速度で上方からチューブポンプを用いて流し、更に流出液が中性になるまで純水を流した。
次に、トリブチル(3-アミノプロピル)ホスホニウム・ブロマイド140.0g(0.41モル)を純水500mlに溶解した水溶液を、カラムの上方からSV=1.0の速度で流し、さらに純水1000mlを流して、トリブチル(3-アミノプロピル)ホスホニウム・ヒドロキシドの水溶液1550gを得た。1/10N塩酸滴定液で中和滴定し、濃度6.5%、収率89.0%であった。
得られたトリブチル(3-アミノプロピル)ホスホニウム・ヒドロキシドの水溶液500g(0.12モル)にβ-アラニン10.7g(0.12モル)を室温で溶解させた。得られた混合水溶液を、エバポレーターで減圧濃縮後、濃縮液をメタノールと混合したメタノール溶液を無水硫酸マグネシウムで一昼夜脱水し、脱水したメタノール溶液をエバポレーターで減圧濃縮することで、粘度(25℃)288cPの無色透明粘性液体41.4g(粗収率99.0%)を得た。得られた無色透明粘性液体のNMR同定データは以下の通りである。
(同定データ)
31P-NMR;34.34ppm
1H-NMR;0.80ppm(t,9H,-CH3),1.31~1.45ppm(m,12H,-CH2-),1.54~1.59ppm(m,2H,-CH2-)2.03~2.08ppm(m,8H,P-CH2-),2.19ppm(t, 2H,-CH2-COO),2.58,2.69ppm(t,2H,-CH2-NH2),3.20,3.21ppm(s,-NH2)
この結果、トリブチル(3-アミノプロピル)ホスホニウム・β-アラニンであることが確認された。
(Synthesis example 2: Tributyl(3-aminopropyl)phosphonium/β-alanine)
1500 ml of ion exchange resin (Organo Corporation, Amberlite IRA400J Cl, exchange capacity 1.4 equivalents/resin volume L) was packed into a glass column (inner diameter 65 mmφ x length 500 mm), and 1000 ml of an aqueous solution containing 80 g (2.0 mol) of sodium hydroxide was flowed from above using a tube pump at a rate of SV = 1.0. Pure water was then flowed until the effluent became neutral.
Next, an aqueous solution of 140.0 g (0.41 mol) of tributyl(3-aminopropyl)phosphonium bromide dissolved in 500 ml of pure water was flowed from the top of the column at a rate of SV = 1.0, and then 1000 ml of pure water was flowed through it to obtain 1550 g of an aqueous solution of tributyl(3-aminopropyl)phosphonium hydroxide. Neutralization titration was performed with 1/10 N hydrochloric acid titration solution, resulting in a concentration of 6.5% and a yield of 89.0%.
500 g (0.12 mol) of the obtained aqueous solution of tributyl(3-aminopropyl)phosphonium hydroxide was dissolved in 10.7 g (0.12 mol) of β-alanine at room temperature. The resulting mixed aqueous solution was concentrated under reduced pressure using an evaporator, and the methanol solution, which was mixed with methanol, was dehydrated overnight with anhydrous magnesium sulfate. The dehydrated methanol solution was then concentrated under reduced pressure using an evaporator to obtain 41.4 g (crude yield 99.0%) of a colorless, transparent viscous liquid with a viscosity (25°C) of 288 cP. The NMR identification data of the obtained colorless, transparent viscous liquid is as follows.
(Identification data)
31P -NMR; 34.34ppm
1 H-NMR; 0.80 ppm (t, 9H, -CH 3 ), 1.31 to 1.45 ppm (m, 12H, -CH 2 -), 1.54 to 1.59 ppm (m, 2H, -CH 2 -) 2.03 to 2.08 ppm (m, 8H, P-CH 2 -), 2.19ppm (t, 2H, -CH 2 -COO), 2.58, 2.69ppm (t, 2H, -CH 2 -NH 2 ), 3.20, 3.21ppm (s, -NH 2 )
As a result, it was confirmed to be tributyl(3-aminopropyl)phosphonium β-alanine.
(実施例1)
合成例1で得られたトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシド38.0g(0.172モル)を純水300mlに溶解し、シリカゲル(富士シリシア化学株式会社製CARiACT Q-30、粒径1.70~4.00mm、BET比表面積100m2/g、平均細孔径30nm)70.0gを添加し、室温でシリカゲルが透湿するまで静置した。エバポレーターで減圧濃縮して、添加した水を完全に留去することで、シリカゲルにトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドが添着した二酸化炭素吸収剤108.9gを得た。二酸化炭素吸収剤の全質量に対するトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドの添着率は35.0質量%であった。得られた二酸化炭素吸収剤を、後述する二酸化炭素吸収試験1、二酸化炭素吸収試験2及び再生試験1で評価した。
(Example 1)
38.0 g (0.172 mol) of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in 300 ml of pure water, and 70.0 g of silica gel (CARiACT Q-30, manufactured by Fuji Silysia Chemical Co., Ltd., particle size 1.70-4.00 mm, BET specific surface area 100 m² /g, average pore size 30 nm) was added. The mixture was left to stand at room temperature until moisture permeated the silica gel. The mixture was concentrated under reduced pressure using an evaporator, and the added water was completely removed by distillation to obtain 108.9 g of carbon dioxide absorbent with tris(3-aminopropyl)phosphine oxide impregnated onto the silica gel. The impregnation rate of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide relative to the total mass of the carbon dioxide absorbent was 35.0% by mass. The obtained carbon dioxide absorbent was evaluated in carbon dioxide absorption test 1, carbon dioxide absorption test 2, and regeneration test 1, which will be described later.
(実施例2)
合成例1で得られたトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシド28.7g(0.13モル)を純水300mlに溶解し、シリカゲル(富士シリシア化学株式会社製CARiACT Q-30、粒径1.70~4.00mm、BET比表面積100m2/g、平均細孔径30nm)85.0gを添加し、室温でシリカゲルが透湿するまで静置した。エバポレーターで減圧濃縮して、添加した水を完全に留去することで、シリカゲルにトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドが添着した二酸化炭素吸収剤114.3gを得た。二酸化炭素吸収剤の全質量に対するトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドの添着率は25.0質量%であった。得られた二酸化炭素吸収剤を、後述する二酸化炭素吸収試験2で評価した。
(Example 2)
28.7 g (0.13 mol) of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in 300 ml of pure water, and 85.0 g of silica gel (CARiACT Q-30, manufactured by Fuji Silysia Chemical Co., Ltd., particle size 1.70-4.00 mm, BET specific surface area 100 m² /g, average pore size 30 nm) was added. The mixture was left to stand at room temperature until moisture permeated the silica gel. The mixture was concentrated under reduced pressure using an evaporator, and the added water was completely removed by distillation to obtain 114.3 g of carbon dioxide absorbent with tris(3-aminopropyl)phosphine oxide impregnated onto the silica gel. The impregnation rate of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide relative to the total mass of the carbon dioxide absorbent was 25.0% by mass. The obtained carbon dioxide absorbent was evaluated in carbon dioxide absorption test 2, which will be described later.
(実施例3)
合成例1で得られたトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシド33.2g(0.15モル)を純水300mlに溶解し、シリカゲル(富士シリシア化学株式会社製CARiACT Q-30、粒径1.70~4.00mm、BET比表面積100m2/g、平均細孔径30nm)40.6gを添加し、室温でシリカゲルが透湿するまで静置した。エバポレーターで減圧濃縮して、添加した水を完全に留去することで、シリカゲルにトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドが添着した二酸化炭素吸収剤74.3gを得た。二酸化炭素吸収剤の全質量に対するトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドの添着率は45.0質量%であった。得られた二酸化炭素吸収剤を、後述する二酸化炭素吸収試験2で評価した。
(Example 3)
33.2 g (0.15 mol) of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in 300 ml of pure water, and 40.6 g of silica gel (CARiACT Q-30, manufactured by Fuji Silysia Chemical Co., Ltd., particle size 1.70-4.00 mm, BET specific surface area 100 m² /g, average pore size 30 nm) was added. The mixture was left to stand at room temperature until moisture permeated the silica gel. The mixture was concentrated under reduced pressure using an evaporator, and the added water was completely removed by distillation to obtain 74.3 g of carbon dioxide absorbent with tris(3-aminopropyl)phosphine oxide impregnated onto the silica gel. The impregnation rate of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide relative to the total mass of the carbon dioxide absorbent was 45.0% by mass. The obtained carbon dioxide absorbent was evaluated in carbon dioxide absorption test 2, which will be described later.
(実施例4)
合成例1で得られたトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシド33.2g(0.15モル)を純水300mlに溶解し、シリカゲル(富士シリシア化学株式会社製CARiACT Q-30、粒径1.70~4.00mm、BET比表面積100m2/g、平均細孔径30nm)54.2gを添加し、室温でシリカゲルが透湿するまで静置した。エバポレーターで減圧濃縮して、添加した水を完全に留去することで、シリカゲルにトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドが添着した二酸化炭素吸収剤87.4gを得た。二酸化炭素吸収剤の全質量に対するトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドの添着率は38.0質量%であった。得られた二酸化炭素吸収剤を、後述する二酸化炭素吸収試験2で評価した。
(Example 4)
33.2 g (0.15 mol) of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in 300 ml of pure water, and 54.2 g of silica gel (CARiACT Q-30, manufactured by Fuji Silysia Chemical Co., Ltd., particle size 1.70-4.00 mm, BET specific surface area 100 m² /g, average pore size 30 nm) was added. The mixture was left to stand at room temperature until the silica gel was permeable to moisture. The mixture was concentrated under reduced pressure using an evaporator, and the added water was completely removed by distillation to obtain 87.4 g of carbon dioxide absorbent with tris(3-aminopropyl)phosphine oxide impregnated onto the silica gel. The impregnation rate of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide relative to the total mass of the carbon dioxide absorbent was 38.0% by mass. The obtained carbon dioxide absorbent was evaluated in carbon dioxide absorption test 2, which will be described later.
(実施例5)
合成例1で得られたトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシド33.2g(0.15モル)を純水300mlに溶解し、シリカゲル(富士シリシア化学株式会社製CARiACT Q-50、粒径1.70~4.00mm、BET比表面積80m2/g、平均細孔径50nm)61.7gを添加し、室温でシリカゲルが透湿するまで静置した。エバポレーターで減圧濃縮して、添加した水を完全に留去することで、シリカゲルにトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドが添着した二酸化炭素吸収剤95.0gを得た。二酸化炭素吸収剤の全質量に対するトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドの添着率は35.0質量%であった。得られた二酸化炭素吸収剤を、後述する二酸化炭素吸収試験2で評価した。
(Example 5)
33.2 g (0.15 mol) of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in 300 ml of pure water, and 61.7 g of silica gel (CARiACT Q-50, manufactured by Fuji Silysia Chemical Co., Ltd., particle size 1.70-4.00 mm, BET specific surface area 80 m² /g, average pore size 50 nm) was added. The mixture was left to stand at room temperature until the silica gel was permeable to moisture. The mixture was concentrated under reduced pressure using an evaporator, and the added water was completely removed by distillation to obtain 95.0 g of carbon dioxide absorbent with tris(3-aminopropyl)phosphine oxide impregnated onto the silica gel. The impregnation rate of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide relative to the total mass of the carbon dioxide absorbent was 35.0% by mass. The obtained carbon dioxide absorbent was evaluated in carbon dioxide absorption test 2, which will be described later.
(実施例6)
合成例1で得られたトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシド33.2g(0.15モル)を純水300mlに溶解し、シリカゲル(富士シリシア化学株式会社製CARiACT Q-50、粒径1.70~4.00mm、BET比表面積80m2/g、平均細孔径50nm)54.2gを添加し、室温でシリカゲルが透湿するまで静置した。エバポレーターで減圧濃縮して、添加した水を完全に留去することで、シリカゲルにトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドが添着した二酸化炭素吸収剤87.5gを得た。二酸化炭素吸収剤の全質量に対するトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドの添着率は38.0質量%であった。得られた二酸化炭素吸収剤を、後述する二酸化炭素吸収試験2で評価した。
(Example 6)
33.2 g (0.15 mol) of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in 300 ml of pure water, and 54.2 g of silica gel (CARiACT Q-50, manufactured by Fuji Silysia Chemical Co., Ltd., particle size 1.70-4.00 mm, BET specific surface area 80 m² /g, average pore size 50 nm) was added. The mixture was left to stand at room temperature until moisture permeated the silica gel. The mixture was concentrated under reduced pressure using an evaporator, and the added water was completely removed by distillation to obtain 87.5 g of carbon dioxide absorbent with tris(3-aminopropyl)phosphine oxide impregnated onto the silica gel. The impregnation rate of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide relative to the total mass of the carbon dioxide absorbent was 38.0% by mass. The obtained carbon dioxide absorbent was evaluated in carbon dioxide absorption test 2, which will be described later.
(実施例7)
合成例1で得られたトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシド33.2g(0.15モル)を純水300mlに溶解し、シリカゲル(富士シリシア化学株式会社製CARiACT Q-50、粒径1.70~4.00mm、BET比表面積80m2/g、平均細孔径50nm)49.8gを添加し、室温でシリカゲルが透湿するまで静置した。エバポレーターで減圧濃縮して、添加した水を完全に留去することで、シリカゲルにトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドが添着した二酸化炭素吸収剤83.2gを得た。二酸化炭素吸収剤の全質量に対するトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドの添着率は40.0質量%であった。得られた二酸化炭素吸収剤を、後述する二酸化炭素吸収試験2で評価した。
(Example 7)
33.2 g (0.15 mol) of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in 300 ml of pure water, and 49.8 g of silica gel (CARiACT Q-50, manufactured by Fuji Silysia Chemical Co., Ltd., particle size 1.70-4.00 mm, BET specific surface area 80 m² /g, average pore size 50 nm) was added. The mixture was left to stand at room temperature until the silica gel was permeable to moisture. The mixture was concentrated under reduced pressure using an evaporator, and the added water was completely removed by distillation to obtain 83.2 g of carbon dioxide absorbent with tris(3-aminopropyl)phosphine oxide impregnated onto the silica gel. The impregnation rate of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide relative to the total mass of the carbon dioxide absorbent was 40.0% by mass. The obtained carbon dioxide absorbent was evaluated in carbon dioxide absorption test 2, which will be described later.
(実施例8)
合成例1で得られたトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシド(22.1g(0.1モル)を、純水200mlに溶解させ、粒子サイズ4~8メッシュの粒状活性炭白鷺G2c(大阪ガスケミカル株式会社製)192.5gに室温で加えた。エバポレーターで回転させながら、徐々に真空度を上げて、重量が恒量となるまで水を完全に留去して、活性炭にトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドが添着した二酸化炭素吸収剤214.6gを得た。二酸化炭素吸収剤の全質量に対するトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドの添着率は10.3質量%であった。得られた二酸化炭素吸収剤を、後述する二酸化炭素吸収試験1で評価した。
(Example 8)
22.1 g (0.1 mol) of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in 200 ml of pure water and added to 192.5 g of granular activated carbon Shirasagi G2c (manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Ltd.) with a particle size of 4-8 mesh at room temperature. While rotating in an evaporator, the vacuum was gradually increased and the water was completely removed until the weight became constant, yielding 214.6 g of carbon dioxide absorbent with tris(3-aminopropyl)phosphine oxide impregnated onto the activated carbon. The impregnation rate of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide relative to the total mass of the carbon dioxide absorbent was 10.3% by mass. The obtained carbon dioxide absorbent was evaluated in carbon dioxide absorption test 1 described later.
(実施例9)
純水100mlに、合成例1で得られたトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシド22.1g(0.1モル)を溶解させ、次いで、粉末シリカゲル(エボニックジャパン株式会社製CARPLEX BS-510BX 平均粒径10.5μm、BET比表面積290m2/g、平均細孔径10nm、細孔容積1.5cm3/g)51.6gを添加し、室温でシリカゲルが透湿するまで静置した。エバポレーターで減圧濃縮して、添加した水を完全に留去することで、シリカゲルにトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドが添着した二酸化炭素吸収剤74.0gを得た。二酸化炭素吸収剤の全質量に対するトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドの添着率は30.0質量%であった。得られた二酸化炭素吸収剤を、後述する二酸化炭素吸収試験3で評価した。
(Example 9)
22.1 g (0.1 mol) of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in 100 ml of pure water. Then, 51.6 g of powdered silica gel (CARPLEX BS-510BX, manufactured by Evonik Japan Co., Ltd., average particle size 10.5 μm, BET specific surface area 290 m²/g, average pore diameter 10 nm, pore volume 1.5 cm³ /g) was added, and the mixture was left to stand at room temperature until moisture permeated the silica gel. The mixture was concentrated under reduced pressure using an evaporator, and the added water was completely removed by distillation to obtain 74.0 g of carbon dioxide absorbent with tris(3-aminopropyl)phosphine oxide impregnated onto the silica gel. The impregnation rate of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide relative to the total mass of the carbon dioxide absorbent was 30.0% by mass. The obtained carbon dioxide absorbent was evaluated in carbon dioxide absorption test 3, which will be described later.
(実施例10)
純水100mlに、合成例1で得られたトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシド22.1g(0.1モル)を溶解させ、次いで、粉末シリカゲル(エボニックジャパン株式会社製CARPLEX BS-510BX 平均粒径10.5μm、BET比表面積290m2/g、平均細孔径10nm、細孔容積1.5cm3/g)33.2gを添加し、室温でシリカゲルが透湿するまで静置した。エバポレーターで減圧濃縮して、添加した水を完全に留去することで、シリカゲルにトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドが添着した二酸化炭素吸収剤55.9gを得た。二酸化炭素吸収剤の全質量に対するトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドの添着率は40.0質量%であった。得られた二酸化炭素吸収剤を、後述する二酸化炭素吸収試験3で評価した。
(Example 10)
22.1 g (0.1 mol) of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in 100 ml of pure water. Then, 33.2 g of powdered silica gel (CARPLEX BS-510BX, manufactured by Evonik Japan Co., Ltd., average particle size 10.5 μm, BET specific surface area 290 m² /g, average pore diameter 10 nm, pore volume 1.5 cm³ /g) was added, and the mixture was left to stand at room temperature until moisture permeated the silica gel. The mixture was concentrated under reduced pressure using an evaporator, and the added water was completely removed by distillation to obtain 55.9 g of carbon dioxide absorbent with tris(3-aminopropyl)phosphine oxide impregnated onto the silica gel. The impregnation rate of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide relative to the total mass of the carbon dioxide absorbent was 40.0% by mass. The obtained carbon dioxide absorbent was evaluated in carbon dioxide absorption test 3, which will be described later.
(実施例11)
純水100mlに、合成例1で得られたトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシド22.1g(0.1モル)を溶解させ、次いで、粉末シリカゲル(エボニックジャパン株式会社製CARPLEX BS-510BX 平均粒径10.5μm、BET比表面積290m2/g、平均細孔径10nm、細孔容積1.5cm3/g)27.0gを添加し、室温でシリカゲルが透湿するまで静置した。エバポレーターで減圧濃縮して、添加した水を完全に留去することで、シリカゲルにトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドが添着した二酸化炭素吸収剤49.8gを得た。二酸化炭素吸収剤の全質量に対するトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドの添着率は45.0質量%であった。得られた二酸化炭素吸収剤を、後述する二酸化炭素吸収試験3で評価した。
(Example 11)
22.1 g (0.1 mol) of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in 100 ml of pure water. Then, 27.0 g of powdered silica gel (CARPLEX BS-510BX, manufactured by Evonik Japan Co., Ltd., average particle size 10.5 μm, BET specific surface area 290 m² /g, average pore diameter 10 nm, pore volume 1.5 cm³ /g) was added, and the mixture was left to stand at room temperature until moisture permeated the silica gel. The mixture was concentrated under reduced pressure using an evaporator, and the added water was completely removed by distillation to obtain 49.8 g of carbon dioxide absorbent with tris(3-aminopropyl)phosphine oxide impregnated onto the silica gel. The impregnation rate of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide relative to the total mass of the carbon dioxide absorbent was 45.0% by mass. The obtained carbon dioxide absorbent was evaluated in carbon dioxide absorption test 3, which will be described later.
(実施例12)
純水100mlに、合成例1で得られたトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシド22.1g(0.1モル)を溶解させ、次いで、粉末シリカゲル(エボニックジャパン株式会社製CARPLEX BS-510BX 平均粒径10.5μm、BET比表面積290m2/g、平均細孔径10nm、細孔容積1.5cm3/g)18.1gを添加し、室温でシリカゲルが透湿するまで静置した。エバポレーターで減圧濃縮して、添加した水を完全に留去することで、シリカゲルにトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドが添着した二酸化炭素吸収剤40.5gを得た。二酸化炭素吸収剤の全質量に対するトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドの添着率は55.0質量%であった。得られた二酸化炭素吸収剤を、後述する二酸化炭素吸収試験3で評価した。
(Example 12)
22.1 g (0.1 mol) of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in 100 ml of pure water. Then, 18.1 g of powdered silica gel (CARPLEX BS-510BX, manufactured by Evonik Japan Co., Ltd., average particle size 10.5 μm, BET specific surface area 290 m² /g, average pore diameter 10 nm, pore volume 1.5 cm³ /g) was added, and the mixture was left to stand at room temperature until moisture permeated the silica gel. The mixture was concentrated under reduced pressure using an evaporator, and the added water was completely removed by distillation to obtain 40.5 g of carbon dioxide absorbent with tris(3-aminopropyl)phosphine oxide impregnated onto the silica gel. The impregnation rate of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide relative to the total mass of the carbon dioxide absorbent was 55.0% by mass. The obtained carbon dioxide absorbent was evaluated in carbon dioxide absorption test 3, which will be described later.
(実施例13)
合成例1で得られたトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドを純水に溶解させ、トリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシド40%水溶液を得た。
次いで、実施例9で用いた粉状のシリカゲル(エボニックジャパン株式会社製CARPLEX BS-510BX 平均粒径10.5μm、BET比表面積290m2/g、平均細孔径10nm、細孔容積1.5cm3/g)52質量%とアルミナを含む粘土鉱物48質量%の混合物を均一に混錬した後、5mm角のダイス状にカットし、500℃で焼成して、アルミナとメソポーラスシリカの複合体であるダイス状ペレットを得た。
得られたダイス状ペレット4.97gを、トリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシド40%水溶液(6.73g)に浸漬させた後、エバポレーターで水分を完全に除去することで、アルミナとメソポーラスシリカの複合体にトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドが添着した二酸化炭素吸収剤7.66gを得た。二酸化炭素吸収剤の全質量に対するトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドの添着率は35.0質量%であった。得られた二酸化炭素吸収剤を、後述する二酸化炭素吸収試験4で評価した。
(Example 13)
The tris(3-aminopropyl)phosphine oxide obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in pure water to obtain a 40% aqueous solution of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide.
Next, a mixture of 52% by mass of powdered silica gel (CARPLEX BS-510BX manufactured by Evonik Japan Co., Ltd., average particle size 10.5 μm, BET specific surface area 290 m² /g, average pore diameter 10 nm, pore volume 1.5 cm³ /g) used in Example 9 and 48% by mass of clay mineral containing alumina was uniformly kneaded, then cut into 5 mm square dies and fired at 500°C to obtain die-shaped pellets which are composites of alumina and mesoporous silica.
4.97 g of the obtained diced pellets were immersed in a 40% aqueous solution of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide (6.73 g), and then the water was completely removed using an evaporator to obtain 7.66 g of carbon dioxide absorbent in which tris(3-aminopropyl)phosphine oxide was impregnated onto a composite of alumina and mesoporous silica. The impregnation rate of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide relative to the total mass of the carbon dioxide absorbent was 35.0% by mass. The obtained carbon dioxide absorbent was evaluated in carbon dioxide absorption test 4, which will be described later.
(実施例14)
合成例1で得られたトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドを純水に溶解させ、トリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシド35%水溶液を得た。
次いで、実施例9で用いた粉状のシリカゲル(エボニックジャパン株式会社製CARPLEX BS-510BX 平均粒径10.5μm、BET比表面積290m2/g、平均細孔径10nm、細孔容積1.5cm3/g)52質量%とアルミナを含む粘土鉱物48質量%の混合物を均一に混錬した後、φ3mm200セル(格子1.4mm、スリット幅0.4mm、ピッチ1.8mm)の金型で押し出し成形し、500℃で焼成して、アルミナとメソポーラスシリカの複合体であるφ30×t15mmのハニカム状成形品を得た。
得られたハニカム状成形品(1個あたり3.93g)を、トリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシド35%水溶液に1晩浸漬させた後、バキュームオーブンを用いて100℃で真空乾燥し、水分を完全に除去することで、アルミナとメソポーラスシリカの複合体にトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドが添着した二酸化炭素吸収剤5.89gを得た。二酸化炭素吸収剤の全質量に対するトリス(3-アミノプロピル)ホスフィンオキシドの添着率は33.0質量%であった。得られた二酸化炭素吸収剤を、後述する二酸化炭素吸収試験5及び再生試験2で評価した。
(Example 14)
The tris(3-aminopropyl)phosphine oxide obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in pure water to obtain a 35% aqueous solution of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide.
Next, a mixture of 52% by mass of powdered silica gel (CARPLEX BS-510BX manufactured by Evonik Japan Co., Ltd., average particle size 10.5 μm, BET specific surface area 290 m² /g, average pore diameter 10 nm, pore volume 1.5 cm³ /g) used in Example 9 and 48% by mass of clay mineral containing alumina was uniformly kneaded. The mixture was then extruded using a φ3 mm 200-cell mold (lattice 1.4 mm, slit width 0.4 mm, pitch 1.8 mm) and fired at 500°C to obtain a honeycomb-shaped molded product with a diameter of φ30 × t15 mm, which is a composite of alumina and mesoporous silica.
The resulting honeycomb-shaped molded product (3.93 g per piece) was immersed overnight in a 35% aqueous solution of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide, and then vacuum-dried at 100°C using a vacuum oven to completely remove moisture, thereby obtaining 5.89 g of carbon dioxide absorbent in which tris(3-aminopropyl)phosphine oxide was impregnated onto a composite of alumina and mesoporous silica. The impregnation rate of tris(3-aminopropyl)phosphine oxide relative to the total mass of the carbon dioxide absorbent was 33.0% by mass. The obtained carbon dioxide absorbent was evaluated in carbon dioxide absorption test 5 and regeneration test 2, which will be described later.
(参考例1)
合成例2で得られたトリブチル(3-アミノプロピル)ホスホニウム・β-アラニン30.2g(0.086モル)を純水300mlに溶解し、シリカゲル(富士シリシア化学株式会社製CARiACT Q-30、粒径1.70~4.00mm、BET比表面積100m2/g、平均細孔径30nm)55.9gを添加し、室温でシリカゲルが透湿するまで静置した。エバポレーターで減圧濃縮して、添加した水を完全に留去することで、シリカゲルにトリブチル(3-アミノプロピル)ホスホニウム・β-アラニンが添着した二酸化炭素吸収剤86.3gを得た。二酸化炭素吸収剤の全質量に対するトリブチル(3-アミノプロピル)ホスホニウム・β-アラニンの添着率は35.0質量%であった。得られた二酸化炭素吸収剤を、後述する二酸化炭素吸収試験1及び二酸化炭素吸収試験2で評価した。
(Reference example 1)
30.2 g (0.086 mol) of tributyl(3-aminopropyl)phosphonium-β-alanine obtained in Synthesis Example 2 was dissolved in 300 ml of pure water, and 55.9 g of silica gel (CARiACT Q-30, manufactured by Fuji Silysia Chemical Co., Ltd., particle size 1.70-4.00 mm, BET specific surface area 100 m² /g, average pore size 30 nm) was added. The mixture was left to stand at room temperature until the silica gel was permeable to moisture. The mixture was concentrated under reduced pressure using an evaporator, and the added water was completely removed by distillation to obtain 86.3 g of carbon dioxide absorbent with tributyl(3-aminopropyl)phosphonium-β-alanine impregnated onto the silica gel. The impregnation rate of tributyl(3-aminopropyl)phosphonium-β-alanine relative to the total mass of the carbon dioxide absorbent was 35.0% by mass. The obtained carbon dioxide absorbent was evaluated in carbon dioxide absorption test 1 and carbon dioxide absorption test 2, which will be described later.
(参考例2)
合成例2で得られたトリブチル(3-アミノプロピル)ホスホニウム・β-アラニン(34.9g(0.1モル)gを、純水150mlに溶解させ、粒子サイズ4~8メッシュの粒状活性炭白鷺G2c(大阪ガスケミカル株式会社製)287.1gに室温で加えた。エバポレーターで回転させながら、徐々に真空度を上げて、重量が恒量となるまで水を完全に留去して、活性炭にトリブチル(3-アミノプロピル)ホスホニウム・β-アラニンが添着した二酸化炭素吸収剤332.7gを得た。二酸化炭素吸収剤の全質量に対するトリブチル(3-アミノプロピル)ホスホニウム・β-アラニンの添着率は10.8質量%であった。得られた二酸化炭素吸収剤を、後述する二酸化炭素吸収試験1で評価した。
(Reference example 2)
34.9 g (0.1 mol) of tributyl(3-aminopropyl)phosphonium-β-alanine obtained in Synthesis Example 2 was dissolved in 150 ml of pure water and added to 287.1 g of granular activated carbon Shirasagi G2c (manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Ltd.) with a particle size of 4-8 mesh at room temperature. While rotating in an evaporator, the vacuum was gradually increased and the water was completely removed until the weight became constant, yielding 332.7 g of carbon dioxide absorbent with tributyl(3-aminopropyl)phosphonium-β-alanine impregnated onto the activated carbon. The impregnation rate of tributyl(3-aminopropyl)phosphonium-β-alanine relative to the total mass of the carbon dioxide absorbent was 10.8% by mass. The obtained carbon dioxide absorbent was evaluated in carbon dioxide absorption test 1 described later.
(評価)
(二酸化炭素吸収試験1)
実施例1及び参考例1で得られた二酸化炭素吸収剤を、内径20mm、長さ300mmのガラス製カラムに90ml充填し、空気ポンプにて大気(室温25℃、二酸化炭素平均濃度:450ppm)を100ml/分の流速で通気させた。ガラスカラム出口の二酸化炭素濃度をデータロガー二酸化炭素測定器(株式会社ティアンドデイ製TR-76Ui-S)で測定及び記録し、飽和して二酸化炭素濃度が上昇し始めるまでの時間(破過時間)を求めた。吸収した二酸化炭素モル数は、室内での平均二酸化炭素濃度から出口での平均二酸化炭素濃度の差を、二酸化炭素の吸収量として、モル数を算出した。吸収能力は、二酸化炭素吸収剤1グラム当たりの二酸化炭素吸収量として求めた。結果を表1に示す。
また、実施例8及び参考例2で得られた二酸化炭素吸収剤についても同様の操作を行い、その結果を表2に示す。
(evaluation)
(Carbon dioxide absorption test 1)
90 ml of the carbon dioxide absorbent obtained in Example 1 and Reference Example 1 was packed into a glass column with an inner diameter of 20 mm and a length of 300 mm, and air (room temperature 25°C, average carbon dioxide concentration: 450 ppm) was passed through it at a flow rate of 100 ml/min using an air pump. The carbon dioxide concentration at the outlet of the glass column was measured and recorded using a data logger carbon dioxide meter (TR-76Ui-S, T&D Corporation), and the time until saturation occurred and the carbon dioxide concentration began to rise (breakthrough time) was determined. The number of moles of absorbed carbon dioxide was calculated by taking the difference between the average carbon dioxide concentration in the room and the average carbon dioxide concentration at the outlet as the amount of carbon dioxide absorbed. The absorption capacity was determined as the amount of carbon dioxide absorbed per gram of carbon dioxide absorbent. The results are shown in Table 1.
The same procedure was also performed on the carbon dioxide absorbents obtained in Example 8 and Reference Example 2, and the results are shown in Table 2.
表1に示した結果から、実施例1の二酸化炭素吸収剤は、参考例1の二酸化炭素吸収剤と比べて、二酸化炭素の吸収性能に優れていることが判る。
また、表2に示した結果から、実施例8の二酸化炭素吸収剤は、参考例2の二酸化炭素吸収剤と比べて、二酸化炭素の吸収性能に優れていることが判る。
The results shown in Table 1 indicate that the carbon dioxide absorbent of Example 1 has superior carbon dioxide absorption performance compared to the carbon dioxide absorbent of Reference Example 1.
Furthermore, the results shown in Table 2 indicate that the carbon dioxide absorbent of Example 8 has superior carbon dioxide absorption performance compared to the carbon dioxide absorbent of Reference Example 2.
(二酸化炭素吸収試験2)
実施例1~7及び参考例1で得られた二酸化炭素吸収剤を、35ml三角フラスコに入れ、0.1mg感量まで正確に測り、室温25℃で200ml/minの流速で純度99.995%の二酸化炭素ガスを吹き込み、10分ごとに重量を0.1mg感量まで正確に測り、重量が恒量となった時点でガス吹き込みを終了した。増加した重量を、二酸化炭素の吸収量として、モル数を算出した。吸収能力は、二酸化炭素吸収剤1グラム当たりの二酸化炭素吸収量として求めた。結果を表3に表す。
(Carbon dioxide absorption test 2)
The carbon dioxide absorbents obtained in Examples 1-7 and Reference Example 1 were placed in 35 ml Erlenmeyer flasks, and their weight was accurately measured to the nearest 0.1 mg. 99.995% pure carbon dioxide gas was blown in at a flow rate of 200 ml/min at room temperature (25°C), and the weight was accurately measured to the nearest 0.1 mg every 10 minutes. Gas blowing was stopped when the weight became constant . The increase in weight was used as the amount of carbon dioxide absorbed, and the number of moles was calculated. The absorption capacity was determined as the amount of carbon dioxide absorbed per gram of carbon dioxide absorbent. The results are shown in Table 3.
表3に示した結果から、実施例1~7の二酸化炭素吸収剤は、参考例1の二酸化炭素吸収剤と比べて、二酸化炭素の吸収性能に優れていることが判る。 The results shown in Table 3 demonstrate that the carbon dioxide absorbents of Examples 1 to 7 exhibit superior carbon dioxide absorption performance compared to the carbon dioxide absorbent of Reference Example 1.
(二酸化炭素吸収試験3)
実施例9~12で得られた二酸化炭素吸収剤を、35ml三角フラスコに入れ、0.1mg感量まで正確に測り、粉末状の試料が気流に乗って系外に排出されるのを防ぐために、脱脂綿を入れた。室温25℃で200ml/minの流速で純度99.995%の二酸化炭素ガスを吹き込み、10分ごとに重量を0.1mg感量まで正確に測り、重量が恒量となった時点でガス吹き込みを終了した。増加した重量を、二酸化炭素の吸収量として、モル数を算出した。吸収能力は、二酸化炭素吸収剤1グラム当たりの二酸化炭素吸収量として求めた。更に、脱脂綿中に残存する二酸化炭素を窒素ガスで追い出した。結果を表4に表す。
(Carbon dioxide absorption test 3)
The carbon dioxide absorbents obtained in Examples 9-12 were placed in 35 ml Erlenmeyer flasks, and the amount was accurately measured to a sensitivity of 0.1 mg. Cotton wool was placed inside to prevent the powdered sample from being carried out of the system by the airflow. 99.995% pure carbon dioxide gas was blown in at a flow rate of 200 ml/min at room temperature (25°C), and the weight was accurately measured to a sensitivity of 0.1 mg every 10 minutes. Gas blowing was stopped when the weight became constant . The increase in weight was used as the amount of carbon dioxide absorbed, and the number of moles was calculated. The absorption capacity was determined as the amount of carbon dioxide absorbed per gram of carbon dioxide absorbent. Furthermore, any remaining carbon dioxide in the cotton wool was expelled with nitrogen gas. The results are shown in Table 4.
表4に示した結果から、実施例9~12の二酸化炭素吸収剤は、二酸化炭素の吸収性能に優れていることが判る。 The results shown in Table 4 indicate that the carbon dioxide absorbents of Examples 9 to 12 have excellent carbon dioxide absorption performance.
(二酸化炭素吸収試験4)
実施例13で得られた二酸化炭素吸収剤を、35ml三角フラスコに入れ、0.1mg感量まで正確に測り、室温25℃で100ml/minの流速で純度99.995%の二酸化炭素ガスを10分間吹き込んだ後、重量を0.1mg感量まで正確に測った。増加した重量を、二酸化炭素の吸収量として、モル数を算出した。吸収能力は、二酸化炭素吸収剤1グラム当たりの二酸化炭素吸収量として求めた。結果を表5に示す。
(Carbon dioxide absorption test 4)
The carbon dioxide absorbent obtained in Example 13 was placed in a 35 ml Erlenmeyer flask and accurately weighed to the nearest 0.1 mg. 99.995% pure carbon dioxide gas was blown into the flask at a flow rate of 100 ml/min at room temperature (25°C) for 10 minutes, and the weight was accurately weighed to the nearest 0.1 mg. The increased weight was used as the amount of carbon dioxide absorbed, and the number of moles was calculated. The absorption capacity was determined as the amount of carbon dioxide absorbed per gram of carbon dioxide absorbent. The results are shown in Table 5.
表5に示した結果から、実施例13の二酸化炭素吸収剤は、二酸化炭素の吸収性能に優れていることが判る。 The results shown in Table 5 indicate that the carbon dioxide absorbent of Example 13 exhibits excellent carbon dioxide absorption performance.
(二酸化炭素吸収試験5)
実施例14で得られた二酸化炭素吸収剤を、100mlガラス製ねじ口瓶に入れ、0.1mg感量まで正確に測り、室温25℃で100ml/minの流速で純度99.995%の二酸化炭素ガスを10分間吹き込んだ後、重量を0.1mg感量まで正確に測った。更に、ねじ口瓶に残存する二酸化炭素を窒素ガスで追い出した。増加した重量を、二酸化炭素の吸収量として、モル数を算出した。吸収能力は、二酸化炭素吸収剤1グラム当たりの二酸化炭素吸収量として求めた。結果を表6に示す。
(Carbon dioxide absorption test 5)
The carbon dioxide absorbent obtained in Example 14 was placed in a 100 ml glass screw-top bottle, and its weight was accurately measured to the nearest 0.1 mg. 99.995% pure carbon dioxide gas was then blown into the bottle at a flow rate of 100 ml/min at room temperature (25°C) for 10 minutes, and the weight was accurately measured to the nearest 0.1 mg. Furthermore, any remaining carbon dioxide in the screw-top bottle was expelled with nitrogen gas. The increased weight was used as the amount of carbon dioxide absorbed, and the number of moles was calculated. The absorption capacity was determined as the amount of carbon dioxide absorbed per gram of carbon dioxide absorbent. The results are shown in Table 6.
表6に示した結果から、実施例14の二酸化炭素吸収剤は、二酸化炭素の吸収性能に優れていることが判る。 The results shown in Table 6 indicate that the carbon dioxide absorbent of Example 14 exhibits excellent carbon dioxide absorption performance.
(再生試験1)
実施例1で得られた二酸化炭素吸収剤を、容量190mlのステンレス製クリーンパイプに充填し、純度99.995%の二酸化炭素ガスを500ml/minの流速で10分間通気させ、二酸化炭素を吸収させた。なお、通気前後の重量を測定し、増加した重量を二酸化炭素の吸収量として、モル数を算出した。吸収能力は、二酸化炭素吸収剤1グラム当たりの二酸化炭素吸収量として求めた。
二酸化炭素を吸収させた二酸化炭素吸収剤を、200mmφのシャーレに全量入れて、120℃、ゲージ圧0.2kPa(絶対圧101kPa)の条件で90分加熱して、二酸化炭素を追い出し、再生を行った。
次いで、再生した二酸化炭素吸収剤を、再びステンレス製クリーンパイプに充填して、二酸化炭素の吸収と再生を5回繰り返した。再生率は、下記の式に基づいて算出した。結果を表7に表す。
再生率(%)=(再生時の吸収能力/初期の吸収能力)×100
(Regeneration Test 1)
The carbon dioxide absorbent obtained in Example 1 was filled into a 190 ml stainless steel clean pipe, and 99.995% pure carbon dioxide gas was passed through it at a flow rate of 500 ml/min for 10 minutes to absorb the carbon dioxide. The weight was measured before and after the gas was passed through, and the increase in weight was taken as the amount of carbon dioxide absorbed, and the number of moles was calculated. The absorption capacity was determined as the amount of carbon dioxide absorbed per gram of carbon dioxide absorbent.
The carbon dioxide absorbent, which had absorbed carbon dioxide, was placed entirely into a 200 mm diameter petri dish and heated for 90 minutes at 120°C and a gauge pressure of 0.2 kPa (absolute pressure of 101 kPa) to expel the carbon dioxide and regenerate the absorbent.
Next, the recycled carbon dioxide absorbent was refilled into the stainless steel clean pipe, and the carbon dioxide absorption and recycling process was repeated five times. The recycling rate was calculated based on the following formula. The results are shown in Table 7.
Regeneration rate (%) = (Absorption capacity at regeneration / Initial absorption capacity) × 100
表7に示した結果から、初期の二酸化炭素吸収試験後の二酸化炭素吸収剤を加熱し、二酸化炭素を追い出した再生二酸化炭素吸収剤は、二酸化炭素を吸収する能力が復活し、再生二酸化炭素吸収剤であっても吸収性能に優れ、再生率にも優れていることが判る。 As shown in Table 7, the carbon dioxide absorbent, after being heated following the initial carbon dioxide absorption test to remove carbon dioxide, regained its carbon dioxide absorption capacity. This demonstrates that even recycled carbon dioxide absorbents exhibit superior absorption performance and a high regeneration rate.
(再生試験2)
実施例14で得られた二酸化炭素吸収剤を用い、二酸化炭素吸収試験5と同様の操作を行うことにより二酸化炭素を吸収させた。そして、通気前後の重量を測定し、増加した重量を二酸化炭素の吸収量として、モル数を算出した。吸収能力は、二酸化炭素吸収剤1グラム当たりの二酸化炭素吸収量として求めた。
二酸化炭素を吸収させた二酸化炭素吸収剤を、ステンレスバットに取り出し、バキュームオーブンで100℃、ゲージ圧-0.1MPa(絶対圧0.001MPa)の条件で90分加熱して、二酸化炭素を追い出し、再生を行った。
次いで、再生した二酸化炭素吸収剤を、再び100mlガラス製ねじ口瓶に入れ、二酸化炭素の吸収と再生を2回繰り返した。再生率は、下記の式に基づいて算出した。結果を表8に表す。
再生率(%)=(再生時の吸収能力/初期の吸収能力)×100
(Regeneration Test 2)
Using the carbon dioxide absorbent obtained in Example 14, carbon dioxide was absorbed by performing the same procedure as in carbon dioxide absorption test 5. The weight was measured before and after ventilation, and the increase in weight was taken as the amount of carbon dioxide absorbed, and the number of moles was calculated. The absorption capacity was determined as the amount of carbon dioxide absorbed per gram of carbon dioxide absorbent.
The carbon dioxide absorbent was removed from the carbon dioxide absorbent and placed in a stainless steel tray. It was then heated in a vacuum oven at 100°C and a gauge pressure of -0.1 MPa (absolute pressure of 0.001 MPa) for 90 minutes to expel the carbon dioxide and regenerate the absorbent.
Next, the recycled carbon dioxide absorbent was placed back into a 100 ml glass screw-top bottle, and the carbon dioxide absorption and recycling process was repeated twice. The recycling rate was calculated based on the following formula. The results are shown in Table 8.
Regeneration rate (%) = (Absorption capacity at regeneration / Initial absorption capacity) × 100
表8に示した結果から、初期の二酸化炭素吸収試験後の二酸化炭素吸収剤を加熱し、二酸化炭素を追い出した再生二酸化炭素吸収剤は、二酸化炭素を吸収する能力が復活し、再生二酸化炭素吸収剤であっても吸収性能に優れ、再生率にも優れていることが判る。 As shown in Table 8, the results indicate that when carbon dioxide absorbent material is heated after the initial carbon dioxide absorption test to remove carbon dioxide, the regenerated carbon dioxide absorbent material regains its carbon dioxide absorption capacity. This demonstrates that even regenerated carbon dioxide absorbent material exhibits excellent absorption performance and a high regeneration rate.
Claims (8)
(式中、a、b及びcは1以上10以下の整数を表し、R1、R2及びR3はいずれもアミノ基である。)
で表されるホスフィンオキシド化合物と、
該ホスフィンオキシド化合物を担持している多孔質担体と、
からなることを特徴とする二酸化炭素吸収剤。 The following general formula (1):
(In the formula, a, b, and c represent integers between 1 and 10, and R1 , R2 , and R3 are all amino groups .)
A phosphine oxide compound represented by,
A porous carrier supporting the phosphine oxide compound,
A carbon dioxide absorbent characterized by being composed of the following:
該二酸化炭素分離工程で二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収剤を、50℃以上150℃以下の温度で加熱して、該二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収剤から二酸化炭素を脱離させることにより、該二酸化炭素吸収剤を再生させると共に、脱離させた二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収工程と、
を有することを特徴とする二酸化炭素分離回収方法。 A carbon dioxide separation step in which a carbon dioxide absorbent according to claim 1 or 2 is brought into contact with a mixed gas containing carbon dioxide, thereby allowing the carbon dioxide absorbent to absorb the carbon dioxide in the mixed gas and separating the carbon dioxide from the mixed gas;
The carbon dioxide absorption process involves heating the carbon dioxide absorption agent that has absorbed carbon dioxide in the carbon dioxide separation process at a temperature of 50°C to 150°C to remove carbon dioxide from the carbon dioxide absorption agent, thereby regenerating the carbon dioxide absorption agent and recovering the removed carbon dioxide.
A method for separating and recovering carbon dioxide, characterized by having the following features.
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