酸性气体吸收剂、酸性气体去除装置及酸性气体去除方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102665870 A (43)申请公布日 2012.09.12 CN 102665870 A *CN102665870A* (21)申请号 201080058130.0 (22)申请日 2010.03.29 B01D 53/62(2006.01) B01D 53/14(2006.01) (71)申请人 株式会社东芝 地址 日本东京都 (72)发明人 村井伸次 斋藤聪 加藤康博 村松武彦 久保木贵志 渡户裕子 近藤亚里 前泽幸繁 (74)专利代理机构 永新专利商标代理有限公司 72002 代理人 周欣 (54) 发明名称 酸性气体吸收剂、 酸性气体去除装置及酸性 气体。

2、去除方法 (57) 摘要 本发明提供酸性气体吸收能力即酸性气体吸 收量、 酸性气体吸收速度高的酸性气体吸收剂、 酸 性气体吸收装置及酸性气体吸收方法。本发明的 一方面为包含氮杂双环化合物、 和伯或仲胺化合 物的酸性气体吸收剂。 另外， 本发明的另一方面为 包含杂芳香环化合物、 和伯或仲胺化合物的酸性 气体吸收剂。 并且， 本发明的又一方面为使用该酸 性气体吸收剂的酸性气体去除装置及酸性气体去 除方法。 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.06.20 (86)PCT申请的申请数据 PCT/JP2010/002268 2010.03.29 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/121。

3、633 JA 2011.10.06 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 13 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 3 页 说明书 13 页 附图 1 页 1/3 页 2 1. 一种酸性气体吸收剂， 其包含下述通式 1 所表示的氮杂双环化合物、 和伯或仲胺化 合物， 上述通式 1 中， p 及 q 为 1 以上的整数， m、 n 为 0 以上的整数， X 与 Y 的组合为氮原子与 碳原子、 碳原子与碳原子、 或碳原子与氮原子中的任一个。 2. 如权利要求 1 所述的酸性气体吸收剂， 其特征在于， p 及 q 为 6 以下的整数。

4、。 3. 如权利要求 2 所述的酸性气体吸收剂， 其特征在于， 所述胺化合物为链烷醇胺或杂 环状胺。 4. 如权利要求 3 所述的酸性气体吸收剂， 其特征在于， 所述杂环状胺为哌嗪衍生物。 5. 一种酸性气体吸收剂， 其包含下述通式 2 或通式 3 中的任一个所表示的杂芳香环化 合物、 和伯或仲胺化合物， 上述通式 2 及通式 3 中， R1 分别表示选自氢原子、 烷基、 或芳香族基中的任一个， 各个 R1 可以相同， 也可以不同， 另外， R2 表示 OR3 基或 NR42基， R3、 R4 分别表示选自氢原子、 烷 基、 或芳香族基中的任一个， 各个 R4 可以相同， 也可以不同。 6. 。

5、如权利要求 5 所述的酸性气体吸收剂， 其特征在于， 所述胺化合物为链烷醇胺或杂 环状胺。 7. 如权利要求 6 所述的酸性气体吸收剂， 其特征在于， 所述杂环状胺为哌嗪衍生物。 8. 如权利要求 7 所述的酸性气体吸收剂， 其特征在于， 所述通式 3 的 NR42基为氨基、 甲 基氨基、 二甲基氨基中的任一个。 9. 一种酸性气体去除装置， 其特征在于， 具备 ： 权 利 要 求 书 CN 102665870 A 2 2/3 页 3 吸收塔， 其使包含酸性气体的气体与酸性气体吸收液接触， 使所述酸性气体吸收液吸 收所述酸性气体 ； 再生塔， 其对吸收了所述酸性气体的所述酸性气体吸收液进行再生。

6、， 用所述再生塔再生了的所述酸性气体吸收液在所述吸收塔中再利用， 所述酸性气体吸收液包含权利要求 1 所述的酸性气体吸收剂。 10. 一种酸性气体去除装置， 其特征在于， 具备 ： 吸收塔， 其使包含酸性气体的气体与酸性气体吸收液接触， 使所述酸性气体吸收液吸 收所述酸性气体 ； 再生塔， 其对吸收了所述酸性气体的所述酸性气体吸收液进行再生， 用所述再生塔再生了的所述酸性气体吸收液在所述吸收塔中再利用， 所述酸性气体吸收液包含权利要求 5 所述的酸性气体吸收剂。 11. 一种酸性气体去除方法， 其特征在于， 使包含酸性气体的气体与将包含下述通式 1 所表示的氮杂双环化合物和伯或仲胺化合物的酸性。

7、气体吸收剂溶解于溶剂而成的酸性气 体吸收液接触， 从所述包含酸性气体的气体中去除所述酸性气体， 上述通式 1 中， p 及 q 为 1 以上的整数， m、 n 为 0 以上的整数， X 与 Y 的组合为氮原子与 碳原子、 碳原子与碳原子、 或碳原子与氮原子中的任一个。 12. 一种酸性气体去除方法， 其特征在于， 使包含酸性气体的气体与将包含下述通式 2 或通式 3 中的任一个所表示的杂芳香环化合物和伯或仲胺化合物的酸性气体吸收剂溶解 于溶剂而成的酸性气体吸收液接触， 从所述包含酸性气体的气体中去除所述酸性气体， 权 利 要 求 书 CN 102665870 A 3 3/3 页 4 上述通式 。

8、2 及通式 3 中， R1 分别表示选自氢原子、 烷基、 或芳香族基中的任一个， 各个 R1 可以相同， 也可以不同， 另外， R2 表示 OR3 基或 NR42基， R3、 R4 分别表示选自氢原子、 烷 基、 或芳香族基中的任一个， 各个 R4 可以相同， 也可以不同。 权 利 要 求 书 CN 102665870 A 4 1/13 页 5 酸性气体吸收剂、 酸性气体去除装置及酸性气体去除方法 技术领域 0001 本发明涉及酸性气体吸收剂、 使用了该酸性气体吸收剂的酸性气体去除装置及酸 性气体去除方法。 背景技术 0002 近年来， 作为地球温暖化现象的一个原因， 指出了由于 CO2（二氧。

9、化碳） 浓度上升而 引起的温室效应， 急切需要制定以地球规模保护环境的国际性的对策。作为 CO2的产生源， 由于商业活动而产生的 CO2量很大， 抑制其排出的势头正在抬升。所以， 以使用化石燃料的 火力发电厂等的设备作为对象而使在燃烧化石燃料 （煤、 石油、 天然气等） 时产生的排气与 链烷醇胺水溶液等接触从而将燃烧排气中的 CO2去除并回收的方法、 进而储存被回收的 CO2 的方法在世界上被进行着。另外， 提出了使用链烷醇胺水溶液， 除了将 CO2去除以外， 还将 H2S（硫化氢） 等酸性气体去除。 0003 作为抑制以CO2为代表的酸性气体的浓度上升的技术， 有如下的技术 ： 开发节能产 。

10、品、 分离回收排出的酸性气体的技术、 将酸性气体作为资源利用或隔离储存的技术、 转换为 不排出酸性气体的自然能源或原子能等替代能源等。 作为迄今为止被研究过的酸性气体分 离技术， 有吸收法、 吸附法、 膜分离法、 深冷法等。 其中， 吸收法适合用于处理大量气体， 正在 研究将其用于工厂和发电厂。 0004 通常作为用于吸收法的物质， 以一乙醇胺 （MEA） 为代表的链烷醇胺类从 1930 年代 左右就开始开发了， 并且现在也被使用着 （专利文献 1） 。该方法是经济的， 另外去除装置的 大型化是容易的。 0005 作为既存的被广泛使用的链烷醇胺， 有一乙醇胺、 2- 氨基 -2- 甲基丙醇胺、。

11、 甲基氨 基乙醇、 乙基氨基乙醇、 丙基氨基乙醇、 二乙醇胺、 双 （2- 羟基 -1- 甲基乙基） 胺、 甲基二乙醇 胺、 二甲基乙醇胺、 二乙基乙醇胺、 三乙醇胺、 二甲基氨基 -1- 甲基乙醇等。特别是， 伯胺的 甲基乙醇胺及仲胺的二乙基乙醇胺等由于反应速度快， 因此在世界上被广泛使用。 但是， 存 在这些化合物具有腐蚀性、 再生能高、 劣化等问题。另外， 虽然甲基二乙醇胺的腐蚀性和再 生能低， 但有吸收速度低这样的缺点。所以， 要求开发考虑了这些方面的新的吸附液。 0006 作为最近的吸收液的开发倾向， 对胺系的吸收液中特别是在结构上具有空间位阻 的链烷醇胺的研究正在积极进行中 （专利。

12、文献 2） 。这是因为具有空间位阻的链烷醇胺有对 酸性气体的选择性非常高、 而且再生所需要的能量少这样的优点。空间位阻胺的反应速度 依存于由其空间结构确定的反应的位阻程度， 比甲基乙醇胺、 二乙醇胺等伯、 仲胺低， 但比 叔胺高。另外， 作为用于吸收剂中的链烷醇胺， 已知有 2- 氨基 -2- 甲基丙醇、 2- 哌啶乙醇 等。 0007 另一方面， 也已知有将与链烷醇胺类结构不同的环状胺作为吸收剂使用的方法 （专利文献 1、 专利文献 3） 。 0008 现有技术文献 0009 专利文献 说 明 书 CN 102665870 A 5 2/13 页 6 0010 专利文献 1 ： 日本特开 20。

13、08-307519 号公报 0011 专利文献 2 ： 专利第 2871334 号公报 0012 专利文献 3 ： 美国专利 4112052 号说明书 发明内容 0013 发明所要解决的问题 0014 最重要的是， 对于至今为止的吸收液中的酸性气体吸收能力即酸性气体吸收量和 酸性气体吸收速度， 如果从经济效率的观点出发， 则仍然只能说是不充分的。 0015 本发明是考虑上述情况而进行的， 其目的在于， 提供酸性气体吸收能力高的酸性 气体吸收剂、 使用了该酸性气体吸收剂的酸性气体去除装置及酸性气体去除方法。 0016 用于解决问题的方法 0017 本发明的一个方面的酸性气体吸收剂的特征在于， 包。

14、含下述通式 1 所表示的氮杂 双环化合物、 和伯或仲胺化合物。 0018 化学式 1 0019 0020 特征在于，（上述通式 1 中， p 及 q 为 1 以上的整数， m、 n 为 0 以上的整数， X 与 Y 的 组合为氮原子与碳原子、 碳原子与碳原子、 或碳原子与氮原子中的任一个） 。 0021 本发明的一个方面的酸性气体吸收剂的特征在于， 包含下述通式 2 或通式 3 中的 任一个所表示的杂芳香环化合物、 和伯或仲胺化合物。 0022 化学式 2 0023 0024 化学式 3 0025 说 明 书 CN 102665870 A 6 3/13 页 7 0026 （上述通式 2 及通式。

15、 3 中， R1 分别表示选自氢原子、 烷基、 或芳香族基中的任一个， 各个 R1 可以相同， 也可以不同。另外， R2 表示 OR3 基或 NR42基。R3、 R4 分别表示选自氢原 子、 烷基、 或芳香族基中的任一个， 各个 R4 可以相同， 也可以不同。 ） 0027 发明效果 0028 根据本发明， 可以提供酸性气体吸收能力高的酸性气体吸收剂、 使用了该酸性气 体吸收剂的酸性气体去除装置及酸性气体去除方法。 附图说明 0029 图 1 是第 4 实施方式的酸性气体去除装置的示意图。 具体实施方式 0030 （第 1 实施方式） 0031 本实施方式的酸性气体吸收剂为包含下述通式 1 所。

16、表示的氮杂双环化合物、 和伯 或仲胺化合物的酸性气体吸收剂。 0032 化学式 4 0033 0034 这里， 上述通式 1 中， p 及 q 为 1 以上的整数， m、 n 为 0 以上的整数， X 与 Y 的组合 为氮原子与碳原子、 碳原子与碳原子、 或碳原子与氮原子中的任一个。 0035 通过使上述氮杂双环化合物和胺化合物溶解于例如水等溶剂中， 可以得到酸性气 体吸收能力高的酸性气体吸收液。以下， 特别将酸性气体为二氧化碳的情况作为例子进行 说明， 但对于硫化氢等其他酸性气体也可以得到同样的效果。 0036 通式 1 所示的氮杂双环化合物形成为与氮原子键合的碳原子被后面的键束缚的 结构。。

17、由此， 氮原子上的非共有电子对周围的空间位阻小， 亲核性明显较高。因此， 二氧化 碳的吸收能力变高。并且， 伯或仲胺化合物作为促进这样的氮杂双环化合物的二氧化碳吸 收的促进剂起作用， 从而进一步提高二氧化碳的吸收能力。 说 明 书 CN 102665870 A 7 4/13 页 8 0037 作为本实施方式的氮杂双环化合物， 例如可以使用选自由 1- 氮杂双环 1.1.0 丁 烷、 1,3- 二氮杂双环 1.1.0 丁烷、 1- 氮杂双环 2.1.0 庚烷、 1,3- 二氮杂双环 2.1.0 庚 烷、 1,4- 二氮杂双环 2.1.0 庚烷、 1- 氮杂双环 2.2.0 己烷、 1,3- 二氮。

18、杂双环 2.2.0 己 烷、 1- 氮杂双环 2.1.1 己烷、 1,3- 二氮杂双环 2.1.1 己烷、 1- 氮杂双环 2.2.1 庚烷、 1,3- 二氮杂双环 2.2.1 庚烷、 1,4- 二氮杂双环 2.2.1 庚烷、 1- 氮杂双环 3.2.0 庚烷、 1,3- 二氮杂双环 3.2.0 庚烷、 1,4- 二氮杂双环 3.2.0 庚烷、 1,6- 二氮杂双环 3.2.0 庚烷、 1- 氮杂双环 2.2.2 辛烷、 1,3- 二氮杂双环 2.2.2 辛烷、 1,4- 二氮杂双环 2.2.2 辛烷、 1- 氮杂双环 3.2.1 辛烷、 1,3- 二氮杂双环 3.2.1 辛烷、 1,4- 二。

19、氮杂双环 3.2.1 辛烷、 1,5- 二氮杂双环 3.2.1 辛烷、 1,6- 二氮杂双环 3.2.1 辛烷、 1- 氮杂双环 4.1.1 辛烷、 1,3- 二氮杂双环 4.1.1辛烷、 1,4- 二氮杂双环 4.1.1辛烷、 1,5- 二氮杂双环 4.1.1 辛烷、 1,6- 二氮杂双环 4.1.1 辛烷、 1,7- 二氮杂双环 4.1.1 辛烷、 1- 氮杂双环 4.2.0 辛烷、 1,3- 二氮杂双环 4.2.0 辛烷、 1,4- 二氮杂双环 4.2.0 辛烷、 1,5- 二氮杂 双环 4.2.0 辛烷、 1,7- 二氮杂双环 4.2.0 辛烷、 1- 氮杂双环 3.3.1 壬烷、 1。

20、,3- 二氮杂 双环 3.3.1 壬烷、 1,4- 二氮杂双环 3.3.1 壬烷、 1,5- 二氮杂双环 3.3.1 壬烷、 1- 氮杂 双环 3.2.2 壬烷、 1,3- 二氮杂双环 3.2.2 壬烷、 1,4- 二氮杂双环 3.2.2 壬烷、 1,5- 二 氮杂双环 3.2.2 壬烷、 1,6- 二氮杂双环 3.2.2 壬烷、 1,8- 二氮杂双环 3.2.2 壬烷、 1- 氮杂双环 4.3.0 壬烷、 1,3- 二氮杂双环 4.3.0 壬烷、 1,4- 二氮杂双环 4.3.0 壬烷、 1,5- 二氮杂双环 4.3.0 壬烷、 1,6- 二氮杂双环 4.3.0 壬烷、 1,7- 二氮杂双环。

21、 4.3.0 壬烷、 1,8- 二氮杂双环 4.3.0 壬烷、 1- 氮杂双环 4.2.1 壬烷、 1,3- 二氮杂双环 4.2.1 壬烷、 1,4- 二氮杂双环 4.2.1壬烷、 1,5- 二氮杂双环 4.2.1壬烷、 1,6- 二氮杂双环 4.2.1 壬烷、 1,7- 二氮杂双环 4.2.1 壬烷、 1- 氮杂双环 5.2.0 壬烷、 1,3- 二氮杂双环 5.2.0 壬烷、 1,3- 二氮杂双环 5.2.0 壬烷、 1,4- 二氮杂双环 5.2.0 壬烷、 1,5- 二氮杂 双环 5.2.0 壬烷、 1,6- 二氮杂双环 5.2.0 壬烷、 1,7- 二氮杂双环 5.2.0 壬烷、 1,。

22、8- 二 氮杂双环 5.2.0 壬烷、 1- 氮杂双环 5.1.1 壬烷、 1,3- 氮杂双环 5.1.1 壬烷、 1,4- 氮杂 双环 5.1.1 壬烷、 1,5- 氮杂双环 5.1.1 壬烷、 1,6- 氮杂双环 5.1.1 壬烷、 1,7- 氮杂双 环 5.1.1 壬烷、 1- 氮杂双环 6.1.0 壬烷、 1,3- 二氮杂双环 6.1.0 壬烷、 1,4- 二氮杂双 环 6.1.0 壬烷、 1,5- 二氮杂双环 6.1.0 壬烷、 1,6- 二氮杂双环 6.1.0 壬烷、 1,7- 二氮 杂双环 6.1.0 壬烷、 1,8- 二氮杂双环 6.1.0 壬烷、 1- 氮杂双环 7.1.0 。

23、癸烷、 1,9- 二氮 杂双环 7.1.0 癸烷、 1- 氮杂双环 6.2.0 癸烷、 1,8- 二氮杂双环 6.2.0 癸烷、 1- 氮杂双 环 6.1.1 癸烷、 1,8- 二氮杂双环 6.1.1 癸烷、 1- 氮杂双环 5.3.0 癸烷、 1,7- 二氮杂 双环 5.3.0 癸烷、 1- 氮杂双环 5.2.1 癸烷、 1,7- 二氮杂双环 5.2.1 癸烷、 1- 氮杂双 环 4.3.1 癸烷、 1,6- 二氮杂双环 4.3.1 癸烷、 1- 氮杂双环 4.2.2 癸烷、 1,6- 二氮杂双 环 4.2.2 癸烷、 1- 氮杂双环 5.4.0 十一烷、 1,7- 二氮杂双环 5.4.0 。

24、十一烷、 1- 氮杂双 环 5.3.1 十一烷、 1,7- 二氮杂双环 5.3.1 十一烷、 1- 氮杂双环 5.2.2 十一烷、 1,7- 二 氮杂双环 5.2.2 十一烷、 1- 氮杂双环 4.4.1 十一烷、 1,7- 二氮杂双环 4.4.1 十一烷、 1- 氮杂双环 4.3.2 十一烷、 1,7- 二氮杂双环 4.3.2 十一烷组成的组中的 1 种化合物或 2 种以上的混合化合物等。 0038 上述通式 1 中， p 及 q 优选为 1 以上且 6 以下。这是由于在比 6 大时， 在水等溶剂 中的溶解性有可能降低， 或者酸性气体的吸收能力有可能降低。 说 明 书 CN 10266587。

25、0 A 8 5/13 页 9 0039 另外， 可以使这些氮杂双环化合物与羟基、 伯或仲或叔氨基、 磺酸基、 碳原子数为 1 18 个取代或非取代的直链或者支链烷基、 取代或非取代的芳香族等结合。 0040 氮杂双环化合物为水溶性， 但为了提高水溶性和抑制升华性， 导入羟基或羰基、 酯 基是有效的。例如优选为将双环环内的仲碳中的一个或者多个取代为羰基而成的化合物、 或将双环环内的仲碳中的一个或者多个酯化而成化合物、 或将双环环内的仲碳、 叔碳与羟 基、 羟基甲基、 羟基乙基等羟基或者具有羟基的有机基团结合而成的化合物等。 0041 本实施方式的伯或仲胺化合物作为促进上述那样的二氧化碳吸收的促进。

26、剂起作 用。通常伯氨基的氮原子与二氧化碳结合而形成氨基甲酸根离子， 有助于提高初期的吸收 速度。 另外， 仲氨基的氮原子承担着将结合的二氧化碳转换为碳酸氢根离子 （HCO3-） 的作用， 有助于提高反应后半段的速度。 0042 本实施方式的伯或仲胺化合物期望为链烷醇胺或杂环状胺。 通过链烷醇胺或杂环 状胺与氮杂双环化合物组合而成的组合物的溶液例如水溶液， 可以进一步提高吸收剂每单 位摩尔的二氧化碳吸收量、 水溶液每单位体积的二氧化碳吸收量及吸收速度。 进而， 可以在 吸收二氧化碳后分离二氧化碳， 从而使再生吸收液时的能量降低。 0043 作为链烷醇胺， 例如可以列举出 ： 一乙醇胺、 2- 氨。

27、基 -2- 甲基丙醇胺、 2- 氨 基 -2- 甲基 -1,3- 二丙醇胺、 甲基氨基乙醇、 乙基氨基乙醇、 丙基氨基乙醇、 二乙醇胺、 双 （2- 羟基 -1- 甲基乙基） 胺、 甲基二乙醇胺、 二甲基乙醇胺、 二乙基乙醇胺、 三乙醇胺、 二甲基 氨基-1-甲基乙醇、 2-甲基氨基乙醇、 2-乙基氨基乙醇、 2-丙基氨基乙醇、 正丁基氨基乙醇、 2-（异丙基氨基） 乙醇、 3- 乙基氨基丙醇、 三乙醇胺、 二乙醇胺、 2- 甲基 -2- 氨基 - 丙醇等。 0044 另外， 作为杂环状胺， 可以列举出 ： 哌嗪、 2- 甲基哌嗪、 六亚甲基四胺、 吡咯烷、 哌 啶、 氮杂环丁烷、 氮杂环辛烷。

28、、 六氢 -1H- 氮杂卓等。特别是， 从提高二氧化碳吸收量及吸收 速度的观点出发， 期望杂环状胺为哌嗪衍生物。另外， 更优选哌嗪衍生物为哌嗪、 2- 甲基哌 嗪、 2,5- 二甲基哌嗪中的至少 1 种类。 0045 二氧化碳的吸收分离工序如下构成 ： 基本上在常温附近吸收二氧化碳， 在高温下 将被吸收了的二氧化碳从吸收液分离， 再次将吸收液投入吸收工序。 所以， 在二氧化碳的吸 收分离工序中， 消耗大量能量的工序是将二氧化碳从吸收液分离而再生吸收液的部分， 全 部工序的约 50 80% 左右的能量在该过程中被消耗。即， 通过减少在吸收液的再生工序中 被消耗的能量， 能够得到经济上有利的二氧化。

29、碳的吸收分离工序。 0046 通过本实施方式， 也可以减少在再生工序中被消耗的能量。 所以， 可以实现经济上 更加有利的二氧化碳的吸收分离工序。 0047 （第 2 实施方式） 0048 本实施方式的酸性气体吸收剂为包含下述通式 2 所表示的杂芳香环化合物、 和伯 或仲胺化合物的酸性气体吸收剂。 0049 化学式 5 0050 说 明 书 CN 102665870 A 9 6/13 页 10 0051 上述通式 2 中， R1 分别表示选自氢原子、 碳原子数为 1 18 的取代或非取代的烷 基、 或芳香族基中的任一个。各个 R1 可以是相同的取代基， 也可以是不同的取代基。另外， R1 彼此也。

30、可以形成环。 0052 通式 2 的杂芳香环化合物的 pKa 为 6 以上。最重要的是， 如果与脂肪族系的胺化 合物相比， 则碱性较小， 因此吸收二氧化碳等酸性气体时的反应热变小。 0053 通过将上述杂芳香环化合物和胺化合物溶解于例如水等溶剂中， 可以与第 1 实施 方式同样地得到酸性气体吸收能力高的酸性气体吸收液。以下， 特别将酸性气体为二氧化 碳的情况作为例子进行说明， 但对于硫化氢等其他酸性气体也能够得到同样的效果。 0054 通式 2 所示的杂芳香环化合物中， 占据 sp2 杂化轨道的氮原子的非共有电子对不 能用于形成芳香族性。因此， 该氮原子具有碱性。另外， 由于这些杂芳香环化合物。

31、形成酸或 碱， 因此为水溶性。 0055 并且， 与第 1 实施方式的氮杂双环化合物同样地， 形成为与氮原子键合的碳原子 被后面的键束缚的结构。 因此， 氮原子上的非共有电子对周围的空间位阻小， 亲核性明显较 高。所以， 二氧化碳的吸收能力提高。并且， 伯或仲胺化合物作为促进这样的杂芳香环化合 物的二氧化碳吸收的促进剂起作用， 进一步提高二氧化碳的吸收能力。 0056 作为本实施方式的杂芳香环化合物， 例如可以使用选自由咪唑、 1- 甲基咪唑、 2- 甲基咪唑、 2- 氰基咪唑、 4- 氰基咪唑、 苯并咪唑、 1- 甲基苯并咪唑、 2- 甲基苯并咪唑组成 的组的 1 种化合物或 2 种以上的混。

32、合化合物等。 0057 上述通式 2 中， 在 R1 为取代或非取代的烷基时， 碳原子数优选为 1 以上且 6 以下。 如果比 6 大， 则有可能发生化合物的相分离。 0058 关于本实施方式的伯或仲胺化合物的功能和所要求的组成、 特性， 由于与第 1 实 施方式相同， 因此省略记载。 0059 另外， 通过本实施方式， 也可以与第 1 实施方式同样地减少在再生工序中被消耗 的能量。所以， 能够得到在经济上更有利的二氧化碳的吸收分离工序。 0060 （第 3 实施方式） 0061 本实施方式的酸性气体吸收剂为包含下述通式 3 所表示的杂芳香环化合物、 和伯 或仲胺化合物的酸性气体吸收剂。 00。

33、62 化学式 6 0063 说 明 书 CN 102665870 A 10 7/13 页 11 0064 上述通式 3 中， R1 分别表示选自氢原子、 碳原子数为 1 18 的取代或非取代的烷 基、 或芳香族基中的任一个。各个 R1 可以为相同的取代基， 也可以为不同的取代基。另外， R1 彼此可以形成环。R2 表示 OR3 基或 NR42基。R3、 R4 分别表示选自氢原子、 烷基、 或芳香 族基中的任一个， 各个 R4 可以相同， 也可以不同。 0065 本实施方式的酸性气体吸收剂除了杂芳香环化合物不用通式2而用通式3表示以 外， 与第 2 实施方式相同。所以， 关于与第 2 实施方式重。

34、复的内容， 省略记载。 0066 通式 3 的杂芳香环化合物的 pKa 为 6 以上。最重要的是， 如果与脂肪族系的胺化 合物相比， 则碱性较小， 因此吸收二氧化碳等酸性气体时的反应热变小。 0067 需要说明的是， 通过向 R2 导入适当的取代基， 可以将本实施方式的杂芳香环化合 物的亲核性或碱性调整为所期望的特性。通过向 R2 导入 OR3 基或 NR42基， 亲核性或碱性 提高。OR3 基为例如 （OCH3、 OC2H5、 OC3H7、 OC(CH3)3、 OC6H5） 。 0068 通过将上述杂芳香环化合物和胺化合物溶解于例如水等溶剂中， 可以与第 1 及第 2实施方式同样地得到酸性气。

35、体吸收能力高的酸性气体吸收液。 以下， 特别将酸性气体为二 氧化碳的情况作为例子进行说明， 但对于硫化氢等其他酸性气体也期待能够得到同样的效 果。 0069 作为本实施方式的杂芳香环化合物， 例如可以使用选自由吡啶、 4- 氨基吡啶、 4- 甲基吡啶、 4- 甲氧基吡啶、 4- 甲基氨基吡啶、 4- 二甲基氨基吡啶、 4- 二氨基甲基吡啶、 2-氨基吡啶、 喹啉、 4-甲基喹啉、 4-甲氧基喹啉、 4-甲基氨基喹啉、 4-二甲基氨基喹啉、 异喹 啉、 6-甲基氨基异喹啉、 6-二甲基氨基异喹啉、 菲啶、 1-氨基菲啶、 1-甲基氨基菲啶、 1-二甲 基氨基菲啶、 4- 甲氧基吡啶、 4- 乙氧。

36、基吡啶、 4- 丙氧基吡啶、 4- 叔丁氧基吡啶、 4- 苯氧基吡 啶组成的组中的 1 种化合物或 2 种以上混合化合物等。 0070 通式3的作为取代基的NR42基优选为氨基、 甲基氨基、 二甲基氨基中的任一个。 这 是由于亲核性或碱性提高， 从而二氧化碳吸收量及吸收速度提高。 0071 关于本实施方式的伯或仲胺化合物的功能和所要求的组成、 特性， 由于与第 1 实 施方式相同， 因此省略记载。 0072 另外， 通过本实施方式， 也可以与第1及第2实施方式同样地减少在再生工序被消 耗的能量。所以， 能够得到经济上更有利的二氧化碳的吸收分离工序。 0073 （第 4 实施方式） 0074 本。

37、实施方式的酸性气体去除装置为如下的酸性气体去除装置 ： 具备 ： 吸收塔， 其 使包含酸性气体的气体与酸性气体吸收液接触， 使酸性气体吸收液吸收酸性气体 ； 再生塔， 其对吸收了酸性气体的酸性气体吸收液进行再生， 用再生塔再生了的酸性气体吸收液在吸 收塔中再利用， 该吸收液包含第 1 至第 3 实施方式中所记载的任一种酸性气体吸收剂。 说 明 书 CN 102665870 A 11 8/13 页 12 0075 图 1 是本实施方式的酸性气体去除装置的示意图。该酸性气体去除装置具备 ： 吸 收塔 10， 其使包含酸性气体的气体与酸性气体吸收液接触， 吸收酸性气体并去除 ； 再生塔 12， 其从。

38、吸收了酸性气体的酸性气体吸收液分离酸性气体并使其再生。 以下， 作为酸性气体 以二氧化碳为例进行说明。 0076 例如， 如火力发电厂的燃烧排气那样包含二氧化碳的气体通过气体供给口 14， 导 入吸收塔 10 下部。被挤入吸收塔 10 的气体与由吸收塔 10 上部供给的二氧化碳的吸收液 接触。该二氧化碳的吸收液为包含第 1 至第 3 实施方式中所说明的酸性气体吸收剂的溶液 例如水溶液。 0077 酸性气体吸收液的pH只要被调整为至少9以上即可， 但可以根据排气中的有害气 体的种类、 浓度、 流量等， 适当地选择最合适的条件。另外， 在该酸性气体吸收液中， 除了上 述酸性气体吸收剂和水这样的溶剂。

39、以外， 还可以以任意比例含有提高吸收性能的含氮化合 物、 抗氧化剂剂、 pH 调节剂等其他化合物。 0078 通过使气体与二氧化碳的吸收液接触， 气体中的二氧化碳被吸收去除。 并且， 气体 由气体排出口 16 排出到吸收塔 10 外。 0079 吸收了二氧化碳的吸收液被送至热交换器 18、 加热器 20， 加热后被送至再生塔 12。并且， 在再生塔 12 内部， 吸收液流向再生塔 12 下部。期间， 气体中的二氧化碳脱离而 再生。 0080 再生了的吸收液通过泵 22 由吸收液供给口 26 经由热交换器 18、 吸收液冷却器 24 返回至吸收塔 10。 0081 另一方面， 在再生塔 12 上。

40、部， 从吸收液分离出的二氧化碳与供给的回流水接触， 排出到再生塔 12 外。并且， 被回流冷却器 28 冷却。进而， 通过回流鼓 30 分离为伴随着二 氧化碳的水蒸气凝聚而成的回流水， 通过回收二氧化碳管线 32 导入二氧化碳回收工序。被 分离出的回流水通过回流水泵 34 被送至再生塔 12。 0082 根据本实施方式的酸性气体去除装置， 通过使用二氧化碳的吸收及脱离特性优良 的吸收液， 可以高效率地对二氧化碳进行吸收去除。 0083 （第 5 实施方式） 0084 在本实施方式的酸性气体去除方法中， 使包含酸性气体的气体与将第 1 至第 3 实 施方式中所说明的酸性气体吸收剂溶解于溶剂而成的。

41、酸性气体吸收液接触， 从包含酸性气 体的气体中去除酸性气体。 0085 酸性气体吸收液的pH只要被调节为至少9以上即可， 但可以根据排气中的有害气 体的种类、 浓度、 流量等， 适当地选择最合适的条件。另外， 在该酸性气体吸收液中， 除了上 述酸性气体吸收剂和水这样的溶剂以外， 还可以以任意比例含有提高吸收性能的含氮化合 物、 抗氧化剂剂、 pH 调节剂等其他化合物。 0086 根据本实施方式的酸性气体去除方法， 通过使用二氧化碳的吸收及脱离特性优良 的吸收液， 可以高效率地对二氧化碳进行吸收去除。 0087 以上， 一边参照具体例子， 一边对本发明实施方式进行了说明。 上述实施方式只不 过是。

42、作为例子列举的， 并不限定本发明。 另外， 在实施方式的说明中， 在酸性气体吸收剂、 酸 性气体去除装置及酸性气体去除方法等处， 对于本发明的说明中不直接需要的部分等， 省 略了记载， 但可以适当地选择使用与所需要的酸性气体吸收剂、 酸性气体去除装置及酸性 说 明 书 CN 102665870 A 12 9/13 页 13 气体去除方法等相关的要素。 0088 另外， 具备本发明的要素、 本领域技术人员能够适当地设计变更的全部的酸性气 体吸收剂、 酸性气体去除装置及酸性气体去除方法都包含在本发明的范围中。本发明的范 围是通过专利权利要求书及其均等物的范围定义的。 0089 实施例 0090 接。

43、着， 使用本发明的实施例、 比较例进行详细的说明， 但本发明不被这些实施例所 限定。 0091 将各实施例及比较例的水溶液的组成记载于表 1， 将测定结果记载于表 2。 0092 （实施例 1） 0093 以使二氮杂双环辛烷 （DABCO） 为 3.0 摩尔 /L、 哌嗪 （PZ） 为 0.6 摩尔 /L 的方式进行 调节， 制备水溶液。 将水溶液移入玻璃容器中， 设置在调节为40的水浴中。 向该水溶液中 导入 10%/90%=CO2/N2的混合气体， 吸收 CO2， 使用 CO2浓度计 （CGT-7000， 岛津制作所社制） 对 出口处的 CO2浓度进行测定， 从而观测水溶液中所吸收的 CO。

44、2的吸收速度和水溶液中的 CO2 浓度。吸收速度为每 1 小时 0.4 摩尔 -CO2/ 摩尔 - 胺， 吸收量为 0.5 摩尔 -CO2/ 摩尔 - 胺。 接着， 将吸收液温度设定为120， 导入100%CO2浓度的气体， CO2在对100%浓度中的吸收量 进行测定时为 0.10 摩尔 -CO2/ 摩尔 - 胺。在 40下吸收 CO2、 120下脱离的过程中， 确认 了能够回收 0.5 摩尔与 0.1 摩尔之差的 0.4 摩尔 -CO2/ 摩尔 - 胺的 CO2。 0094 （实施例 1 ） 0095 与实施例 1 同样设置， 在调节为 30的水浴中吸收 CO2。此时， 吸收速度为每 1 小。

45、 时 0.4 摩尔 -CO2/ 摩尔 - 胺， 吸收量为 0.621 摩尔 -CO2/ 摩尔 - 胺。 0096 （实施例 2） 0097 以使二氮杂双环辛烷 （DABCO） 为 2.5 摩尔 /L、 哌嗪为 0.6 摩尔 /L、 2- 甲基 -2- 氨 基 - 丙醇为 1.0 摩尔 /L 的方式进行调节， 制备水溶液。与实施例 1 同样地， 在 40的水 溶液中导入 10%/90%=CO2/N2的混合气体， 吸收 CO2， 对出口处的 CO2浓度进行测定， 从而观 测水溶液中所吸收的 CO2的吸收速度和水溶液中的 CO2浓度。吸收速度为每 1 小时 0.4 摩 尔 -CO2/ 摩尔 - 胺，。

46、 吸收量为 0.47 摩尔 -CO2/ 摩尔 - 胺。接着， 将吸收液温度设定为 120， 导入 100%CO2浓度的气体， CO2在对 100% 浓度中的吸收量进行测定时为 0.10 摩尔 -CO2/ 摩 尔 - 胺。在 40下吸收 CO2、 120下脱离的过程中， 确认了能够回收 0.47 摩尔与 0.1 摩尔 之差的 0.37 摩尔 -CO2/ 摩尔 - 胺的 CO2。 0098 （实施例 3） 0099 以使 1- 甲基咪唑为 0.6 摩尔 /L、 哌嗪为 3.0 摩尔 /L 的方式进行调节， 制备水溶 液。 与实施例1同样地， 在40的水溶液中导入10%/90%=CO2/N2的混合气。

47、体， 吸收CO2， 对出 口处的 CO2浓度进行测定， 从而观测水溶液中所吸收的 CO2的吸收速度和水溶液中的 CO2浓 度。吸收速度为每 1 小时 0.34 摩尔 -CO2/ 摩尔 - 胺， 吸收量为 0.34 摩尔 -CO2/ 摩尔 - 胺。 接着， 将吸收液温度设定为120， 导入100%CO2浓度的气体， CO2在对100%浓度中的吸收量 进行测定时为 0.04 摩尔 -CO2/ 摩尔 - 胺。在 40下吸收 CO2、 120下脱离的过程中， 确认 了能够回收 0.30 摩尔 -CO2/ 摩尔 - 胺的 CO2。 0100 （实施例 4） 0101 以使 1- 甲基咪唑为 0.6 摩尔。

48、 /L、 哌嗪为 2.8 摩尔 /L、 甲基氨基乙醇为 0.2 摩尔 / 说 明 书 CN 102665870 A 13 10/13 页 14 L 的方式进行调节， 制备水溶液。与实施例 1 同样地， 在 40的水溶液中导入 10%/90%=CO2/ N2的混合气体， 吸收 CO2， 对出口处的 CO2浓度进行测定， 从而观测水溶液中所吸收的 CO2的 吸收速度和水溶液中的 CO2浓度。吸收速度为每 1 小时 0.35 摩尔 -CO2/ 摩尔 - 胺， 吸收量 为 0.36 摩尔 -CO2/ 摩尔 - 胺。接着， 将吸收液温度设定为 120， 导入 100%CO2浓度的气体， CO2在对100%浓度中的吸收量进行测定时为0.05摩尔-CO2/摩尔-胺。 在40下吸收CO2、 120下脱离的过程中， 确认了能够回收 0.31 摩尔 -CO2/ 摩尔 - 胺的 CO2。 0102 （实施例 5） 0103 以使 4- 二甲基氨基吡啶为 3.0 摩尔 /L、 哌嗪为 0.6 摩尔 /L 的方式进行调节， 制 备水溶液。