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Development and evaluation of a highly efficient carbon dioxide absorption and desorption system using pure liquid amine

使用纯液胺的高效二氧化碳吸收和解吸系统的开发和评估

基本信息

批准号：
22K19876
负责人：
鹿又宣弘
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

地球温暖化対策の一つに二酸化炭素貯留回収技術 (CCS) があり、CO2の大規模回収に優れたアミン水溶液の開発が盛んに行われている。我々は主鎖の中央に2級アミン部位、両末端に3級アミン部位を有するジエチレントリアミン誘導体（DETAs）を純液体として用いることで、エネルギー効率の高いCO2回収系を構築できると考え研究に着手した。市販原料より短工程で所望のDETAsを7種類合成した。これらのDETAsと参照物質であるモノエタノールアミン（MEA）、およびジエタノールアミン (DEA) に対してCO2吸収・放散性能評価を行った。CO2吸収測定は、アミン5 gに模擬排気ガス (CO2濃度 13% in N2) を流速100 mL/minで通気して行った。またCO2放散測定は、CO2吸収後のアミンを85 °Cで1時間攪拌する条件で行った。その結果、DETAsのモル当たりでのCO2吸収量はMEAに対しては最大でも1.06倍と微増であったが、DEAに対しては最大で1.5倍に達することを見出した。特に、両端に鎖状の3級アミン部位を有するDETAsは、3級アミン部位に置換するアルキル基が短いものほど吸収・放散の両面に優れた性能を示すことが示された。また、IRおよびNMR測定結果から、CO2吸収後にカルバミン酸が生じていることを明らかとした。さらに、実用性の上で重要なCO2放散率を測定したところ、参照物質である純液体のMEA、DEAはそれぞれ0.4%、2.2%とほとんどCO2を放散しなかったのに対し、DETAsはいずれも80%以上の高い放散率を示し、繰り返し試験にも再現性の高い吸収放散性を示した。中でも末端3級アミン部位にエチル基を有するDETAの場合は放散率が100%に達したことから、吸収したCO2をすべて放散する高効率なアミン液の開発に成功したといえる。

A new technology for carbon storage and recovery (CCS) in response to global warming has been developed to optimize the development of aqueous solutions for large-scale recovery of CO2. We started our research on the construction of high CO2 recycling systems for pure liquids and high CO2 recycling rates at the center and end of the main lock. 7 kinds of synthesis of desired DETAs for market raw materials For these DETAs and reference materials, the evaluation of CO2 absorption and emission performance was conducted. CO2 absorption measurement: 5 g simulated exhaust gas (CO2 concentration 13% in N2) at flow rate of 100 mL/min The CO2 emission measurement and CO2 absorption were carried out under the conditions of 85 °C and 1 time agitation. As a result, the CO2 absorption of DETAs is 1.06 times higher than that of MEA and 1.5 times higher than that of DEA. Special, terminal lock type 3 parts have DETAs, 3 parts have substitutions, short base, absorption and diffusion, and excellent performance is shown. The results of IR and NMR measurements show that CO2 absorption is the most important factor in the formation of acid. For MEA and DEA, which are pure liquids, CO2 emission rates are 0.4%, 2.2% and 80% respectively. For DETAs, CO2 emission rates are higher than 80% and reproducibility is higher than 80% respectively. In the case of DETA, the emission rate of CO2 is 100%.