JPH01127026A - ヒドロキシアルキル置換ピペラジノンを用いるガス流からの二酸化硫黄の除去 - Google Patents

ヒドロキシアルキル置換ピペラジノンを用いるガス流からの二酸化硫黄の除去

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JPH01127026A
JPH01127026A JP63201061A JP20106188A JPH01127026A JP H01127026 A JPH01127026 A JP H01127026A JP 63201061 A JP63201061 A JP 63201061A JP 20106188 A JP20106188 A JP 20106188A JP H01127026 A JPH01127026 A JP H01127026A
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sulfur dioxide
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ドゥエイン エス.トレイビッグ
James L Potter
ジェイムズ エル.パター
Mark B Jones
マーク ビー.ジョーンズ
John M Motes
ジョン エム.モーツ
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ガス流からの硫黄含有ガスの除去は、家庭および産業の
使用のための燃焼前の天然ガスの精製においておよび石
炭燃焼産業に用いられる煙道ガスの掃除において重要で
ある。今日広く用いられている方法は、周知の石灰石ス
クラビングである。
この方法の欠点は、形成した多量の固体廃棄物を処理す
る必要があることである。多くの化合物が吸着剤として
提案され、そのうちあるものはH,SまたはCO□に対
し選択的である。他のものは処理するガス流に存在する
すべての酸性ガスをかなりの割合除去できる。最近の特
許の米国特許第4.366、134号において教示され
たシステムは、ガス流からSO□を選択的に除去するた
めクエン酸カリウムあるいはナトリウムを用いている。
他の最近の特許、米国特許第4.530.704号にお
いて、ガス流からのS Ozの除去は、S Ozを含む
ガス流をピペラジノン、モルホリノンまたはそれらのN
−アルキル置換誘導体、例えばN、N’ −ジメチル−
2−ピペラジノンの水溶液と接触させることによって達
成される。上記特許により用いられる化合物の各々は、
従来の流れストリップ法により再生される。
ガス流からS Ozを吸着する改良方法(この方法はS
O□の回収を増加させた)が、吸着剤としてヒドロキシ
ル−2−ピペラジノンが用いられ発見された。
本発明は、吸着剤としてN−ヒドロキシアルキル−2−
ピペラジノンまたはそのアルキルあるいはアリール置換
誘導体の水溶液を用いることに・より、S Ozを含む
および炭化水素流または燃焼ガスと共に通常他のガスを
含むガス流からSO□を除去する方法である。
ガス流からS02を除去するための吸着剤として有効な
化合物は、下式 (上式中、Rは水素または1〜2個の炭素原子を有する
アルキル基を表わし、R1は水素、1〜6個の炭素原子
を有するアルキル基または6〜12個の炭素原子を有す
るアリールあるいはアルアルキル基を表わし、およびR
2は水素、1〜6個の炭素原子を有するアルキルあるい
はヒドロキシアルキル基または6〜12個の炭素原子を
有するアリールあるいはアルアルキル基を表わす)で表
わされる4−(2−ヒドロキシアルキル)−2−ピペラ
ジノンである。
適当な4−(2−ヒドロキシアルキル)−2−ピペラジ
ノンは、4−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピペラジ
ノン、4−(2−ヒドロキシエチル)−1−メチル−2
−ピペラジノン、4−(2−ヒドロキシエチル)−3−
メチル−2−ピペラジノン、4− (2−ヒドロキシエ
チル)−5−メチル−2−ピペラジノン、3−エチル−
4−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピペラジノン、3
−エチル−4−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピペラ
ジノン、6−ニチルー4−(2−ヒドロキシエチル)−
2−ピペラジノン、4−(2−ヒドロキシエチル)−5
,6−シメチルー2−ピペラジノン、1−エチル−4−
(2−ヒドロキシエチル)−2−ピペラジノン、4−(
2−ヒドロキシエチル)−3−フェニル−2−ピペラジ
ノン、■、4−ビス(2−ヒドロキシエチル)−2−ピ
ペラジノン、4−(2−ヒドロキシプロピル)−2−ピ
ペラジノン、4−(2−ヒドロキシブチル)−2−ピペ
ラジノンおよび4−(2−ヒドロキシプロピル)−6−
メチル−2−ピペラジノンを含む。
再生工程の間SO□と共に吸着剤の損失を防ぐため高沸
点吸着剤が望ましい。この化合物は米国特許第4,53
0,704号においてこの目的のため用いられたN、N
’ −ジアルキル−2−ピペラジノンより高い沸点を有
している。例えば、N、N’ −ジメチル−2−ピペラ
ジノンは241℃で沸騰するが、4−(2−ヒドロキシ
エチル)−2−ピペラジノンは450℃で沸騰する(両
方とも大気圧下において)。この高い沸点は加熱の間二
量体を形成するためと考えられ、もちろんこれは再生工
程の間おこる。
本発明の化合物は、水中0.1モルからその飽和濃度ま
での濃度の水溶液で用いられる。使用後吸着剤溶液は、
この溶液に水蒸気を通すことにより熱再生され、吸着工
程に再利用される。吸収剤は0℃〜120″Cの温度で
操作されるが、5℃〜95℃の温度で操作することが好
ましい。
大気圧〜3気圧の圧力を用いてよいが、大気圧が好まし
く、従来用いられた。より高い温度および圧力は有害で
はないが、装置の改良が必要となる。
処理するガス流のSO□濃度は10ppra〜45体積
%である。
本発明において有効−な化合物の製造は、適当な2−ピ
ペラジノンまたはその置換誘導体を酸化エチレン、また
はエチレンクロロヒドリンと反応させることによって達
成される。製造の改良方法は、N−ヒドロキシアルキレ
ンジアミンとグリオキサールまたは置換グリオキサール
との反応を含む。
以下の例は本発明の目的における吸着剤の使用を説明す
るものである。
■−土 グリオキサール30%水溶液と70%水性2[(2−ア
ミノエチル)−アミノコエタノールとの反応生成物を、
真空下100℃の温度において回転蒸留器で濃縮した。
得られる生成物(75%4−(2−ヒドロキシエチル)
2−ピペラジノン)を真空上蒸留した。この黄褐色の蒸
留物を、70℃最終圧力5mmHg未満における蒸留に
より除去される水−プロパノール共沸混合物および1−
プロハノールに溶解する。この生成物をアセトニトリル
溶液に溶解し、4℃に冷却することにより沈澱させ、濾
過し、最後にアセ、トンから結晶化させ白色生成物(m
 p 59.5〜60℃,bp 450℃)を得る゛。
毛管ガスクロマトグラフィーは、この白い結晶固体が9
9%の純度の4−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピペ
ラジノンであることを示している。
いる。
廿IH 例1で製造した4−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピ
ペラジノン(HEP)の10−t%水溶液を、二酸化硫
黄の吸着および再生用の選択的溶媒として調べる。4−
(2−ヒドロキシエチル)−2−ピペラジノンが再利用
できることを示すため、合成ガス混合物からのSO□を
HEPの同じ水溶液で吸着し、3回のサイクルで再生す
る。この用いたテスト法は米国特許第4,530,70
4号に記載されている。この合成ガス混合物は、はぼ窒
素77%、二酸化炭素20%および二酸化硫黄3%から
なる。
この合成ガス混合物を約4.9ml/minで30〜3
5℃の10板のトレーのオールダーショウ(Ol−de
rshaw)カラムの底に入れる。吸着剤の水溶液を5
ml/minの速度でカラムの頂上に入れる。3回のサ
イクルの間のHEPの10−t%水溶液用の吸着カラム
の操作条件、合成ガス混合物の特定の組成物およびカラ
ムを除いた後のガス組成物の分析値を表■にまとめる。
 HEPはこの3回のサイクルにおいてガス流からほぼ
100%のS02を吸収する。
以下余白 118Pの水溶液を75℃〜78℃に予備加熱し、次い
でストリップカラムに通す。吸着剤の水溶液を1mm)
Igの圧力下4ml/winの速度でカラムの頂上に流
す。カラムの頂上およびカラムの底における液体の温度
は98℃または99℃である。
SO□をストリップした水蒸気は頂上から出る。
吸着剤はストリッパーカラムの底から出る。1(EP用
のストリッパーカラムの操作条件、カラムに入り吸着と
共にカラムの底から出るSOtの重量%および3回のサ
イクルでストリップされるSO2の重量%を表■にまと
める。 HEP溶液により吸収されるSO7の72〜7
9%がストリップされる。
また、HEP溶液はこの3回のサイクルのテストを通し
その吸収および再生効率を維持している。
以下余F−タ ■−ユ グリオキサールの20wt%水溶液を3時間かけて2−
[(2−アミノエチル)アミノコエタノールの30−t
%水溶液にlOO″Cで加える。この熱い水性反応混合
物を木炭(NORIT A)で処理し、濾過し真空スト
リップする6毛管ガスクロマトグラフィーは、この金色
の生成物が99%純粋な4−(2−ヒドロキシエチル)
−2−ピペラジノンであることを示している。
狙−土 例3で製造したIIEPの10wt%水溶液を二酸化硫
黄の吸収および再生用の選択的溶媒として調べる。合成
ガス混合物からSO□をHEPの同じ溶液で4回吸収、
し、HEPが再利用できることを示すため再生させる。
合成ガス混合物の組成および吸収並びにストリップシス
テムの操作条件は例2で用いた条件とほぼ同じである。
 HEPの水溶液用の吸収カラムの操作条件、合成ガス
混合物の特定の組成物およびカラムから出るガス組成物
の分析値を表■にまとめる。HEPは4回のサイクルす
べてにおいて合成ガス流からのSO□をほぼ100%吸
収した。
HEPを含むストリップカラムの操作条件、カラムに入
るSO2の重量%および4回のサイクルでストリップさ
れるSO2の重量%を表■に示す。
HEP溶液により吸収されたSO□の74〜78パーセ
ントがストリップされた。 IIEP溶液は4回のサイ
クルを通じてその吸収および再生効率を維持する。
以下全白 此1石九へ N、N’ −ジメチル−2−ピペラジノン(NNDP)
の10−1%水溶液を二酸化硫黄の吸収および再生用の
溶媒として調べる。合成ガス混合物の組成および吸収並
びにストリップシステムの操作条件は例2および4で用
いた条件と実質的に同じである。
NNDPの水溶液用の吸収カラムの操作条件、合成ガス
混合物の特定の組成物およびカラムから出るガス組成物
の分析値を表■にまとめる。NNDPは合成ガス流から
のSO□を100%吸収した。
NNDP用のストリップカラムの操作条件、カラムに入
るSO2の重量%およびカラムから出るSO□の重量%
を表■に示す。NNDP溶液により吸収されたS Oz
のわずか60パーセントのみがストリップされた。
以「、r”r l’J

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ガス流から二酸化硫黄を除去する方法であって、前
    記ガス流を前記二酸化硫黄用の吸着剤の水溶液と接触さ
    せ、その後熱的に脱着させ、前記二酸化硫黄を回収する
    ことを含んでなり、吸着剤として下式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中、Rは水素または1〜2個の炭素原子を有する
    アルキル基を表わし、R_1は水素、1〜6個の炭素原
    子を有するアルキル基または6〜12個の炭素原子を有
    するアリールあるいはアルアルキル基を表わし、および
    R_2は水素1〜6個の炭素原子を有するアルキルある
    いはヒドロキシアルキル基または6〜12個の炭素原子
    を有するアリールあるいはアルアルキル基を表わす) で表わされる化合物を用いることを特徴とする方法。 2、前記R_2アルキル基がメチルまたはエチルである
    、請求項1記載の方法。 3、前記R_2ヒドロキシアルキル基がヒドロキシエチ
    ルである、請求項1記載の方法。4、少なくとも1種の
    R_1がアルキル基である、請求項1記載の方法。 5、R_1アルキル基がメチルまたはエチルである、請
    求項4記載の方法。 6、水溶液が少なくとも約1モルの吸着化合物の濃度を
    含む、請求項1記載の方法。 7、ガス流からのSO_2の吸収が0℃〜120℃の温
    度で行なわれる、請求項1記載の方法。 8、ガス流からのSO_2の吸収が5℃〜95℃の温度
    で行なわれる、請求項1記載の方法。 9、ガス流中のSO_2の濃度がガスの10ppm〜4
    5体積%である、請求項1記載の方法。 10、前記吸着剤が4−(2−ヒドロキシエチル)−2
    −ピペラジンである、請求項1記載の方法。
JP63201061A 1987-08-13 1988-08-13 ヒドロキシアルキル置換ピペラジノンを用いるガス流からの二酸化硫黄の除去 Pending JPH01127026A (ja)

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