JPH0435721A - 炭酸ガス吸収プロセスにおける鋼材の腐食抑制方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、炭酸ガスを吸収し、分離するプロセスに使用
する鋼材の腐食抑制方法に関する。

［発明の背景］ 石油等の炭化水素を原料としてスチームリフォーミンク
法、部分酸化法等により都市ガス、水素ガス、アンモニ
ア合成ガス、その他の原料ガスを製造する場合、副生ず
る不要な炭酸ガスを除去する必要が生ずる。

これら合成ガスは大量に生産−され、流量も多く、また
、炭酸ガスの含有量も２０〜３０％と高い。この流量も
多く、また、炭酸ガスの含有量も多い合成ガスから炭酸
ガスを、残留濃度を少なく経済的に除去するために、現
在、吸収液として炭酸カリウム等の炭酸塩の水溶液を使
用するプロセスと、吸収液としてモノエタノールアミン
、ジェタノールアミン等のアミン類の水溶液を使用する
プロセスとが採用されている。

アミン類の水溶液を使用するプロセスは、炭酸ガス含有
量が少ないガスを処理し、残留炭酸ガス濃度を低くする
のに適しているが、吸収液を冷却して用いるため熱経済
性は良くない。一方、炭酸カリウムの水溶液を使用する
プロセスは、残留炭酸ガスの濃度が高いが、基本的には
吸収液を冷却しないで循環するため熱経済性に優れてい
る。

吸収液として炭酸カリウムの水溶液を使用するプロセス
は、次の式で、炭酸ガスの吸収、放出か行われることに
よって行われる。

吸収 に２ＣＯ３＋　Ｇ　Ｏ２＋　Ｈ２０で＝テ２　Ｋ［（Ｃ
ｏｔ再生 吸収塔においては水溶液中のに２ＣＯ３がＫＨＣＯ３に
転換し、炭酸ガスを化学吸収し、再生塔においては水溶
液中のＫＨＣＯｓがＬＣＯｉに再生されることによって
炭酸ガスを放出する。

炭酸ガスを吸収した炭酸カリウム水溶液は腐食性を有し
ており、吸収塔、再生塔又はそれらを結び付ける配管等
、例えば配管、ポンプ、コントロール弁で使用される鋼
材を、僅かではあるが腐食するという問題があった。

これら腐食を防止するために五酸化バナジウム（Ｖ２０
ｓ）　、９　ｏム酸＋　）　リ’）ｌａ　ＣＮｆＣｒＯ
４）　ナトの腐食抑制剤が開発されている。

これら五酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）　、クロム酸ナト
リウム（Ｎｘ２ＣｒＯ，）は腐食をよく抑制し優れてい
るが、公害規制物の対象となっているため、腐食の抑制
にこれら化合物を使用することは好ましくない。また、
吸収塔、再生塔又はそれらを結び付ける配管等で使用さ
れる鋼材を、炭素鋼からステンレス鋼に代え、腐食の抑
制をはかることも行われたが腐食の抑制にはいまだ十分
ではなく、公害規制物の対象となっているこれら五酸化
バナジウム、クロム酸ナトリウムに代わる無公害の腐食
抑制剤を開発することが望まれていた。

［発明の目的］ 従って、本発明の目的は、無公害の腐食抑制剤を使用し
た炭酸ガス吸収プロセスにおける綱材の腐食を抑制する
方法を提供することにある。

［発明の構成コ 本発明の上記目的は、 （１）炭酸塩の水溶液を吸収剤として用いる炭酸ガス吸
収プロセスにおいて、炭酸塩の水溶液に２−アミノチオ
フェノールを添加することを特徴とする鋼材の腐食抑制
方法。

（２）炭酸塩の水溶液を吸収剤として用いる炭酸ガス分
離プロセスにおいて、炭酸塩の水溶液に２−アミノチオ
フェノールを添加することを特徴とする鋼材の腐食抑制
方法。

（３）炭酸塩が炭酸カリウムであることを特徴とする前
記（１）及び（２）項記載の腐食抑制方法。

（４）２−アミノチオフェノールの添加量が３０ｐｐｍ
以上であることを特徴とする前記（１）乃至（３）項記
載の鋼材の腐食抑制方法。

（５）２−アミノチオフェノールの添加量が５０〜５０
０ｐｐｍであることを特徴とする前記（１）乃至（４）
項記載の鋼材の腐食抑制方法。

（６）炭酸塩の水溶液に２−アミノチオフェノールと共
に１−ヒドロキシエチリデンー１，１−ジホスホン酸を
添加することを特徴とする前記（１）乃至（５）項記載
の鋼材の腐食抑制方法。

（７）炭酸塩の水溶液に２−アミノチオフェノールと共
にジェタノールアミンを添加することを特徴とする前記
（１）乃至（６）項記載の鋼材の腐食抑制方法。

（８）炭酸塩の水溶液に２−アミ、ノチオフェノールと
共に１−ヒドロキシエチリデンー１，１−ジホスホン酸
及びジェタノールアミンを添加することを特徴とする前
記（１）乃至（７）項記載の鋼材の腐食抑制方法。

によって達成された。

［発明の具体的構成］ 炭酸塩の水溶液を吸収剤として用いる炭酸ガス吸収プロ
セスとは、炭酸ガスの吸収剤として炭酸塩の水溶液を用
い、選択的に炭酸ガスを吸収させるプロセスであり、ま
た、炭酸塩の水溶液を吸収剤として用いる炭酸ガス分離
プロセスとは、炭酸ガスの吸収剤として炭酸塩の水溶液
を用い、選択的に炭酸ガスを吸収させ、炭酸ガスを吸収
した炭酸塩の水溶液から炭酸ガスを再生させ、炭酸ガス
を分離回収するプロセスである。

これらプロセスは、工業的にはペンフィールドプロセス
として知られ、広〈実施されている。

ペンフィールドプロセスにおいては炭酸塩として炭酸カ
リウムが使用されている。

炭酸ガスの吸収剤として炭酸カリウムを用いた場合、炭
酸ガスの吸収、再生は、次の式で表される平衡反応によ
り行われる。

吸収 に２ＣＯ３＋ＣＯ２＋Ｈ２０；＝＝±２　ＫＨＣＯ。

再生 この反応系において、炭酸ガスの分圧を高め、或いは、
温度を低くすることにより反応は右に進行し、炭酸ガス
の吸収が行われ、また、炭酸ガスの分圧を低下し、或い
は、温度を高めることにより反応は左に進行し、炭酸ガ
スの再生がなされる。

炭酸ガスの吸収・再生を吸収液の温度を上げたり、下げ
たりして行うよりも、炭酸ガスの分圧を高め、また、炭
酸ガスの分圧を低下させて行うのが熱経済的に有利であ
る。

原料ガスからの炭酸ガスの吸収・再生は従来公知の方法
が採用できる。

例えば、ラヒシリング、サドル、ポールリング等の充填
物を充填した吸収塔及び再生塔を用いて行うことができ
る。

通常、吸収塔の底部から原料ガスを送り込み、頂部から
吸収液を流下させて充填物上で気−液を向流接触させ吸
収反応させ、原料ガス中の炭酸ガスを吸収除去し、精製
した原料ガスを吸収塔の頂部から取り出す。吸収塔の底
部から出る炭酸ガスを吸収した吸収液は吸収塔の圧力を
利用して再生塔の頂部に供給する。吸収液に吸収された
炭酸ガスの一部は、再生塔の頂部での減圧フラッシュに
より除かれ、充填物上を流下する。充填物上を流下する
吸収液は再生塔底部から上昇してくるスチームによって
炭酸ガスの分圧が下げられ吸収液中の炭酸水素カリウム
は炭酸カリウムと炭酸ガスに分解する。生成した炭酸ガ
スは再生塔頂部より取り出される。上記スチームは再生
塔底部に設置したりボイラーにより吸収液を間接的に加
熱して発生させるか、生スチームを直接再生塔底部に吹
き込むことによって供給される。上記スチームはまた炭
酸ガスの再生により失われたエネルギーを補給する。

吸収塔及び再生塔としては、他の公知の吸収塔及び再生
塔を用ることもてきる。

炭酸ガスを吸収させる時の圧力、温度は特に制限はない
が、工業的に行うには、一般に、１０〜３０ｋｇ　／　
ｃｄ、１００〜１２０℃が使用される。また、吸収液の
濃度も特に制限はないが、工業的に行うには、一般に、
２０〜４０％の範囲で選ばれる。

本発明の炭酸塩の水溶液を吸収剤として用いる炭酸ガス
吸収プロセス及び炭酸塩の水溶液を吸収剤として用いる
炭酸ガス分離プロセスは、他の炭酸ガス吸収プロセス又
は炭酸ガス分離プロセス、例えばアミン類を使用した炭
酸ガス吸収プロセス又は炭酸ガス分離プロセスと組み合
わせて用いてもよい。

２−アミノチオフェノールを上記炭酸塩の水溶液に添加
することにより炭酸ガス吸収プロセス又は炭酸ガス分離
プロセスにおいて使用される鋼材の腐食を抑制する。

２−アミノチオフェノールを３０　ｐｐｍ以上上記炭酸
塩の水溶液に添加することにより実用上十分な抑制作用
を得ることができる。添加量は、さらに好ましくは５０
〜５００ｐｐｍである。

５００ｐｐｍ以上添加しても同様に抑制作用を得ること
はできるが、添加量を増大しても腐食抑制率が増大しな
いので実用上は５００ｐｐｍまでの添加で十分である。

２−アミノチオフェノールは、短時間で不動態皮膜を形
成するとともに、吸着して皮膜を形成し腐食抑制するも
のと考えられる。

また、１−ヒドロキシエチリデンー１，１−ジホスホン
酸、ジェタノールアミンも腐食抑制作用を有するが、２
−アミノチオフェノールはこれら１−ヒドロキシエチリ
デンー１，１−ジホスホン酸、ジェタノールアミンと併
用することができ、また、併用により腐食抑制効果を高
めることかできる。

２−アミノチオフェノールは、水との相溶性が悪く、液
相上部に浮遊する傾向があるが、１−ヒドロキシエチリ
デンー１，１−ジホスホン酸及びジェタノールアミンの
両者を同時に存在させることにより水との相溶性が向上
し、腐食抑制効果を高めることかできる。

［発明の効果］ （１）腐食抑制効果の試験 試験片としてＳＳ４１　（Ｃ；　０．０８％、Ｓｌ；痕
跡、Ｍｎ　；　０．３５、Ｐ　；　　０．０１４％、Ｓ
　、　　０．０１８％、Ｆｅ　；　ｂａｌ、）を用いて
、２−アミノチオフェノール（以下、ＡＴＰという。）
及び１−ヒドロキシエチリデンー１，１−ジホスホン酸
（以下、ＨＥＤＰという。）の腐食抑制効果の試験をし
た。

腐食抑制剤を添加し、炭酸ガスで飽和した２３重量％の
炭酸カリウム水溶液（ａ度、５０±１℃）を満たしたフ
ラスコに、表面をエメリー紙（＃１５００）で研磨し、
メタノール及びアセトンで処理した２０ｘ　５０Ｘ　１
．８　ｍ１１の試験片を大気圧下、７日間浸漬し、腐食
重量減を調べた。

結果を第１図に示す。

ＡＴＰは、優れた抑制効果を示した。

試験片として　ＳＵＳ　３０４　（Ｃ、０，０８％以下
、Ｓ　ｔ　；　ｔ、ｏｏ％以下、Ｍｎ；２．００％以下
、Ｐ；０．０４５％以下、Ｓ　Ｏ，０３％以下、Ｎ　ｉ
　；　８．００−１０．５％、Ｃｒ　；　１８．００−
２０．００％、Ｆ　ｅ　；　ｂａｌ、）を用いた場合に
も同様の効果が得られた。

（２）腐食抑制効果の試験（流動系） 腐食抑制剤を添加した　４０重量％の炭酸カリウム水溶
液（温度　９４±４℃）を循環し、圧力を１０ｋｇ　／
　ｃシに維持した第２図に示したベンチスケールの装置
（以下、ＢＦ装置という）内に、表面をエメリー紙（＃
　１５００）で研磨し、メタノール及びアセトンで処理
した内径２３．６ｍｍ、厚さ　０．８ｍｍ、高さ２５．
０＋ａｍ（７：ｌ試験片（鋼材、ＳＵＳ　３０４）を、
３０日間浸漬し、腐食重量減の試験をした。

ＢＦ装置には炭酸ガスを導入し、炭酸カリウム水溶液を
炭酸ガスで飽和した。

試験片１をＢＦ装置２に挿入し、循環ポンプ３で炭酸カ
リウム水溶液をＢＦ装置２に循環する。

炭酸カリウム水溶液は炭酸ガス導入口４がら導入された
炭酸ガスで飽和される。（第２図）また、第２図におい
て、５は循環ポンプ３を駆動するモーターを、６は試験
片１に炭゛酸ガスで飽和した炭酸カリウム水溶液を均等
に流下するトレイを、７は圧力計を、８は安全弁を、９
は温度計を、１０は覗き窓を、１１は排出弁を示す。

結果を第１表に示す。

第１表 ＤＥＡ　　。

ジェタノールアミン 以上の通り、本発明によれば、炭酸ガス吸収プロセスに
おける鋼材の腐食を、従来用いられていた公害規制物の
対象となるＮａ２ＣｒＯ４及びｖ２０５等の使用を低減
し、或いは、使用することなく抑制することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は静止系における腐食抑制効果の試験の結果を示
す図、第２図はＢＦ装置の概略を示す図である。 出願人　京葉プラントエンジニアリング株式会社

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭酸塩の水溶液を吸収剤として用いる炭酸ガス吸
   収プロセスにおいて、炭酸塩の水溶液に２−アミノチオ
   フェノールを添加することを特徴とする鋼材の腐食抑制
   方法。
2. （２）炭酸塩の水溶液を吸収剤として用いる炭酸ガス分
   離プロセスにおいて、炭酸塩の水溶液に２−アミノチオ
   フェノールを添加することを特徴とする鋼材の腐食抑制
   方法。
3. （３）炭酸塩が炭酸カリウムであることを特徴とする請
   求項（１）及び（２）記載の腐食抑制方法。
4. （４）２−アミノチオフェノールの添加量が３０ｐｐｍ
   以上であることを特徴とする請求項（１）乃至（３）記
   載の鋼材の腐食抑制方法。
5. （５）２−アミノチオフェノールの添加量が５０〜５０
   ０ｐｐｍであることを特徴とする請求項（１）乃至（４
   ）記載の鋼材の腐食抑制方法。
6. （６）炭酸塩の水溶液に２−アミノチオフェノールと共
   に１−ヒドロキシエチリデンー１，１−ジホスホン酸を
   添加することを特徴とする請求項（１）乃至（５）記載
   の鋼材の腐食抑制方法。
7. （７）炭酸塩の水溶液に２−アミノチオフェノールと共
   にジエタノールアミンを添加することを特徴とする請求
   項（１）乃至（６）記載の鋼材の腐食抑制方法。
8. （８）炭酸塩の水溶液に２−アミノチオフェノールと共
   に１−ヒドロキシエチリデンー１，１−ジホスホン酸及
   びジエタノールアミンを添加することを特徴とする請求
   項（１）乃至（７）記載の鋼材の腐食抑制方法。