アミン水溶液のCO₂ガス吸収熱測定

概要

　アミン水溶液はCO₂と高い反応性を示すことが知られており、CO₂分離・回収設備に活用されています。
　ここでは、反応熱量計【図1】を用いて、一般的な各種アミン(モノエタノールアミン[MEA]、ジエタノールアミン[DEA])水溶液にCO₂を吸収させた際の反応【図2】について、CO₂吸収熱量や吸収量を測定した事例を紹介します。

分析方法・分析装置

　反応容器の模式図を【図3】に示します。アミン水溶液を反応容器に投入し、測定温度(40 ℃)で撹拌しながらCO₂ガスを流通しました。CO₂吸収量は、ガス吹込みの入り口と出口に設置したフローメーターの流量差から算出しました。

結果

　アミン水溶液(MEA、DEA)の測定結果を【図4】、【表1】に示します。また、CO₂吸収前後の比熱測定の結果を【表2】に示します。

　【図4】より、MEAはDEAと比べて、CO₂吸収熱や吸収量が大きい傾向が得られました。また、【表1】の反応熱量に示すように、総発熱量をCO₂ 1molあたりのエンタルピーに換算すると、MEAは82kJ/CO₂ mol、DEAは66kJ/CO₂ molとなり、異なる値が得られました。これはCO₂吸収により異なるカルバメートが生成するためと考えられます（【図2】参照）。尚、本測定によりCO₂吸収前後での比熱の値も得られます【表2】。

まとめ

　反応熱量計を用いて、MEAとDEAのCO₂ガス吸収反応を追跡した結果、MEAはDEAと比べて、CO₂吸収量や総発熱量、エンタルピーが大きい傾向でした。このようにCO₂ガス吸収熱測定により、各熱量データやCO₂吸収量を把握出来ます。また、反応過程の生成物を解析するため、吸収液を採取してNMRなど他の分析に供することも可能です。