Procedimiento para la eliminación de dióxido de carbono (CO2) de un sistema de gas en circulación.

Procedimiento para la eliminación de dióxido de carbono (CO2) por medio de un agente de absorción de un sistema de gas en circulación, produciéndose el CO2 dentro de un proceso en el que en la fase de gas sobre un catalizador se lleva a cabo una oxidación de etileno con oxígeno

(O2) para dar óxido de etileno (OE), en la que como producto secundario se genera CO2, caracterizado porque como agente de absorción se usa una disolución acuosa de una o varias aminas, en el que para la purificación adicional de la corriente de gas en circulación obtenida después de la etapa de absorción de CO2 se pone ésta en contacto íntimo con agua, a la que no se añadió ningún ácido mineral ni ningún glicol superior, y el agua usada para la purificación adicional de la corriente de gas en circulación obtenida después de la etapa de absorción de CO2 se recircula de nuevo para la misma etapa de purificación, evacuándose una parte del agua y sustituyéndose por agua nueva.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/057815.

Solicitante: BASF SE.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: 67056 LUDWIGSHAFEN ALEMANIA.

Inventor/es: .

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Separación de gases o de vapores; Recuperación... > B01D53/14 (por absorción)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS HETEROCICLICOS (Compuestos macromoleculares... > Preparación de oxiranos > C07D301/04 (con aire u oxígeno molecular)

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la eliminación de dióxido de carbono (CO2) de un sistema de gas en circulación La invención se refiere a un procedimiento para la eliminación de dióxido de carbono (CO2) por medio de una mezcla de disolventes de un sistema de gas en circulación, produciéndose el CO2 dentro de un proceso en el que en la fase 5 de gas sobre un catalizador se lleva a cabo una reacción química en la que como producto secundario se genera CO2.

El documento US 3.523.957 A (The Lummus Comp., “Process for Producing an Olefinic Oxide”) se refiere en general a un procedimiento para la producción de óxidos de olefina.

El documento DE 23 44 499 A (The Benfield Corp., “Waschlösung für saure Gase und ihre Verwendung”) y el

documento US 3.907.969 A (The Benfield Corp., “Separation of CO2 from Gas Mixtures”) describe como disolvente para la absorción de CO2 una disolución de potasa que está activada con sales inorgánicas.

La solicitud de patente EP con el número de registro 09159904.0 del 29.04.09 (BASF SE) se refiere a agentes de absorción para la eliminación de gases ácidos de una corriente de fluido, que comprenden una disolución acuosa de compuestos cíclicos de amina.

El documento WO 03/022826 A1 (Scientific Design Com., Inc.; “Heat Recover y Procedure”) describe un método para la recuperación de calor en la evacuación de CO2 durante la producción de óxido de etileno. En una columna de lavado especial se calienta en primer lugar el gas en circulación, a continuación se conduce al absorbedor de CO2 de potasa y después se enfría de nuevo el gas (ilust. en la página 9 del documento WO) . Como medio portador de calor se usa agua, que se calienta en el lavado posterior y desprende de nuevo su calor en el lavado previo. Como ventajas se mencionan la reducción de la formación de glicol en el absorbedor de CO2 de potasa mediante reducción de óxido de etileno en el gas en circulación alimentado. Además, el lavado posterior lleva a la eliminación de agua, lo que es necesario para la reacción, dado que el agua, conforme a la enseñanza de la solicitud de patente, es desventajosa para el catalizador. Como ventajas adicionales se menciona una pequeña pérdida de presión en comparación con una integración de calor a través de intercambiadores de calor. Desventajas: el aparato especial,

en el que están integrados ambos lavados, es muy costoso.

El documento WO 03/082844 A1 (BASF AG, “Verfahren zur Herstellung von Ethylenoxid mit integrierter Kohlendioxidwäsche”, Procedimiento para la producción de óxido de etileno con lavado de dióxido de carbono integrado) enseña un procedimiento para la producción de óxido de etileno a partir de etileno y O2, en el que se evacua CO2 con ayuda de una disolución acuosa de amina, que contiene una alcanolamina terciaria y

eventualmente una amina secundaria alifática.

La solicitud de patente describe para el funcionamiento de la eliminación de CO2 preferentemente un disolvente que se compone esencialmente sólo de la alcanolamina terciaria, en particular, N-metil-dietanolamina (MDEA) y una amina secundaria alifática, en particular PIP. De acuerdo con la enseñanza de la solicitud de patente, la corriente de gas que abandona el absorbedor de CO2 puede ponerse en contacto con una disolución acuosa de un ácido mineral 35 o de un glicol superior (página 6, párrafo 2) . Desventajas: las disoluciones de glicol o de ácido mineral tienen que regenerarse de forma costosa a continuación, para eliminar el agua condensada. La regeneración lleva a un coste de aparatos elevado y aumenta los costes de funcionamiento del procedimiento. En el tratamiento de la disolución de glicol, además del agua, deben eliminarse también aminas disueltas, para evitar una acumulación. Las aminas tienen una buena solubilidad en disoluciones de glicol. Las aminas habituales para el lavado de gases tienen 40 además una temperatura de ebullición mayor que la del agua, de modo que la disolución de glicol tiene que destilarse a alta temperatura o a vacío, mediante lo cual aumentan considerablemente el gasto de aparatos y los costes de funcionamiento. Dado que adicionalmente pueden generarse aminas mediante degradación, que tienen una temperatura de ebullición mayor que la de la disolución de glicol, la destilación ha de llevarse a cabo en dos aparatos separados. Además mediante los glicoles se introduce una nueva sustancia en el procedimiento, lo que 45 está relacionado con costes elevados.

El documento WO 01/98285 A1 (Eastman Chem. Comp., “Process for the removal of carbon dioxide from 3, 4-epoxy1-butene process recycle streams”) describe en especial para la producción de 3, 4-epoxi-1-buteno (EpB) a partir de butadieno y O2 un procedimiento para la eliminación de CO2 con ayuda de una disolución acuosa o alcohólica de alcanolamina, tratándose en el caso de las alcanolaminas de alcanolaminas primarias y/o secundarias con en cada 50 caso hasta diez átomos de C y con una temperatura de ebullición respectiva de menos de 250 ºC (de la página 15, línea 27, a la página 16, línea 1) . Se describe que trazas de aminas (15 ppm en volumen) pueden dañar de manera reversible el catalizador a base de plata (página 19, líneas 25-27) . En particular, el contenido en aminas en el gas después del lavado de CO2 ha de reducirse hasta menos de 10 ppm en volumen, preferentemente 5 ppm en volumen y de manera especialmente preferente 1 ppm en volumen. Como posibilidad para la eliminación de aminas 55 se menciona una columna de lavado. Como agente de disolución de lavado se prefiere el agua (página 20) . Una diferencia con respecto al procedimiento de producción de óxido de etileno es el hecho de que los productos de degradación que se forman en la disolución de amina durante la producción de EpB son de cadena más larga, dado que se trata de butenoles, mientras que en la producción de óxido de etileno se forman etanoles de cadena más

corta. Es decir, se forman otros productos de degradación y no se usan aminas terciarias en el agente de absorción, por lo tanto, la fase de gas que se forma también es otra distinta. Es decir, no es posible una transferencia de los resultados de un procedimiento de producción de EpB a un procedimiento de producción de OE, en particular también con respecto al efecto de lavado de un lavado de agua.

El documento US 3.867.113 A (Shell Oil Comp.) describe un procedimiento de varias etapas para la separación de CO2 de un sistema de gas en circulación que contiene etileno y óxido de etileno.

El documento DE 25 51 717 A1 (BASF AG) se refiere a un procedimiento para la eliminación de CO2 y/o H2S y/o COS de gases que contienen estos constituyentes.

El documento DE 100 36 173 A1 (BASF AG) enseña un procedimiento para la desadificación de una corriente de fluido y líquido de lavado para su uso en un procedimiento de este tipo.

El documento DE 32 36 600 A1 (BASF AG) describe un procedimiento para la eliminación de CO2 y opcionalmente H2S de gases naturales por medio de un líquido de absorción acuoso que contiene una alcanolamina.

La presente invención se basaba en el objetivo de proporcionar, venciendo las desventajas del estado de la técnica, un procedimiento económico mejorado para la eliminación de CO2, para un proceso con sistema de gas en circulación en el que en la fase de gas se produce OE a partir de etileno sobre un catalizador, en el que como producto secundario se genera CO2. El procedimiento será además especialmente sencillo y económico.

De acuerdo con la invención se apreció que en el caso de la eliminación de CO2 con disoluciones de amina en la producción de óxido de etileno, en lo que se refiere a una reducción... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la eliminación de dióxido de carbono (CO2) por medio de un agente de absorción de un sistema de gas en circulación, produciéndose el CO2 dentro de un proceso en el que en la fase de gas sobre un catalizador se lleva a cabo una oxidación de etileno con oxígeno (O2) para dar óxido de etileno (OE) , en la que como producto secundario se genera CO2, caracterizadoºporque como agente de absorción se usa una disolución acuosa de una o varias aminas, en el que para la purificación adicional de la corriente de gas en circulación obtenida después de la etapa de absorción de CO2 se pone ésta en contacto íntimo con agua, a la que no se añadió ningún ácido mineral ni ningún glicol superior, y el agua usada para la purificación adicional de la corriente de gas en circulación obtenida después de la etapa de absorción de CO2 se recircula de nuevo para la misma etapa de purificación, evacuándose una parte del agua y sustituyéndose por agua nueva.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizadoºporque la puesta en contacto íntimo se lleva a cabo con agua en una columna de lavado.

3. Procedimiento de acuerdo con una de las dos reivindicaciones anteriores, caracterizadoºporque para la purificación adicional de la corriente de gas en circulación obtenida después de la etapa de absorción de CO2 se pone ésta en contacto íntimo con agua que presenta una pureza de 98 % en peso.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizadoºporque la temperatura del agua usada para la purificación adicional de la corriente de gas en circulación obtenida después de la etapa de absorción de CO2 se encuentra en el intervalo de 20 a 50 ºC.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizadoºporque el agua evacuada se alimenta a un tratamiento de aguas residuales o se utiliza para la producción de agentes de absorción de CO2 en la etapa de procedimiento anterior para la eliminación de CO2.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizadoºporque la parte del agua evacuada se dimensiona de modo que la concentración de aminas en el agua recirculada se encuentre en el intervalo de 10 a 10000 ppm en peso.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizadoºporque como agente de absorción se usa una disolución acuosa que contiene del 10 al 50 % en peso de N-metil-dietanolamina y del 1 al 20 % en peso de piperazina.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 1 a 6, caracterizadoºporque como agente de absorción se usa una disolución acuosa que contiene del 5 al 40 % en peso de trietilendiamina y del 1 al 15 % en peso de piperazina.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizadoºporº ue la etapa de absorción de CO2 se lleva a cabo en una columna de absorbedor de CO2.

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación anterior, con referencia a una de las reivindicaciones 3 a 8 y/o con referencia a la reivindicación 2, caracterizadoºporque la columna de lavado está integrada en la camisa de columna de la columna de absorbedor de CO2.

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, con referencia a una de las reivindicaciones 3 a 8 y/o con referencia a la reivindicación 2, caracterizadoºporque a través de un intercambiador de calor se calienta la corriente de gas en circulación antes de la entrada en la columna de absorbedor de CO2 y se enfría la corriente de gas de salida.

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, con referencia a una de las reivindicaciones 3 a 8 y/o con referencia a la reivindicación 2, caracterizadoºporque por medio de un intercambiador de calor se usa el agua de lavado calentada para calentar la corriente de gas que entra en la columna de absorbedor de CO2.

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, con referencia a una de las reivindicaciones 3 a 8 y/o con referencia a la reivindicación 2, caracterizadoºporque la disolución de lavado sin cargar, caliente, que procede de un desorbedor para la eliminación de CO2 se usa para calentar la corriente de gas que entra en la columna de absorbedor de CO2.

14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 9 a 13, caracterizadoºporque aguas arriba de la columna de absorbedor de CO2 se conecta un lavado ácido, que elimina por lavado del gas en circulación el óxido de etileno contenido en trazas.