Retirada de dióxido de carbono de gases de escape de combustión.

Agente de absorción que comprende una solución acuosa de

(A) del 15 al 50 % en peso de al menos una sal de aminoácido de fórmula

(I)

en la que R1 y R2 representan, independientemente entre sí, alquilo o hidroxialquilo,

R representa hidrógeno, alquilo o hidroxialquilo, o un resto R junto con R1 representa alquileno, M representa un metal alcalino y

n representa un número entero de 1 a 6, y

(B) del 2 al 20 % en peso de al menos una alcanolamina primaria,

estando el agente de absorción esencialmente exento de sales básicas inorgánicas.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2007/058866.

Solicitante: BASF SE.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: 67056 LUDWIGSHAFEN ALEMANIA.

Inventor/es: LICHTFERS,UTE, WAGNER,RUPERT, SCHUDA,VOLKER.

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)

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Fragmento de la descripción:

Retirada de dióxido de carbono de gases de escape de combustión La presente invención se refiere a un agente de absorción y a un procedimiento para la retirada de dióxido de carbono de una corriente de gas, en particular de gases de escape de combustión o gases de humo.

La retirada de dióxido de carbono de gases de escape de combustión es deseable por distintos motivos, en particular, sin embargo, para reducir la emisión de dióxido de carbono que se considera la causa principal del denominado efecto invernadero.

A escala industrial con frecuencia se emplean para retirar gases ácidos, tales como dióxido de carbono, de corrientes de gas soluciones acuosas de bases orgánicas, por ejemplo, alcanolaminas, como agente de absorción. Al disolver gases ácidos, a este respecto, a partir de la base y los constituyentes del gas ácido se forman productos iónicos. El agente de absorción se puede regenerar mediante calentamiento, descompresión a una presión menor o arrastre, reaccionando los productos iónicos de nuevo dando gases ácidos y/o sometiendo los gases ácidos a arrastre mediante vapor. Después del procedimiento de regeneración se puede volver a usar el agente de absorción.

Los gases de escape de combustión presentan presiones parciales de dióxido de carbono muy reducidas, ya que, por norma general, se producen a una presión próxima a la presión atmosférica y contienen típicamente solo del 3 al 13 % en volumen de dióxido de carbono. Para conseguir una retirada eficaz de dióxido de carbono, el agente de absorción tiene que presentar una elevada capacidad de carga de CO2 a presiones parciales reducidas. Por otro lado, la absorción de dióxido de carbono no debe desarrollarse de forma demasiado exotérmica: como la capacidad de carga del agente de absorción disminuye con temperatura creciente, el aumento de temperatura en el absorbedor causado por una elevada entalpía de reacción de absorción es desventajoso. Una elevada entalpía de reacción de absorción además causa un gasto energético aumentado durante la regeneración del agente de absorción. Por motivos comprensibles, la necesidad energética para la regeneración del agente de absorción (expresada, por ejemplo, como kg de vapor por kg de CO2 retirado) debe ser lo menor posible.

Como durante el lavado de gases de escape de combustión se tratan típicamente grandes volúmenes de gas a presiones reducidas, el agente de absorción además debe presentar una reducida presión de vapor para mantener reducidas las pérdidas de agente de absorción. Además, el agente de absorción no debe mostrar interacciones indeseadas con otros constituyentes típicos de los gases de escape de combustión, tales como óxidos de nitrógeno u oxígeno.

Muchas veces se emplean soluciones acuosas de monoetanolamina (2-aminoetanol) para el lavado de gases de escape de combustión. La monoetanolamina es barata y presenta una elevada capacidad de carga con dióxido de carbono. No obstante, las pérdidas de agente de absorción son elevadas, ya que la monoetanolamina tiene una presión de vapor comparativamente elevada y en presencia de oxígeno a temperaturas elevadas tiende a la descomposición, de tal manera que la necesidad de aportación es de 1, 6 a 2, 5 kg de monoetanolamina por tonelada de dióxido de carbono retirado. La necesidad energética para la regeneración es elevada.

Con la denominación Alkazid M es conocido un agente de absorción a base de sal de potasio de N-metilalanina (ï?¡metilaminopropionato de potasio) . Se puede cargar mucho como la monoetanolamina. La sal de aminoácido presenta, a causa de su estructura iónica, una presión de vapor insignificante. Es desventajoso que la necesidad energética para la regeneración es similarmente elevada a la de la monoetanolamina.

A pesar de que aminas secundarias y terciarias tales como dietanolamina, diisopropanolamina o metildietanolamina a presiones parciales de CO2 reducidas no se pueden cargar tanto y, por tanto, se necesitan eventualmente mayores índices de recirculación, las mismas se pueden regenerar con un reducido gasto energético (kg de vapor por kg de dióxido de carbono retirado) . Es desventajosa su insuficiente resistencia en presencia de oxígeno.

El documento EP-A 671 200 describe la retirada de CO2 de gases de combustión a presión atmosférica con una solución acuosa de una sal de metal de aminoácido y piperazina. Las sales de metal de aminoácido descritas son dimetilaminoacetato de potasio y ï?¡-metilaminopropionato de potasio.

El documento US 4.440.731 recomienda añadir a un agente de absorción acuoso que contiene una alcanolamina, tal como, por ejemplo, monoetanolamina, más de 50 ppm de sales de Cu2+ así como eventualmente uno o varios de los compuestos seleccionados de dihidroxietilglicina, carbonatos de metal alcalino, permanganatos de metal alcalino o amonio, óxidos de níquel y bismuto para reducir la descomposición del agente de absorción.

Los gases de combustión contienen la mayoría de las veces trazas de óxidos de nitrógeno o gases nitrosos. Estos pueden formar con aminas secundarias, tales como piperazina, nitrosaminas ligeramente estables. Nitrosamina es la denominación conjunta de N-nitrosocompuestos de aminas secundarias. Pertenecen a las sustancias carcinógenas (generadoras de cáncer) más fuertes. El efecto generador de cáncer se basa en metabolitos reactivos de las nitrosaminas en el metabolismo que reaccionan con la sustancia genética ADN, la dañan y pueden desencadenar tumores. Por tanto, se pretende impedir, en la medida en la que sea técnicamente evitable, la entrada de nitrosaminas en el medio ambiente.

La invención se basa en el objetivo de especificar un agente de absorción y un procedimiento para la retirada de dióxido de carbono de corrientes de gas, en particular de gases de escape de combustión, que se caracteriza por (i) un potencial reducido para la formación de nitrosaminas perjudiciales, (ii) elevada velocidad de absorción de CO2, (iii) elevada capacidad de absorción de CO2, (iv) reducida necesidad energética requerida para la regeneración, (v) reducida presión de vapor y (vi) estabilidad en presencia de oxígeno.

La invención se refiere a un agente de absorción que comprende una solución acuosa de (A) del 15 al 50 % en peso de al menos una sal de aminoácido de fórmula (I)

** (Ver fórmula) **

en la que R1 y R2 representan, independientemente entre sí, alquilo o hidroxialquilo, R representa hidrógeno, alquilo o hidroxialquilo, o un resto R junto con R1 representa alquileno, M representa un metal alcalino y n representa un número entero de 1 a 6 y (B) del 2 al 20 % en peso de al menos una alcanolamina primaria, estando el agente de absorción esencialmente exento de sales básicas inorgánicas.

R1 y R2 se refieren en general a alquilo C1-C6 o hidroxialquilo C2-C6, preferentemente a metilo o etilo. R representa hidrógeno, alquilo (por ejemplo, alquilo C1-C6) o hidroxialquilo (por ejemplo, hidroxialquilo C1-C6) , n representa un número entero de 1 a 6, preferentemente 1 o 2. Un resto R puede referirse junto con R1 a alquileno (por ejemplo, alquileno C2-C4) .

La invención se refiere además a un procedimiento para la retirada de dióxido de carbono de una corriente de gas, en el que la corriente de gas se pone en contacto con el agente de absorción que se ha definido anteriormente. En formas de realización preferentes, la presión parcial del dióxido de carbono en la corriente de gas es de menos de 50 kPa (500 mbar) , por ejemplo, de 5 a 20 kPa (50 a 200 mbar) . La corriente de gas puede contener oxígeno (habitualmente del 0, 5 al 6 % en volumen) y trazas de óxidos de nitrógeno.

Las siguientes explicaciones en relación con el procedimiento de acuerdo con la... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Agente de absorción que comprende una solución acuosa de (A) del 15 al 50 % en peso de al menos una sal de aminoácido de fórmula (I)

** (Ver fórmula) **

en la que R1 y R2 representan, independientemente entre sí, alquilo o hidroxialquilo, R representa hidrógeno, alquilo o hidroxialquilo, o un resto R junto con R1 representa alquileno, M representa un metal alcalino y n representa un número entero de 1 a 6, y (B) del 2 al 20 % en peso de al menos una alcanolamina primaria, estando el agente de absorción esencialmente exento de sales básicas inorgánicas.

2. Agente de absorción de acuerdo con la reivindicación 1, conteniendo el agente de absorción del 20 al 40 % en peso de sal de aminoácido (A) y del 5 al 15 % en peso de alcanolamina (B) .

3. Agente de absorción de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, representando M potasio.

4. Agente de absorción de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, representando n 1 o 2.

5. Agente de absorción de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, estando seleccionada la sal de aminoácido (A) de sal de potasio de ácido N, N-dimetilaminoacético, sal de potasio de ácido N, N-dietilaminoacético y sal de potasio de ácido N-etil-N-metilaminoacético.

6. Agente de absorción de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, estando seleccionada la alcanolamina (B) de 2-aminoetanol, 3-aminopropanol, 4-aminobutanol, 2-aminobutanol, 5-aminopentanol, 2-aminopentanol, 2- (2-aminoetoxi) etanol.

7. Procedimiento para la retirada de dióxido de carbono de una corriente de gas, en el que la corriente de gas se pone en contacto con un agente de absorción de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la presión parcial del dióxido de carbono en la corriente de gas asciende a menos de 50 kPa (500 mbar) .

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, en el que la corriente de gas contiene oxígeno y eventualmente trazas de óxidos de nitrógeno.

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, 8 o 9, en el que el agente de absorción cargado se regenera mediante

a) calentamiento, b) descompresión, c) arrastre con un fluido inerte o una combinación de dos o todas estas medidas.