Método para la separación de CO2 de un líquido enriquecido en CO2,

que comprende una etapa en la que, apresión elevada, dicho líquido se pone en contacto con una membrana a base de poliacetileno sustituido con grupostrimetilsililo, de manera que la diferencia de presión a través de la membrana es, como mínimo, de 1 bar y que,como mínimo, una parte del CO2 es transportado desde el líquido a través de la membrana.

Separación de gas por membrana.

La presente invención se refiere a la separación de gas con ayuda de membranas, en particular, a la separación de CO2 de líquidos enriquecidos en CO2, particularmente de líquidos de absorción de CO2 utilizados en la eliminación de CO2 de gases residuales o flujos de productos, tales como gas natural o gas de síntesis.

En la práctica, la separación de gas (en particular la separación de CO2, por ejemplo para la separación de CO2/H2 o con el tratamiento de gas natural) se lleva a cabo a alta presión, mediante la utilización de líquidos de absorción. Dichos procedimientos se basan en la absorción a alta presión, seguida de desorción a baja presión. En la etapa de desorción, el gas burbujea espontáneamente desde el líquido de absorción. Habitualmente, el gas tiene que ser recomprimido a continuación en beneficio de los procesos siguientes. Esto es indeseable desde el punto de vista energético. Con el fin de llevar, a continuación, el líquido de absorción a la presión de absorción, es necesaria la recompresión del líquido, que también es indeseable desde el punto de vista energético. Además, debido a la baja presión, generalmente es necesario que el equipo para el proceso de desorción tenga el mismo tamaño que el equipo para el proceso de absorción. Las etapas de absorción y desorción se llevan a cabo en dispositivos diferentes de modo que los costes de inversión son altos. En resumen, los procesos de absorción a alta presión conocidos tienen inconvenientes energéticos, que son considerables y dan como resultado altos costes de inversión. Esto los hace inadecuados, por ejemplo, para aplicaciones de tratamiento de gases a pequeña escala, tales como, por ejemplo, células de combustible.

La presente invención contempla dar a conocer un método para separar gases de líquidos, que no tiene los inconvenientes mencionados anteriormente.

Se ha descubierto que esto se puede conseguir mediante la utilización de una membrana específica, mientras que el líquido cargado de CO2 (es decir, el líquido de absorción con CO2 disuelto en él) se pone en contacto con la membrana a alta presión (es decir, la diferencia de presión a través de la membrana es, como mínimo, de 1 bar) .

Por lo tanto, la presente invención se refiere a un método para separar CO2 de un líquido enriquecido en CO2, que comprende una etapa en la que, a presión elevada, se pone en contacto este líquido con una membrana a base de poliacetileno sustituido con grupos trimetilsililo, mientras que la diferencia de presión a través la membrana es, como mínimo, de 1 bar y mientras que, como mínimo, una parte del CO2 es transportado desde el líquido a través de la membrana.

Se ha descubierto sorprendentemente que, con una diferencia de presión transmembrana elevada, con diferentes líquidos de absorción, las membranas a base de poliacetileno sustituido con grupos trimetilsililo son impermeables al líquido de absorción. Esto provoca que sea posible la desgasificación del líquido a presión elevada. El material adecuado para la fabricación de las membranas según la presente invención se puede describir mediante la fórmula (1) :

en la que

R = trialquilsililo, preferentemente trimetilsililo (TMS, Si (CH3) 3) ;

A = alquilo o alquilo fluorado (es decir, un grupo alquilo en el que, como mínimo, un átomo de H se sustituye por un átomo de F) ; y

n = un número entero de 500 a 500.000, preferentemente de 1000 a 10.000.

Son ejemplos de dichos materiales polimetilpentino y poli (trimetilgermilpropino) . Sin embargo, preferentemente se utiliza poli (1-trimetilsililpropino) , PTMSP, para el que se cumple que: R = TMS y A = metilo, mientras que A está opcionalmente fluorado. Las membranas fabricadas a partir de este material son conocidas de por sí y, por ejemplo, se describen en el documento US-A-2002/0 014 154. Sin embargo, la utilización de membranas de PTMSP para la separación a alta presión, así como la utilización según la presente invención, no se menciona o se sugiere en esta publicación.

La separación de mezclas de gases mediante una película es conocida del documento US-A-1 637 850. Sin embargo, la absorción de gas a alta presión no se describe en el mismo.

El documento US2002/0014154 se refiere a un proceso para la separación de uno o más componentes gaseosos de una corriente gaseosa con un líquido absorbetnte y la desorción del componente gaseoso del líquido absorbente a través de una capa de recubrimiento densa mediante la aplicación de energía calorífica. Una posible capa polimérica es poli (1-trimetil-silil-1-propino) .

El documento US 4995888 da a conocer un proceso para la separación de gas de un disolvente mediante una membrana a presión elevada. Las membranas se seleccionan entre membranas de acetato de celulosa, membranas de celulosa hidrolizada y membranas de polietilenimina.

Los polímeros fluorados según la Fórmula (1) son particularmente adecuados si la membrana necesita tener una tensión superficial baja, por ejemplo, para evitar que el líquido penetre en la membrana. Sin embargo, a este respecto cabe señalar que, por lo general, no se presentan problemas si el líquido penetra en el material, siempre que el líquido no pase a través de la membrana. Sorprendentemente, se ha descubierto que, después de alguna absorción inicial de líquido, después de haberse saturado, generalmente las membranas detienen el líquido adecuadamente, tal como se ha descrito anteriormente. Sin desear estar ligado a ninguna teoría en particular, se supone que poner en contacto el líquido con la membrana a alta presión realmente contribuye a reforzar la estructura de la membrana. Esto es lo más sorprendente, ya que los polímeros según la Fórmula (1) se caracterizan por un alto volumen libre, de lo que se supone que está asociado con propiedades mecánicas malas, en particular si la membrana se expone a altas temperaturas. Por lo tanto, se supone que la alta presión del líquido evita realmente

el "colapso" de la estructura de la membrana.

Las membranas, según la presente invención en su totalidad o parcialmente consisten en poliacetileno sustituido, según la Fórmula (1) . Se ha descubierto que, con estos polímeros, pueden prepararse membranas con un coeficiente de permeabilidad muy adecuado. El coeficiente de permeabilidad para el CO2 de las membranas utilizadas según la presente invención es preferentemente, como mínimo, de 500 Barrer, más preferentemente, como mínimo, de 3000 Barrer. Tal como es convencional, el coeficiente de permeabilidad se expresa en la unidad Barrer, para la cual se cumple que

en la que Lp es la diferencia de presión transmembrana. Definido de esta manera, el coeficiente de permeabilidad es una propiedad del material y depende del gas utilizado. Los valores indicados en este documento se refieren a CO2. De la forma más preferente, el coeficiente de permeabilidad es de 15.000 a 25.000 Barrer, particularmente de

17.500 a 22.500 Barrer, por ejemplo de 20.000 Barrer.

Según una realización preferente, la membrana se proporciona sobre un soporte de poros gruesos, con el fin de mejorar aún más la estabilidad mecánica. Soportes adecuados para este propósito se preparan a partir de material plástico o cerámico. Muy adecuada es la realización en la que se proporciona la membrana sobre una membrana de fibra hueca. Si la caída de presión a través de la membrana no es demasiado alta, por ejemplo menor de 5 bar,

basta un soporte de plástico (por ejemplo, polipropeno) , preferentemente una membrana de fibra hueca de plástico (por ejemplo, polipropeno) . Para presiones superiores a 5 bar, por ejemplo, presiones de 25 bar, son más adecuados soportes de cerámica, por ejemplo, membranas de fibra hueca de cerámica.

Tal como se ha indicado, las presiones transmembrana utilizadas son superiores a 1 bar. En la realización más práctica, son preferentes diferencias de presión a través de la membrana de 1 a 40 bar, pero éstas pueden diferir dependiendo de la utilización. Por ejemplo, en la extracción de gas natural, no son inusuales presiones iniciales (es decir, en un campo "fresco") de algunos cientos de bar. También a dichas presiones elevadas, de hasta por ejemplo 100, 200 o más bar, aún puede utilizarse ventajosamente la eliminación de CO2, según la presente invención.

45 Como líquido en el que... [Seguir leyendo]

1. Método para la separación de CO2 de un líquido enriquecido en CO2, que comprende una etapa en la que, a presión elevada, dicho líquido se pone en contacto con una membrana a base de poliacetileno sustituido con grupos trimetilsililo, de manera que la diferencia de presión a través de la membrana es, como mínimo, de 1 bar y que, como mínimo, una parte del CO2 es transportado desde el líquido a través de la membrana.

2. Método, según la reivindicación 1, en el que dicha membrana tiene un coeficiente de permeabilidad para el CO2, como mínimo, de 3, 75 x 10-15 m2.s-1.Pa-1 (500 Barrer) , preferentemente, como mínimo, de 2, 25 x 10-14 m2.s-1.Pa-1 (3000 Barrer) .

3. Método, según la reivindicación 2, en el que dicha membrana tiene un coeficiente de permeabilidad para el CO2 de 1, 125 x 10-13 -1, 875 x 10-13 m2.s-1.Pa-1 (15.000 a 25.000 Barrer) .

4. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha membrana comprende PTMSP.

5. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha membrana se proporciona sobre un soporte de plástico o de cerámica.

6. Método, según la reivindicación 5, en el que dicho soporte comprende una membrana de fibra hueca.

7. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha diferencia de presión a través de la membrana es de 1 a 40 bar.

8. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho líquido se selecciona entre:

- líquidos orgánicos, preferentemente carbonato de propileno, éter dimetílico de polietilenglicol, N-metilpirrolidona, metanol o mezclas de los mismos; o

- líquidos inorgánicos, preferentemente agua, opcionalmente suplementados con sales de carbonato, sales de fosfato, sales de aminoácidos o aminas.

9. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el método forma parte de una etapa de separación de CO2/H2, o de una etapa de separación de CO2/CH4.

10. Utilización de una membrana, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la desgasificación de líquidos, en la que la presión a través de dicha membrana es, como mínimo, de 1 bar.