Absorbente de dióxido de carbono.

Un absorbente de CO2 que comprende una solución acuosa de 2-amino-2-metilpropanol (AMP) y 1-(2-aminoetil)-piperazina (AEP),

en el que la concentración molar de AMP está entre 4,5 M y 2 M, y la concentración molar de AEPestá entre 0,5 M y 2 M.

Absorbente de dióxido de carbono Campo de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento mejorado para capturar CO2 de un gas de combustión, y a un absorbente de amina mejorado para CO2.

Antecedentes La captura de CO2 a partir de una mezcla de gases a escala industrial se ha conocido durante décadas, es decir, para la separación de gas natural y CO2 a partir de pozos de gas subterráneos para proporcionar gas natural para exportar y CO2 para devolver a la estructura subterránea.

La preocupación creciente sobre el medio ambiente y el efecto invernadero del CO2 procedente de la combustión de combustibles fósiles ha suscitado un interés creciente en la captura de CO2 a partir de puntos principales de emisión de CO2, tales como las plantas térmicas de generación de energía.

El documento US 5.618.506 y el documento EP 0 558 019, ambos de The Kansai Electric Power Co., Inc., y Mitsubhishi Jukogyo Kabushiki Kaisha, y las citaciones indicadas en el mismo, proporcionan un antecedente general de un procedimiento y absorbentes para la captura de CO2.

Las plantas industriales que capturan CO2 incluyen un absorbedor, en el que el absorbente líquido se pone en contacto en contracorriente con el gas objeto de tratamiento. Se extrae un gas "purificado" o de bajo contenido en CO2 en la parte superior del absorbedor y se libera a la atmósfera, mientras que se extrae un absorbente rico en CO2 a partir de la parte inferior del absorbedor. Se regenera el absorbedor rico en una columna de regeneración en la que se separa el absorbente rico por medio de flujo en contracorriente con vapor que se genera por medio de calentamiento del absorbente regenerado en la parte inferior de la columna de regeneración. Se extrae el absorbente regenerado de la parte inferior de la columna de regeneración y se recicla al interior del absorbedor. Se extrae un gas rico en CO2, que comprende principalmente vapor y CO2 a partir de la parte superior de la columna de regeneración. Se trata el gas rico en CO2 para retirar agua de manera adicional, y se comprime antes de enviar el CO2 a deposición u otro uso.

No obstante, la captura de CO2 es un procedimiento que demanda energía, ya que la unión del CO2 al absorbente es una reacción exotérmica y la regeneración es una reacción endotérmica. Por consiguiente, se añade calor a la columna de regeneración para regenerar el absorbente y liberar el CO2. Esta demanda de calor representa un coste de operación principal para una planta de captura de CO2. Por tanto, se busca una reducción del requisito de calor para la regeneración del absorbente con el fin de reducir el coste de energía de la captura de CO2.

Las aminas que tienen una reacción menos exotérmica cuando absorben CO2, sin embargo, normalmente tienen cinéticas de reacción más lentas. Las cinéticas de reacción más lentas requieren un tiempo de contacto más prolongado entre el gas que contiene CO2 y el absorbente. Un tiempo de contacto más prolongado requerirá un absorbedor más grande para manipular el mismo volumen de gas.

Se han sugerido muchas aminas diferentes y combinaciones como absorbentes para CO2, teniendo las aminas diferentes capacidades de absorción de CO2, véase por ejemplo las patentes anteriormente mencionadas. Ejemplos de aminas sugeridas para las disoluciones acuosas a usar como absorbentes son alcanolaminas tales como, por ejemplo, monoetanol amina (MEA) , dietanol amina (DEA) , trietanol amina, dimetildietanol amina, diisopropanol amina, diglicol amina, metil monoetanol amina (MMEA) , 2-amino-2-metil-1propanol (AMP) , 1- (2aminoetil) -piperazina (AEP) . También se conoce la combinación de dos o más aminas que tengan características diferentes. Con frecuencia, las mezclas conocidas comprenden una amina que tiene un bajo calor de absorción y cinéticas de reacción lentas y una cantidad menor de una amina que es menos favorable en relación con el calor de absorción pero que tiene cinéticas de reacción rápidas, para combinar sus características favorables. El documento EP 875280, The Kansai Electric Power Co., Inc., describe el uso de AEP como promotor en un absorbente basado en AMP, ejemplificado con una solución acuosa de un 30 % en peso de AMP y un 1, 5 % en peso de AEP.

MEA también se usa comúnmente como absorbente de referencia en ensayos para nuevos posibles absorbentes.

Las características del disolvente juegan un papel principal en la determinación por un lado de los tamaños de los equipos y por otro, en el requisito de energía del procedimiento. Se considera que los siguientes factores son los más importantes cuando se escoge un disolvente nuevo y más eficaz:

! La energía necesaria para regenerar el absorbente es una fracción principal del consumo de energía total para la captura de CO2. Esta energía está relacionada con el calor de absorción, ya que es preciso revertir la reacción endotérmica que tiene lugar en el absorbedor por medio de la adición de calor en el cambiador de calor. Normalmente, un absorbente que tienen un calor de absorción más elevado dará como resultado una pérdida de calor más elevada que un absorbente que tenga un calor de absorción más bajo debido a la pérdida de calor en el procedimiento como tal.

! La capacidad cíclica del disolvente como tal se define como la diferencia entre la concentración de CO2 en el disolvente que abandona el absorbedor y el que abandona el cambiador de calor. Proporciona la cantidad de CO2 que se puede absorber por m3 de disolvente que circula a través del procedimiento, dando como resultado,

entre otros, una exigencia menor del cambiador de calor, un menor consumo de electricidad de las bombas y un posible dimensionado a la baja del equipo lo que, de nuevo, dará como resultado un coste de inversión menor.

! La pérdida por evaporación es un problema que surge con el uso de una sección de lavado de agua en la parte superior del absorbedor. Resulta deseable encontrar un reactivo con volatilidad baja o preferentemente despreciable, reduciendo de este modo o retirando por completo la necesidad de la sección de lavado con agua.

! La solubilidad en agua es un prerequisito importante. Algunas aminas con partes voluminosas no polares muestran una solubilidad limitada en agua. También algunas sales de amino ácido y soluciones de sales inorgánicas tienen propiedades similares, y esto puede conducir a la formación de precipitados.

! La estabilidad química es una propiedad importante del disolvente. Un problema con MEA es la vulnerabilidad frente a la degradación oxidativa cuando se produce la exposición a un gas de escape, véase por ejemplo 15 "Catalyst and inhibitors for MEA oxidation", Sexton, Andrew J. y col, Energy Procedia 1 (2009) , 1179-1185. ! Es importante que los propios disolventes, así como sus posibles productos de degradación exhiban una corrosividad limitada. ! La formación de espuma también es una propiedad no deseada. Ésta, si no se controla, puede conducir a la formación de conductos de gas y a una mala distribución del flujo de líquido en la torre de absorción, reduciendo 20 de este modo su rendimiento de forma drástica.

! La toxicidad y el impacto ambiental del compuesto usado es una propiedad muy importante. La mayoría de las aminas tienen determinadas propiedades negativas tales como irritación cutánea. No obstante, se deben excluir los compuestos clasificados como tóxicos, especialmente considerando el despliegue potencial mundial de la tecnología.

! Finalmente, los costes y la disponibilidad juegan un papel importante en la evaluación. Tanto el coste como la disponibilidad son funciones de demanda en cierto sentido.

Se asume que el coste de energía es el coste variable predominante para una planta de captura de CO2. El consumo de calor es una combinación de tres factores (calor de absorción, calor de separación y pérdida de calor sensible en el intercambiador de amina/amina) . El coste de energía varía con el tipo de energía (temperatura baja,

temperatura elevada, electricidad) . El coste de energía es el parámetro económico más importante.

Existen varias relaciones diferentes que recientemente se han convertido en tópicas, relacionadas con la degradación de disolvente y el impacto ambiental en particular:

Debe apreciarse que los disolventes de baja solubilidad pueden requerir enfoques especiales para la tecnología del regenerador y el diseño. Existe una relación obvia entre la elevada volatilidad, que facilita un regenerador térmico simple a costa de un lavado con agua más difícil para el control de emisiones, y la baja volatilidad. La baja volatilidad es buena para el control de emisiones (lavado con agua más sencillo) pero requiere que el... [Seguir leyendo]

1. Un absorbente de CO2 que comprende una solución acuosa de 2-amino-2-metilpropanol (AMP) y 1- (2-aminoetil) piperazina (AEP) , en el que la concentración molar de AMP está entre 4, 5 M y 2 M, y la concentración molar de AEP está entre 0, 5 M y 2 M.

2. El abosrbente de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las concentraciones molares totales de AMP y AEP están entre 3 y 5.

3. El absorbente de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la concentración de AMP está entre 4 y 2, 5 M.

4. El absorbente de acuerdo con la reivindicación de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la concentración de AEP está entre 0, 8 M y 1, 5 M.

5. El absorbente de la reivindicación 1, que comprende AMP 3 M y AEP 1 M.

6. Un procedimiento para capturar CO2 a partir de un gas de escape, en el que el gas de escape se pone en contacto con un absorbente líquido que comprende una solución acuosa de 2-amino-2-metilpropanol (AMP) y 1- (2aminoetil) -piperazina (AEP) , en el que la concentración molar de AMP está entre 4, 5 M y 2 M, y la concentración molar de AEP está entre 0, 5 M y 2 M.

7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que las concentraciones molares de AMP y AEP están entre 3 y 5.

8. El procedimiento de la reivindicación 6 o 7, en el que la concentración de AMP está entre 4 y 2, 5 M.

9. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que la concentración de AEP está entre 0, 8 M y 1, 5 M.

10. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que las concentraciones de AMP y AEP son AMP 3 M y AEP 1 M. 20