Absorbente que comprende aminas cíclicas para la eliminación de gases ácidos.

Absorbente para la eliminación de gases ácidos de una corriente de fluido,

que comprende una disolución acuosade

A) al menos un compuesto de amina cíclico con exclusivamente grupos amina terciarios, y

B) al menos un compuesto de amina cíclico con al menos un grupo amina secundario sin impedimento estérico,ascendiendo la concentración total de A) + B) a del 10 al 60 % en peso.

Absorbente que comprende aminas cíclicas para la eliminación de gases ácidos La presente invención se refiere a un procedimiento para la eliminación de gases ácidos a partir de corrientes de fluido, en particular para la eliminación de dióxido de carbono de gases de combustión.

La eliminación de dióxido de carbono de gases de combustión es deseable por distintos motivos, pero en particular para la reducción de la emisión de dióxido de carbono, que se considera la causa principal del denominado efecto invernadero.

A escala industrial, para la eliminación de gases ácidos, tales como dióxido de carbono, de corrientes de fluido, se utilizan con frecuencia disoluciones acuosas de bases orgánicas, por ejemplo alcanolaminas, como absorbente. A este respecto, al disolver gases ácidos, a partir de la base y los componentes del gas ácido, se forman productos iónicos. El absorbente puede regenerarse mediante calentamiento, descompresión hasta una presión menor o arrastre, reaccionando de nuevo los productos iónicos dando gases ácidos y/o arrastrándose los gases ácidos por medio de vapor. Después del proceso de regeneración puede reutilizarse el absorbente.

Los gases de combustión presentan presiones parciales de dióxido de carbono muy bajas, dado que se producen por regla general a una presión próxima a la presión atmosférica y típicamente contienen del 3 al 20 % en volumen de dióxido de carbono. Aparte de fluidos tales como gas natural o gas de síntesis, los gases de combustión contienen además oxígeno. El oxígeno se disuelve en pequeñísimas cantidades también en el absorbente y, en el mismo, a temperaturas elevadas, puede llevar a la degradación de la amina. Un absorbente para la separación de dióxido de carbono de gases de combustión debe satisfacer los siguientes criterios: (i) capacidad suficiente en el caso de pequeñas presiones parciales de CO2; (ii) velocidad de absorción suficientemente rápida en el caso de pequeñas presiones parciales de CO2; (iii) estabilidad frente a oxígeno; (iv) baja presión de vapor para reducir las pérdidas de disolvente; y (v) baja demanda de energía para la regeneración del absorbente.

Con el nombre Fluor Econamine se conoce una tecnología a base de monoetanolamina (MEA) para la separación de dióxido de carbono de gases de combustión (véase por ejemplo Second National Conference on Cabron Sequestration, National Energy Technology Department of Energy, Alexandria VA, EE.UU., 5-8 de mayo de 2003, con el título: Fluoro’s Econamine FG PlusSM Technology; An Enhanced Amine-Based CO2 Capture Process) .

Mezclas de MDEA y piperazina se describen en la bibliografía como disolventes igualmente adecuados para la separación de CO2 de gases de combustión (Closman, F.; Nguyen, T.; Rochelle, G.T; MDEA/Piperazine as a solvent for CO2 capture, GHGT-9, Washington DC, EE.UU., 2008, 16 – 20 de noviembre) .

Si bien las tecnologías a base de monoetanolalmina se caracterizan por una alta reactividad entre la amina y dióxido de carbono, sin embargo, la alta reactividad va acompañada de manera desventajosa de una elevada entalpía de absorción y, por lo tanto, una alta demanda de energía para la regeneración. Otras alcanolaminas tales como, por ejemplo, dietanolamina o metildietanolamina, que presentan una menor demanda de energía para la regeneración, son adecuadas sólo relativamente debido a su cinética de reacción más lenta entre dióxido de carbono y amina para este objetivo de separación.

La patente US 4.096.085 da a conocer una disolución acuosa de N-metildietanolamina o dietanolamina protegida contra la corrosión para el tratamiento de gases ácidos. La disolución protegida frente a la corrosión contiene esencialmente de 10 a 2000 ppm de uno o varios compuestos de amina, tales como dietilentriamina, trietilendiamina y piperazina, de 0 a 1000 ppm de cobre o de un compuesto que puede proporcionar iones de cobre y de 0 a 1000 ppm de azufre o de un compuesto que puede proporcionar átomos de azufre.

En el documento EP-A 538019 se describen disoluciones acuosas de aminas con impedimento estérico para la eliminación de dióxido de carbono de gases de combustión.

El documento WO 2007/144372 da a conocer un procedimiento para la eliminación de dióxido de carbono de una corriente de gas en la que la presión parcial del dióxido de carbono en la corriente de gas asciende a menos de 200 hPa, por ejemplo de gas de combustión, mediante la puesta en contacto con una disolución acuosa de una alcanolamina alifática terciaria, y un activador, en particular 3-metilaminopropilamina.

El documento WO 2005/087349 describe un procedimiento para la eliminación de dióxido de carbono de una corriente de gas en la que la presión parcial del dióxido de carbono en la corriente de gas asciende a menos de 200 hPa en el que la corriente de gas se pone en contacto con un absorbente líquido que comprende una disolución acuosa de (A) un compuesto de amina con al menos dos grupos amina terciarios en la molécula y (B) un activador, que se selecciona de entre aminas primarias y secundarias.

La presente invención se basa en el objetivo de especificar un absorbente para la eliminación de gases ácidos de corrientes de fluido, en particular para la eliminación de dióxido de carbono de gases de combustión, que satisfaga mejor los requisitos anteriores que los absorbentes conocidos por del estado de la técnica.

La invención proporciona un absorbente para la eliminación de gases ácidos de fluido etéreo, que comprende una disolución acuosa de A) al menos un compuesto de amina cíclico con exclusivamente grupos amina terciarios y

B) al menos un compuesto de amina cíclico con al menos un grupo amina sin impedimento estérico,

ascendiendo la concentración total de A) + B) a del 10 al 60 % en peso.

El compuesto de amina cíclico A) presenta preferentemente un peso molecular de 250 g/mol o menos. El compuesto de amina cíclico B) presenta preferentemente un peso molecular de 200 g/mol o menos.

Los compuestos de amina cíclicos usados de acuerdo con la invención comprenden un heterociclo saturado con al menos un átomo de nitrógeno como átomo de anillo. Por grupos amina terciarios se entiende en el presente documento grupos amina en los que el átomo de nitrógeno está unido con tres átomos de carbono adyacentes. Por grupos amina secundarios con impedimento estérico se entiende en el presente documento grupos amina en los que el átomo de nitrógeno está unido con dos átomos de carbono adyacentes y al menos un átomo de carbono (carbono !) adyacente al átomo de nitrógeno no porta más de un átomo de hidrógeno. En otras palabras, al menos un carbono ! porta al menos un sustituyente exocíclico distinto de hidrógeno. Grupos amina sin impedimento estérico son aquellos en los que todos los carbonos ! se encuentran como grupos CH2.

La relación en peso de A) con respecto a B) asciende preferentemente a de 0, 5 a 4, en particular de 1 a 3.

La concentración total de A) + B) asciende preferentemente a del 20 al 45 % en peso.

Los compuestos de amina se utilizan en forma de sus disoluciones acuosas. Las disoluciones pueden contener adicionalmente disolventes físicos, que se seleccionan por ejemplo de entre ciclotetrametilensulfona (sulfolano) y derivados de la misma, amidas de ácido alifáticas (acetilmorfolina, N-formilmorfolina) , pirrolidonas N-alquiladas y piperidonas correspondientes, tales como N-metilpirrolidona (NMP) , carbonato de propileno, metanol, dialquiléteres de polietilenglicoles y mezclas de los mismos. En formas de realización determinadas, el absorbente no contiene ningún disolvente físico, es decir, el absorbente se compone esencialmente de los compuestos de amina A) y B) y agua.

En formas de realización preferidas, el compuesto de amina cíclico A) presenta un anillo de 5 a 7 miembros de fórmula general I,

en la que m representa 1, 2 o 3; R representa alquilo C1-C4 o hidroxialquilo C2-C4; o para el caso de que m represente 2, dos restos R pueden formar juntos un puente alquileno C2-C3; R’ representa H, alquilo C1-C4 o hidroxialquilo C2-C4; R” representa H o alquilo C1-C4; Z representa un enlace o alquileno C1-C6.

Ejemplos específicos del compuesto de amina cíclico A) son:

trietilendiamina 1-hidroxietilpiperidina bis (hidroxietil) piperazina N, N’-dimetilpiperazina 1-metil-2-pirrolidinetanol

En formas de realización preferidas, el compuesto de amina cíclico B) presenta la fórmula general II,

en la que Z representa alquileno C2-C4, que eventualmente está interrumpido por O o un grupo NR”’, en el que R”’ representa H, alquilo C1-C4 o hidroxialquilo... [Seguir leyendo]

1. Absorbente para la eliminación de gases ácidos de una corriente de fluido, que comprende una disolución acuosa de A) al menos un compuesto de amina cíclico con exclusivamente grupos amina terciarios, y 5 B) al menos un compuesto de amina cíclico con al menos un grupo amina secundario sin impedimento estérico,

ascendiendo la concentración total de A) + B) a del 10 al 60 % en peso.

2. Absorbente de acuerdo con la reivindicación 1, ascendiendo la relación en peso de A) con respecto a B) a de 0, 5 a 4.

3. Absorbente de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el compuesto de amina cíclico A) 10 presenta un anillo de 5 a 7 miembros de fórmula general I,

en la que m representa 1, 2 o 3, R representa alquilo C1-C4 o hidroxialquilo C2-C4; o para el caso de que m represente 2, dos restos R pueden formar juntos un puente alquileno C2-C3; R’ representa H, alquilo C1-C4 o hidroxialquilo C2-C4; R” representa H o alquilo C1-C4; Z representa un enlace o alquileno C1-C6.

4. Absorbente de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el compuesto de amina cíclico A) se selecciona de entre:

trietilendiamina, 1-hidroxietilpiperidina, bis (hidroxietil) piperazina, N, N’-dimetilpiperazina y 1-metil-2pirrolidinetanol.

5. Absorbente de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el compuesto de amina cíclico B) presenta la fórmula general II

en la que Z representa alquileno C2-C4, que eventualmente está interrumpido por O o un grupo NR’”, en el que R”’ representa H, alquilo C1-C4 o hidroxialquilo C2-C4, y que eventualmente está monosustituido o polisustituido con alquilo C1-C4 o hidroxialquilo C2-C4.

6. Absorbente de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el compuesto de amina cíclico B) se selecciona de entre 25 piperazina, homopiperazina, 1-hidroxietil-piperazina, 4-hidroxietil-piperidina, 1-metilpiperazina y 2-metilpiperazina.

7. Absorbente de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que comprende una disolución acuosa de

A) 1-hidroxietil-piperidina y/o trietilendiamina; y B) piperazina.

8. Procedimiento para la eliminación de gases ácidos de una corriente de fluido, en el que la corriente de fluido se

pone en contacto con un absorbente de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la presión parcial de dióxido de carbono en la corriente de fluido asciende a menos de 500 hPa.

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8 o 9, en el que la corriente de fluido procede de

a) la oxidación de sustancias orgánicas, b) el compostaje o almacenamiento de materiales de desecho que contienen sustancias orgánicas, o c) la descomposición bacteriana de sustancias orgánicas.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 10, en el que la corriente de fluido en una columna de lavado accionada en contracorriente en presencia de carbón activo presente en el interior de la columna de lavado se pone en contacto con el absorbente, formándose en el interior de la columna de lavado una fase de absorbente líquida discontinua.

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 11, en el que el absorbente cargado se regenera mediante a) calentamiento, 15 b) descompresión, c) arrastre con un fluido inerte o una combinación de dos o todas estas medidas.