Agente absorbente que contiene aminoácido y promotor ácido para la eliminación de gases ácidos.

Agente de absorción para la eliminación de gases ácidos a partir de una corriente de fluido,

que comprende unadisolución acuosa

a) al menos una sal metálica de un ácido aminocarboxílico, y

b) al menos un promotor ácido, que es seleccionado entre ácidos fosfónicos orgánicos y ésteres parcialesde los mismos,

situándose la proporción molar de b) respecto a a) en el intervalo de 0,0005 a 1,0.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/050943.

Solicitante: BASF SE.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: 67056 LUDWIGSHAFEN ALEMANIA.

Inventor/es: VORBERG,GERALD, LICHTFERS,UTE, SIEDER,GEORG, KATZ,TORSTEN, RIEMANN,CHRISTIAN, WAGNER,RUPERT, DENGLER,ERIKA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D53/14 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B;   aparato de vórtice   B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › B01D 53/00 Separación de gases o de vapores; Recuperación de vapores de disolventes volátiles en los gases; Depuración química o biólogica de gases residuales, p. ej. gases de escape de los motores de combustión, humos, vapores, gases de combustión o aerosoles (recuperación de disolventes volátiles por condensación B01D 5/00; sublimación B01D 7/00; colectores refrigerados, deflectores refrigerados B01D 8/00; separación de gases difícilmente condensables o del aire por licuefacción F25J 3/00). › por absorción.
  • B01D53/52 B01D 53/00 […] › Sulfuro de hidrógeno.
  • B01D53/62 B01D 53/00 […] › Oxidos de carbono.

PDF original: ES-2428236_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Agente absorbente que contiene aminoácido y promotor ácido para la eliminación de gases ácidos La presente invención se refiere a un agente absorbente y a un procedimiento para la eliminación de gases ácidos a partir de una corriente fluida.

La eliminación de gases ácidos, como por ejemplo CO2, H2S, SO2, CS2, HCN, COS o mercaptanos, o corrientes fluidas, como gas natural, gas de refinería, gas de síntesis, es significativa por diferentes motivos. El contenido en compuestos de azufre de gas natural se debe reducir inmediatamente en la fuente de gas natural mediante medidas de elaboración apropiadas, ya que los compuestos de azufre forman ácidos de acción corrosiva en el agua arrastrada concomitantemente con frecuencia por el gas natural. Por lo tanto, para el transporte de gas natural en un oleoducto se deben cumplir valores límite de impurezas que contienen azufre predeterminados. La reducción del contenido en dióxido de carbono es necesaria frecuentemente para el ajuste de un valor de combustión predeterminado.

Para la eliminación de gases ácidos se emplean lavados con disoluciones acuosas de bases inorgánicas u orgánicas. En el caso de disolución de gases ácidos en el agente absorbente se forman iones con las bases. El agente absorbente se puede regenerar mediante descompresión a una presión más reducida y/o rectificación, reaccionando de nuevo las especies iónicas para dar gases ácidos y/o destilándose por medio de vapor. Tras el proceso de regeneración se puede reutilizar el agente absorbente.

El empleo de sales de aminoácido en agentes absorbentes es conocido en sí. La GB 1 543 748 describe un procedimiento para la eliminación de CO2 y H2S a partir de un gas de craqueo bajo empleo de una disolución acuosa de una sal metálica alcalina de un ácido N-dialquil-a-aminomonocarboxílico, como dimetilglicina.

La US-A 4 094 957 se da a conocer la eliminación de CO2 a partir de corrientes de gas con una disolución de absorción, que contiene una sal metálica alcalina básica, una amina con impedimento estérico y un aminoácido, como N, N-dimetilglicina.

La EP-A 671 200 describe la eliminación de CO2 a partir de gases de combustión a presión atmosférica con una disolución acuosa de una sal metálica de aminoácido y piperazina.

La EP-A 134 948 da a conocer un agente absorbente alcalino, cuyo rendimiento de absorción se mejora mediante adición de gases ácidos con valor de pKa reducido.

También la US 3 042 483, la EP 0 543 774, la EP 0 671 200 y la WO2007/104800, describen procedimientos para la eliminación de gases ácidos, empleándose, entre otras, sales de aminoácidos, o bien promotores.

Las sales de aminoácido presentan una energía de absorción elevada para H2S y CO2; por consiguiente, también la energía de regeneración a aplicar es elevada. Por lo tanto, los agentes absorbentes a base de sales de aminoácido se han desplazado por aminas, como dietanolamina o metildietanolamina, cuyas energías de regeneración son reducidas.

La invención toma como base la tarea de indicar un procedimiento y un agente absorbente para la eliminación de gases ácidos (gases de ácido) a partir de corrientes fluidas, que muestre una demanda de energía de regeneración reducida frente a agentes absorbentes a base de sales de aminoácido, sin reducir sensiblemente la capacidad de absorción de la disolución para gases ácidos.

La tarea se soluciona mediante un agente absorbente para la eliminación de gases ácidos a partir de una corriente de fluido, que comprende una disolución acuosa de a) al menos una sal metálica de un ácido aminocarboxílico, y

b) al menos un promotor ácido, que es seleccionado entre ácidos fosfónicos orgánicos y ésteres parciales de los mismos,

situándose la proporción molar de b) respecto a a) en el intervalo de 0, 0005 a 1, 0, preferentemente 0, 01 a 0, 1, en especial 0, 02 a 0, 09.

Las disoluciones de sales de ácido aminocarboxílico presentan propiedades ventajosas como agentes absorbentes:

(i) las sales de ácidos aminocarboxílicos no poseen prácticamente presión de vapor, y por lo tanto no son volátiles, en contrapartida a aminas; (ii) la coabsorción de hidrocarburo es más reducida en disoluciones de sales de ácido

aminocarboxílico que en disoluciones de amina; (iii) las sales de ácido aminocarboxílico son más estables frente a descomposición debida a oxígeno; (iv) la capacidad de gas ácido, en especial a bajas presiones parciales de gas ácido, es más elevada que la de las aminas conocidas.

En la siguiente tabla se indican las energías de absorción de sulfuro de hidrógeno, o bien dióxido de carbono, para diversas aminas, o bien sales de aminoácido.

Calor de absorción H2S (kJ/m3) CO2 (kJ/m3)

N, N-dimetilglicina, sal potásica (35 %) 1520 2474

N-metilalalina, sal potásica (35 %) 1625 2985

Monoetanolamina (15 %) 1500 1902

Dietanolamina (30 %) 1140 1510

Diisopropanolamina (40 %) 1230 1750

Metildietanolamina (50 %) 1045 1340

Las sales de aminoácido presentan energías de absorción más elevadas que las aminas habituales. En el caso de regeneración del agente de absorción se debe aplicar de nuevo energía de absorción para desorber los gases ácidos enlazados. Es decir, la energía de regeneración a aplicar de las sales de aminoácido es más elevada que la de las aminas. En el caso de un aporte energético dado en el dispositivo de desorción se alcanzan, por ejemplo con metildietanolamina, cargas residuales de gas ácido claramente más reducidas, lo que conduce a una concentración residual de gas ácido más reducida del fluido tratado que abandona el dispositivo de absorción.

Ahora se descubrió que mediante adición de un promotor ácido se puede reducir claramente la energía de regeneración a aplicar para disoluciones de sal de ácido aminocarboxílico.

Debido a la basicidad más fuerte de disoluciones de sal de ácido aminocarboxílico y a la presencia de cationes metálicos, los gases ácidos absorbidos pueden reaccionar para dar una especie de carga doble, como se ilustra a continuación en el ejemplo de absorción de H2S (AA = aminoácido; M+ =catión metálico) . Presumiblemente, la acción del promotor ácido se basa en un desplazamiento del equilibrio de la ecuación (2) de ion sulfuro más difícil de regenerar (S2-) a ion hidrogenosulfuro más fácil de regenerar (HS-) .

M+ AA-+ H2S M+ HS-+ H+ AA- (1)

M+ AA-+ M+ HS- 2 M+ S2-+ H+ AA- (2)

El promotor ácido es seleccionado de modo apropiado entre ácidos próticos (ácidos de Brönstedt) con un valor de pKa de menos de 6, en especial menos de 5, o sales de amonio no cuaternizadas de los mismos. En el caso de ácidos con varios grados de disociación, y por consiguiente varios valores de pKa, se cumple este requisito si uno de los valores de pKa se sitúa en el intervalo indicado.

En formas de ejecución preferentes, el promotor ácido contiene un ácido polibásico.

En general, el promotor ácido es seleccionado entre ácidos fosfónicos orgánicos y ésteres parciales de los mismos.

Promotores ácidos apropiados son, a modo de ejemplo, ácidos fosfónicos orgánicos, a modo de ejemplo ácidos fosfónicos de la fórmula I

R-PO3H (I)

donde R representa alquilo con 1 a 18 átomos de carbono, que está substituido, en caso dado, por hasta cuatro substituyentes, que son seleccionados, independientemente entre sí, entre carboxi, carboxamido, hidroxi y amino.

Entre éstos cuentan ácidos alquilfosfónicos, como ácido metilfosfónico, ácido propilfosfónico, ácido 2-metilpropilfosfónico, ácido t-butilfosfónico, ácido n-butilfosfónico, ácido 2, 3-dimetilbutilfosfónico, ácido octilfosfónico;

ácidos hidroxialquilfosfónicos, como ácido hidroximetilfosfónico, ácido 1-hidroxietilfosfónico, ácido 2hidroxietilfosfónico; ácidos arilfosfónicos, como ácido fenilfosfónico, ácido toluilfosfónico, ácido xililfosfónico, ácidos aminoalquilfosfónicos, como ácido aminometilfosfónico, ácido 1-aminoetilfosfónico, ácido 1-dimetilaminoetilfosfónico, ácido 2-aminoetilfosfónico, 2- (N-metilamino) etilfosfonico, ácido 3-aminopropilfosfónico, ácido 2-aminopropilfosfónico, ácido 1-aminopropilfosfónico, ácido 1-aminopropil-2-cloropropilfosfónico, ácido 2-aminobutilfosfónico, ácido 3aminobutilfosfónico, ácido 1-aminobutilfosfónico, ácido 4-aminobutilfosfónico, ácido 2-aminopentilfosfónico, ácido 5aminopentilfosfónico, ácido 2-aminohexilfosfónico, ácido 5-aminohexilfosfónico, ácido 2-aminooctilfosfónico, ácido 1aminooctilfosfónico, ácido 1-amino-butilfosfónico; ácidos amidoalquilfosfónicos, como ácido 3-hidroximetilamino-3ºxopropilfosfónico;... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Agente de absorción para la eliminación de gases ácidos a partir de una corriente de fluido, que comprende una disolución acuosa a) al menos una sal metálica de un ácido aminocarboxílico, y b) al menos un promotor ácido, que es seleccionado entre ácidos fosfónicos orgánicos y ésteres parciales de los mismos,

situándose la proporción molar de b) respecto a a) en el intervalo de 0, 0005 a 1, 0.

2. Agente de absorción según la reivindicación 1, seleccionándose el promotor ácido entre ácidos próticos con un valor de pKa de menos de 6, o sales de amonio no cuaternarias de los mismos. 3. Agente de absorción según la reivindicación 1 o 2, comprendiendo el promotor ácido un ácido polibásico. 4. Agente de absorción según una de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo el promotor ácido ácido 1

hidroxietano-1, 1-difosfónico. 5. Agente de absorción según una de las reivindicaciones precedentes, siendo seleccionado el ácido

aminocarboxílico entre a-aminoácidos, -aminoácidos, y-aminoácidos, 0-aminoácidos, £-aminoácidos y aminoácidos. 6. Agente de absorción según una de las reivindicaciones precedentes, siendo el ácido aminocarboxílico un ácido

N-mono-alquilo con 1 a 4 átomos de carbono-aminocarboxílico o un ácido N, N-di-alquilo con 1 a 4 átomos de

carbono-aminocarboxílico. 7. Agente de absorción según una de las reivindicaciones precedentes, siendo la sal metálica de ácido aminocarboxílico la sal potásica de dimetilglicina o N-metilalanina.

8. Agente de absorción según una de las reivindicaciones precedentes, conteniendo la disolución acuosa 2 a 5

kmol/m3 de sal metálica de ácido aminocarboxílico. 9. Procedimiento para la eliminación de gases ácidos a partir de una corriente de fluido, en el que la corriente de fluido se pone en contacto con agente absorbente según una de las reivindicaciones precedentes.

10. Procedimiento según la reivindicación 9 para la eliminación selectiva de sulfuro de hidrógeno. 11. Procedimiento según la reivindicación 9 o 10, conteniendo la corriente de fluido hidrocarburos. 12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 11, regenerándose el agente de absorción cargado

mediante a) calentamiento, b) descompresión, c) rectificación con un fluido inerte,

o una combinación de dos o todas estas medidas.


 

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