Método para la separación de gas agrio.

Un método para la separación de una mezcla gaseosa que comprende como ingredientes principales SH2 yCO2,

en donde la mezcla gaseosa se pone en contacto en un primer dispositivo con un disolvente que comprende unácido de Lewis débil, en donde el SH2 se absorbe en el disolvente y el resto de CO2 es secuestrado, y en donde eldisolvente al menos parcialmente saturado se regenera posteriormente, en al menos un segundo dispositivo endonde el SH2 liberado se secuestra, en donde el calor liberado en el primer dispositivo durante el proceso deabsorción, es conducido hacia un segundo dispositivo por medio de un medio.

Método para la separación de gas agrio La invención se refiere a un método para la separación de gas agrio. Se divulga además un aparato y el disolvente que se usa en el método.

El gas agrio, una mezcla gaseosa de sulfuro de hidrógeno (SH2) y dióxido de carbono (CO2) es visto en la industria de procesamiento y, en particular, en la industria petroquímica y en la exploración de gas natural, como un componente no deseado en los métodos de procesamiento ya que el gas agrio, y, en particular el sulfuro de hidrógeno, comprometen dichos procesos o conducen a gases de escape perjudiciales para el medio ambiente cuando dicho gas se quema. En dicho proceso de quemado se producen óxidos de azufre y ácido sulfúrico a partir del sulfuro de hidrógeno, compuestos que pueden dar lugar a graves problemas de corrosión cuando las condiciones están por debajo del punto de rocío ácido. Además, los gases de escape de compuestos gaseosos de azufre en cualquier forma química son una carga considerable para el medio ambiente.

Por las razones expuestas el gas agrio se separa generalmente de la corriente principal, por ejemplo de una corriente de gas natural, después de dicha separación, la corriente principal puede ser procesada adicionalmente. Un método conocido para separar el gas agrio de una corriente principal utiliza un medio de absorción química, o en otras palabras, un disolvente, en particular, un disolvente que contiene compuestos de amina. Un ejemplo de tales métodos en donde se usa un disolvente de este tipo se divulga en el documento de patente de los Estados Unidos 4.654.202.

Un método conocido para el procesamiento de gas agrio a un producto final de azufre es el proceso de Claus. Este proceso se basa en la oxidación parcial de sulfuro de hidrógeno por el oxígeno y/o aire en combinación con reacciones de equilibrio catalizadas consecutivas, que conducen a los productos finales de azufre y agua.

Durante estas reacciones se libera una gran cantidad de calor, dicho calor también es necesario para una velocidad de reacción satisfactoriamente alta. Una desventaja importante de este proceso para el tratamiento de gas agrio es que la eficiencia del proceso es en gran medida dependiente de la relación de SH2/CO2 de la mezcla gaseosa. A una baja relación de SH2/CO2, es decir, una gran cantidad de CO2 en comparación con SH2, la relativamente gran masa inerte de dióxido de carbono pone en peligro el objetivo de una temperatura elevada durante las reacciones. Además la formación de azufre en dichas reacciones de equilibrio se ve comprometida al haber una cantidad pequeña de SH2, lo que ocasiona una reducción adicional en la eficiencia del proceso.

Hay procesos de enriquecimiento de la técnica anterior para aumentar la relación de SH2/CO2 con el fin de reducir las desventajas anteriormente mencionadas. Estos procesos de enriquecimiento se realizan generalmente en una subunidad de la instalación en la que se produce el gas agrio, y conllevan una carga considerable, en el sentido de que la instalación en su conjunto se hace más compleja. Por otra parte, estos procesos de enriquecimiento no son capaces de lograr una separación completa entre el dióxido de carbono y el sulfuro de hidrógeno. Tal separación completa es sin embargo necesaria para producir sulfuro de hidrógeno y/o dióxido de carbono en una forma adecuada para su uso como precursor industrial.

Es un objeto de la invención proporcionar un método eficiente, sencillo y de bajo costo para la separación de gas agrio, en el que los problemas anteriormente mencionados se resuelvan parcialmente, o completamente.

Para conseguir dicho objetivo, se proporciona un método para la separación de una mezcla gaseosa que comprende como ingredientes principales SH2 y CO2, en el que la mezcla gaseosa se pone en contacto en un primer dispositivo con un disolvente que comprende un ácido de Lewis débil, en el que el SH2 se absorbe en el disolvente y el restante CO2 es secuestrado, y en el que el disolvente al menos parcialmente saturado se regenera posteriormente, en por lo menos un segundo dispositivo en donde el SH2 liberado se secuestra, en donde el calor que es liberado en el primer dispositivo durante el proceso de absorción, se conduce hacia el segundo dispositivo por medio de un medio.

Como es ventajoso mantener una temperatura en el segundo dispositivo preferiblemente entre 140 y 150 grados Celsius, el calor que es liberado en el primer dispositivo durante el proceso de absorción, se transfiere al segundo dispositivo por medio de un medio. En contraste con la absorción en el primer dispositivo, es ventajoso aplicar una temperatura más alta durante el proceso de regeneración, ya que mejora la velocidad del proceso de regeneración.

Además se hace hincapié en que no es obvio el transferir el calor del primero al segundo dispositivo ya que la temperatura en el segundo dispositivo es mayor que en el primer dispositivo, como consecuencia de los dos procesos diferentes que se realizan en ellos. Tal transferencia de calor no se aplicó o sugirió antes en la técnica anterior.

De esta manera, se proporciona un método eficiente para la separación de gas agrio, sin la necesidad de utilizar unidades de Claus. En este proceso es ventajoso que la relación de SH2/CO2 en la mezcla gaseosa no afecte o sólo afecte en pequeña medida, a la eficiencia del proceso, ya que después de la absorción de SH2 en el disolvente se obtiene un flujo de CO2 gas puro y esta corriente de gas no tiene que ser procesada adicionalmente.

Preferiblemente, la fuerza del ácido de Lewis débil es tal que no se producirán reacciones de Friedel- Kraft en relación con el disolvente. Es ventajoso que el ácido de Lewis tenga una fuerte afinidad con el SH2 y poca o ninguna afinidad con CO2.

En una realización preferida del método según la invención, el ácido de Lewis débil comprende cloruro de aluminio de cobre (Cu[AlCl4]) y se prefiere más aún que comprenda el disolvente monoclorobifenilo (MCB) . Si bien una combinación de ambos compuestos se conoce como tal a partir del documento de patente holandesa Nº 1002560, en el que la combinación se utiliza para la separación de gases en una corriente de alimentación, la presente invención se basa en el descubrimiento de que el uso de una combinación de los compuestos anteriores es extraordinariamente eficaz en la separación de gas agrio. Se ha encontrado que el uso del disolvente según la invención, hace una pureza posible de los productos finales en un grado tal que se pueden utilizar fácilmente como precursores industriales.

Preferiblemente, el disolvente se pone en contacto con el gas agrio en forma de contra-corriente, lo que tiene el efecto de mejorar la absorción de SH2 por el disolvente. Además, es ventajoso mantener una presión de entre 6 y 10 bares en el primer dispositivo a una temperatura de aproximadamente 50-70 grados Celsius. Como se libera una gran cantidad de calor durante el proceso de absorción, lo que tiene el efecto de retrasar el proceso de absorción, es además ventajoso enfriar el primer dispositivo. Se prefiere el uso de un reactor de pared mojada como intercambiador de calor, en el que la superficie de intercambio de calor concomitantemente sirve como una superficie para la transferencia de masa en el proceso de absorción.

Además el proceso de regeneración del disolvente en el segundo dispositivo se lleva a cabo preferiblemente en un reactor de pared mojada, en el que el disolvente es conducido sobre la pared mojada, durante lo cual el SH2 es separado y posteriormente secuestrado del dispositivo. La presión en el segundo dispositivo no necesita una reducción drástica de presión, tal como por ejemplo se describe en el documento de patente holandesa Nº 1002560.

La construcción de un reactor de pared mojada se explicará con más detalle en los ejemplos y figuras siguientes. Básicamente, el reactor consiste en un espacio interior para el proceso de absorción o el proceso de regeneración, que comprende espacios tubulares, y un espacio exterior que rodea los espacios tubulares y es de importancia para el intercambio de calor.

Se encontró ser especialmente ventajoso el uso de un medio que comprende un vapor orgánico condensable, para transferir calor desde el primero al segundo dispositivo. El término condensable significa que el medio, dependiendo de las circunstancias aplicadas, puede estar en forma de gas o líquido en el método según la invención. En general, el medio emitirá su calor durante la condensación y absorberá su calor durante la evaporación.

En una realización preferida adicional del método según la invención, el medio es comprimido antes de que se transfiera al segundo dispositivo. Para este objetivo... [Seguir leyendo]

1. Un método para la separación de una mezcla gaseosa que comprende como ingredientes principales SH2 y CO2, en donde la mezcla gaseosa se pone en contacto en un primer dispositivo con un disolvente que comprende un ácido de Lewis débil, en donde el SH2 se absorbe en el disolvente y el resto de CO2 es secuestrado, y en donde el

disolvente al menos parcialmente saturado se regenera posteriormente, en al menos un segundo dispositivo en donde el SH2 liberado se secuestra, en donde el calor liberado en el primer dispositivo durante el proceso de absorción, es conducido hacia un segundo dispositivo por medio de un medio.

2. Un método según la reivindicación 1, en donde el ácido de Lewis débil comprende cloruro de aluminio de cobre (Cu[AlCl4]) .

3. Un método según la reivindicación 1 o 2, en donde el disolvente comprende monoclorobifenilo (MCB) .

4. Un método según la reivindicación 3, en donde el medio comprende un vapor orgánico condensable.

5. Un método según la reivindicación 3 o 4, en donde dicho medio es comprimido antes de ser conducido hacia el segundo dispositivo.

6. Un método según la reivindicación 3, 4 o 5, en donde el medio se recicla desde el segundo dispositivo hacia 15 el primer dispositivo, para la refrigeración del primer dispositivo, y en donde el medio se enfría antes del reciclaje.

7. Un método según una de las reivindicaciones 1-6, en donde el proceso de regeneración del disolvente al menos parcialmente saturado comprende además la extracción del disolvente por medio de la introducción de al menos una parte del CO2 secuestrado desde el primer dispositivo.

8. Un método según la reivindicación 7, en donde el CO2 secuestrado desde el primer dispositivo, que se usa 20 para la extracción del disolvente, se calienta antes de ser introducido en el proceso de regeneración.

9. Un método según la reivindicación 8, en donde el calentamiento del CO2 secuestrado del primer dispositivo, comprende intercambiar calor entre el disolvente regenerado y dicho CO2.

10. Un método según una de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el disolvente al menos parcialmente saturado es calentado por el disolvente regenerado, antes de ser regenerado él mismo en el segundo dispositivo.