Alquilamino alquiloxi (alcohol) monoalquil éter para procedimiento de lavado de gas ácido.

Un absorbente para la eliminación selectiva de componentes ácidos gaseosos de una mezcla gaseosa que contiene dichos componentes ácidos gaseosos y componentes no ácidos gaseosos y CO2,

comprendiendo el absorbente materiales de la fórmula

R1-O-(CHR3)x-[-O-(CHR3)x-]y-NR2R5 I

en la que

x es 2 ó 3;

y es 1 ó 2;

R1 es un alquilo de C1-C9;

R2 es un alquilo lineal o ramificado de C3-C9, en la que N está unido a R2 a través de un átomo de carbono secundario o terciario de R2;

R3 es hidrógeno, y

R5 es hidrógeno.

Alquilamino alquiloxi (alcohol) monoalquil éter para procedimiento de lavado de gas ácido Antecedentes de la invención Campo de la invención

La presente invención se refiere a una composición absorbente y a un procedimiento para la absorción selectiva de uno o más componentes ácidos gaseosos a partir de una mezcla normalmente gaseosa que contiene dicho componente o componentes ácidos gaseosos y componentes no ácidos gaseosos y CO2- usando la composición absorbente.

Descripción de la técnica relacionada

Es bien conocido en la técnica cómo tratar gases y líquidos, tales como mezclas que contienen gases ácidos que incluyen CO2, H2S, CS2, HCN, COS y derivados oxigenados y azufrados de hidrocarburos de C1 a C4 con disoluciones amínicas, para eliminar estos gases ácidos. La amina habitualmente entra en contacto con los gases ácidos y los líquidos como una disolución acuosa que contiene la amina en una torre absorbente, entrando en contacto la disolución de amina acuosa a contracorriente con el fluido ácido.

El tratamiento de mezcla de gases ácidos que contienen, entre otros, CO2 y H2S, con disoluciones de aminas da típicamente como resultado la eliminación simultánea de cantidades sustanciales tanto del CO2 como de H2S. Por ejemplo, en uno de tales procedimientos, denominado generalmente como el "procedimiento de amina acuosa", se emplean disoluciones amínicas relativamente concentradas. Una mejora reciente de este procedimiento implica el uso de aminas esféricamente impedidas, tal como se describe en el documento USP 4.112.52, para obtener la eliminación casi total de gases ácidos tales como CO2 y H2S. Este tipo de procedimiento se puede usar cuando las presiones parciales del CO2 y de los gases relacionados son bajas. Otros procedimientos usados a menudo para aplicaciones especializadas cuando la presión parcial de CO2 es extremadamente elevada y/o cuando hay muchos gases ácidos, por ejemplo H2S, COS, CH3SH y CS2, implica el uso de una amina en combinación con un absorbente físico, generalmente denominado como el "procedimiento de disolvente no acuoso". Una mejora de este procedimiento implica el uso de aminas esféricamente impedidas y disolventes orgánicos como el absorbente físico, tal como se describe en el documento USP 4.112.51.

Sin embargo, a menudo es deseable tratar mezclas de gases ácidos que contienen tanto C2 como H2S para eliminar selectivamente el H2S de la mezcla, minimizando de ese modo la eliminación del C2. La eliminación selectiva de H2S da como resultado una relación H2S/C2 relativamente elevada en el gas ácido separado, lo que simplifica la conversión de H2S en azufre elemental usando el proceso de Claus.

Las reacciones típicas de aminas secundarias y terciarias acuosas con C2 y H2S se pueden representar según lo siguiente:

H2S + R3N * R3NH+ + SH" (1)

H2S + R2NH * R2NH2+ + SH- (2)

CO2 + R3N + H2 * R3NH+ + HCOs" (3)

CO2 + 2R2NH * R2NH2++ R2NCOO_ (4)

RNH2 + CO2 * RN+H2C2_ (5)

RN+H2C2' + RNH2 * RNHC2RNH3+ (6)

en las que cada R es un radical orgánico que puede ser igual o diferente y puede estar sustituido con un grupo hidroxi. Las reacciones anteriores son reversibles, y de este modo las presiones parciales tanto de C2 como de H2S son importantes a la hora de determinar el grado al cual se producen las reacciones anteriores.

Mientras que la eliminación selectiva de H2S es aplicable a un número de operaciones de tratamiento de gases, incluyendo el tratamiento de gases de hidrocarburos procedentes de la pirólisis de pizarra, gas de refinería y gas natural que tienen una relación H2S/C2 baja, es particularmente deseable en el tratamiento de gases en los que la presión parcial de H2S es relativamente baja en comparación con la de C2, debido a que la capacidad de una amina para absorber H2S de los gases de este último tipo es muy baja. Los ejemplos de gases con presiones parciales relativamente bajas de H2S incluyen gases sintéticos obtenidos por gasificación del carbón, gas de cola de las plantas de azufre y gases de combustible de pocos julios encontrados en refinerías en las que el aceite residual pesado se convierte térmicamente en líquidos y gases de menores pesos moleculares.

Aunque se sabe que las disoluciones de aminas primarias y secundarias tales como monoetanolamina (MEA),

dietanolamina (DEA), dipropanolamina (DPA), e hidroxietoxietilamina (DGA) absorben tanto hfeS como CO2 gaseosos, no se han mostrado especialmente satisfactorias para la absorción preferente de H2S con la exclusión de CO2, debido a que las aminas sufren una reacción fácil con C2 para formar carbamatos, como se muestra en las Ecuaciones 5 y 6.

La diisopropanolamina (DIPA) es relativamente única entre los aminoalcoholes secundarios, por cuanto se ha usado industrialmente, sola o con un disolvente físico, tal como sulfolano, para eliminar selectivamente H2S de gases que contienen H2S y CO2, pero los tiempos de contacto se deben de mantener relativamente cortos para aprovechar la reacción más rápida de H2S con la amina en comparación con la velocidad de reacción de C2 mostradas en las Ecuaciones 2 y 4 aquí anteriormente.

En 195, Fraziery Kohl, Ind. and Eng. Chem., 42, 2288 (195), mostraron que la amina terciaria, metildietanolamina (MDEA), tiene un grado elevado de selectividad por la absorción de H2S con respecto a C2. Esta mayor selectividad se atribuyó a la reacción química relativamente lenta de C2 con aminas terciarias, en comparación con la reacción química rápida de H2S. La utilidad comercial de MDEA, sin embargo, está limitada debido a su capacidad restringida para cargar H2S, y a su capacidad limitada para reducir el contenido de H2S hasta el nivel a presiones bajas que es necesario para tratar, por ejemplo, gases sintéticos obtenidos por gasificación de carbón.

Recientemente, la Publicación de Patente del Reino Unido n° 2.17.524A, de Shell, describió que las disoluciones acuosas de dialquilmonoalcanolaminas, y particularmente dietilmonoetanolamina (DEAE), tienen mayor selectividad y capacidad para la eliminación de H2S a niveles de carga mayores que las disoluciones de MDEA. No obstante, incluso DEAE no es muy eficaz para la frecuencia de carga de H2S baja encontrada en la industria. También, DEAE tiene un punto de ebullición de 161°C, y como tal, se caracteriza por ser un aminoalcohol de bajo punto de ebullición, relativamente muy volátil. Tales volatilidades elevadas en la mayoría de las condiciones del lavado de gases dan como resultado grandes pérdidas de material, con las pérdidas consiguientes en las ventajas económicas.

Las patentes U.S. nos 4.45.581, 4.45.583 y 4.45.585 describen el uso de compuestos amínicos estéricamente muy impedidos para la eliminación selectiva de H2S en presencia de C2. En comparación con metildietanolamina (MDEA) acuosa, las aminas estéricamente muy impedidas conducen a una selectividad mucho mayor a cargas de H2S elevadas.

El documento USP 4.487.967 describe un procedimiento de síntesis catalítica para preparar selectivamente aminoéter alcoholes secundarios estéricamente muy impedidos al hacer reaccionar un compuesto de amina primaria con un polialquenil éter glicol en presencia de un catalizador de hidrogenación a temperaturas y presiones elevadas.

El documento USP 4.665.195 describe un procedimiento de síntesis catalítica para producir di-amino-polialquenil éteres haciendo reaccionar (a) uno o más compuestos amínicos acíclicos o heterocíclicos con (b) uno o más polialquenil éter glicoles o polialquenil amino éter alcoholes, en presencia de un catalizador de hidrogenación a temperaturas y presiones elevadas.

La composición de bis-(tercbutilaminoetoxi)-etano (BTEE) se ha descrito en el documento USP 4.45.583, y se ha sintetizado a partir de terc-butilamina y bis-(2-cloroetoxi)-etano. Sin embargo, una disolución acuosa de BTEE sufre separación de fases en condiciones de regeneración (alrededor de 11°C). Etoxietoxietanol-t-butilamina (EEETB) se describe como una nueva composición de materia en el documento USP 4.471.138, y se puede preparara partir de terc-butilamina y cloroetoxietoxietanol. EEETB en disolución acuosa se puede usar para la eliminación selectiva de H2S en presencia de CO2. Sin embargo, la mezcla BTEE/EEETB da una mejor selectividad y una mayor capacidad por H2S que EEETB. La mezcla no tiene separación de fases en condiciones de regeneración, es decir, esta mezcla supera el problema de la separación de fases de BTEE. La mezcla BTEE/EEETB también da mayores selectividades por H2S que las observadas con las aminas estéricamente muy impedidas, por ejemplo etoxietanol- terc-butilamina (EETB), descritas en las patentes U.S. nos 4.45.581 y 4.45.585.

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1. Un absorbente para la eliminación selectiva de componentes ácidos gaseosos de una mezcla gaseosa que contiene dichos componentes ácidos gaseosos y componentes no ácidos gaseosos y CO2, comprendiendo el absorbente materiales de la fórmula

R1--(CH R3)x-[--(CH R3)x-]y-N R2Rs I

en la que x es 2 ó 3; y es 1 ó 2;

R1 es un alquilo de C1-C9;

R2 es un alquilo lineal o ramificado de C3-C9, en la que N está unido a R2 a través de un átomo de carbono secundarlo o terciarlo de R2;

R3 es hidrógeno, y

R5 es hidrógeno.

2. Un método para producir el absorbente de la reivindicación 1 haciendo reaccionar catalíticamente un alquiloxi alcohol de la fórmula

R1--(CH R3)x-[--[C H R3)x-]y-OH (A)

con una alqullamlna de la fórmula

H-NR2R5 (B)

en las que R1, R2, R3, R5, x e y son como se definen en la reivindicación 1.

3. El método de la reivindicación 2, en el que el catalizador comprende un metal catalíticamente activo sobre un

soporte, caracterizándose el catalizador cargado de metal por tener una superficie específica de BET en el intervalo de 5 a 12 m2/g, caracterizándose el soporte por un volumen de microporos por encima de ,5 cm3/g, exhibiendo el catalizador cargado de metal una distribución de tamaños de poros, cuando se normaliza para poros de 19,99 nm o menos, de 3% o más poros de hasta 4,99 nm, y constituyendo el resto los poros de 5 hasta 19,99 nm.

4. El absorbente de la reivindicación 1 o el método de la reivindicación 2 o reivindicación 3, en el que R1 es alquilo de

C1-C4 y R2 es alquilo ramificado de C3-C6.

5. El absorbente de la reivindicación 1 o el método de la reivindicación 2 o reivindicación 3, en el que x es 2 e y es 1.

6. El absorbente de la reivindicación 1 o el método de la reivindicación 2 o reivindicación 3, en el que x es 2 e y es 2.

7. El absorbente o el método de la reivindicación 6, en el que R1 es metilo y R2 es tere-butilo.

8. El absorbente de la reivindicación 1 o el método de la reivindicación 2 o reivindicación 3, en el que R1 es alquilo ramificado de C3-C9 o clcloalqullo de C5-C9.

9. El absorbente de la reivindicación 1 o el método de la reivindicación 2 o reivindicación 3, en el que R1 es alquilo ramificado de C3-C4.

1. El absorbente de la reivindicación 1 o el método de la reivindicación 2 o reivindicación 3, en el que R2 es tere- butilo y N está unido a R2 a través del átomo de carbono terciario de R2

11. Un procedimiento para la eliminación selectiva de uno o más componentes ácidos gaseosos de mezclas normalmente gaseosas que contienen dicho componente ácido gaseoso y componentes no ácidos gaseosos y CO2, poniendo en contacto dicha mezcla con una disolución de absorbente que comprende un material absorbente según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 4 a 1, o un absorbente preparado según el método de una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 1, en condiciones en las que uno o más de los componentes ácidos gaseosos es absorbido selectivamente de la mezcla.

12. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que el componente ácido absorbido selectivamente es H2S.