Absorbente y procedimiento para la eliminación de gases ácidos de corrientes de fluido, en particular de gases de humo.

Absorbente para gases ácidos que contiene

(A) una oligoamina de fórmula general (I)**Fórmula**

en la que

R1 es igual a alquilo C1 a C3,

R2 es igual a hidrógeno o alquilo C1 a C3,

n es igual a 2 a 6, y

p es igual a 1 a 3; y

(B) una alcanolamina primaria o secundaria de fórmula general (II)**Fórmula**

en la que

Ra es igual a hidrógeno, alquilo C1 a C3, -CH2CH2OH o -(CH2)mNH2 con m igual a 1 a 3,

Rb es igual a hidrógeno o alquilo C1 a C3,

Rc es igual a hidrógeno o alquilo C1 a C3, y

Rd es igual a hidrógeno, alquilo C1 a C3, -CH2OH o -CH2NH2,

ascendiendo la relación en peso de oligoamina (A) con respecto a alcanolamina primaria o secundaria (B)

m[oligoamina (A)] / m[alcanolamina (B)]

a de 0,2 a 4.

Absorbente y procedimiento para la eliminación de gases ácidos de corrientes de fluido, en particular de gases de humo La presente invención se refiere a un absorbente para gases ácidos que contienen una oligoamina (A) y una alcanolamina primaria o secundaria (B) , en el que la relación en peso de oligoamina (A) con respecto a alcanolamina primaria o secundaria (B) asciende a de 0, 2 a 4. Además la presente invención se refiere a un procedimiento para la eliminación de gases ácidos de una corriente de gas mediante la puesta en contacto de la corriente de gas a una presión de 0, 05 a 10 MPa abs. con una solución acuosa atemperada a una temperatura de 20 a 80 °C del absorbente mencionado.

La eliminación de gases ácidos, tal como por ejemplo CO2, H2S, SO2, COS, CS2, HCN o mercaptanos, de corrientes de fluido, tal como gas natural, gas de refinería, gas de síntesis, es importante por diferentes motivos. El dióxido de carbono debe eliminarse por ejemplo del gas natural, dado que una alta concentración de dióxido de carbono reduce el poder calorífico del gas. Además el dióxido de carbono junto con humedad, que se arrastra en las corrientes de fluido con frecuencia, lleva a la corrosión en conducciones y grifería. Además, también el contenido en compuestos de azufre en el gas natural puede reducirse mediante medidas de tratamiento adecuadas, puesto que también los compuestos de azufre, en el agua arrastrada con frecuencia por el gas natural, forman ácidos, que actúan de forma corrosiva. Para el transporte del gas natural en una tubería deben mantenerse por lo tanto valores límite predeterminados de las impurezas que contienen azufre. Además numerosos compuestos de azufre ya en bajas concentraciones son malolientes, sobre todo dióxido de azufre, tóxicos.

La eliminación de dióxido de carbono de gases de escape de combustión o gases de humo es deseable en particular para disminuir la emisión de dióxido de carbono, que se considera la causa principal para el denominado efecto invernadero. Los gases de humo presentan por regla general una presión parcial de dióxido de carbono de 10 a 500 hPa. Habitualmente, éstos se producen a una presión próxima a la presión atmosférica. Para conseguir una eliminación eficaz de dióxido de carbono, el absorbente debe presentar una alta afinidad con dióxido de carbono. Por otro lado, la alta afinidad con dióxido de carbono debido a que durante la regeneración del absorbente el dióxido de carbono por regla general no se expulsa por completo y el absorbente regenerado presenta una carga residual de dióxido de carbono. Como capacidad de circulación se encuentra disponible sólo la diferencia entre la capacidad de carga máxima del absorbente y de la carga residual del absorbente regenerado.

Un absorbente especialmente probado en la práctica para la eliminación de gases ácidos a partir de por ejemplo gas de síntesis, gas natural o biogas se describe en el documento US 4.336.233. A este respecto se trata de una solución acuosa de metildietanolamina (MDEA) y piperazina como activador para aumentar la velocidad de absorción. El absorbente descrito contiene de 1, 5 a 4, 5 mol/l de metildietanolamina y de 0, 05 a 0, 8 mol/l de piperazina.

El documento EP-A 0 879 631 describe un procedimiento para la eliminación de dióxido de carbono de un gas de combustión mediante la puesta en contacto del gas de combustión a presión atmosférica con una solución acuosa de amina. La solución de amina contiene una amina secundaria y una amina terciaria, en cada caso en una concentración del 10 al 45 % en peso.

El documento US 6.165.433 se refiere a la eliminación de dióxido de carbono de una corriente de gas, cuya presión parcial de dióxido de carbono asciende a 10 psia (689 hPa) o menos, con el uso de un absorbente, que contiene agua, del 5 al 35 % en peso de una amina rápida y del 5 al 50 % en peso de una amina lenta. Aminas rápidas son monoetanolamina, dietanolamina, piperazina y diisopropanolamina. Aminas lentas son metildietanolamina, trietanolamina, y aminas con impedimento estérico tal como 2-amino-2-metil-1-propanol.

El documento WO 2005/087, 350 da a conocer un procedimiento para la eliminación de dióxido de carbono de gases de humo con un absorbente líquido, que comprende una amina alifática terciaria y un activador tal como 3metilaminopropilamina. La amina alifática terciaria presentará una entalpía de reacción ΔRH de la reacción de protonación que es mayor que la de metildietanolamina. El absorbente contiene del 20 al 60 % en peso de amina alifática terciaria y del 1 al 10 % en peso de activador.

Con frecuencia se usan alcanolaminas para la eliminación de dióxido de carbono de gases de humo.

El documento WO 02/007.862 describe un procedimiento y un absorbente para la eliminación a partir de gases ácidos de una corriente de fluido. El absorbente contiene una alcanolamina alifática terciaria y un activador tal como 3-metilaminopropilamina. No se menciona el tratamiento de corrientes de fluido con bajas presiones parciales de dióxido de carbono.

El documento WO 2007/144.372 describe un procedimiento para la eliminación de dióxido de carbono a partir de gases de humo mediante la puesta en contacto con una solución acuosa de una alcanolamina alifática terciaria y de una N-alquil-diamina especificada en detalle. Como alcanolaminas alifáticas terciarias preferidas se mencionan metildietanolamina, metildiisopropanolamina y butil-dietanolamina. Como activador preferido se menciona en particular 3-metilaminopropilamina.

En particular, en procedimientos a escala industrial para la eliminación de dióxido de carbono a partir de gases de humo se usan preferentemente monoetanolamina (MEA) como absorbente. De este modo, por ejemplo Satish Reddy et al. De Fluor Corporation en un resumen de la Second National Conference on Carbon Sequestration del National Energy Technology Laborator y / Department of Energy, Alexandria, VA, EE.UU., organizada del 5 al 8 de mayo de 2003, con el título "Fluoro’s Econamine FG PlusSM Technology -An enhanced ami-ne-based CO2 capture process" describen la eliminación de dióxido de carbono a partir de gases de humo con un absorbente que contiene monoetanolamina y un inhibidor oculto. Éste último suprime la degeneración de monoetanolamina mediante la presencia de oxígeno y protege a la instalación al mismo tiempo de la corrosión. Este procedimiento se usaba en el momento de la publicación ya en 23 instalaciones que funcionan comercialmente.

Las tecnologías a base de monoetanolamina se caracterizan por una alta reactividad entre la amina y dióxido de carbono. La alta reactividad va acompañada en cambio de manera desventajosa de una alta entalpía de absorción y una alta demanda de energía para la regeneración. Otras alcanolaminas tal 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.

El documento WO 99/004.885 enseña la eliminación de gases ácidos de una corriente de gas mediante la puesta en contacto con una solución acuosa de una oligoamina especificada en detalle con una concentración del 20 al 60 % en peso, que contiene preferentemente un compuesto de metal alcalino o una monoamina o diamina alifática o cicloalifática como activador. Como activadores se mencionan principalmente hidróxido de sodio, hidrogenocarbonato de sodio, trietilendiamina, diciclohexilamina, N-etil-ciclohexilamina y N, N-dimetil-ciclohexilamina. En el uso de hidróxido de sodio e hidrogenocarbonato de sodio como activador es desventajosa la demanda de energía claramente elevada durante la regeneración. En el uso de trietilendiamina es desventajosa su lenta cinética de reacción, que conlleva un tiempo de permanencia más largo o una mayor superficie de intercambio durante la absorción. En el uso de diciclohexilamina, N-etilciclohexilamina y N, N-dimetil-ciclohexilamina es desventajosa su limitada miscibilidad con agua, que limita la flexibilidad en la adaptación del contenido en activador.

El documento WO 02/09849 da a conocer un procedimiento para la obtención de dióxido de carbono a partir de gases de humo mediante absorción del dióxido de carbono en una solución acuosa de una alcanolamina y de un activador y posterior desorción del dióxido de carbono.

Era objetivo de la presente invención encontrar un absorbente para gases ácidos y un procedimiento para la eliminación de gases ácidos a partir de corrientes de fluido, que no presente o sólo en medida reducida las desventajas mencionadas del estado de la técnica y que permita en particular con respecto... [Seguir leyendo]

1. Absorbente para gases ácidos que contiene (A) una oligoamina de fórmula general (I)

en la que R1 es igual a alquilo C1 a C3, R2 es igual a hidrógeno o alquilo C1 a C3, n es igual a 2 a 6, y p es igual a1 a 3; y

(B) una alcanolamina primaria o secundaria de fórmula general (II)

en la que Ra es igual a hidrógeno, alquilo C1 a C3, -CH2CH2OH o - (CH2) mNH2 con m igual a 1 a 3, Rb es igual a hidrógeno o alquilo C1 a C3, Rc es igual a hidrógeno o alquilo C1 a C3, y Rd es igual a hidrógeno, alquilo C1 a C3, -CH2OH o -CH2NH2, ascendiendo la relación en peso de oligoamina (A) con respecto a alcanolamina primaria o secundaria (B) m[oligoamina (A) ] / m[alcanolamina (B) ] a de 0, 2 a 4.

2. Absorbente para gases ácidos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la concentración de oligoamina (A) más alcanolamina primaria o secundaria (B) con respecto a la cantidad total del absorbente asciende a del 10 al 60 % en peso.

3. Absorbente para gases ácidos de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 2, en el que la concentración de oligoamina (A) con respecto a la cantidad total del absorbente asciende a entre el 1 y el 20 % en peso.

4. Absorbente para gases ácidos de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 3, en el que la oligoamina (A) es bis (3dimetilaminopropil) -amina.

5. Absorbente para gases ácidos de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 4, en el que la alcanolamina primaria o secundaria (B) es monoetanolamina.

6. Absorbente para gases ácidos de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 5 que contiene agua, ascendiendo la relación en peso de la suma de oligoamina (A) más alcanolamina primaria o secundaria (B) con respecto a agua

{m[oligoamina (A) ] + m[alcanolamina (B) ]} / m[agua]

asciende a de 0, 11 a 1, 5.

7. Procedimiento para la eliminación de gases ácidos de una corriente de gas mediante la puesta en contacto de la corriente de gas a una presión de 0, 05 a 10 MPa abs. con un absorbente líquido atemperado a una temperatura de 20 a 80°C, caracterizado porque como absorbente líquido se usa un absorbente para gases ácidos de acuerdo con la reivindicación 6.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque la eliminación del gas ácido se lleva a cabo en una columna de lavado que funciona en contracorriente, en la que en el interior se forma una fase líquida discontinua, en presencia de carbón activado presente en el interior de la columna de lavado.

9. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 7 a 8, caracterizado porque se usa biogas o gas de humo y el procedimiento se lleva a cabo a una presión de 0, 05 a 0, 5 MPa abs.

10. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque la corriente de gas contiene del 0, 1 al 21 % en volumen de oxígeno.

11. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque el gas ácido comprende dióxido de carbono y la concentración de dióxido de carbono en la corriente de gas asciende a del 0, 1 al 50 % en volumen.

12. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado porque el absorbente cargado con dióxido de carbono después de la puesta en contacto con la corriente de gas se regenera mediante calentamiento,

mediante descompresión, mediante extracción con un fluido inerte, o una combinación de dos o la totalidad de las tres medidas mencionadas.