Medio de absorción con contenido en aminas, procedimiento y dispositivo para la absorción de gases ácidos a partir de mezclas gaseosas.

Procedimiento para la absorción de un gas ácido a partir de una mezcla gaseosa mediante la puesta en contacto de la mezcla gaseosa con un medio de absorción,

caracterizado por que se emplea un medio de absorción que presenta al menos agua como disolvente y al menos una amina (A) de la fórmula (I)**Fórmula**

con R1 ≥ radical alifático con 2 a 6 átomos de carbono y con al menos un grupo amino,

R2 ≥ hidrógeno, un grupo alquilo C1-4 o un radical R1.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/069787.

Solicitante: EVONIK DEGUSSA GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: RELLINGHAUSER STRASSE 1-11 45128 ESSEN ALEMANIA.

Inventor/es: KEUP, MICHAEL, DR., SCHNEIDER, ROLF, NEUMANN, MANFRED, SEILER, MATTHIAS, BREHME,VOLKER, Rolker,Jörn, Witthaut,Daniel, Dembkowski,Daniel, IRFAN,MUHAMMAD.

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.
  • C07D211/58 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C07 QUIMICA ORGANICA.C07D COMPUESTOS HETEROCICLICOS (Compuestos macromoleculares C08). › C07D 211/00 Compuestos heterocíclicos que contienen ciclos hidrogenados de piridina, no condensados con otros ciclos. › unidos en posición 4.
  • C10K1/00 C […] › C10 INDUSTRIAS DEL PETROLEO, GAS O COQUE; GAS DE SINTESIS QUE CONTIENE MONOXIDO DE CARBONO; COMBUSTIBLES; LUBRICANTES; TURBA.C10K PURIFICACION O MODIFICACION DE LA COMPOSICION QUIMICA DE LOS GASES COMBUSTIBLES QUE CONTIENEN MONOXIDO DE CARBONO.Purificación de los gases combustibles que contienen monóxido de carbono (aislamiento de hidrógeno de las mezclas que contienen hidrógeno y monóxido de carbono C01B 3/50).
  • C10L3/10 C10 […] › C10L COMBUSTIBLES NO PREVISTOS EN OTROS LUGARES; GAS NATURAL; GAS NATURAL DE SINTESIS OBTENIDO POR PROCEDIMIENTOS NO PREVISTOS EN LAS SUBCLASES C10G   O   C10K; GAS DE PETROLEO LICUADO;   USO DE ADITIVOS PARA COMBUSTIBLES O FUEGOS;   GENERADORES DE FUEGO. › C10L 3/00 Combustibles gaseosos; Gas natural; Gas natural de síntesis obtenido por procedimientos no previstos en las subclases C10G, C10K; Gas de petróleo licuado. › Postratamiento de gas natural o de gas natural de síntesis.
  • F23J15/04 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F23 APARATOS DE COMBUSTION; PROCESOS DE COMBUSTION.F23J RETIRADA O TRATAMIENTO DE LOS PRODUCTOS O RESIDUOS DE COMBUSTION; CONDUCTOS DE HUMOS (precipitación del polvo procedente de los conductos de gases B01D; composición del combustible C10; aparatos de combustión para eliminar humos o vapores, p. ej. gases de escape, F23G 7/06). › F23J 15/00 Colocación de dispositivos para el tratamiento de humos y vapores (para los dispositivos en sí , y los métodos de tratamiento de humos y vapores, véanse las subclases apropiadas para los tratamientos, p. ej. B01D 53/00). › utilizando fluidos de lavado.

PDF original: ES-2546241_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Medio de absorción con contenido en aminas, procedimiento y dispositivo para la absorción de gases ácidos a partir de mezclas gaseosas

La invención describe un procedimiento para la absorción de gases ácidos a partir de una mezcla gaseosa, así como medios de absorción y un dispositivo para llevar a cabo este procedimiento.

En numerosos procesos industriales y químicos aparecen corrientes gaseosas que presentan un contenido indeseado de CÓ2 y/o de otros gases ácidos, y cuyo contenido debe ser minimizado o bien eliminado para el tratamiento ulterior o para el transporte.

En el caso de estas corrientes gaseosas se trata, por ejemplo, de gas natural, gas de síntesis de aceite pesado, gas de refinería o corrientes de hidrocarburos licuadas. También gases de reacción que se forman en la oxidación parcial de materiales orgánicos tales como, por ejemplo, carbón o petróleo, pueden presentar C2 y/u otros gases ácidos. También en el caso de biogases, el contenido en CO2 y/o gases ácidos es a menudo indeseado, que pueden formarse a partir de materiales residuales fermentables, con contenido en biomasa, tales como, por ejemplo, lodo de clarificación, bio-residuos, restos de comida, fertilizantes industriales (abono líquido, estiércol), partes vegetales así como plantas energéticas cultivadas. De manera similar se comporta con gases de escape procedentes de procesos de combustión tales como, por ejemplo, gases de humo de procesos de centrales de energía eléctrica. De estas distintas corrientes gaseosas debe minimizarse el contenido en C2 y/o gases ácidos por los motivos más diversos. Junto a la reducción de la emisión de dióxido de carbono que se considera como causa principal del así llamado efecto invernadero, los gases ácidos son a menudo venenos de catalizador en procesos consecutivos de reacción, cooperan en la corrosión o reducen el poder calorífico (p. ej., en el gas natural). Otro aspecto es que para algunos procesos se requiere dióxido de carbono como precursor.

A escala industrial, para la absorción de C2 a partir de una mezcla gaseosa se emplean habitualmente disoluciones acuosas de alcanolaminas como medio de absorción. El medio de absorción cargado es regenerado mediante calentamiento, alivio de presión a una presión más baja o destilación por arrastre, siendo desorbido el dióxido de carbono. Después del proceso de regeneración, el medio de absorción puede utilizarse de nuevo. Estos procedimientos se describen, por ejemplo, en Rolker, J.; Arlt, W.; "Abtrennung von Kohlendioxid aus Rauchgasen mittels Absorption" en Chemie Ingenieur Technik 26, 78, páginas 416 a 424, así como en Kohl, A. L.; Nielsen, R. B., "Gas Purification" 5a ed., Gulf Publishing, Houston 1997.

Estos procedimientos tienen el inconveniente de que para la separación de C2 mediante absorción y subsiguiente desorción, se requiere relativamente mucha energía, y de que en la desorción sólo se desorbe de nuevo una parte del C2 absorbido, de modo que en un ciclo a base de absorción y desorción, la porción de la alcanolamina utilizada para la absorción de C2 es pequeña. Además de ello, los medios de absorción utilizados son fuertemente corrosivos y, en la absorción de C2 a partir de mezclas gaseosas con contenido en oxígeno, se ven sometidos a una degradación oxidativa perturbadora.

El documento US 7.419.646 describe un procedimiento para la desacidificación de gases de escape, en el que se utiliza un medio de absorción que en la absorción del gas ácido forma dos fases separables entre sí. Como compuesto reactivo para la absorción de un gas ácido se menciona en la columna 6, entre otros, 4-amino-2,2,6,6- tetrametilpiperidina. El procedimiento del documento US 7.419.646 tiene el inconveniente de que son necesarios aparatos adicionales para la separación de las dos fases que resultan durante la absorción.

El documento DD 266 799 describe un procedimiento para la purificación de 4-amino-2,2,6,6-tetrametilpiperidina, en el que C2 se introduce en una disolución de 4-am¡no-2,2,6,6-tetrametilpiperidina en agua y acetona, y la sal que precipita, mediante calentamiento hasta 9 a 2°C, se descompone de nuevo en C2 y 4-amino-2,2,6,6- tetrametilpiperidina.

El documento WO 21/89257 describe un medio de absorción para la absorción de C2 a partir de una mezcla gaseosa, presentando el medio de absorción agua y al menos una 4-(dialquilamino)-2,2,6,6-tetrametilpiperidina o 4- amino-2,2,6,6-tetrametilpiperidina. El empleo de 4-amino-2,2,6,6-tetrametilpiperidina tiene a menudo el inconveniente de que estos procedimientos se distinguen por bajas carreras de C2, condicionado por que se ha de transportar en el procedimiento una elevada corriente másica de medio de absorción y también se debe de nuevo regenerar en el desorbedor.

El documento WO 29/156271 describe un medio de absorción para la absorción de gases ácidos a partir de corrientes de fluidos, en particular de gases de humo. El medio de absorción presenta para ello una oligoamina y una alcanolamina primaria o secundaria. La 4-amino-2,2,6,6-tetrametilpiperidina puede añadirse como activador al medio de absorción. Las aminas primarias presentan, por norma general, elevadas entalpias de absorción, condicionadas por ellas son elevadas potencias del evaporador en la desorción.

El documento WO 28/15217 describe un procedimiento para la separación de C2 a partir de mezclas gaseosas, así como un correspondiente dispositivo para ello. Para ello, se emplea un agente absorbente con al menos una amina secundaria y/o al menos terciaria, como amina secundaria se enumera, entre otras, 2,2,6,6- tetrametilpiperidina. También en este caso, condicionado por menores carreras de C2, se han de transportar mayores corrientes másicas de medio de absorción en el procedimiento, las cuales también deben ser de nuevo regeneradas en el desorbedor. Además, existe el riesgo de que después de la absorción se pueda producir una precipitación.

El Instituí Francais du Petrole describe en las publicaciones US 29/19979, FR 29841 y US 27/286783 un medio de absorción que presenta, entre otras, 4-amino-2,2,6,6-tetrametilpiperdina y/o 1,2,2,6,6-pentametil-4- piperidina como amina. La 4-amino-2,2,6,6-tetrametilpiperidina puede añadirse al medio de absorción también como activador. En este caso resultan los mismos inconvenientes que los mencionados ya para el documento WO 21/89257.

El documento EP 32 2 A describe un procedimiento para la preparación de 2,2,6,6-tetrametil-4-piperidilaminas, así como su uso para la preparación de fotoestabilizadores para polímeros.

Por lo tanto misión de la presente invención era habilitar un procedimiento mejorado y, por consiguiente, más rentable.

Sorprendentemente, se encontró un procedimiento para la absorción de gases ácidos a partir de una mezcla gaseosa, mediante la puesta en contacto de la mezcla gaseosa con un medio de absorción, el cual se caracteriza por que el medio de absorción presenta una amina (A) de la fórmula (I). El medio de absorción de acuerdo con la invención se distingue, con respecto a los procedimientos conformes al estado de la técnica, por su capacidad mejorada de unir gases ácidos, en particular C2, de modo que en conjunto se pueda alcanzar una mayor carrera de C2. Esto ofrece la posibilidad de poder dimensionar en un tamaño más pequeño los elementos componentes de la instalación en el procedimiento de acuerdo con la invención. Así, por ejemplo, pueden emplearse bombas, recipientes, tuberías y columnas de absorción o bien desorción con un menor diámetro en el procedimiento de acuerdo con la invención. En virtud de las propiedades del medio de absorción de acuerdo con la invención pueden emplearse también cantidades menores de medio de absorción en el procedimiento de acuerdo con la invención. Por consiguiente, también las partes componentes del tanque de tampón pueden dimensionarse en un tamaño más pequeño. En virtud de las cantidades reducidas de medio de absorción empleado, puede reducirse también el consumo de energía, dado que se necesita menos energía para la etapa de procedimiento desorción.

Además, la energía a aplicar para la disociación del C2 absorbido es menor que la del estado de la técnica. Además de ello, pudo observarse, de manera totalmente inesperada, un efecto sinérgico cuando se emplea un medio de absorción que presenta tanto una amina (A) de la fórmula (I) como también una amina (B) de la fórmula (III). La carrera de C2 medida en este caso es mayor que la media aritmética de las carreras de C2 medidas para los medios de absorción, en cada caso con sólo una de estas aminas.

Por consiguiente, objeto de la invención es un procedimiento para la absorción de un gas ácido a partir de una mezcla gaseosa mediante... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la absorción de un gas ácido a partir de una mezcla gaseosa mediante la puesta en contacto de la mezcla gaseosa con un medio de absorción, caracterizado por que se emplea un medio de absorción que presenta al menos agua como disolvente y al menos una amina (A) de la fórmula (I)

**(Ver fórmula)**

(I)

con R1 = radical alifático con 2 a 6 átomos de carbono y con al menos un grupo amino,

R2 = hidrógeno, un grupo alquilo Cm o un radical R1.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el medio de absorción presenta al menos una amina (A) de la fórmula (II)

**(Ver fórmula)**

(II)

con R3= hidrógeno o grupo alquilo C-m, preferiblemente hidrógeno o grupo metilo, R4 = grupo alquilo C-m, n = 2 a 4.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el medio de absorción presenta al menos una 15 amina (A) de la fórmula (II) con R3, R4 = metilo y n = 3.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el medio de absorción presenta otra

amina (B) de la fórmula (III)

**(Ver fórmula)**

con R5 = grupo alquilo Ci_6, preferiblemente n-butllo.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el medio de absorción empleado

presenta, además, otro disolvente (C) físico.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado por que el medio de absorción empleado presenta sulfolano como disolvente (C) físico.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el medio de absorción empleado presenta

a 8% en peso de agua y eventualmente disolvente (C),

1 a 4% en peso de la amina (A) y a 39% en peso de la amina (B).

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que el medio de absorción empleado presenta inhibidores de la corrosión, activadores, aditivos fomentadores de la humectación y/o antiespumantes.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que se emplea gas natural o gas de síntesis como mezcla gaseosa.

1. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que la presión parcial del gas ácido asciende a ,1 bares y 2 bares.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 1, caracterizado por que la absorción del gas ácido se lleva a cabo a una temperatura de 2 a 6 °C.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que la desorción del gas ácido se lleva a cabo a una temperatura de 6 a 1 °C.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que el gas ácido comprende dióxido de carbono.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que el medio de absorción, después de la puesta en contacto con la mezcla gaseosa, se calienta a una temperatura a la que tiene lugar una separación de fases en una fase líquida acuosa y una fase líquida orgánica.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado por que a partir de la fase líquida acuosa, mediante reducción de la presión y/o aportación de calor, se desorbe gas ácido, la fase líquida acuosa que resulta en este caso se reúne con la fase líquida orgánica que se obtiene en la separación de fases y las fases líquidas reunidas se ponen de nuevo en contacto como medio de absorción con la mezcla gaseosa.

16. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado por que después de la separación de fases, a partir de la mezcla bifásica resultante se desorbe gas ácido mediante destilación por arrastre con un gas.

17. Medio de absorción con contenido en aminas, caracterizado por que presenta al menos agua como disolvente, al menos una amina (A) de la fórmula (I)

**(Ver fórmula)**

(i)

con R1 = radical alifático con 2 a 6 átomos de carbono y con al menos un grupo amino, R2 = hidrógeno, un grupo alquilo C1-4 o un radical R1,

y adicionalmente otra amina (B) de la fórmula (III)

con R5 = grupo alquilo Ci-6,

**(Ver fórmula)**

18. Dispositivo para la separación de gases ácidos a partir de una mezcla gaseosa, que comprende una unidad de absorción, una unidad de desorción y un medio de absorción conducido en circuito, caracterizado por que 5 comprende un medio de absorción según la reivindicación 17.


 

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