Medio de absorción y procedimiento para la absorción de un gas ácido a partir de una mezcla de gases.

Medio de absorción para la absorción de un gas ácido a partir de una mezcla de gases que comprende agua,

una amina (A) de la fórmula (I)**Fórmula**

en donde R es un radical n-alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, y una alcanolamina (B), que es una amina terciaria o una amina primaria o secundaria estéricamente impedida.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2012/059824.

Solicitante: EVONIK DEGUSSA GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: RELLINGHAUSER STRASSE 1-11 45128 ESSEN ALEMANIA.

Inventor/es: SCHNEIDER, ROLF, SEILER, MATTHIAS, Rolker,Jörn, LENORMANT,THIBAUT.

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.
  • B01D53/62 B01D 53/00 […] › Oxidos de carbono.
  • 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.
  • C10L3/10 C […] › C10 INDUSTRIAS DEL PETROLEO, GAS O COQUE; GAS DE SINTESIS QUE CONTIENE MONOXIDO DE CARBONO; COMBUSTIBLES; LUBRICANTES; TURBA.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.

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Fragmento de la descripción:

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Medio de absorción y procedimiento para la absorción de un gas ácido a partir de una mezcla de gases La invención se refiere a un medio de absorción y un procedimiento para la absorción de un gas ácido, en particular de CO2, a partir de una mezcla de gases.

En numerosos procesos industriales y químicos aparecen corrientes gaseosas que presentan un contenido indeseado de gases ácidos, en particular de CO2, cuyo contenido debe ser reducido para el tratamiento ulterior, para el transporte o para evitar emisiones de CO2.

A escala industrial, para la absorción de CO2 a partir de una mezcla de gases se emplean habitualmente disoluciones acuosas de alcanolaminas como medio de absorción. El medio de absorción cargado es regenerado mediante calentamiento, alivio a una presión más baja o 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 2006, páginas 416 a 424, así como en Kohl, A. L.; Nielsen, R. B., "Gas Purification", 5ª ed., Gulf Publishing Houston 1997.

Sin embargo, estos procedimientos tienen el inconveniente de que para la separación de CO2 mediante absorción y subsiguiente desorción se requiere relativamente mucha energía, y que en el caso de la desorción sólo se desorbe de nuevo una parte del CO2 absorbido, de modo que en un ciclo a base de absorción y desorción, la capacidad del medio de absorción no es suficiente.

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 el caso de 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, a 4-amino2, 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 US 2009/0199709 describe un procedimiento similar, en el que después de la absorción del gas ácido, mediante el calentamiento de absorción cargado, se forman dos fases separables entre sí y se separan una de otra. También en este caso se menciona como compuesto reactivo adecuado para la absorción de un gas ácido, entre otros, a 4-amino-2, 2, 6, 6-tetrametilpiperidina.

Los documentos FR 2900841 y US 2007/0286783 describen procedimientos para la desacidificación de gases de escape, en los que a partir del medio de absorción cargado se separa mediante extracción el compuesto reactivo que ha reaccionado con CO2. Como compuesto reactivo para la absorción de un gas ácido se menciona, entre otros, a 4-amino-2, 2, 6, 6, -tetrametilpiperidina.

El documento WO 2010/089257 describe una medio de absorción para la absorción de CO2 a partir de una mezcla de gases que comprende agua y una 4-amino-2, 2, 6, 6-tetrametilpiperidina, en donde la amina puede estar alquilada en el grupo 4-amino. En el caso de los medios de absorción que contienen 4-amino-2, 2, 6, 6, -tetrametilpiperidina como agente de absorción, se produce no obstante en el caso de la absorción de CO2 fácilmente una precipitación de la sal carbamato. El documento WO 2010/089257 describe la adición de disolventes tal como sulfolano o líquidos iónicos, con el fin de mantener monofásico al medio de absorción y conseguir una capacidad de absorción mayor para el CO2. El documento FR 2898284 describe asimismo un medio de absorción que puede comprender 4-amino2, 2, 6, 6-tetrametilpiperidina.

Por lo tanto, sigue existiendo la necesidad de un medio de absorción para CO2 que presente al mismo tiempo una elevada capacidad de absorción para CO2 en el caso de una elevada tasa de absorción y con el que se pueda evitar, sin la adición de un disolvente, una separación en dos fases líquidas o la precipitación de un sólido durante la absorción de CO2 y la regeneración del medio de absorción.

Se ha encontrado ahora que este problema se puede resolver mediante un medio de absorción que contiene una 4amino-2, 2, 6, 6-tetrametilpiperidina con un sustituyente n-alquilo en el grupo 4-amino, así como una alcanolamina terciaria o una alcanolamina primaria o secundaria, estéricamente impedida.

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Por lo tanto, objeto de la invención es un medio de absorción para la absorción de un gas ácido a partir de una mezcla de gases que comprende agua, una amina (A) de la fórmula (I)

** (Ver fórmula) **

en donde R es un radical n-alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, y una alcanolamina (B) , que es una amina terciaria o una amina primaria o secundaria estéricamente impedida.

Objeto de la invención es, además, un procedimiento para la absorción de un gas ácido a partir de una mezcla de gases mediante la puesta en contacto de la mezcla de gases con el medio de absorción de acuerdo con la invención.

Objeto de la invención es, además, un procedimiento para la absorción de un gas ácido a partir de una mezcla de gases mediante la puesta en contacto de la mezcla de gases con el medio de absorción de acuerdo con la invención.

El medio de absorción de acuerdo con la invención comprende agua y una amina (A) de la fórmula (I) , en donde R es un radical n-alquilo con 1 a 4 átomos. Según ello, R puede ser un radical metilo, un radical etilo, un radical npropilo o un radical n-butilo. Preferiblemente, R es un radical n-propilo o un radical n-butilo, de manera particularmente preferida, un radical n-butilo. Aminas de la fórmula (I) pueden prepararse a partir de triacetonamina usual en el comercio mediante aminación reductora, es decir, mediante reacción de triacetonamina con una amina de la fórmula RNH2 e hidrógeno, en presencia de un catalizador de hidrogenación.

El medio de absorción de acuerdo con la invención comprende, además, una alcanolamina (B) , que es una amina terciaria o una amina primaria o secundaria estéricamente impedida. Una amina primaria estéricamente impedida en el sentido de la invención es una amina primaria en la que el grupo amino está unido a un átomo de carbono terciario, es decir, a un átomo de carbono al que no está unido átomo de hidrógeno alguno. Una amina secundaria estéricamente impedida en el sentido de la invención es una amina secundaria en la que el grupo amino está unido a un átomo de carbono secundario o a un átomo de carbono terciario, es decir, a un átomo de carbono al que sólo está unido un átomo de hidrógeno o ninguno.

Alcanolaminas (B) adecuadas con un grupo amino terciario son trietanolamina, N-metildietanolamina, N, Ndimetiletanolamina, triisopropilamina, N-metildiisopropilamina, N, N-dimetilisopropanolamina, N, Ndimetilaminoetoxietanol, N, N-bis- (3-dimetilaminopropil) -N-etanolamina, N- (3-dimetilaminopropil) -N, N-dietanolamina, N, N-bis- (3-dimetilaminopropil) -N-isopropanolamina, N- (3-dimetilaminopropil) -N, N-disopropanolamina, Nhidroxietilpiperidina, N-hidroxietilmorfolina y N, N-bis- (hidroxietil) -piperazina. Una alcanolamina (B) preferida con un grupo amino terciario es N-metildietanolamna.

Alcanolaminas (B) adecuadas con un grupo amino primario o secundario estéricamente impedido se conocen del documento US 4.094.957, columnas 10 a 16. Alcanolaminas (B) preferidas con un grupo amino primario estéricamente impedido son 2-amino-2-metil-1-propanol, 2-amino-2-metil-1-butanol y 2-amino-2-metil-3-pentanol. Particularmente preferido es 2-amino-2-metil-1-propanol.

En el medio de absorción de acuerdo con la invención, el contenido en aminas (A) de la fórmula (I) se encuentra preferiblemente en el intervalo de 5 a 50% en peso, y el contenido en alcanolaminas (B) se encuentra preferiblemente en el intervalo de 5 a 50% en peso. De manera particularmente preferida, el contenido en aminas (A) de la fórmula (I) se encuentra en el intervalo de 5 a 30% en peso, y el contenido en alcanolaminas (B) se encuentra preferiblemente en el intervalo de 5 a 30% en peso. El contenido total en aminas (A) de la fórmula (I) y en alcanolaminas (B) en el medio de absorción de acuerdo con la invención se encuentra preferiblemente en el intervalo de 10 a 60% en peso, de manera particularmente preferida en el intervalo de 10 a 45% en peso y lo más preferiblemente en el intervalo de 10 a 30% en peso.

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Los medios de absorción de acuerdo con la invención presentan una elevada capacidad de absorción para CO2 que, por norma general, es mayor que la que sería de esperar en virtud de las capacidades de absorción de medios de absorción que sólo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Medio de absorción para la absorción de un gas ácido a partir de una mezcla de gases que comprende agua, una amina (A) de la fórmula (I)

** (Ver fórmula) **

en donde R es un radical n-alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, y una alcanolamina (B) , que es una amina terciaria o una amina primaria o secundaria estéricamente impedida.

2. Medio de absorción según la reivindicación 1, caracterizado por que la alcanolamina (B) es N-metildietanolamina.

3. Medio de absorción según la reivindicación 1, caracterizado por que la alcanolamina (B) es 2-amino-2-metil-1propanol.

4. Medio de absorción según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que en la fórmula (I) R es un radical n-propilo o un radical n-butilo.

5. Medio de absorción según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el contenido en aminas (A) de la fórmula (I) está en el intervalo de 5 a 50% en peso, y el contenido en alcanolaminas (B) está en el intervalo de 5 a 50% en peso.

6. Medio de absorción según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el contenido total en aminas

(A) de la fórmula (I) y en alcanolaminas (B) se encuentra en el intervalo de 10 a 60% en peso.

7. Procedimiento para la absorción de un gas ácido a partir de una mezcla de gases, mediante la puesta en contacto de la puesta de gases con un medio de absorción según una de las reivindicaciones 1 a 6.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado por que la mezcla de gases es un gas de síntesis, un gas natural o un gas de escape de la combustión.

9. Procedimiento según la reivindicación 7 u 8, caracterizado por que la mezcla de gases se pone en contacto con el medio de absorción a una presión en el intervalo de 0, 5 a 90 bares.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por que el gas ácido es CO2.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado por que la mezcla de gases presenta un contenido inicial en CO2 en el intervalo de 0, 1 a 60% en vol.

12. Procedimiento según la reivindicación 10 u 11, caracterizado por que el CO2 absorbido en el medio de absorción es desorbido de nuevo mediante el aumento de la temperatura y/o la reducción de la presión, y el medio de absorción se utiliza de nuevo para la absorción de CO2 después de esta desorción de CO2.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por que la absorción se lleva a cabo a una temperatura en el intervalo de 10 a 80ºC, y la desorción se lleva a cabo a una temperatura en el intervalo de 30 a 180ºC.

14. Procedimiento según la reivindicación 12 ó 13, caracterizado por que el medio de absorción cargado con CO2 se arrastra con un gas inerte para la desorción.

 

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