Absorción de CO2 a partir de unas mezclas gaseosas usando unas soluciones acuosas de 4-amino-2,2,6,6-tetrametil-piperidina.

Medio de absorción para la absorción de CO2 a partir de una mezcla gaseosa,

que comprende agua, sulfolano y por lo menos una amina de la fórmula (I)**Fórmula**

en la que R1 y R2 son, independientemente uno de otro, hidrógeno o un radical alquilo.

Absorciïn de CO2 a partir de unas mezclas gaseosas usando unas soluciones acuosas de 4-amino-2, 2, 6, 6tetrametil-piperidina Sector tïcnico El invento se refiere a un procedimiento para la absorciïn de CO2 a partir de una mezcla gaseosa, asï como a unos medios de absorciïn y a un dispositivo para la realizaciïn del procedimiento.

La absorciïn de CO2 a partir de una mezcla gaseosa presenta un interïs especial para la eliminaciïn de diïxido de carbono a partir de gases de humos, sobre todo para una disminuciïn de la emisiïn de diïxido de carbono, que es considerada como la causa principal para el denominado efecto de invernadero, a partir de procesos realizados en centrales energïticas. Ademïs de esto, para algunos procesos se necesita diïxido de carbono y con el procedimiento conforme al invento se puede poner a disposiciïn CO2 como un educto (producto de partida) para estos procedimientos.

Estado de la tïcnica A la escala industrial, para la absorciïn de CO2 a partir de una mezcla gaseosa se emplean usualmente unas soluciones acuosas de alcanolaminas como medio de absorciïn. El medio de absorciïn cargado es regenerado mediante calentamiento, descompresiïn a una presiïn mïs baja o separaciïn por arrastre, siendo desorbido el diïxido de carbono. Despuïs del proceso de regeneraciïn, el medio de absorciïn puede ser utilizado de nuevo. Estos procedimientos han sido descritos, por ejemplo, en la cita bibliogrïfica de Rolker, J.; Arlt, W.; "Abtrennung von Kohlendioxid aus Rauchgasen mittels Absorption" (Separaciïn de diïxido de carbono a partir de gases de humos mediante absorciïn" en Chemie Ingenieur Technik 2006, 78, pïginas 416 hasta 424.

Estos procedimientos tienen la desventaja de que para la separaciïn de CO2 mediante una absorciïn y una subsiguiente desorciïn se necesita relativamente mucha cantidad de energïa, y de que en el caso de la desorciïn solamente es desorbida de nuevo una parte del CO2 absorbido, de tal manera que en un ciclo constituido a base de una absorciïn y una desorciïn, es pequeïa la proporciïn de la alcanolamina aprovechada para la absorciïn de CO2. Ademïs de esto, los medios de absorciïn utilizados son fuertemente corrosivos y estïn sujetos a una perturbadora degradaciïn por oxidaciïn al realizar la absorciïn de CO2 a partir de unas mezclas gaseosas que contienen oxïgeno.

El documento de patente de los EE.UU. US 7.419.646 describe un procedimiento para la desacidificaciïn de gases de escape, en el que se utiliza un medio de absorciïn, que en el caso de la absorciïn del gas de carïcter ïcido forma dos fases separables una de otra. Como compuesto reactivo para la absorciïn de un gas de carïcter ïcido, en la columna 6 se menciona, entre otros compuestos, la 4-amino-2, 2, 6, 6-tetrametil-piperidina. Para la absorciïn de CO2, el documento US 7.419.646, en la columna 3, lïneas 22 hasta 32, divulga la utilizaciïn de N, N, N', N', N''-pentametil-dietilentriamina, N, N, N', N', N''-pentametil-dipropilentriamina, N, N-bis (2, 2-dietoxi-etil) metilamina y N, N-dimetil-dipropilentriamina como un compuesto reactivo para la absorciïn. El procedimiento del documento US 7.419.646 tiene la desventaja de que son necesarios unos equipos adicionales para la separaciïn de las dos fases que resultan al realizar la absorciïn.

Tambiïn los documentos de patentes francesas FR 2 898 284 y FR 2 900 841 describen unos procedimientos para la desacidificaciïn de gases de escape, en cuyos casos se utiliza 4-amino-2, 2, 6, 6-tetrametil-piperidina como un compuesto reactivo.

El documento de patente de la Repïblica Democrïtica Alemana DD 266 799 describe un procedimiento para la purificaciïn de 4-amino-2, 2, 6, 6-tetrametil-piperidina, en cuyo caso se introduce CO2 en una soluciïn de 4-amino2, 2, 6, 6-tetrametil-piperidina en agua y acetona, y la sal precipitada se descompone de nuevo por un calentamiento a 90 hasta 200ïC para dar CO2 y 4-amino-2, 2, 6, 6-tetrametil-piperidina.

La utilizaciïn de unos lïquidos iïnicos para la absorciïn de CO2 ha sido descrita en la cita de X. Zhang y colaboradores, "Screening of ionic Liquids to Capture CO2 by COSMO-RS and Experiments" (Tamizado de lïquidos iïnicos para capturar CO2 mediante COSMO-RS y experimentos) , AIChE Journal, tomo 54, pïginas 2.171 hasta 2.728.

Descripciïn del invento Se encontrï por fin, de modo sorprendente, que las desventajas de los procedimientos conocidos se pueden evitar mediante la utilizaciïn de 4-amino-2, 2, 6, 6-tetrametil-piperidinas para la absorciïn de CO2, pudiendo la 4-amino2, 2, 6, 6-tetrametil-piperidina estar sustituida junto al grupo 4-amino con uno o dos radicales alquilo.

Por lo tanto, es objeto del invento un procedimiento para la absorciïn de CO2 a partir de una mezcla gaseosa mediante una puesta en contacto de la mezcla gaseosa con un medio de absorciïn, que comprende agua, sulfolano y por lo menos una amina de la fïrmula (I)

, en la que R1y R2 son, independientemente uno de otro, hidrïgeno o un radical alquilo.

Ademïs de ello, es un objeto del invento un medio de absorciïn, que comprende una amina de la fïrmula (I) , agua y sulfolano.

Ademïs de esto, tambiïn es un objeto del invento un dispositivo para la separaciïn de CO2 a partir de una mezcla gaseosa, que comprende una unidad de absorciïn, una unidad de desorciïn y un medio de absorciïn conducido en circuito, que comprende agua, sulfolano y una amina de la fïrmula (I) .

En el caso del procedimiento conforme al invento, la absorciïn de CO2 se efectïa mediante puesta en contacto de una mezcla gaseosa con un medio de absorciïn, que comprende agua, sulfolano y por lo menos una amina de la , en la que R1y R2 son, independientemente uno de otro, hidrïgeno o un radical alquilo.

El procedimiento conforme al invento se puede llevar a cabo en principio con cualquier mezcla gaseosa, que contenga CO2, en particular con unos gases de escape de combustiïn; unos gases de escape procedentes de procesos biolïgicos, tales como compostajes, fermentaciones o los realizados en instalaciones de clarificaciïn; unos gases de escape procedentes de procesos de calcinaciïn, tales como una calcinaciïn de cal y la producciïn de cemento; unos gases residuales procedentes de procesos realizados en altos hornos para la producciïn de hierro; asï como unos gases residuales procedentes de procedimientos quïmicos, tales como unos gases de escape procedentes de la producciïn de negro de carbono o de la producciïn de hidrïgeno mediante reformaciïn con vapor de agua. De manera preferida, la mezcla gaseosa es un gas de escape de combustiïn, de manera especialmente preferida un gas de escape de combustiïn, que contiene de 1 a 60 % en volumen de CO2, en particular de 2 a 20 % en volumen de CO2. En una forma especialmente preferida de realizaciïn, la mezcla gaseosa es un gas de escape de combustiïn procedente de un proceso realizado en una central energïtica, en particular un gas de escape de combustiïn desulfurado procedente de un proceso realizado en una central energïtica. En la forma especialmente preferida de realizaciïn con un gas de escape de combustiïn desulfurado, procedente de un proceso realizado en una central energïtica, se pueden utilizar todos los procedimientos de desulfuraciïn que son conocidos para procesos realizados en centrales energïticas, de manera preferida un lavado de gases con una lechada de cal o segïn el procedimiento de Wellmann y Lord.

En el procedimiento conforme al invento, el medio de absorciïn comprende por lo menos una amina de la fïrmula (I) , en la que R1y R2 son, independientemente uno de otro, hidrïgeno o un radical alquilo. Unos radicales alquilo preferidos son unos radicales alquilo con uno hasta tres ïtomos de carbono, en particular unos radicales metilo. En una forma especialmente preferida de realizaciïn, R1y R2 son hidrïgeno.

Las aminas de la fïrmula (I) se pueden preparar a partir de una triacetonamina usual en el comercio mediante una aminaciïn en condiciones reductoras, es decir mediante una reacciïn de triacetonamina con una amina de la fïrmula R1R2NH e hidrïgeno en presencia de un catalizador de hidrogenaciïn. Unos procedimientos para la aminaciïn en condiciones reductoras de triacetonamina son conocidos por un experto en la especialidad a partir del

estado de la tïcnica, por ejemplo para la preparaciïn de la amina de la fïrmula (I) con R1, R2 = H a partir del documento EP 0 033 529.

En el procedimiento conforme al invento, adicionalmente a por lo menos una amina de la fïrmula (I) , el medio de absorciïn comprende tambiïn agua. De manera preferida, en el medio de absorciïn la relaciïn ponderal del agua a las aminas de la fïrmula (I) se sitïa en el intervalo de 10:1 a 1:10, de manera especialmente... [Seguir leyendo]

1. Medio de absorciïn para la absorciïn de CO2 a partir de una mezcla gaseosa,

, en la que R1y R2 son, independientemente uno de otro, hidrïgeno o un radical alquilo.

2. Medio de absorciïn de acuerdo con la reivindicaciïn 1,

caracterizado por que 10 la relaciïn ponderal del agua al sulfolano se sitïa en el intervalo de 10:1 a 1:1.

3. Medio de absorciïn de acuerdo con la reivindicaciïn 1 o 2, caracterizado por que la relaciïn ponderal del sulfolano a las aminas de la fïrmula (I) se sitïa en el intervalo de 3:1 a 1:3.

4. Medio de absorciïn de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 3, caracterizado por que en la fïrmula (I) R1y R2 son hidrïgeno.

5. Medio de absorciïn de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 4, caracterizado por que la relaciïn ponderal del agua a las aminas de la fïrmula (I) se sitïa en el intervalo de 10:1 a 1:10.

6. Medio de absorciïn de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 5,

caracterizado por que ïl comprende por lo menos 5 % en peso de aminas de la fïrmula (I) .

7. Procedimiento para la absorciïn de CO2 a partir de una mezcla gaseosa mediante una puesta en contacto de la mezcla gaseosa con un medio de absorciïn de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 6. 30

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicaciïn 7, caracterizado por que la mezcla gaseosa es un gas de escape de combustiïn.

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicaciïn 7 u 8, caracterizado por que despuïs de la absorciïn de CO2, el medio de absorciïn se presenta en una forma monofïsica.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 hasta 9,

caracterizado por que el CO2 absorbido en el medio de absorciïn es desorbido de nuevo mediante una elevaciïn de la temperatura y/o una disminuciïn de la presiïn, y, despuïs de esta desorciïn, el medio de absorciïn se utiliza de nuevo para la absorciïn de CO2.

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicaciïn 10, caracterizado por que la absorciïn se lleva a cabo a una temperatura situada en el intervalo de 0 a 70ïC, y la desorciïn se lleva a cabo a una temperatura mïs alta situada en el intervalo de 50 a 200ïC.

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicaciïn 10 u 11, caracterizado por que la absorciïn se lleva a cabo a una presiïn situada en el intervalo de 0, 8 a 50 bares, y la desorciïn se lleva a cabo a una presiïn mïs baja situada en el intervalo de 0, 01 a 10 bares.

13. Dispositivo para la separaciïn de CO2 a partir de una mezcla gaseosa, que comprende una unidad de absorciïn, una unidad de desorciïn y un medio de absorciïn conducido en circuito, caracterizado por que ïl comprende un medio de absorciïn de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 6.