BR112013011639B1 - Meio de absorção contendo amina, e processo e dispositivo para absorção de gases ácidos a partir de misturas de gases - Google Patents

Meio de absorção contendo amina, e processo e dispositivo para absorção de gases ácidos a partir de misturas de gases Download PDF

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Abstract

meio de absorção contendo amina, processo e aparelho para a absorção de gases de ácido a partir das misturas de gases. a presente invenção refere-se a co2 que é absorvido a partir de uma mistura de gás por meio de contato da mistura de gás com um meio de absorção que compreende pelo menos água com solvente e pelo menos uma amida da fórmula (l) em que r¹ é uma radical alifático, tendo de 2 a 6 átomos de carbono e pelo menos um grupo de amino, e r² é hidrogênio, um radical de alquila c1-4 ou um radical r¹.

Description

[001] A invenção se refere a um processo para a absorção de gases ácidos a partir de uma mistura de gás, e também meio de absorção e um dispositivo para a realização deste processo.
[002] Nos numerosos processos químicos e industriais, correntes de gás ocorre que têm um teor indesejável de CO2 e/ou outros gases ácidos, e seu teor deve ser minimizado ou eliminado para outro processamento ou transporte.
[003] Estas correntes de gás são, por exemplo, gás natural, gás de síntese a partir de óleo pesado, gás de refinaria ou correntes de hidrocarboneto liquefeito. Os gases de reação que são formados na oxidação parcial dos materiais orgânicos, tais como, por exemplo, carvão ou petróleo, também podem conter CO2 e/ou outros gases ácidos. Também no caso de biogases, o teor de CO2 e/ou gases ácidos é frequentemente indesejável, cujos biogases podem ser formados a partir dos materiais residuais contendo biomassafermentável, tais como, por exemplo, lama de esgoto, resíduos biológicos, resíduos de alimentos, abudos (abudo líquido, esterco), partes de usina e também usinas de energia cultivada. A situação é similar com gases de escapamento a partir dos processos de combustão, tal como, por exemplo, gases de combustão a partir dos processos de usina de energia. O teor de CO2 e/ou gases ácidos destas várias correntes de gás deve ser minimizado por razões mais variadas. Além de reduzir a emissão de dióxido de carbono que é considerada ser a principal causa a qual é denominada o efeito estufa, os gases ácidos são venenos frequentemente catalisadores nos processos secundários, contribuem para a corrosão ou diminuir o valor calorífico (por exemplo, no caso de gás natural). Um ou- tro aspecto é que o dióxido de carbono é necessário como um material de partida para alguns processos.
[004] Em uma escala industrial, as soluções aquosas de alcano- laminas são geralmente usadas como meio de absorção para a absorção CO2 a partir de uma mistura de gás. O meio de absorção de carga é regenerado por meio do aquecimento, expansão para uma extração ou pressão inferior, com o dióxido de carbono sendo dessorvido. Após o processo de regeneração, o meio de absorção pode ser reutilizado. Estes processos são descritos, por exemplo, em Rolker, J.; Arlt, W.; "Abtrennung von Kohlendioxid aus Rauchgasen mittels Absorption" [Separation of carbon dioxide from flue gases by absorption] em Chemie Ingenieur Technik 2006, 78, páginas de 416 a 424, e também em Kohl, A. L; Nielsen, R. B., "Gas Purification", 5a edição, Gulf Publishing, Houston 1997.
[005] Estes processos têm a desvantagem de que uma quantidade relativamente elevada de energia é necessária para a separação de CO2 por meio de absorção e subsequente desabsorção e que na de- sabsorção somente parte do CO2 adsorvido é dessorvido mais uma vez, e assim a proporção de alcanolamina usada para absorção de CO2 é baixo em um ciclo de absorção e desabsorção. Além disso, os meios de absorção usados são altamente corrosivos e são submetidos a uma interferência da degradação oxidative na absorção de CO2 a partir das misturas de gases contendo oxigênio.
[006] US 7,419,646 descreve um processo para a desacidificação dos gases de escapamento em que um meio de absorção é usado, cujas formas de duas fases separáveis na absorção do gás ácido. 4- Amino-2,2,6,6-tetrametilpiperidina é citada, entre outras coisas, na coluna 6 como um composto reativo para a absorção um gás ácido. O processo de US 7.419.646 tem uma desvantagem de que o aparelho adicional é necessário para a separação das duas fases que surge na absorção.
[007] DD 266 799 descreve um processo para a purificação de 4- amino-2,2,6,6-tetrametilpiperidina, em que CO2 é introduzido em uma solução de 4-amino-2,2,6,6-tetrametilpiperidina em água e acetona e o sal precipitado é decomposto de novo para CO2 e 4-amino-2,2,6,6- tetrametilpiperidina por meio do aquecimento de 90 a 200 °C.
[008] WO 2010/089257 descreve um meio de absorção por meio da absorção de CO2 a partir de uma mistura de gás, o meio de absorção compreendendo água e pelo menos um 4-(dialquilamino)-2,2,6,6- tetrametilpiperidina ou 4-amino-2,2,6,6-tetrametilpiperidina. O uso de 4-amino-2,2,6,6-tetrametilpiperidina frequentemente tem a desvantagem que estes processos são distintos por captações relativamente pequenas de CO2, causados por um fluxo de massa relativamente grande do meio de absorção que tem de ser bombeado no processo e também regenerado mais uma vez na unidade de dessorção.
[009] WO 2009/156271 descreve um meio de absorção para a absorção de gases ácidos a partir das correntes de fluxo, em particular a partir dos gases de combustão. Para esta finalidade o meio de absorção compreende uma oligoamina e uma alcanolamina primária ou secundária. 4-Amino-2,2,6,6-tetrametilpiperidina pode ser adicionada ao meio de absorção como ativador. As aminas primárias de modo geral têm elevadas entalpias de absorção, causando saídas mais elevadas do evaporador na desabsorção.
[0010] WO 2008/015217 descreve um processo para a separação de CO2 das misturas de gases e também um dispositivo correspondente para esta finalidade. Para esta finalidade, um meio absorvente apresentando pelo menos uma secundária e/ou pelo menos amina terciária é usada, e como amina secundária, entre outras coisas, 2,2,6,6- tetrametilpiperidina é listada. Neste ponto, da mesma forma, por causa das captações relativamente pequenas de CO2, as taxas de fluxo de massa relativamente grandes do meio de absorção necessitam ser bombeadas no processo, que também devem ser regeneradas mais uma vez na unidade de dessorção. Além disso, existe o risco de que a precipitação pode ocorrer após a absorção.
[0011] O Institut Francais du Petrole, nas publicações US 2009/0199709, FR 2900841 e US 2007/0286783, descreve um meio de absorção que compreende, entre outras coisas, 4-amino-2,2,6,6- tetrametilpiperidina e/ou 1,2,2,6,6-pentametil-4-piperidina como amina. A 4-amino-2,2,6,6-tetrametilpiperidina também pode ser adicionada como ativador ao meio de absorção. Neste ponto, as mesmas desvantagens resultam como foi anteriormente indicado para WO 2010/089257.
[0012] O objetivo da presente invenção foi, por esse motive, fornecer um processo melhorado e desse modo mais econômico.
[0013] Surpreendentemente, um processo foi constato para a absorção dos gases ácidos a partir de uma mistura de gás por meio do contato da mistura de gás com um meio de absorção, que é caracterizado pelo fato de que o meio de absorção compreende uma amina (A) da Fórmula (I). O meio de absorção de acordo com a invenção é distinto dos processos de acordo com a técnica anterior por sua capacidade melhorada de ligar os gases ácidos, em particular CO2, a fim de que além de tudo uma captação mais elevada de CO2 possa ser obtida. Isto oferece a oportunidade de que os componentes da usina no pro-cesso de acordo com a invenção possam ser menor dimensionados. Deste modo, por exemplo, bombas, recipientes, tubos e colunas de absorção ou desabsorção apresentando um diâmetro menor podem ser usados no processo de acordo com a invenção. Por causa das propriedades do meio de absorção de acordo com a invenção, menores quantidades de meio de absorção também podem ser usadas no processo de acordo com a invenção. Por esse motivo, os componen- tes do tanque de tamponamento também podem ser dimensionados menores. Por causa das quantidades reduzidas de meio de absorção usadas, o consumo de energia também pode ser reduzido, uma vez que menos energia é necessária para a etapa do processo de desab- sorção.
[0014] Além disso, a energia a ser aplicada para a eliminação do CO2 absorvido é inferior de acordo com a técnica anterior. Além disso, um efeito sinergisto pode ser observado completamente inesperadamente quando um meio de absorção é usado o qual compreende igualmente uma amina (A) da Fórmula (I) e uma amina (B) da Fórmula (III). A captação de CO2 medida neste caso é superior à média aritmética das captações de CO2 medidas pelo meio de absorção em que cada uma tem somente uma destas aminas.
[0015] A invenção por esse motivo se refere a um processo para a absorção de um gás ácido a partir de uma mistura de gás por meio do contato da mistura de gás com um meio de absorção, que é caracterizado pelo fato de que um meio de absorção é usado o qual compreende pelo menos água com solvente e pelo menos uma amina (A) da Fórmula (I)
Figure img0001
[0016] na qual
[0017] R1 = radical alifático apresentando de 2 a 6 átomos de carbono e apresentando pelo menos um grupo amino, e
[0018] R2 = hidrogênio, um grupo alquila C1-4 ou um radical R1.
[0019] Além disso, a invenção se refere a um meio de absorção que compreende pelo menos água com solvente e pelo menos uma amina (A) da Fórmula (I), e a um dispositivo para a separação dos gases ácidos a partir de uma mistura de gás, o referido dispositivo compreendendo uma unidade de absorção, uma unidade de desabsorção e um meio de absorção circulante, que é caracterizado pelo fato de que o referido dispositivo compreende um meio de absorção de acordo com a invenção.
[0020] O processo de acordo com a invenção para a absorção de um gás ácido a partir de uma mistura de gás por meio do contato da mistura de gás com um meio de absorção é distinto em que um meio de absorção é usado o qual compreende pelo menos água com solvente e pelo menos uma amina (A) da Fórmula (I)
Figure img0002
[0021] na qual
[0022] R1 = radical alifático apresentando de 2 a 6 átomos de carbono e apresentando pelo menos um grupo amino, e
[0023] R2 = hidrogênio, grupo alquila C1-4 ou radical R1.
[0024] De preferência, o meio de absorção usado compreende uma amina (A) da Fórmula (I) em que R2 é hidrogênio.
[0025] De preferência, o meio de absorção usado compreende uma amina (A) da Fórmula (II)
Figure img0003
[0026] na qual
[0027] R3 = hidrogênio ou grupo alquila C1-4, de preferência grupo metila ou hidrogênio, particularmente de preferência grupo metila,
[0028] R4 = grupo alquila C1-4, de preferência grupo alquila C1-2, particularmente de preferência grupo metila, e
[0029] n = de 2 a 4, de preferência de 2 a 3 e particularmente de preferência 3.
[0030] Mais de preferência, o meio de absorção usado compreende uma amina (A) da Fórmula (II) em que R3, R4 = metila e n = 3.
[0031] Os grupos de alquila, no contexto desta invenção, podem ser substituídos ou não substituídos, além disso, os grupos de alquila C3-4 podem ser lineares ou ramificados.
[0032] Além de amina (A), o meio de absorção usado no processo de acordo com a invenção, podem compreender uma outra amina (B) da Fórmula (III)
Figure img0004
[0033] na qual
[0034] R5 = grupo alquila C1-6, de preferência grupo alquila C3-5, e particularmente de preferência, grupo butila.
[0035] Os grupos de alquila, no contexto desta invenção, podem ser substituídos ou não substituídos, além disso, os grupos de alquila C3-6 podem ser lineares ou ramificados. O substituinte do tipo R5 é de preferência não substituído, de preferência um grupo butila não substituído, e particularmente de preferência um grupo n-butila não substituído.
[0036] O meio de absorção usado no processo de acordo com a invenção compreende pelo menos água com solvente. O meio de absorção usado, de qualquer modo, também pode conter um outro solvente físico (C). Isto é vantajoso para outro aumento da carga do meio de absorção com os gases ácidos em uma elevada pressão parcial do gás ácido, em particular de CO2. Deste modo, a taxa de fluxo de mas- sa do meio de absorção também pode ser reduzida. Ao mesmo tempo, uma regeneração energicamente mais favorável pode ser realizada, em que é possível realizar regeneração não apenas termicamente, mas alternativamente ou na suplementação, também por meio de uma vaporização (redução da pressão).
[0037] A escolha do solvente (C) e do teor do solvente (C) no meio de absorção usado é com base nos vários critérios, tal como, por exemplo, a composição da mistura de gás que é para ser purificada (por exemplo, frações dos componentes acídicos, fração de hidrocar- bonetos), a pressão parcial preponderante dos gases ácidos a ser removida, tal como, por exemplo, CO2, e também as especificações a serem cumpridas para o gás purificado com o processo de acordo com a invenção.
[0038] Em uma modalidade específica do processo de acordo com a invenção, o teor do solvente (C), com base no meio de absorção usado, é de 20 a 40% em peso. Esta modalidade é adequada em particular quando a pressão parcial do gás ácido é particularmente elevada, de preferência pelo menos 20 bar, e as necessidades para o gás purificado são da mesma maneira elevadas, de preferência quando a pressão parcial do gás ácido no gás purificado deve ser de um máximo de 10 mbar. Desse modo, a carga do meio de absorção com os gases ácidos também pode ser aumentada, que por sua vez leva a taxas de fluxo de massa mais baixas do meio de absorção. A fração da amina (A) é de preferência de 10 a 25% em peso, e a fração da amina (B) é de preferência de 5 a 15% em peso, com base no meio de absorção usado. Deste modo, a purificação de um gás é possível com o objetivo da obtenção de uma pressão parcial do gás ácido que é tão baixo quanto possível. Além disso, a taxa de fluxo de massa do meio de absorção usada diminui. Uma regeneração energicamente mais favorável do solvente pode ser obtida pela taxa de fluxo de massa reduzida e a fração do solvente físico, uma vez que um do gás ácido pode ser separado através de uma vaporização. Além disso, a regeneração da mesma forma pode ser realizada por meio de uma unidade de dessor- ção a fim de exaurir o solvente adicional nos gases ácidos, mas em uma necessidade de vapor reduzido no evaporador da unidade de dessorção.
[0039] Como solvente adicional (C), o meio de absorção usado no processo de acordo com a invenção pode compreender os solventes físicos conhecidos a partir da purificação do gás, tal como, por exemplo, sulfolano, carbonato de propileno, pirrolidonas N-alquiladas (por exemplo, N-metil-2-pirrolidonas) e piperidonas N-alquiladas, ésteres de dialquila de polietileno glicol e suas misturas, amidas de ácido alifático (por exemplo, N-formilmorfolina ou N-acetilmorfolina), cianoacetato de metila.
[0040] O solvente adicional (C) também pode ter a ação de um solubilizante no processo de acordo com a invenção. A temperatura em que uma separação de fase do meio de absorção carregada com os gases ácidos ocorre, pode ser aumentada pela adição de um outro solvente (C). Isto simplifica, em particular, a desabsorção subsequente, uma vez que neste ponto frequentemente um aumento da temperatura é também usado, e por esse motivo nenhuma das medidas do processo especial são necessárias para um sistema de múltiplas fa-ses. Com um meio de absorção que compreende exclusivamente água e uma amina (A) da Fórmula (I) a temperatura em que a separação de fase inicia é mais elevada do que com um meio de absorção que compreende exclusivamente água e uma amina (B) da Fórmula (III). O processo de acordo com a invenção, por esse motivo, tem a vantagem de que os gases ácidos podem ser dessorvidos, ou o meio de absorção pode ser regenerado, em temperaturas mais elevadas sem que uma separação de fase ocorra. Dependendo das necessida- des de uso, um processo de regeneração favorecido pode ser selecionado pela formulação apropriadamente selecionada do meio de absorção de acordo com as proporções definidas das aminas (A), (B) e o solvente (C). Se, por exemplo, um elevado grau de depleção dos gases ácidos deve ser obtido e o equipamento existente da usina com uma coluna de unidade de dessorção será usado, uma composição pode ser selecionada em que o meio de absorção carregado com os gases ácidos não segrega.
[0041] Além disso, a composição do meio de absorção pode ser selecionada de um tal modo que a separação do meio de absorção carregado com os gases ácidos em uma fase aquosa e uma fase orgânica ocorre em um aumento da temperatura. Isto caso pode oferecer outras vantagens na regeneração, uma vez que uma vaporização energicamente mais favorável já é suficiente e o meio de absorção carregado com os gases ácidos pode ser liberado a partir do gás ácido, em particular CO2, em uma vaporização na elevação da temperatura moderada.
[0042] De preferência, um meio de absorção é usado no processo de acordo com a invenção que compreende de 60 a 80 % em peso de água e opcionalmente solvente (C), de 1 a 40 % em peso da amina (A) e de 0 a 39 % em peso da amina (B).
[0043] Mais de preferência, o meio de absorção usado compreende de 65 a 75 % em peso de água e opcionalmente solvente (C), de 10 a 20 % em peso da amina (A) e de 25 a 5 % em peso da amina (B).
[0044] Mais de preferência, o meio de absorção usado compreen- de de 65 a 75 % em peso de água, de 10 a 20 % em peso da amina (A) da Fórmula (II) em que R3, R4 = metila e n = 3 e de 25 a 5 % em peso de amina (B) da Fórmula (III) em que R5 = n-propila ou n-butila. Empregando esta composição, uma separação de fase temperatura na faixa de 85 a 110 °C pode ser determinada para o meio de absorção carregado com os gases ácidos.
[0045] O meio de absorção usado no processo de acordo com a invenção também pode compreender os aditivos de desempenho, tais como, por exemplo, inibidores de corrosão, ativadores, desespuman- tes e/ou aditivos promotores de umectação.
[0046] No processo de acordo com a invenção, todas as substâncias, que são conhecidas por aqueles versados na técnica como inibidores adequados de corrosão para os processos para a absorção de CO2 empregando alcanolaminas, podem ser usados como inibidores de corrosão, em particular os inibidores de corrosão descrito na US 4.714.597.
[0047] A quantidade dos inibidores de corrosão em que o meio de absorção usado no processo de acordo com a invenção de preferência compreende é acentuadamente reduzido comparado com os processos de acordo com a técnica anterior, uma vez que o meio de absorção usado no processo de acordo com a invenção é acentuadamente menos corrosivo com relação aos materiais metálicos do que a monoe- tanolamina frequentemente usada de acordo com a técnica anterior.
[0048] De preferência um ou mais dos tensoativos do grupo dos tensoativos não iônicos, tensoativos híbridos e tensoativos catiônicos são usados como aditivo promotorde umectação.
[0049] Os tensoativos não iônicos adequados são alquilaminaal- coxilatos, amidoaminas, alcanolamida, óxidos de alquilfosfina, glicami- das N-alquila, alquil glicosídeos, ácidos de bílis, alcoxilatos de alquila, ésteres de sorbitano, éster de sorbitano etoxilados, álcoois graxos, etoxilatos de ácidos graxos, etoxilatos de éster e siloxanos de poliéter.
[0050] Os tensoativos híbridos adequados são betaínas, alquilgli- cinas, sultaínas, anfopropionatos, anfoacetatos, óxidos de amina terciária e silicobetaínas.
[0051] Os tensoativos catiônicos adequados são sais de amónio quaternário transportando um ou dois substituintes apresentando de 8 a 20 átomos de carbono, em particular sais de tetraalquilamônio correspondentes, sais de alquilpiridínio, quats ésteres, quats diamidoami- na, quats imidazolínio, quats alcoxialquila, quats de benzila e quats silicone.
[0052] Em uma modalidade preferida, o aditivo promotor de umec- tação compreende um ou mais tensoativos não iônicos da Fórmula geral R(OCH2CHR’)mOH apresentando m de 4 a 40, em que R é um radical de alquila apresentando de 8 a 20 átomos de carbono, um radical de alquilarila apresentando de 8 a 20 átomos de carbono ou um radical de óxido de polipropileno apresentando de 3 a 40 unidades de óxido de propileno e R’ é metila, ou de preferência hidrogênio.
[0053] Ainda em uma modalidade preferida, o aditivo promotor de umectação compreende um copolímero de poliéter-polissiloxano que contem mais do que 10 % em peso das unidades [Si(CH3)2O] e mais do que 10 % em peso das unidades [CH2CHR”-O] em que R”é hidrogênio ou metila. Preferência específica é dada aos copolímeros de poliéter-polissiloxano da Fórmulas gerais de (IV) a (VI): (CH3)3Si-O-[SiRa(CH3)-O]t-Si(CH3)3 (IV) RbO-Ap-[B-A]m-Aq-Rb (V) RbO-[A-Z]p-[B-Si(CH3)2-Z-O-A-Z]m-B-Si(CH3)2[Z-O-A]qOi-qRb (VI)
[0054] em que
[0055] A é um radical divalente da Fórmula -[CH2CHRC-O]r-,
[0056] B é um radical divalente da Fórmula -[Si(CH3)2-O]s-,
[0057] Z é um radical divalente de alquileno linear ou ramificado apresentando de 2 a 20 átomos de carbono, e de preferência -(CH2)3-,
[0058] t = de 1 a 30,
[0059] m = de 2 a 100,
[0060] p, q = 0ou1,
[0061] r = de 2 a 100,
[0062] s = de 2 a 100,
[0063] Ra de 1 a 5 dos radicais Ra são radicais da Fórmula geral - Z-O-A-Rb- e os radicais restantes R2 são metila,
[0064] Rb é hidrogênio, um radical de alquila ou um radical alifático ou olefínico de acila apresentando de 1 a 20 átomos de carbono e
[0065] Rcé hidrogênio ou metila.
[0066] Os aditivos promotores de umectação são anteriormente conhecidos por aqueles versados na técnica a partir da técnica anterior como os aditivos para as soluções aquosas e podem ser produzidos de acordo com os processos conhecidos a partir da técnica anterior.
[0067] O meio de absorção usado no processo de acordo com a invenção pode compreender quais são os ativadores denominados. Por meio dos ativadores usados, o efeito de separação desejado pode ser também melhorado. De preferência, as aminas primárias ou secundárias são usadas como ativadores no processo de acordo com a invenção, cujos ativadores não têm uma estrutura de acordo com as Fórmulas de (I) a (III). As aminas que são adequadas para esta finalidade são de preferência aminas que têm rápidos cinéticos no que diz respeito à ligação dos gases ácidos, em particular CO2. De preferência, os ativadores selecionados a partir de monoetanolamina, piperazi- na e 3-(metilamino)-propilamina são usados. O meio de absorção compreende no processo de acordo com a invenção de preferência de 0 a 20 % em peso dos ativadores.
[0068] Os gases ácidos são significados ser os compostos que sob as condições preponderantes estão no estado gasoso na mistura de gás a ser purificada e têm um pH abaixo de 7 na solução aquosa. Os gases ácidos são, por exemplo, dióxido de carbono (CO2), sulfeto de hidrogênio (H2S), dióxido de enxofre (SO2), sulfeto de carbonila (COS), dissulfeto de carbono (CS2), cianeto de hidrogênio (HCN) e mercaptanos (RSH). O processo de acordo com a invenção é de preferência usado para a remoção de CO2 a partir de uma mistura de gás.
[0069] Com o processo de acordo com a invenção é possível purificar as misturas de gases seleciondas a partir do gás natural, gás de síntese, gases de escapamento da combustão; gases de escapamento dos processos biológicos, tais como, processos de compostagem, fermentações ou usinas de tratamento de esgoto; gases de escapamento a partir dos processos de calcinação, tais como, queimadura por limão e produção de cimento; gases residuais dos processos de forno a vapor da produção de ferro; e também os gases residuais a partir dos processos químicos, e também os gases de escapamento a partir da produção de negro de fumo ou a produção de hidrogênio por meio da produção de reformação a vapor, em que os gases ácidos, em particular CO2, são removidos.
[0070] O processo de acordo com a invenção é adequado de preferência para a remoção de CO2 a partir de gás natural, gás de síntese, gases de combustão ou um gás de escapamento da combustão, mais de preferência para a remoção de CO2 de gás natural, gás de síntese ou um gás de escapamento da combustão.
[0071] Particularmente preferencialmente, a mistura gasosa utilizada no processo de acordo com a invenção é o gás natural ou gás de síntese.
[0072] O teor residual de CO2 do gás purificado, com o processo de acordo com a invenção é de preferência um máximo de 2 % em peso para o gasoduto de gás natural, de preferência um máximo de 50 ppm de gás natural liquefeito e de preferência um máximo de 500 ppm para o gás de síntese.
[0073] Para o processo de acordo com a invenção, todos os aparelhos adequados para contactar com uma fase gasosa com a fase líquida pode ser utilizada a fim de contatar a mistura de gases com o meio de absorção. Preferencialmente, são utilizados lavadores de gases da técnica anterior ou colunas de absorção, por exemplo, contatares de membrana, lavadores de fluxo radial, lavadores a jato, lavadores Venturi, purificadores de spray rotativos, colunas de embalagem aleatória, embalagem ordenou colunas e colunas de bandeja. Particularmente, de preferência, colunas de absorção são utilizadas no modo de fluxo em contracorrente.
[0074] No processo de acordo com a invenção, os gases ácidoss, em particular o CO2, são absorvidos de preferência a uma temperatura do meio de absorção no intervalo de 0 a 70°C, e mais preferencialmente de 20 a 60°C. Quando uma coluna de absorção que é utilizado no modo de fluxo em contracorrente, a temperatura do meio de absorção é particularmente preferivelmente 30 a 60°C à entrada da coluna e de 35 a 70°C na saída da coluna.
[0075] A pressão total da mistura de gases no processo de acordo com a invenção durante a etapa do processo de absorção é de menor importância. No entanto, revelou-se ser vantajoso que a absorção de gases ácidos, em particular o CO2, é realizada a uma pressão total da mistura de gás na gama de 80-5000 kPa (0,8-50 bar), de preferência no intervalo de 90-3000 kPa (0,9-30 bar). Em uma modalidade particularmente preferida, a absorção é realizada a uma pressão total da mistura de gás no intervalo de 80-150 kPa (0,8-1,5 bar), em particular de 90 a 110 kPa (0,9 a 1,1 bar). Esta modalidade particularmente preferida, é aconselhável a absorção de CO2 do gás de escape de combustão de uma central elétrica, sem compressão do gás de escape de combustão.
[0076] A pressão parcial do gás ácido, em particular o CO2, varia de acordo com a mistura gasosa a ser purificada pelo processo de acordo com a invenção. Por exemplo, a pressão parcial dos gases ácidos na mistura gasosa a ser purificada é de 10 kPa para 6000 kPa (0,1 bar para 60 bar) de gás natural, a partir de 10 kPa a 3500 kPa (0,1 bar a 35 bar) para o gás de síntese e de 3 kPa a 15 kPa (0,03 bar a 0,15 bar), para os gases de combustão de centrais elétricas.
[0077] Em uma modalidade particularmente preferida do processo de acordo com a invenção, a pressão parcial do gás ácido, em particular o CO2, é de (0,1 bar a 20 bar).
[0078] Ainda em uma modalidade preferida do processo de acordo com a invenção, particularmente a altas pressões parciais do gás ácido, em particular o CO2, estão presentes na mistura de gases, em especial pressões parciais de, pelo menos, 15 bar. Neste caso, a proporção do solvente física (C) no meio de absorção é, pelo menos, 30 % em peso.
[0079] O meio de absorção que abandona o absorvedor e é carregado com o gás ácido, em particular o CO2, pode ser de fase única ou em duas fases após a etapa do processo de absorção. No processo de acordo com a invenção, no entanto, a temperatura e pressão no passo de processo de absorção e também da composição do meio de absorção são de preferência escolhidos de tal maneira que o meio de absorção, após a absorção do gás ácido, em particular o CO2, é apre- sentam-se como uma fase única, isto é, a absorção do gás ácido no meio de absorção não conduz à precipitação de um sólido ou a formação de duas fases líquidas. Esta modalidade preferida do processo de acordo com a invenção, por conseguinte, não necessita de aparelhos adicionais para a separação de fases e podem ser efetuadas nos dis- positivos conhecidos da arte anterior para a absorção de CO2, com alcanolaminas.
[0080] Em uma modalidade preferida do processo de acordo com a invenção, 0 gás ácido, em particular o CO2, absorvido no meio de absorção é dessorvido novamente através do aumento da temperatura e/ou através da redução da pressão e o meio de absorção, após este dessorçâo do gás ácido, em particular CO2, é reutilizada para a absorção de gases ácidos. Por um tal processo cíclico de absorção e des- sorção, os gases ácidoss, em particular o CO2, pode ser total ou parcialmente separado da mistura de gás e obtido separadamente dos outros componentes da mistura de gás.
[0081] Em alternativa ou complementar a um aumento de temperatura e/ou de redução de pressão, uma dessorçâo pode também ser efetuada por remoção do meio de absorção que é carregado com gases ácidos, em particular o CO2, com um gás, por exemplo, nitrogênio ou ar. A dessorçâo por decapagem com um gás que tem a vantagem de que ele requer menos energia do que uma dessorçâo em uma coluna de dessorçâo.
[0082] Se, na dessorçâo dos gases ácidos, a água é também removida a partir do meio de absorção, a água pode ser adicionada como necessário para o meio de absorção para a absorção antes da reutilização.
[0083] Todos os aparelhos que são conhecidos da técnica anterior para a dessorçâo de um gás a partir de um líquido pode ser utilizado para a dessorçâo. De preferência, a dessorçâo é realizada em uma coluna de dessorçâo. Em alternativa ou complementar, os gases ácidos, em particular o CO2, pode também ser dessorvida em uma ou mais fases de evaporação rápida.
[0084] Em uma dessorçâo por aumento de temperatura, os gases ácidoss, em particular o CO2, são, de preferência, a uma temperatura dessorvida do meio de absorção no intervalo de 50 a 200°C, mais pre- ferencialmente 55-150°C, e especialmente de preferência 60-100°C. A temperatura durante a dessorção, neste caso, é de preferência pelo menos 20°C, particularmente de preferência pelo menos 50°C, acima da temperatura durante o período de absorção.
[0085] Durante a etapa de processo de dessorção no processo de acordo com a invenção, a dessorção de gases ácidos, em particular o CO2, através da redução da pressão é de preferência realizada a uma pressão total na fase gasosa na gama de 1 a 1000 kPa (0,01 a 10 bar), em especial 10 a 500 kPa (0,1 a 5 bar). De preferência, a dessorção é realizada a uma pressão de pelo menos 150 kPa (1,5 bar), e particularmente de preferência de pelo menos 200 kPa (2 bar).
[0086] Em uma dessorção pelo aumento da temperatura, a pressão durante a dessorção dos gases ácidos, em particular o CO2, pode também ser superior durante a absorção dos gases ácidos. Nesta modalidade, a pressão durante a dessorção dos gases ácidos é de preferência de até 500 kPa (5 bar), especialmente de preferência até 300 kPa (3 bar) acima da pressão durante a absorção dos gases ácidos. Usando esta modalidade, os gases ácidos separaram da mistura de gás pode ser comprimido a uma pressão mais elevada do que a da mistura de gás, sem utilização de energia mecânica.
[0087] Em uma modalidade preferida do processo de acordo com a invenção, o meio de absorção carregado com gases ácidos é liberado primeiro a partir dos gases ácidos por redução de pressão em uma ou mais fases de evaporação instantâneas sequenciais e ainda a proporção restante de gases ácidos é então removido em uma coluna de dessorção por decapagem, de preferência com um gás inerte, tal como, por exemplo, ar ou nitrogênio. Nas últimas fases de evaporação rápida a pressão pode ser reduzida para 100 a 500 kPa (1 a 5 bar), de preferência de 100 a 200 kPa (1 a 2 bar). Esta modalidade tem a van- tagem de que a temperatura na unidade de dessorção pode ser selecionada de modo a ser inferior, de preferência 60-100 ° C. Além disso, o meio de absorção pode ser eficazmente liberado dos gases ácidos por a combinação de redução de pressão e de elevação de temperatura e está disponível para o lado de absorção de gases ácidos, com praticamente a mesma baixa carga de CO2. Deste modo, a quantidade de meio de absorção no processo global pode ser reduzida.
[0088] Ainda em uma modalidade do processo de acordo com a invenção, a forma de duas fases do sistema, após a absorção de líquidos, dependendo da temperatura e da composição do meio de absorção. A dessorção dos gases ácidos e/ou regeneração de o meio de absorção pode também neste caso ser realizada por uma fase de evaporação rápida, ou por uma pluralidade de fases de evaporação de vaporização sequenciais. Ao fazer isso, a temperatura do meio de absorção é aumentada antes da redução de pressão na vaporização. Desta maneira, os gases ácidos, tais como, por exemplo, o CO2, podem ser novamente removidos do meio de absorção. Este tipo de regeneração é marcadamente mais energeticamente favorável do que a operação de uma coluna de dessorção. Neste caso, é conveniente tomar medidas apropriadas a montante do absorvedor no ulterior decurso do processo, a fim de trazer 0 meio de absorção de volta para uma solução homogénea. Para esta finalidade, entre outras coisas, misturadores estáticos ou os tanques com um agitador ou de uma bomba de recirculação são adequados.
[0089] Após o meio de absorção tem sido posto em contato com a mistura de gases, é preferivelmente aquecido a uma temperatura à qual ocorre uma separação de fases em uma fase líquida aquosa e uma fase orgânica líquida, e gás ácido é dessorvido da mistura de duas fases resultante por decapagem com um gás inerte. Um gás inerte adequado no presente caso, são todos os gases que não participam na reação com as aminas (A) e (B) nas condições de dessorçâo, em particular nitrogênio e ar. Devido ao baixo número de aparelhos ea exigência de baixo consumo de energia, esta realização tem a vantagem de baixo capital e custos operacionais.
[0090] Ainda em uma modalidade preferida do processo de acordo com a invenção, depois de o meio de absorção tem sido posto em contato com a mistura gasosa, que é aquecido até uma temperatura à qual uma separação de fases em uma fase líquida aquosa e uma fase orgânica continua líquida, e ácida do gás é desabsorvido a partir da fase líquida aquosa, reduzindo a pressão e/ou o fornecimento de calor. A fase líquida resultante é combinada com a fase líquida orgânica obtida na separação de fases e as fases líquidas combinadas são novamente contatados como meio de absorção com a mistura de gás. Na separação de CO2 do gás de síntese ou o gás natural, o aquecimento do meio de absorção de carga e a separação de fase são, de preferência efetuada a uma pressão à qual o CO2 não é dessorvido e de CO2 é dessorvido apenas a partir da fase aquosa obtida na separação de fases. Desse modo, o teor de metano no CO2 desadsorvido pode ser mantido baixo na separação de CO2 a partir do gás natural e o conteúdo de hidrogênio e CO em CO2 dessorvido pode ser mantido baixo na separação de CO2 do gás de síntese.
[0091] O meio de absorção contendo amina de acordo com a invenção é distinto em que compreende pelo menos água com solvente e pelo menos uma amina (A) da Fórmula (I)
Figure img0005
[0092] em que R1 = radical alifático apresentando de 2 a 6 átomos de carbono e apresentando pelo menos um grupo amino,
[0093] R 2 = hidrogênio, grupo alquila C1-4 ou radical R 1 .
[0094] De preferência, o meio de absorção de acordo com a invenção compreende uma amina (A) da Fórmula (I) em que R 2 é hidrogênio.
[0095] Mais de preferência, o meio de absorção de acordo com a invenção compreende uma amina (A) da Fórmula (II)
Figure img0006
[0096] em que R3 = hidrogênio ou grupo alquila C1-4, de preferência grupo metila ou hidrogênio, particularmente de preferência grupo metila,
[0097] R 4 = grupo alquila C1-4, grupo alquila de preferência C1-2, particularmente de preferência grupo metila,
[0098] n = de 2 a 4, de preferência de 2 a 3 e particularmente de preferência 3
[0099] Mais de preferência, o meio de absorção de acordo com a invenção compreende uma amina (A) da Fórmula (II) em que R3, R4 = metila e n = 3.
[00100] Os grupos de alquila, no contexto desta invenção, podem ser substituídos ou não substituídos, além disso, os grupos de alquila C3-4 podem ser lineares ou ramificados.
[00101] Além de amina (A) o meio de absorção de acordo com a invenção pode compreender uma outra amina (B) da Fórmula (III)
Figure img0007
[00102] em que R5 = grupo alquila C1-6, de preferência grupo alquila C3-5, e particularmente de preferência grupo butila.
[00103] Os grupos de alquila, no contexto desta invenção, podem ser substituídos ou não substituídos, além disso, os grupos de alquila C3-6 podem ser lineares ou ramificados. O substituinte do tipo R5 é de preferência não substituído, de preferência um grupo butila não substi-tuído, e particularmente de preferência um grupo n-butila não substituído.
[00104] O meio de absorção de acordo com a invenção compreende pelo menos água com solvente. O meio de absorção usado, de qualquer modo, também pode conter um outro solvente físico (C). Isto é vantajoso para outro aumento da carga do meio de absorção com os gases ácidos em uma elevada pressão parcial do gás ácido, em particular de CO2. Deste modo, a taxa de fluxo de massa do meio de absorção também pode ser reduzida. Ao mesmo tempo, uma regeneração energicamente mais favorável pode ser realizada, em que é possível realizar regeneração não apenas termicamente, mas alternativamente ou na suplementação, também por meio de uma vaporização (redução da pressão).
[00105] A escolha do solvente (C) e também o teor do solvente (C) no meio de absorção de acordo com a invenção é caom base nos vários critérios, tais como, por exemplo, a composição da mistura de gás que é para ser purificada (por exemplo, frações dos componentes do ácido, fração de hidrocarbonetos), a pressão parcial preponderante dos gases ácidos a ser emovida, tal como, por exemplo, CO2, e também as especificações a serem cumpridas para o gás purificado com o processo de acordo com a invenção.
[00106] Em uma modalidade específica do meio de absorção de acordo com a invenção, o teor do solvente (C), com base no meio de absorção usado, é de 20 a 40 % em peso. Esta modalidade é adequada em particular quando a pressão parcial do gás ácido é particular- mente elevada, de preferência pelo menos 20 bar, e as necessidades para o gás purificado são da mesma maneira elevadas, de preferência quando a pressão parcial do gás ácido no gás purificado deve ser de um máximo de < 10 mbar. Desse modo, a carga do meio de absorção com os gases ácidos também pode ser aumentada, que por sua vez leva a monores taxas de fluxo de massa de meio de absorção. A fração da amina (A) é de preferência de 10 a 25 % em peso,e a fração da amina (B) é de preferência de 5 a 15 % em peso, com base no meio de absorção usado. Deste modo, a purificação de um gás é possível com o objetivo da obtenção de uma pressão parcial do gás ácido que é tão baixo quanto possível.
[00107] Como solvente adicional (C), o meio de absorção de acordo com a invenção pode compreender os solventes físicos conhecidos a partir da purificação do gás, tais como, por exemplo, sulfolano, carbonato de propileno, pirrolidonas N-alquiladas (por exemplo, N-metil-2- pirrolidonas) e piperidonas N-alquiladas, ésteres de dialquila de polietileno glicol e suas misturas, amidas de ácido alifático (por exemplo, N- formilmorfolina ou N-acetilmorfolina), cianoacetato de metila.
[00108] De preferência, o meio de absorção de acordo com a invenção compreende de 60 a 80 % em peso de água e opcionalmente solvente (C), de 1 a 40 % em peso da amina (A) e de 0 a 39 % em peso da amina (B).
[00109] Mais de preferência, o meio de absorção de acordo com a invenção compreende de 65 a 75 % em peso de água e opcionalmente solvente (C), de 10 a 20 % em peso da amina (A) e de 25 a 5 % em peso da amina (B).
[00110] Mais de preferência, o meio de absorção de acordo com a invenção compreende de 65 a 75 % em peso de água, de 10 a 20 % em peso da amina (A) da Fórmula (II) em que R3, R4 = metila e n = 3 e de 25 a 5 % em peso de amina (B) da Fórmula (III) em que R5 = n-propila ou n-butila. Empregando esta composição, uma separação de fase temperatura na faixa de 85 a 110 °C pode ser determinada para o meio de absorção carregado com os gases ácidos.
[00111] O meio de absorção de acordo com a invenção também pode compreender os aditivos de desempenho, tais como, por exemplo, os inibidores de corrosão, ativadores, desespumantes e/ou aditivos promotores de umectação.
[00112] Como inibidores de corrosão, o meio de absorção de acordo com a invenção pode compreender todas as substâncias que são conhecidas por aqueles versado na técnica como inibidores adequados de corrosão para os processos para a absorção de CO2 empregando alcanolaminas, em particular os inibidores de corrosão descritos em US 4.714.597.
[00113] A quantidade de inibidores de corrosão no meio de absorção de acordo com a invenção é de preferência acentuadamente reduzida comparado com os processos de acordo com a técnica anterior, uma vez que o meio de absorção de acordo com a invenção é acentuadamente menos corrosivo com relação a materiais metálicos do que a monoetanolamina frequentemente usada de acordo com a técnica anterior.
[00114] Como aditivo promotor de umectação, o meio de absorção de acordo com a invenção de preferência compreende um ou mais dos tensoativos do grupo dos tensoativos não iônicos, tensoativos híbridos e tensoativos catiônicos.
[00115] Os tensoativos não iônicos adequados são alquilamina al- coxilatos, amidoaminas, alcanolamida, óxidos de alquilfosfina, glicami- das N-alquila, alquil glicosídeos, ácidos de bílis, alcoxilatos de alquila, ésteres de sorbitano, éster de sorbitan etoxilados, álcoois graxos, eto-xilatos de ácidos graxos, etoxilatos de éster e siloxanos de poliéter.
[00116] Os tensoativos híbridos adequados são betaínas, alquilgli- cinas, sultaínas, anfopropionatos, anfoacetatos, óxidos de amina terciária e silicobetaínas.
[00117] Os tensoativos catiônicos adequados são sais de amónio quaternário transportando um ou dois substituintes apresentando de 8 a 20 átomos de carbono, em particular sais de tetraalquilamônio cor-respondentes, sais de alquilpiridínio, quats ésteres, quats diamidoami- na, quats imidazolínio, quats alcoxialquila, quats de benzila e quats silicone.
[00118] Em uma modalidade preferida do meio de absorção de acordo com a invenção, o aditivo promotor de umectação compreende um ou mais tensoativos não iônicos de Fórmula geral R(OCH2CHR’)mOH apresentando m de 4 a 40, em que R é um radical de alquila apresentando de 8 a 20 átomos de carbono, um radical de alquilarila apresentando de 8 a 20 átomos de carbono, ou um radical de óxido de polipropileno apresentando de 3 a 40 unidades de óxido de propileno, e R’ é metila ou de preferência hidrogênio.
[00119] Ainda em uma modalidade preferida do meio de absorção de acordo com a invenção, o aditivo promotor de umectação compreende um copolímero de poliéter-polissiloxano que contem mais do que 10 % em peso das unidades de [Si(CH3)2O] e mais do que 10 % em peso das unidades [CH2CHR”-O], em que R” é hidrogênio ou metila. Preferência específica é dada aos copolímeros de poliéter- polissiloxano da Fórmulas gerais de (IV) a (VI): (CH3)3Si-O-[SiRa(CH3)-O]t-Si(CH3)3 (IV) RbO-Ap-[B-A]m-Aq-Rb (V) RbO-[A-Z]p-[B-Si(CH3)2-Z-O-A-Z]m-B-Si(CH3)2[Z-O-A]qOi-qRb (VI)
[00120] em que
[00121] A é um radical divalente da Fórmula -[CH2CHRc-O]r-,
[00122] B é um radical divalente da Fórmula -[Si(CH3)2-O]s-,
[00123] Z é um radical divalente de alquileno linear ou ramificado apresentando de 2 a 20 átomos de carbono e é de preferência -(CH2)3-,
[00124] t = de 1a 30,
[00125] m = de 2 a 100,
[00126] p, q = 0ou1,
[00127] r = de 2 a 100,
[00128] s= de 2 a 100,
[00129] Ra de 1 a 5 dos radicais Rasão radicais da Fórmula geral - Z-O-A-Rb- e os radicais restantes Rasão metila,
[00130] Rbé hidrogênio, um radical de alquila ou um radical alifático ou olefinico de acila apresentando de 1 a 20 átomos de carbono e
[00131] Rcé hidrogênio ou metila.
[00132] Os aditivos promotores de umectação são anteriormente conhecido por aqueles versados na técnina a partir da técnica anterior como aditivos para as soluções aquosas e podem ser produzidos de acordo com os processos conhecidos a partir da técnica anterior.
[00133] O meio de absorção de acordo com a invenção pode compreender que são ativadores denominados. Por meio da adição dos ativadores, o efeito de separação desejado pode ser também melhorado. O meio de absorção de acordo com a invenção de preferência compreende aminas primárias ou secundárias como ativadores, que não têm uma estrutura de acordo com as Fórmulas de (I) to (III). As aminas que são adequadas para esta finalidade são de preferência aminas que têm cinéticos rápidos no que diz respeito à ligação dos gases ácidos, em particular CO2. De preferência, o meio de absorção de acordo com a invenção compreende os ativadores selecionados a partir de monoetanolamina, piperazina e 3-(metilamino)-propilamina. O meio de absorção de acordo com a invenção de preferência compreende de 0 a 20 % em peso dos ativadores.
[00134] Um dispositivo de acordo com a invenção para a separação dos gases ácidos, em particular CO2, a partir de uma mistura de gás compreende uma unidade de absorção, uma unidade de desabsorção e um meio de absorção circulante de acordo com a invenção. Os aparelhos descritos acima para a absorção em um processo de acordo com a invenção são adequados como unidade de absorção do dispositivo de acordo com a invenção. Os aparelhos descritos acima para a desabsorção em um processo de acordo com a invenção são adequados como unidade de desabsorção do dispositivo de acordo com a invenção. De preferência, o dispositivo de acordo com a invenção compreende uma unidade de absorção e uma unidade de desabsorção como conhecido por aquele versado na técnica a partir dispositivos para a separação os gases ácidos, em particular CO2, a partir de uma mistura de gás empregando uma alcanolamina.
[00135] Os exemplos daqui em diante são entendidos para ilustrar o processo de acordo com a invenção ou o meio de absorção de acordo com a invenção em mais detalhes, sem a invenção estar sendo entendido ser limitada a esta modalidade.
Exemplo 1 para a produção de 4-(3-dimetilaminopropilamino)- 2,2,6,6-tetrametilpiperidina
[00136] 1808.9, g (11,65 mol) de 2,2,6,6-tetrametil-4-piperidinona e 1191,1 g (11,66 mol) de N1,N1-dimetil-1,3-propanediamina são combinados em um reator de 4 I e agitados durante 2 horas a 60 °C. E em seguida, a água da reação é destilada a vácuo. Depois disso a solução da reação é transferida para uma autoclave e misturada com 76 g de níquel de Raney. O autoclave é lavado com jato de água 3 vezes com 5 bar de nitrogênio cada vezes. E em seguida, a hidrogenação é realizada por pressurização repetida com 50 bar de hidrogênio, em que a mistura reacional é agitada vigorosamente durante todo o tempo de reação. E em seguida, a mistura reacional é separada por meio de dis- tilação fractional. O produto tem um ponto de ebulição de 130 °C a 0,45 kPa (4,5 mbar). 2062 g do produto podem ser isolados apresentando uma pureza de 98,6 % e um rendimento de 72 % de teoria.
Exemplos de 2 a 12 no carregamento de CO2 e na captação de CO2
[00137] Em um aparelho de controle termostático para medir equilíbrio gás-líquido, equipado com um controle de pressão, um meio de absorção do composto de acordo com os detalhes na Tabela 1, foi carregada a uma temperatura constante e em contato com dióxido de carbono gasoso a uma pressão constante, em que a pressão e temperatura foram variadas. O teor de CO2 absorvido no meio de absorção de carga foi determinado em cada caso, após o estado de equilíbrio foi alcançado e o grau de carregamento daí foi calculado como uma proporção molar de CO2 para amina, no meio de absorção carregado. As temperaturas e pressões estudadas e os graus de carga determinada para os mesmos encontram-se resumidos na Tabela 2. T abela 1:
Figure img0008
1 n-Butil-TAD: 4-(n-Butilamino)-2,2,6,6-tetrametilpiperidina 2 TAT: 4-(3-Dimetilamino-propilamino)-2,2,6,6-tetrametilpiperidina ou triacetonatriamina 3 EAE-TAD: 4-(2-Etilaminoetilamino)-2,2,6,6-tetrametilpiperidina Tabela 2:
Figure img0009
4AS: Absorvedor 5DS: Unidade de dessorçâo
[00138] Carregamentos de CO2 a temperaturas diferentes são apre-sentados na Tabela 2. A temperatura de 40°C corresponde à temperatura da carga no absorvedor. Neste caso, dependendo da composição do gás e do tipo de utilização, as diferentes pressões parciais de CO2 podem estar presentes (por exemplo, p (CO2) = 1 bar ou p (CO2) = 3 bar). A temperatura de 110°C ou 120°C, corresponde à temperatura de dessorçâo no qual o solvente é regenerado novamente no segundo aparelho (unidade de dessorçâo). A dessorçâo é habitualmente executada em uma gama de pressão entre 1.5 e 2.5 bar, em que a pressão parcial de CO2 é de cerca de 1 bar. Em ambas as temperaturas (40°C e 110°C ou 120°C), o solvente tem diferentes cargas de CO2 e a diferença entre os dois valores corresponde à absorção de CO2. Quanto maior for esta absorção menor é a corrente de solvente na planta. Isto significa que não só redução dos custos de capital, visto que aparelhos menores são suficientes, mas também tem um grande efeito sobre a temperatura de dessorçâo para ser empregue na unidade de dessor- ção.
[00139] Em comparação com o meio de absorção da técnica anteri- or (AM 1, AM 2 e AM 3), o meio de absorção de acordo com a invenção (AM 4, AM 5 e AM 7) mostra acentuadamente maiores captações de CO2. Isto é equivalente a uma economia de energia de regeneração, que por sua vez significa uma redução nos custos da operação, por exemplo no que diz respeito à quantidade de vapor para a regeneração do solvente.
[00140] Completamente e surpreendentemente, o meio de absorção AM 5 de acordo com a invenção - uma mistura de n-butil-TAD e TAT - além disso, mostra uma captação acentuadamente mais elevada de CO2 do que o meio de absorção AM 4 de acordo com a invenção, que compreende somente TAT como amina. Com base nos resultados para o meio de absorção AM 3 e AM 4, uma captação de CO2 na faixa dos valores de 0,8 a 1,2 teria sido esperada, por exemplo 10. O fato de que a captação de CO2 no Exemplo 10 melhorada assim acentuadamente poderia não ter sido presvista e foi por esse motivo completamente surpreendente.
[00141] Além disso, existe o fato de que as captações de CO2 de-terminadas nos Exemplos de 8 a 12 foram realizadas em uma temperature de regeneração de 110 °C. Particularmente, no caso dos meios de absorção de AM e AM, 1 2, as temperaturas de regeneração de 120 0 C ter sido necessário. Isto significa que, ao utilizar os meios de absorção 4 AM, AM e PM 7 5, a energia de regeneração é reduzida. Para operaras usinas, duas opções resultar daí a) A temperatura de regeneração de 120°C, é mantida, e uma maior absorção de CO2 resultante pode ser esperado devido à carga menor de Cθ2θ 120°C. Isto leva a uma diminuição da velocidade de circulação do meio de absorção. Taxa de circulação no contexto da presente invenção se destina a ser a frequência com que uma quantidade definida de meio de absorção deverá ser distribuída no dispositivo de acordo com a invenção, - uma planta de absorção-dessorção - a fim de libertar uma quantidade definida de uma mistura de gases possuindo um teor definido de CO2 a partir desta CO2. b) Uma temperatura de regeneração de 110 °C é selecionada, e isto leva as economias da energia de regeneração.
Exemplos 13 - 15 no comportamento da corrosão
[00142] O método analítico eletroquímico correspondente (método gráfico de Tafel) foi realizado de acordo com Kladkaew, N et al. em Eng. Chem. Res. 2009, 48, 8913-8919 ou de acordo com a norma ASTM G59-97e1. Os resultados correspondentes são compilados na Tabela 4. Tabela 4:
Figure img0010
[00143] O meio de absorção AM 5 de acordo com a invenção tem acentuadamente menores taxas de corrosão comparadas com o meio de absorção da técnica anterior (AM 1 e AM 3) e desse modo aumenta a vida de service da usina e permite o uso de materiais mais favoráveis, e assim os custos de capital são reduzidos.
Exemplos de 16 a 22 no comportamento da separação de fase
[00144] Em um recipiente de vidro resistente à pressão, um meio de absorção de compostos de acordo com os detalhes na tabela 5, foi carregado e saturado com CO2 a 20°C e à pressão atmosférica através da adição de gelo seco ou por passagem através de uma mistura gasosa de 80% em volume de nitrogênio, 6% em volume de oxigénio e 14% em volume de CO2. O recipiente de vidro foi, então, fechado e o meio de absorção de CChfoi carregado com aquecida lentamente em um banho de óleo até a separação em duas fases liquidas ocorreu, o que poderia ser reconhecido como turbidez da mistura previamente clara. As temperaturas de separação de fases assim determinados es tão sumariados na Tabela 6. Tabela 5:
Figure img0011
1 n-Butil-TAD: 4-(n-butilamino)-2,2,6,6-tetrametilpiperidina 2 n-Propil-TAD: 4-(n-propilamino)-2,2,6,6-tetrametilpiperidina 3 Metil-TAD: 4-metilamino-2,2,6,6-tetrametilpiperidina 4 TAT: 4-(3-dimetilamino-propilamino)-2,2,6,6-tetrametilpiperidina ou tri aceto natri amina Tabela 6:
Figure img0012
n. d. não determinada
[00145] Para o meio de absorção AM 4 que contem somente TAT como amina, nenhuma separação de fase foi observada no estado saturado em 1 bar da pressão parcial de CO2, até mesmo no aquecimento a 125°C. Os exemplos mostram que escolhendo as proporções quantitativas de TAT e n-alquil-TAD, a temperatuda da separação de fase pode ser ajustada para o meio de absorção carregado com os gases ácidos.

Claims (18)

1. Processo para absorção de um gás ácido a partir de uma mistura de gás por meio do contato da mistura de gás com um meio de absorção, caracterizado pelo fato de que um meio de absorção é usado o qual compreende pelo menos água com solvente e pelo menos uma amina (a) da Fórmula (I):
Figure img0013
na qual R1 = radical alifático apresentando de 2 a 6 átomos de carbono e apresentando pelo menos um grupo amino, e R2 = hidrogênio, um grupo alquila Ci-4 ou um radical r1.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de absorção compreende pelo menos uma amina (a) da Fórmula (II):
Figure img0014
na qual R3 = hidrogênio ou grupo Ci-4 alquila, de preferência grupo metila ou hidrogênio, e R4 = grupo Ci-4 alquila, n = de 2 a 4.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado pelo fato de que o meio de absorção compreende pelo menos uma amina (A) da Fórmula (II), na qual R3, R4 = metila, e n = 3.
4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o meio de absorção compreende uma outra amina (B) da Fórmula (III)
Figure img0015
na qual R5 = grupo Ci-6 alquila, de preferência, n-butila.
5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o meio de absorção usado compreende ainda um outro solvente físico (C).
6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o meio de absorção usado compreende sulfolano como solvente físico (C).
7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o meio de absorção usado compreende: de 60 a 80% em peso de água, e, opcionalmente, solvente (C), de 1 a 40% em peso da amina (A), e de 0 a 39% em peso da amina (B).
8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o meio de absorção usado compreende inibidores de corrosão, ativadores, desespumantes e/ou aditivos promotores de umectação.
9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o gás natural ou gás de síntese é usado como mistura de gás.
10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a pressão parcial do gás ácido é de 10 a 2000 kPa(0,1 a 20 bar).
11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que os gases ácidos são absorvidos em uma temperatura de 20 a 60°C.
12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que os gases ácidos são des- sorvidosem uma temperatura de 60 a 100°C.
13. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o gás ácido compreende dióxido de carbono.
14. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o meio de absorção, após ter sido posto em contato com a mistura de gás, é aquecido até uma temperatura em que uma separação de fase em uma fase líquida aquosa e uma fase líquida orgânica ocorre.
15. Processo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o gás ácido é dessorvido da fase líquida aquosa por meio da redução da pressão e/ou fornecimento de calor, a fase líquida resultante é combinada com a fase líquida orgânica obtida na separação de fase e as fases líquidas combinadas são mais uma vez, como meio de absorção, posta em contato com a mistura de gás.
16. Processo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que após a separação de fase, o gás ácido é dessorvido da mistura de duas fases resultante por meio da extração com um gás.
17. Meio de absorção contendo amina, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos água com solvente, pelo menos uma amina (A) da Fórmula (I)
Figure img0016
na qual R1 = radical alifático apresentando de 2 a 6 átomos de carbono e apresentando pelo menos um grupo amino, e R2 = hidrogênio, um grupo C1-4 alquila ou um radical R1, e adicionalmente uma outra amina (B) da Fórmula (III)
Figure img0017
na qual R5= grupo C1-6 alquila, de preferência, grupo butila.
18. Dispositivo para separação dos gases ácidos a partir de uma mistura de gás, que compreende uma unidade de absorção, uma unidade de desabsorção e um meio de absorção circulante, o dito dispostivio sendo caracterizado pelo fato de que compreende um meio de absorção, como definido na reivindicação 17.
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