BR112013018916B1

BR112013018916B1 - método para remoção de sais de base estáveis ao calor de uma solução básica contaminada, e uso dos mesmos em um processo para recuperação de gás ácido a partir de uma corrente de gás ácido

Info

Publication number: BR112013018916B1
Application number: BR112013018916-9A
Authority: BR
Inventors: Paul Joseph Parisi
Original assignee: Electrosep Technologies Inc.
Priority date: 2011-01-24
Filing date: 2012-01-24
Publication date: 2021-01-12
Also published as: WO2012100330A1; EP2667958A1; US9908085B2; BR112013018916A2; EP2667958B1; US20130309155A1; CN103458998A; PL2667958T3; MX368320B; CN103458998B; US20180141002A1; EP2667958A4; CA2824950C; CA2824950A1; MX2013008580A; AU2012210998B2; US10232314B2

Abstract

MÉTODO PARA REMOÇÃO DE SAIS DE BASE ESTÁVEIS AO CALOR DE UMA SOLUÇÃO BÁSICA CONTAMINADA, E USO DOS MESMOS EM UM PROCESSO PARA RECUPERAÇÃO DE GÁS ÁCIDO A PARTIR DE UMA CORRENTE DE GÁS ÁCIDO É revelado um método para remoção de sais de base estáveis ao calor, tais como, sais de amina. O método da presente invenção pode ser usado para reduzir o nível de sais estáveis ao calor em uma corrente de gás de solvente em um processo de remoção de gás ácido. Um solvente no qual a alta carga com baixo teor de gás ácido é primeiro esgotada para obter uma carga com baixo teor de gás aceitável. A solução com baixo teor é então regenerada usando um ou mais métodos. A base purificada ou solução de amina pode ser usada novamente para remover os gases ácidos de uma corrente de gás. Um processo para recuperar o gás ácido de uma corrente de gás ácido também é revelado. O processo também compreende uma redução do nível de sais estáveis ao calor na corrente de gás de solvente

Description

MÉTODO PARA REMOÇÃO DE SAIS DE BASE ESTÁVEIS AO CALOR DE UMA SOLUÇÃO BÁSICA CONTAMINADA, E USO DOS MESMOS EM UM PROCESSO PARA RECUPERAÇÃO DE GÁS ÁCIDO A PARTIR DE UMA CORRENTE DE GÁS ÁCIDO

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere a remoção de sais de base estáveis ao calor a partir de correntes liquidas. Mais especificamente, a presente invenção se refere a um método para converter uma corrente com baixo teor de amina, semifraca ou rica em uma corrente de com baixo teor de amina ou teor mais baixo e removendo o sal da amina estável ao calor da solução com baixo teor. A presente invenção também se relaciona a utilização deste método de remoção de um processo para a recuperação de gás ácido a partir de uma corrente de gás ácido.

HISTÓRICO DA INVENÇÃO

Foi proposta uma grande variedade de processos de absorção para a remoção de gases ácidos, tais como, por exemplo, dióxido de carbono, sulfeto de hidrogênio, dióxido de enxofre, trióxido de enxofre, dissulfeto de carbono, cianeto de hidrogênio, sulfeto de carbonila e outros, a partir de correntes de gás processual que utilizam absorventes que compreendem aminas.

Tais processos de absorção normalmente envolvem a passagem da corrente de gás processual, contendo um ou mais dos gases ácidos de uma zona de absorção em que é contatado com um baixo teor de solvente compreendendo um absorvente, tal como, uma solução de base. Uma corrente de gás de produto, esgotada nos gases ácidos em relação à corrente de gás processual, é retirada da zona de absorção como um produto. Uma corrente de solvente rico compreendendo o absorvente e os gases ácidos absorvidos também é retirada a partir da zona de absorção e passada para uma zona de regeneração, por exemplo, uma coluna de separação, em gue os gases ácidos absorvidos são dessorvidos do solvente para proporcionar uma corrente de gás residual que compreende os gases ácidos e a corrente com baixo teor de solvente descrita anteriormente no presente documento.

Um problema comum em tais processos de absorção de gases ácidos é que os sais de base estáveis ao calor são formados durante uma ou ambas as etapas de adsorção e regeneração, como um subproduto. Sais estáveis ao calor podem ser formados, por exemplo, quando ácidos fortes, tais como, ácido clorídrico ou ácido sulfúrico estão presentes no gás processual.

Sais estáveis ao calor também podem ser formados quando ânions sulfito são oxidados em ânions sulfato em processos de recuperação de SO2 amina. íons típicos que formam sais estáveis ao calor, ou seja, os ânions estáveis ao calor incluem, por exemplo, ânions sulfato, ânions tiossulfato, ânions politionato, ânions tiocianato, ânions acetato, ânions formato, ânions nitrato, ânions cloreto, íons oxilato e além de aminas adequadas para lavagem com H2S e CO2, ânions sulfito. Sais estáveis ao calor, geralmente, não têm capacidade de absorção para os gases ácidos e não são regeneráveis sob as condições do processo. Portanto, o nível de sais estáveis ao calor tem de ser controlado de forma a manter um nível adequado de capacidade de absorção para os gases ácidos.

A eletrodiálise foi proposta como método para a remoção de sais estáveis ao calor a partir de bases contendo correntes, tais como correntes contendo aminas. Em um processo típico de eletrodiálise (vide, por exemplo, Patente US número 5.910.611) um cáustico, por exemplo, hidróxido de sódio, é adicionado à corrente contendo o sal de amina estável ao calor, a fim de dissociar o ânion estável ao calor a partir do sal estável ao calor e proporcionar uma amina na forma de base livre e um sal estável ao calor simples, por exemplo, o sulfato de sódio. O sal simples é então separado por eletrodiálise convencional em que os íons carregados permeiam através de membranas seletivas de ânion-cátion. A amina, sendo não iônica, não permeia através das membranas e é descarregada da zona de eletrodiálise como um produto.

Um processo de eletrodiálise alternativa (Patente US número 6.517.700) realiza a remoção do ânion estável ao calor, neutralizando o ânion diretamente com uma base em uma zona de eletrodiálise modificada. Neste processo, as perdas de amina são significativamente reduzidas. Nenhuma base é adicionada diretamente à solução de amina. A corrente residual é constituída pelos ânions neutralizados removidos da corrente de amina, tal como no processo descrito pela Patente US número 5.910.611.

Um processo de troca de íons (Patente US 4.970.344) atinge a remoção de ânions estáveis ao calor através da utilização de resinas de troca iônica adequadas e o uso de uma ou de ambas as soluções básicas e ácidas para regenerar as resinas de troca iônica.

Alternativamente, os métodos de recuperação de sal de amina estável ao calor podem ser utilizados vide, por exemplo, Kohl & Nielson "Gas Purification" quinta edição, Gulf Publishing, Houston TX, 1997.

Para todos estes métodos, a presença de ânions regeneráveis na corrente de amina leva a processos ineficientes, rendimento reduzido e aumento de custos. Unidades de recuperação de tamanho maior são necessárias para superar essas deficiências. Uma vez que os ânions regeneráveis se comportarão de uma maneira semelhante aos ânions não regeneráveis em processos iônicos, será necessário um aumento da área de superfície de membrana ou volume de resina de troca iônica. Também serão necessários aumentos das quantidades de produtos químicos de neutralização e de energia elétrica e/ou regeneração de produtos químicos. Para processos térmicos será necessário desenvolver produtos químicos de neutralização.

Para todos estes métodos, a quantidade de resíduos gerada aumenta com a quantidade e concentração de ânions não regeneráveis na solução a ser tratada. Volumes de resíduos tipicamente mais altos resultarão proporcionalmente em maiores perdas de aminas.

As aminas primárias e secundárias podem formar carbamatos quando reagidas com CO2 como descrito na reação 1 abaixo para o caso de uma amina secundária.
R2NH + CO2 -> R2NHCOO- + H+

O carbamato resultante é iônico e será removido com outros ânions estáveis ao calor e não estáveis ao calor em processos de recuperação iônica (eletrodiálise e troca de íon), resultando em um aumento nas perdas de amina.

Assim, é imperativo assegurar que a amina a ser tratada tenha um teor tão baixo quanto possível, especialmente no que diz respeito ao seu carregamento com baixo teor de CO2 a fim de reduzir as perdas de amina e maximizar a capacidade e eficiência de remoção.

Em certas aplicações de lavagem, há pouca necessidade de atingir concentrações baixas do gás ácido nos gases tratados. Um exemplo disto é a captura de carbono a partir de gases de combustão, em que a recuperação de gás ácido total de 90 % é aceitável. As concentrações de CO2 do gás tratado podem, assim ser superiores a 1 %. Essa alta concentração de gás tratado não necessita de um elevado grau de fraqueza na alimentação de amina à torre de absorção.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção em primeiro lugar diz respeito a um método para a remoção de sais básicos e estáveis ao calor a partir de uma solução aquosa básica contaminada, a dita solução compreendendo pelo menos uma base na forma de sal com ânions estáveis ao calor que lhe estão associados, compreendendo o método:

a) passagem de uma corrente de alimentação que compreende a dita solução básica aquosa contaminada para a zona de regeneração para a obtenção de uma corrente com baixo teor de solvente e regenerada que compreende os sais básicos estáveis ao calor, a corrente de alimentação antes da zona de regeneração apresentando um carregamento de gás ácido de base superior a 1.000 ppm; e
b) passagem de toda ou uma porção da corrente com baixo teor de solvente regenerada para uma unidade de recuperação de modo a produzir uma corrente de produto que compreende, pelo menos, em parte, uma base na forma de base livre em que o nível de sais básicos e estáveis ao calor tem sido reduzido pela unidade de recuperação.

onde a dita corrente de alimentação na etapa (a) compreende pelo menos uma porção de uma corrente com baixo ou alto teor de base em um processo de recuperação de gás ácido, dita corrente com baixo ou alto teor de base compreendendo pelo menos em parte carbamatos de formação de amina primários e/ou secundários em contato com o gás ácido, ditos carbamatos sendo também removidos pelo método da solução básica aquosa contaminada.

De preferência, a corrente de alimentação na etapa (a) compreende pelo menos uma porção de uma corrente com baixo ou alto teor de base, em um processo de recuperação de gás ácido de base. Portanto, na etapa a), uma corrente de gás residual contendo gases ácidos pode também ser obtida e a corrente do produto obtida na etapa b) pode ser usada como um absorvente no processo de recuperação de gás ácido de base.

De preferência, na etapa (a) , pelo menos uma base da corrente de alimentação compreende aminas, amidas, outras bases orgânicas e/ou inorgânicas, que permitem a absorção regenerável e dessorção dos gases ácidos ou suas misturas. A corrente de alimentação pode também conter água e amina(s) na forma de base livre.

De preferência, a corrente de alimentação antes da zona de regeneração apresenta uma carga de gás ácida de base superior a 10.000 ppm, mais preferencialmente superior a 1.000 ppm. A corrente com baixo teor de solvente é alimentada à unidade de recuperação após a zona de regeneração, então apresenta uma base de carga de gás ácido inferior a 10.000 ppm, mais preferencialmente inferior a 1.000 ppm.

A invenção também diz respeito à utilização do método, tal como definido no presente documento, para a remoção de sais básicos estáveis ao calor, a partir de uma solução de base aquosa contaminada, em um processo para a recuperação de gás ácido a partir de uma corrente gasosa ácida.

A invenção também se refere a um processo para a recuperação de gás ácido a partir de uma corrente de gás ácido, o processo compreendendo as etapas de:
a) passagem de uma corrente de gás ácido para uma zona de absorção, em que a corrente de gás ácido está em contato com um baixo teor de solvente compreendendo pelo menos uma base, que é um absorvente de gases ácidos, dito absorvente compreendendo pelo menos em parte amina(s) primária e/ou secundária formando carbamatos em contato com o gás ácido;
b) a retirada a partir da zona de absorção de uma corrente de gás de produto esgotada de gases de ácido em relação à corrente de gás;
c) retirada da zona de absorção de uma corrente de rica em solvente que compreende o absorvente e gases ácidos absorventes;
d) passagem da corrente rica em solvente para uma primeira zona de regeneração, onde:
os ditos gases ácidos absorvidos e ditos carbamatos são dessorvidos da corrente rica em solvente para prover uma primeira corrente de gás residual que compreende os gases ácidos, e
uma primeira corrente pobre em solvente sendo formada, a primeira corrente com baixo teor de solvente compreendendo base(s) na forma de sal apresentando ânions estáveis ao calor associados a mesma e apresentando uma carga de gás ácido de base superior a 1.000 ppm; e
e) passagem da primeira corrente com baixo teor de solvente retirada da zona de regeneração para a zona de absorção da etapa (a) para um tratamento adicional em um processo de ciclo;
f) retirada parcial de uma quantidade da primeira corrente pobre em solvente antes da zona de absorção;
g) passagem da dita quantidade da primeira corrente pobre em solvente para uma segunda zona de regeneração;
toda ou uma porção de gases ácidos absorvidos restantes que não foram dessorvidos na etapa d) são dessorvidos a partir da quantidade da primeira corrente com baixo teor de solvente para proporcionar uma segunda corrente de gás residual que compreende os gases ácidos, e
uma segunda corrente com baixo teor de solvente é formada, a segunda corrente com baixo teor de solvente compreendendo também base(s) na forma de sal apresentando ânions estáveis ao calor associados aos mesmos;
h) passagem da segunda corrente com baixo teor de solvente para uma unidade de recuperação para a produção de uma corrente de base que compreende pelo menos em parte, uma base em forma de base livre em que o nivel dos ditos sais básicos e estáveis ao calor foi removido pela unidade de recuperação, e
i) passagem da corrente de base para a zona de absorção utilizada na etapa (a) para reagir com a corrente de gás ácido, em um processo de ciclo.

De preferência, pelo menos uma base compreende amina(s), amida(s), outras bases orgânicas e/ou inorgânicas, que permitem a absorção regenerável e dessorção dos gases ácidos ou uma mistura dos mesmos. As primeira e segunda correntes de gás residual com baixo teor de solvente podem também compreender água e amina (s) na forma de base livre.

De preferência, a primeira e a segunda correntes de gás residual compreendendo gases ácidos são combinadas.

No método e processo descritos no presente documento, a(s) zona(s) de regeneração são de preferência uma coluna de extração e a unidade de recuperação pode ser uma unidade de eletrodiálise, uma unidade de destilação ou de uma unidade de troca de ions.

No método e processo descritos no presente documento, as aminas podem ser monoetanolamina, metildietanolamina, dietanolamina, aminoetoxietanol, diisopropil amina ou uma sua mistura. Outras aminas ou amidas conhecidas na arte como um absorvente de gases ácidos podem ser utilizadas.

A zona de regeneração pode ser uma coluna de separação ou qualquer outro método convencional de separação de soluções básicas contendo gases ácidos, tais como regeneração flash, etc.

Vantajosamente, no método e no processo acima, a corrente de alimentação indo para a unidade de recuperação é também regenerada, de preferência separada, em uma zona de regeneração adicional fornecendo um gás ácido regenerável e uma corrente de teor mais baixo que é injetada dentro da unidade de recuperação, onde é produzida uma corrente de base que tem um teor de base superior em uma forma livre. A corrente de base pode então ser reutilizada no processo de recuperação de gás. Por conseguinte, é possível manter o nível de sais estáveis ao calor na alimentação pobre em solvente para a zona de absorção de um processo de absorção de gás ácido a um nível suficientemente baixo para não interferir significativamente com a absorção de gás ácido.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 é um fluxograma que ilustra um processo conhecido em que uma unidade de recuperação é utilizada no contexto de um processo de tratamento de gás para remover os sais estáveis ao calor.
A figura 2 é um fluxograma parcial, que ilustra um processo de acordo com uma modalidade da presente invenção, onde a corrente de solução de amina que desliza e é alimentada à unidade de recuperação é removida dos gases de ácido antes de ser alimentada na unidade de recuperação de amina.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES DA INVENÇÃO

Correntes de alimentação adequadas para utilização de acordo com a presente invenção incluem geralmente qualquer corrente de líquido compreendendo uma amina na forma de sal apresentando ânions estáveis ao calor que estão associados à mesma. Tipicamente, os correntes de alimentação são aquosas e compreendem também, pelo menos em parte, uma amina na forma de base livre. A concentração dos sais estáveis ao calor é tipicamente de cerca de 0,1 a 25 por cento em peso (% em peso) com base na corrente de alimentação total.

Com o termo "cerca de" utilizado no presente documento, deve ser entendido que as medidas indicadas no presente pedido de patente tem uma precisão que não pode ser inferior à precisão do aparelho utilizado para obter esta medida. É comumente aceito que uma medida de 10 % de precisão englobe o termo "cerca de".

No sulfeto de hidrogênio e processos de absorção de gás ácido de dióxido de carbono, a concentração de sais de amina estáveis ao calor é geralmente de cerca de 1 a 5 % em peso. Nos processos de absorção de gás ácido de dióxido de enxofre, a concentração de sais de amina estáveis ao calor é geralmente de cerca de 1 a 15 % em peso.

A concentração de amina na forma de base livre é tipicamente de cerca de 5 a 60 % em peso, mais tipicamente de 20 a 50 %. A concentração de água, quando presente, compreende, tipicamente, o equilíbrio da corrente de alimentação, e é, preferencialmente, de cerca de 30 a 95 % em peso, e mais preferivelmente de cerca de 40 a 70 % em peso, com base na corrente de alimentação total.

Não é incomum para as correntes de alimentação compreenderem pequenas quantidades, por exemplo, menos que cerca de 2 % em peso de outros ingredientes, tais como, por exemplo, antiespumantes ou antioxidantes.

A fonte de corrente de alimentação é compreendida, tipicamente, a partir do circuito de circulação de solvente de um processo de absorção de gás ácido. Muitas vezes, a corrente de alimentação compreende um turbilhão da corrente com baixo teor de solvente, isto é de solvente regenerado, a partir da coluna de extração de vapor, de um processo de absorção de gás ácido, tal como descrito no presente documento. No entanto, deve ser compreendido gue a fonte de corrente de alimentação não é um aspecto critico da presente invenção. Além disso, o gás ácido especifico a ser absorvido no processo de absorção de gás ácido não é um aspecto importante da presente invenção. Gases ácidos típicos incluem sulfeto de hidrogênio, dióxido de carbono e dióxido de enxofre. Quando o sulfeto de hidrogênio está presente na corrente de gás processual, a sua concentração varia tipicamente de cerca de 10 a 50.000 partes por milhão de volume ("ppmv") ou mesmo até 30 por cento de volume (% em vol) ou mais. Quando o dióxido de carbono está presente na corrente de gás processual, a sua concentração varia geralmente entre cerca de 2 a 30 % em volume, embora os níveis de dióxido de carbono tão elevados como cerca de 90 % em volume ou mais não sejam incomuns. Quando os óxidos de enxofre estão presentes na corrente de gás, ou seja, dióxido de enxofre e/ou trióxido de enxofre, a sua concentração total varia tipicamente entre cerca de 500 ppmv a 50 % em volume, embora níveis tão elevados quanto de 70 % em volume ou mais sejam possíveis. As correntes de gás processual compreendem, tipicamente, outros ingredientes tais como, por exemplo, nitrogênio, água, oxigênio, hidrocarbonetos leves e os derivados de enxofre dos hidrocarbonetos leves, por exemplo, mercaptanos.

As aminas adequadas incluem, por exemplo, alifáticos, aromáticos, as aminas heterocíclicas e amidas. Alcanolaminas típicas apropriadas para utilização de acordo com a presente invenção incluem, por exemplo, monoetanolamina, dietanolamina, trietanolamina e metildietanolamina. Alquilenoaminas típicas incluem, por exemplo, etileno diamina e os seus derivados alquila. Aminas aromáticas típicas incluem, por exemplo, anilina e xilidina. Aminas heterocíclicas típicas incluem, por exemplo, piperazina e os seus derivados. Amidas típicas incluem, por exemplo, piperazinona. A monoetanolamina, metildietanolamina, dietanolamina, aminoetoxietanol, diisopropil amina ou suas misturas são conhecidas na técnica do absorvente de ácido.

Sais estáveis ao calor, muitas vezes se formam durante a absorção ou a regeneração no processo de absorção de gases ácidos. Tal como utilizado no presente documento, o termo "sais estáveis ao calor" entende-se qualquer base ou de sal de amina que não possa ser regenerado de acordo com as condições de regeneração do processo ou condições típicas de regeneração. Por exemplo, as condições típicas para regeneração da amina incluem extração por vapor em uma coluna de destilação a uma temperatura de cerca de 75 °C a 160 °C e a uma pressão de cerca de 0,2 a 3 atmosferas (20,27 a 303, 98 kPa) . Sais estáveis ao calor são também conhecidos pelos versados na arte como os sais cujos ânions correspondem aos ácidos não voláteis ou fortes em relação à resistência dos gases ácidos que são absorvidos regeneradamente. Os versados na técnica podem determinar quais ânions podem formar sais estáveis ao calor, dependendo da amina específica e gás ácido. íons típicos que formam sais estáveis ao calor, ou seja, ânions estáveis ao calor incluem, por exemplo, ânions sulfato, ânions nitrato, ânions tiossulfato, ânions tiocianato, ânions de halogeneto, ânions nitrito, ânions politionato, ânions acetato, ânions formato, ânions oxalato e misturas dos mesmos. Ãnions sulfito, que são ânions regeneráveis por calor, podem ser estáveis ao calor, por exemplo, quando presentes em sulfeto de hidrogênio ou um processo de absorção de dióxido de carbono.

De acordo com a presente invenção, é possível manter o nível de sais estáveis ao calor na alimentação com baixo teor de solvente para uma zona de absorção de um processo de absorção de gás ácido a um nível suficientemente baixo para não interferir significativamente com a absorção de gás ácido.

Quando o absorvente compreende uma monoamina, tal como para a absorção de sulfeto de hidrogênio e dióxido de carbono ou uma amida, para a absorção do dióxido de enxofre, o teor de sais estáveis ao calor do absorvente regenerado é de preferência inferior a cerca de 0,25 equivalentes de sal estável ao calor por mol de amina ou amida, e mais preferencialmente inferior a cerca de 0,1 equivalente por mol de amina.

Quando o absorvente compreende uma diamina, tal como o dióxido de enxofre, o teor de sais estáveis ao calor do absorvente regenerado é tipicamente inferior a cerca de 1 equivalente de sal estável ao calor por mol de diamina, de preferência inferior a cerca de 0,8 equivalente por mol de diamina. Para algumas aplicações especiais, o nível de sais estáveis ao calor é mantido no intervalo de 0,5 a 0,9 equivalente por mol ou menos (Vide Patente US 5.019.361).

Na presente invenção, quando os níveis de gases ácidos com baixo teor de amina são demasiado elevados, tipicamente superiores a 1.000 ppm, a com baixo teor de amina da corrente de alimentação que desliza para a unidade de recuperação de amina pode ser ainda mais removida do gás ácido, a fim de reduzir a concentração do gás ácido na corrente de alimentação para a unidade de recuperação de amina.

A figura 1 ilustra um processo de recuperação de gás ácido convencional de amina com a sua unidade de recuperação de amina associada. A unidade de recuperação pode ser operada continuamente no local, ou trazida ao longo do tempo quando necessário.

Por exemplo, um gás processual composto de dióxido de carbono, ácido clorídrico com o restante constituído por vapor de água, metano, etano e nitrogênio é introduzido no processo através do tubo 2, e passado para a zona de absorção 1. Na zona de absorção 1, a corrente do processo de alimentação é colocada em contato com uma corrente com baixo teor de solvente através do tubo 5, a fonte da qual é definida como sendo composta de dietanolamina (ou de qualquer outra amina ou mistura de amina), o restante sendo principalmente água. A absorção na zona 1 é mantida a uma temperatura de cerca de 20 °C a 60 °C, e uma pressão de 1 a 150 atmosferas (101,33 a 15.198,75 kPa), e é composta por um depurador embalado da torre os detalhes dos quais são conhecidos dos versados na técnica. Outros tipos de aparelhos de absorção podem ser utilizados, uma vez que isso não é crítico para a presente invenção. Durante a absorção do dióxido de carbono, os sais de amina estáveis ao calor, ou seja, apresentando ânions cloreto associados aos mesmos, são formados.

Uma corrente de gás de produto, pelo menos parcialmente enfraquecida em dióxido de carbono em relação à corrente de gás de alimentação é descarregada a partir de uma zona de absorção 1 através do tubo 3.

Uma corrente rica em solvente que compreende dióxido de carbono absorvido e a amina é descarregada a partir de uma zona de absorção 1 através do tubo 4, e passada para uma zona de regeneração 6. Durante a regeneração, o dióxido de carbono é liberado a partir do absorvente. A zona de regeneração 6 pode ser uma coluna de destilação a vapor operada sob as condições de extração, a uma temperatura de cerca de 75 °C a 150 °C e a uma pressão de 1 a 5 atmosferas (101,33 a 506,63 kPa), cujos detalhes são conhecidos dos versados na técnica. O método particular e equipamento para a regeneração não são críticos para a presente invenção. É comum que os sais estáveis ao calor se formem na zona de regeneração.

Uma corrente superior de regeneração que compreende dióxido de carbono e água é descarregada da zona de regeneração 6 através do tubo 7. Amina regenerada ou baixo teor de solvente é descarregado a partir da zona 6 via corrente 5.

Um turbilhão é realizado a partir da corrente com baixo teor de amina, linha 5, e introduzido por meio da corrente 8 no dispositivo de recuperação de amina 9. A amina é retornada ao processo pelo menos parcialmente enfraquecida em amina nos sais estáveis ao calor através da linha 10.

De acordo com uma modalidade preferida da presente invenção ilustrada na figura 2, o processo de absorção de gás ácido e de regeneração compreende o processo da figura 1, em que o cone de sucção é obtido a partir da corrente com baixo teor de em amina, linha 5, e introduzida em uma zona de regeneração suplementar 11. Durante a regeneração, o dióxido de carbono e outros gases ácidos são liberados a partir do absorvente. Zona de regeneração adicional 11 pode ser uma coluna de destilação operada sob as condições de depuração a uma temperatura de 75 °C a 150 °C e a uma pressão de 1 a 5 atmosferas (101,33 a 506,63 kPa) , cujos detalhes são conhecidos dos versados na técnica. O método particular e equipamento para a regeneração não são críticos para a presente invenção.

Uma corrente aérea de regeneração que compreende dióxido de carbono, outros gases ácidos e água é descarregada a partir de uma zona de regeneração 11 através da linha 13 e pode ser combinada com a descarga da zona 6 de regeneração de corrente de gás ácido 7. Amina regenerada ou baixo teor de solvente é descarregado a partir de uma zona 11 via corrente 12, que é, pelo menos em parte, em seguida, alimentado a unidade de recuperação de amina 9. A amina é retornada ao processo pelo menos parcialmente empobrecida em sais estáveis ao calor de amina através da linha 10.

Todos os métodos conhecidos na técnica podem ser utilizados como uma unidade de recuperação 9, por exemplo, eletrodiálise, troca iônica ou destilação. Eletrodiálise e troca iônica são de preferência utilizadas para a recuperação de aminas secundárias ou terciárias, enquanto que a destilação é preferivelmente utilizada para a recuperação de aminas primárias. No entanto, e como mencionado acima, o método especifico e um aparelho para a regeneração de amina não é critico para a presente invenção.

EXEMPLO

Uma corrente com baixo teor de em amina contém 5.000 ppm de ânions estáveis ao calor e 25.000 ppm de gás com baixo teor de ácido, que deve ser considerado CO2 para fins ilustrativos. A com baixo teor de amina é enviada a uma unidade de recuperação de amina utilizando eletrodiálise como método de recuperação de amina. Esse exemplo seria igualmente válido para outros métodos de recuperação, tais como, a troca de ions e destilação.

Os ânions sendo removidos devem ser neutralizados. Considerando-se um peso médio equivalente a 50 para os ânions estáveis ao calor e 44 para CO2 100 g de solução de amina conteriam 0,01 g equivalentes de ânions estáveis ao calor e 0,0568 g de equivalentes de CO2. A quantidade total de ânions dissolvidos seria de 0,0668 g equivalentes. Presumindo-se 80 % de remoção de ânions dissolvidos, seria necessário 0,0534 (80 % de 0,0668), g de equivalentes de base neutralizante, tal como soda cáustica. 80 % de remoção reduziria a concentração de ânion no calor estável a cerca de 1.000 ppm e a concentração de CO2 na amina sendo devolvido a partir da unidade de recuperação de 5.000 ppm.

Mobilidade (eficiência de remoção) de ânions estáveis ao calor e CO2, neste exemplo é presumida como sendo equivalente. Remoção liquida de ânions estáveis ao calor seria de 4.000 ppm ou 0,4 g por 100 g de solução de alimentação. A remoção total necessária para atingir 0,4 g de remoção de ânion estável ao calor seria de 2,4 g dos quais 2,0 g seriam de CO2 o que poderia de outro modo ser removido utilizando métodos térmicos de regeneração de amina convencionais. Perdas de amina normalmente são diretamente proporcionais à taxa de remoção de ânions em geral. Além do carbamato de amina (um ânion formado pela reação de CO2 com aminas primárias ou secundárias) a concentração é tipicamente proporcional às concentrações magras de CO2 e assim as perdas elevadas de carbamato de amina seriam esperadas.

Conforme descrito na presente invenção, a carga de gás ácido com baixo teor de amina seria primeiro reduzida pela passagem da corrente de deslizamento com baixo teor de amina primeiro através de uma etapa de regeneração antes de ser enviada para a unidade de recuperação de amina. Neste exemplo, a corrente com baixo teor de amina contém 5.000 ppm de ânions estáveis ao calor e 25.000 ppm de CO2. A corrente de deslizamento é então enviada para uma zona de regeneração na qual a concentração de CO2 é reduzida a 500 ppm. Presumindo-se os mesmos pesos equivalentes médios como no exemplo anterior, a alimentação com baixo teor de amina para a zona de recuperação de amina conteria 0,01 g de equivalentes de ânions estáveis ao calor (tal como no primeiro caso) e 0,0114 g de equivalente de CO2. A concentração total do ânion dissolvido seria 0,0114 g de equivalentes. Presumindo-se 80 % de remoção de ânions dissolvidos, seria necessário 0,001 (80 % de 0,0114) g de equivalentes de base de neutralização tais como, cáusticos. Oitenta por cento da remoção reduziriam a concentração de ânion estável ao calor a 1.000 ppm e a concentração de CO2 de 100 ppm. Remoção líquida de ânions estáveis ao calor seria de 4.000 ppm ou 0,4 g por 100 g de solução de alimentação. A remoção total necessária para atingir 0,4 g de remoção de ânion estável ao calor seria de 0,44 g dos quais 0,04 g seriam de CO2. Assim, o objetivo de remover 0,4 g de ânions estáveis ao calor pode ser obtido em uma unidade de recuperação, com uma capacidade de 0,44 g em comparação com uma unidade com uma capacidade de 2,4 g no primeiro exemplo, sem a zona de separação adicional, tal como descrito na presente invenção ou a cerca de 5,5 vezes menor. Os requisitos de neutralização seriam reduzidos proporcionalmente. As perdas de amina seriam reduzidas por um fator ainda maior, como um resultado da redução da concentração de carbamato se amina primária e/ou secundária estivessem presentes na solução de amina.

Naturalmente, inúmeras modificações podem ser feitas nas modalidades acima sem nos afastarmos do escopo da presente invenção.

Claims

Método para a remoção de sais de base estáveis ao calor a partir de uma solução aquosa básica contaminada, a dita solução compreendendo pelo menos uma base na forma de sal com ânions estáveis ao calor associados à mesma, dito método caracterizado por compreender:
- a) passar uma corrente de alimentação que compreende a dita solução aquosa básica contaminada para uma zona de regeneração suplementar para a obtenção de uma corrente com baixo teor de solvente compreendendo os ditos sais de base estáveis ao calor, a corrente de alimentação antes da zona de regeneração apresentando uma carga de gás ácido de base de mais de 1.000 ppm, e
- b) passar toda ou uma porção da dita corrente com baixo teor de solvente regenerada para uma unidade de recuperação de modo a produzir uma corrente de produto que compreende, pelo menos, em parte, uma base na forma de base livre em que o nível de sais básicos e estáveis ao calor tem sido reduzido pela unidade de recuperação;
em que a dita corrente de alimentação na etapa (a) compreende uma corrente de deslizamento de uma zona de regeneração primária que faz parte de um sistema de recuperação de gás ácido, o sistema de recuperação de gás ácido compreendendo uma zona de absorção que recebe uma corrente de gás ácido compreendendo o gás ácido e uma corrente de com baixo teor de solvente para absorver o gás ácido do mesmo e produzindo uma corrente de solvente rica que é fornecida para a zona de regeneração primária, dita corrente de deslizamento compreendendo, pelo menos em parte, carbamatos de formação de amina primária e/ou secundária quando em contato com o gás ácido.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que na etapa a), uma corrente de gás residual contendo gases ácidos é também obtida.
Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a corrente de produto produzida na etapa b) é utilizada como um absorvente no dito processo de recuperação de gás ácido de base.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que na etapa (a), a dita pelo menos uma base da corrente de alimentação compreende aminas, amidas, outras bases orgânicas e/ou inorgânicas, que permitem a absorção regenerável e dessorção dos gases ácidos, ou mistura dos mesmos.
Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as ditas aminas são monoetanolamina, metildietanolamina, dietanolamina, aminoetoxietanol, diisopropil amina ou uma sua mistura.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a corrente de alimentação compreende ainda água e amina(s) na forma de base livre.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a zona de regeneração suplementar é uma coluna de extração.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a unidade de recuperação é uma unidade de eletrodiálise, uma unidade de destilação ou uma unidade de troca de íons.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a corrente com baixo teor de solvente após a zona de regeneração é alimentada à unidade de recuperação apresentando uma carga de gás ácido de base de menos de 1.000 ppm.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a corrente de alimentação antes da zona de regeneração tem uma carga de gás ácido de base superior a 10.000 ppm.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a corrente com baixo teor de solvente sendo alimentada à unidade de regeneração após a zona de regeneração apresenta uma carga de gás ácido de base inferior a 10.000 ppm.
Uso do método para a remoção de sais de base estáveis ao calor a partir de uma solução de base aquosa contaminada, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por ser em um processo para a recuperação de gás ácido a partir de um fluxo de gás ácido.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda:
c) passar a corrente de gás ácido para a zona de absorção, em que a corrente de gás ácido está em contato com a corrente com baixo teor de solvente compreendendo a pelo menos uma base, que é um absorvente de gases ácidos, dito absorvente compreendendo pelo menos em parte a(s) amina(s) primária e/ou secundária formando carbamatos em contato com o gás ácido;
d) retirar da zona de absorção de uma corrente de gás de produto esgotada de gases de ácido em relação à corrente de gás ácido;
e) retirar da zona de absorção a corrente com alto teor solvente que compreende o absorvente e gases ácidos absorventes;
f) passar a corrente com alto teor de solvente para a zona de regeneração primária, em que:
os ditos gases ácidos absorvidos e ditos carbamatos são dessorvidos da corrente com alto teor de solvente para prover uma primeira corrente de gás residual que compreende os gases ácidos, e
uma primeira corrente com baixo teor de solvente sendo formada, a dita primeira corrente com baixo teor de solvente compreendendo base(s) na forma de sal apresentando ânions estáveis ao calor associados a mesma e apresentando uma carga de gás ácido de base superior a 1.000 ppm; e
g) passar a primeira corrente com baixo teor de solvente retirada da zona de regeneração primária para a zona de absorção da etapa (c) para um tratamento adicional em um processo de ciclo;
h) retirar parcialmente uma quantidade da primeira corrente com baixo teor de solvente antes da zona de absorção para produzir a corrente de deslizamento da zona de regeneração primária; e
i) após etapas a) e b), passar a corrente de produto para a zona de absorção utilizada na etapa (c) para reagir com a corrente de gás ácido, em um processo de ciclo.
Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dito pelo menos um composto base de amina(s), amida(s), outra(s) base(s) orgânica(s) e/ou inorgânica(s) permite a absorção regenerável e dessorção dos gases ácidos, ou uma mistura dos mesmos.
Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que as aminas são monoetanolamina, metildietanolamina, dietanolamina, aminoetoxietanol, diisopropil amina ou uma mistura dessas.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 15, caracterizado pelo fato de que as primeira e segunda correntes com baixo teor de solvente também compreendem água e amina(s) na forma de base livre.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 16, caracterizado pelo fato de que as zonas de regeneração suplementar são as colunas de extração.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 17, caracterizado pelo fato de que a unidade de recuperação é uma unidade de eletrodiálise, uma unidade de destilação ou de uma unidade de troca de íons.