BR112014019344B1 - Solução aquosa que absorve eficientemente erecupera dióxido de carbono no gás de exaustão e método para recuperar o dióxido de carbono usando a mesma - Google Patents

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Abstract

solução aquosa que absorve eficientemente e recupera dióxido de carbono no gás de exaustão e método para recuperar o dióxido de carbono usando a mesma. é descrita uma solução aquosa para a absorção e recuperação de dióxido de carbono de um gás que contém dióxido de carbono, a solução aquosa contendo um composto amino álcool representado pela fórmula 1 e um composto amina representado pela fórmula 2, fórmula 1 em que r representa um grupo alquila que possui 1 a 5 átomos de carbono e n representa 1 ou 2. fórmula 2 em que x representa -nr1r2; y representa nr3r4; r1, r2, r3 e r4 podem ser iguais ou diferentes e cada um representa um grupo alquila que possui 1 a 3 átomos de carbono; e m representa um número inteiro de 3 a 7.

Description

Campo Técnico
[0001] A presente invenção refere-se a uma solução aquosa para a absorção e recuperação de CO2 contido em um gás e um método para absorver eficientemente e recuperar o CO2 contido em um gás pelo uso da solução aquosa.
Técnica Anterior
[0002] Em anos recentes, as frequentes alterações climáticas e desastres naturais que são provavelmente atribuíveis ao aquecimento global, têm tido um impacto significativo sobre a produção agrícola, o meio ambiente, consumo de energia e similares. O aquecimento global é considerado ser devido ao aumento nos gases estufa, tipicamente CO2, na atmosfera que resultam das intensas atividades industriais humanas. Portanto, há uma demanda urgente por uma medida para diminuir as concentrações atmosféricas de CO2.
[0003] As principais fontes de CO2 incluem usinas termoelétricas, caldeiras de indústrias, fornos de fábricas de cimento que usam carvão, óleo bruto, gás natural ou similares como combustível, altos-fornos de siderúrgicas onde o óxido de ferro é reduzido com coque e equipamentos de transporte, tais como automóveis, embarcações, aviões e similares, que usam gasolina, óleo pesado, óleo leve ou semelhantes como combustível. Exceto o equipamento de transporte, essas fontes de CO2 são instalações fixas e são esperadas se adaptar facilmente a implementação de medidas para a redução das emissões de CO2 na atmosfera.
[0004] Uma grande variedade de métodos para a recuperação de CO2 de gases exalados pelas fontes acima mencionadas tem sido estudada e vários métodos são conhecidos.
[0005] Por exemplo, um método para a absorção de CO2 por colocar uma solução aquosa de alcanolamina em contato com um gás que contenha CO2 em uma torre de absorção é bem conhecido. Exemplos de alcanolaminas conhecidas incluem a monoetanolamina (daqui por diante referida, às vezes como “MEA”), dietanolamina (DEA), trietanolamina (TEA), metildietanolamina (MDEA), di-isopropanolamina (DIPA) e diglicolamina (DGA). MEA é tipicamente usada.
[0006] Entretanto, aminas primárias tais como MEA, são altamente corrosivas paras os materiais dos dispositivos e, portanto, o uso de uma solução aquosa de tal alcanolamina como uma solução para absorver CO2 requer o uso de aço caro, resistente à corrosão ou requer a diminuição da concentração de amina na solução absorvente. Além disso, embora o CO2 absorvido seja tipicamente liberado e recuperado em uma torre de regeneração pelo aquecimento da solução em uma temperatura de cerca de 120°C, esse método termina por consumir uma grande quantidade de energia para a recuperação por unidade de peso de CO2, por que o uso das alcanolaminas acima descritas é insatisfatório em termos de quantidade de CO2 absorvido em uma torre de absorção e a quantidade de CO2 liberado em uma torre de regeneração.
[0007] No presente momento, onde a redução das emissões de CO2 e a economia de energia e de recursos naturais estão sendo solicitadas, uma quantidade significativa de consumo de energia para a absorção e recuperação de CO2 é um fator de obstrução ao uso prático da técnica antes mencionada. Portanto, uma técnica para a separação e recuperação de CO2 com menos energia é desejada.
[0008] Como um exemplo de técnicas anteriores para separação e recuperação de CO2 com o uso de menos energia, o Documento de Patente 1 descreve um método para a remoção de CO2 a partir de uma gás de exaustão de combustão colocando em contato uma solução aquosa de uma assim chamada amina impedida, que tem um impedimento estéro de grupos alquila ou semelhantes em volta do grupo amino, em contato com um gás de exaustão de combustão em pressão atmosférica para permitir que a solução aquosa absorva o CO2.
[0009] No Documento de Patente 1, 2-metilaminoetanol (daqui por diante referido às vezes como MAE) e 2-etilaminoetanol (daqui por diante referido às vezes como EAE) são descritos como aminas impedidas e soluções aquosas 30% em peso de MAE e EAE são usadas nos Exemplos. Outros exemplos de aminas impedidas, embora não usadas nos Exemplos, incluem aminas tais como 2-(isopropilamino) etanol (daqui por diante referido às vezes como IPAE).
[00010] Os Documentos de Patente 2 a 6 descrevem soluções absorventes que contêm N,N,N’,N’-tetrametil-1,3-butanodiamina ou N,N,N’,N’-tetrametil-hexano-1,6-diamina e métodos para a remoção de CO2 pelo uso de soluções absorventes.
Lista de Citações Documentos de Patente Documento de Patente 1: Patente Japonesa No. 2871334 Documento de Patente 2: JP2009-529420A Documento de Patente 3: JP2010-11749A Documento de Patente 4: JP2010-188336A Documento de Patente 5: JP2010-201422A Documento de Patente 6: JP2011-528993A Sumário da Invenção Problema Técnico
[00011] Como observado acima, uma solução que absorve CO2 que consome uma pequena quantidade de energia e seja pouco corrosiva tem sido desejada para a separação e a recuperação de CO2.
[00012] Consequentemente, um objetivo da presente invenção é fornecer uma solução aquosa e um método para não apenas eficientemente absorver o CO2 em um gás, mas também para a liberação altamente eficiente de CO2 para recuperar CO2 com alta pureza com baixo consumo de energia. Especificamente, um objetivo da presente invenção é fornecer uma solução aquosa útil para a recuperação de CO2 com alta pureza pela absorção e liberação eficientes de CO2, ou seja, com uma grande quantidade de absorção e liberação de CO2 por unidade de quantidade de solução aquosa, enquanto requer pouca energia para a liberação de CO2 e fornecer um método para absorver e recuperar o CO2 usando a solução aquosa.
Solução para o problema
[00013] Os presentes inventores conduziram uma extensa pesquisa sobre soluções absorventes capazes de absorver e liberar eficientemente o CO2 para recuperar o CO2 com alta pureza. Consequentemente, os inventores descobriram que uma solução aquosa que contém um composto de amino álcool representado pela Fórmula 1 e um composto de amina representado pela Fórmula 2 absorve e libera uma grande quantidade de CO2 enquanto exibe uma excelente taxa de absorção, aumentando significativamente dessa maneira a quantidade de CO2 recuperado por unidade de quantidade de solução absorvente em um ciclo de absorção e liberação e que a recuperação de CO2 com baixo consumo de energia se torna possível. Consequentemente, os inventores completaram a presente invenção.
[00014] Especificamente, a presente invenção é definida pelos seguintes Itens 1 a 5.
[00015] Item 1. Uma solução aquosa para absorção e recuperação de dióxido de carbono a partir de um gás que contém dióxido de carbono, a solução aquosa que compreende um composto amino álcool representado pela Fórmula 1 e um composto amina representado pela Fórmula 2. [Química 1]
Figure img0001
em que R representa um grupo alquila que possui 1 a 5 átomos de carbono e n representa 1 ou 2. [Química 2]
Figure img0002
em que X representa -NR1R2; Y representa NR3R4; R1, R2, R3 e R4 podem ser iguais ou diferentes e cada um representa um grupo alquila que possui 1 a 3 átomos de carbono; e m representa um número inteiro de 3 a 7.
[00016] Item 2. A solução aquosa de acordo com o Item 1 em que o composto amino álcool e o composto amina que possui uma concentração total de 20 a 80% em peso; o composto amino álcool tem uma concentração de 10 a 70% em peso; e o composto amina tem uma concentração de 1 a 50% em peso.
[00017] Item 3. A solução aquosa de acordo com o Item 2 em que o composto amino álcool tem uma concentração de 30 a 60% em peso; e o composto amina tem uma concentração de 1 a 40% em peso.
[00018] Item 4. A solução aquosa de acordo com qualquer um dos Itens 1 a 3, em que R do composto amino álcool representa um grupo alquila que possui 2 a 4 átomos de carbono; e m do composto amina representa um número inteiro de 5 a 7.
[00019] Item 5. Um método para absorver e recuperar dióxido de carbono, o método compreendendo as etapas de: (1) colocar a solução aquosa de acordo com qualquer um dos Itens 1 a 4 em contato com um gás que contenha dióxido de carbono para absorver o dióxido de carbono do gás; e (2) aquecer a solução aquosa obtida na etapa (1) que contém o dióxido de carbono absorvido para liberar o dióxido de carbono, recuperando dessa maneira o dióxido de carbono.
Efeitos Vantajosos da Invenção
[00020] A separação e a recuperação de CO2 com o uso da solução aquosa de acordo com a presente invenção possibilita um aumento na quantidade de CO2 recuperada por ciclo de absorção e liberação de CO2 e requer menos energia para a separação e a recuperação de CO2 por unidade de peso da solução aquosa, recuperando dessa maneira eficientemente o CO2 de alta pureza com baixo consumo de energia. Adicionalmente, isso leva a uma diminuição na quantidade de fluxo de circulação através do ciclo de absorção-liberação tornando possível dessa maneira, diminuir as dimensões da torre de absorção, torre de liberação e outros dispositivos associados.
[00021] MEA, que é amplamente usado, é altamente corrosivo para o aço carbono e é considerado se tornar mais corrosivo particularmente em altas concentrações. Por outro lado, a solução aquosa usada na presente invenção é menos corrosiva e é vantajosa pelo fato de que não requer o uso de aço caro, de grau elevado e resistente à corrosão.
Descrição das Modalidades
[00022] As seguintes modalidades descrevem a presente invenção em detalhes.
Solução Aquosa para Absorver e Recuperar o Dióxido de Carbono
[00023] A solução aquosa para absorção e recuperação de CO2 de um gás que contém CO2 de acordo com a presente invenção contém um composto amino álcool representado pela Fórmula 1 e um composto amina representado pela Fórmula 2. [Química3]
Figure img0003
em que R representa um grupo alquila que possui 1 a 5 átomos de carbono e n representa 1 ou 2.[Química4]
Figure img0004
em que X representa -NR1R2; Y representa -NR3R4; R1, R2, R3 e R4 podem ser iguais ou diferentes e cada um representa um grupo alquila que possui 1 a 3 átomos de carbono; e m representa um número inteiro de 3 a 7.
[00024] O grupo alquila que possui 1 a 5 átomos de carbono pode se linear ou ramificado e exemplos desses incluem metila, etila, n-propila, isopropila, n-butila, isobutila, sec-butila, n-pentila, e isopentila. Preferivelmente, R é um grupo alquila que possui 2 a 4 átomos de carbono e exemplos desses incluem etila, n-propila, isopropila, n-butila, e isobutila, com isopropila, n-butila, e isobutila sendo mais preferidos.
[00025] O grupo alquila que possui 1 a 3 átomos de carbono pode ser linear ou ramificado e exemplos desses incluem metila, etila, n- propila e isopropila. Preferivelmente, R1, R2, R3 e R4 são metila ou etila.
[00026] Preferivelmente, m é 5 a 7 com 5 sendo mais preferível.
[00027] Exemplos do composto de amino álcool representado pela Fórmula 1 incluem N-etiletanolamina, N-n-propiletanolamina, N- isopropiletanolamina, N-n-butiletanolamina, N-isobutiletanolamina, 3- etilamino-1-propanol, 3-n-propilamino-1-propanol, 3-isopropilamino-1- propanol, 3-n-butilamino-1-propanol, e 3-isobutilamino-1-propanol. Esses podem ser usados em aplicações industriais.
[00028] Exemplos de composto amina representado pela Fórmula 2 incluem N,N,N',N'-tetrametil-1,4-butanodiamina, N,N,N',N'-tetrametil- 1,5-pentanodiamina, N,N,N',N'-tetrametil-1,6-hexanodiamina, N,N,N', N'-tetrametil-1,8-octanodiamina, N,N,N',N'-tetraetil-1,4-butanodiamina, N,N,N',N'-tetraetil-1,5-pentanodiamina, N,N,N',N'-tetraetil-1,6-hexano- diamina, e N,N,N',N'-tetraetil-1,8-octanodiamina. Esses podem ser usados em aplicações industriais.
[00029] O composto amino álcool representado pela Fórmula 1 e o composto amina representado pela Fórmula 2 preferivelmente tem uma concentração total de 20 a 80% em peso; o composto amino álcool representado pela Fórmula 1 tem uma concentração total de 10 a 70% em peso; e o composto amina representado pela Fórmula 2 tem uma concentração total de 1 a 50% em peso. O composto amino álcool representado pela Fórmula 1 mais preferivelmente tem uma concentração de 30 a 60% em peso e o composto amina representado pela Fórmula 2 mais preferivelmente tem uma concentração de 1 a 40% em peso.
[00030] Se desejado, a solução aquosa de acordo com a presente invenção pode conter um estabilizador (por exemplo, um antioxidante) para assegurar a estabilidade química ou física da solução aquosa ou um inibidor (por exemplo, um inibidor da corrosão) para evitar a deterioração dos materiais dos dispositivos e equipamento nos quais a solução aquosa da presente invenção é usada.
[00031] O composto amino álcool representado pela Fórmula 1 e o composto amina representado pela Fórmula 2 estão comercialmente disponíveis ou são produzidos por meios conhecidos.
[00032] Exemplos de gases que contêm CO2 incluem: usinas termoelétricas, caldeiras de indústrias, fornos de fábricas de cimento que usam carvão, óleo bruto, gás natural ou semelhantes como combustível, altos-fornos de siderúrgicas onde o óxido de ferro é reduzido com coque, fornos conversores de siderúrgicas onde o carbono no ferro gusa é queimado para produzir aço, gaseificação integrada do carvão combinada e similares; gases brutos naturais; e gases reformados. Os gases possuem uma concentração de CO2 tipicamente na faixa de cerca de 5 a 30 % em volume e particularmente cerca de 6 a 25%. Quando a concentração de CO2 está dentro da tal faixa, o efeito da presente invenção é vantajosamente produzido, O gás que contém CO2 pode conter, em adição ao CO2, gases tais como vapor d’água, CO, H2S, COS, SO2, NO2, hidrogênio e similares.
Método para Absorver e Recuperar o Dióxido de Carbono
[00033] O método para absorver e recuperar o CO2 de acordo com a presente invenção inclui as seguintes etapas: (1) colocar a solução aquosa acima descrita em contato com um gás que contenha CO2 para absorver o CO2 do gás; e (2) aquecer a solução obtida na etapa (1) contendo o CO2 absorvido para liberar e recuperar o CO2.
Etapa de Absorção do Dióxido de Carbono
[00034] O método de acordo com a presente invenção inclui a etapa de colocar a solução aquosa acima descrita em contato com um gás que contenha CO2 para absorver o CO2 do gás. O método para colocar a solução aquosa da presente invenção em contato com um gás que contenha CO2 para absorver o CO2 do gás não é particularmente limitado. Exemplos incluem um método que compreende borbulhar o gás que contém CO2 na solução aquosa para absorver o CO2, um método que compreende pulverizar como uma névoa a solução aquosa sobre um fluxo de gás que contém CO2 (método de nebulização ou pulverização) ou um método que compreende colocar a solução aquosa em contato em contracorrente com o gás que contém CO2 em uma torre de absorção que contém um preenchimento de rede de porcelana ou de metal.
[00035] Um gás que contém CO2 é absorvido na solução aquosa em uma temperatura tipicamente na faixa entre a temperatura ambiente e 60°C, preferivelmente 50°C ou menos e, mais preferivelmente na faixa entre cerca de 20 a 45°C. Quanto menor a temperatura, maior a quantidade de absorção. Entretanto, o quão rápido a temperatura deve ser diminuída, é determinado de acordo com a temperatura do gás do gás de exaustão, a meta de recuperação de calor ou semelhantes. O dióxido de carbono é tipicamente absorvido em pressão atmosférica. Embora seja possível aumentar a pressão para um nível mais elevado a fim de melhorar a capacidade de absorção, é preferível efetuar a absorção em pressão atmosférica para suprimir o consumo de energia necessário para a compressão.
[00036] O gás que contém CO2 é igual ao gás mencionado anteriormente.
Etapa de Liberação do Dióxido de Carbono
[00037] O método de acordo com a presente invenção inclui a etapa de aquecer a solução obtida na etapa de absorção de CO2 para liberar e recuperar o CO2 dessa maneira.
[00038] Exemplos de métodos para a recuperação de CO2 puro ou com alta concentração, pela liberação de CO2 a partir de uma solução aquosa que contém CO2 absorvido, inclui um método que compreende aquecer e ferver a solução aquosa em um vaso como na destilação e um método que compreende aquecer a solução aquosa em uma coluna de destilação em placa, torre de pulverização ou torre de liberação que contém um preenchimento de rede de porcelana ou metal, para aumentar o contato da interface líquida. O CO2 é liberado dessa maneira a partir de íons de bicarbonato.
[00039] O CO2 é liberado em uma temperatura da solução de tipicamente 70°C ou mais, preferivelmente 80°C ou mais e mais preferivelmente cerca de 90 a 120°C. Quanto maior a temperatura, maior a quantidade de absorção; entretanto, um aumento na temperatura resulta em um aumento na energia necessária para aquecer a solução absorvente. Portanto, a temperatura é determinada de acordo com a temperatura do gás durante o processo, a meta de recuperação de calor ou semelhantes. A solução aquosa de amina a partir da qual o CO2 tenha sido liberado é novamente enviada para a etapa de absorção de CO2 para reciclagem. Durante esse período, o calor aplicado na etapa de liberação de CO2 é efetivamente usado no processo de reciclagem para aumentar a temperatura de uma solução que é para ser usada na etapa de liberação do CO2 através da troca de calor, resultando dessa maneira na redução de consumo de energia no processo de recuperação inteiro.
[00040] O CO2 assim recuperado tem uma pureza de tipicamente 99% em volume ou mais, o que significa que ele é extremamente puro e pode ser usado na indústria química ou indústria alimentícia. Adicionalmente, o CO2 recuperado também pode ser armazenado no subsolo para EOR (Recuperação Intensificada de Petróleo) ou CCS, que estão sendo consideradas atualmente para uso prático.
Exemplos
[00041] Os Exemplos a seguir descrevem a presente invenção em detalhes. Entretanto, a presente invenção não está limitada aos Exemplos.
Exemplo 1
[00042] Um frasco de lavagem de gás feito de vidro foi imerso em um banho de água em temperatura constante, cuja temperatura do líquido foi ajustada para 40°C. Esse frasco foi preenchido com 50 g de solução aquosa contendo 50% em peso de 2-(isopropilamino) etanol (IPAE, fabricado pela Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) e 10% em peso de N,N,N’,N’-tetrametil-1,6-hexanodiamina (TMHA, fabricado pela Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.). Na solução aquosa, uma mistura de gás de 20% em volume de dióxido de carbono e 80% em volume de nitrogênio foi introduzida em uma taxa de 0,7 L/min em pressão atmosférica através de um filtro de vidro que possui um tamanho de poro de 100 μm e um diâmetro de 13 mm para dispersar o gás na forma de bolhas e efetuar a absorção por 60 minutos.
[00043] A concentração de CO2 no gás foi medida continuamente na entrada e na saída da solução absorvente que usa um medidor infravermelho de dióxido de carbono (HORIBA GAS ANALYZER VA- 3000) e a quantidade de CO2 absorvido foi determinada a partir da diferença na quantidade de fluxo de CO2 entre a entrada e a saída. Onde necessário, a quantidade de carbono inorgânico na solução absorvente foi medida com um analisador de carbono orgânico total para cromatografia a gás (SHIMADZU TOC-VCSH) e comparada com o valor obtido pelo uso do medidor infravermelho de dióxido de carbono. A quantidade de absorção saturada é definida como a quantidade de CO2 absorvida até que a concentração de CO2 na saída da solução absorvente se torne igual aquela da saída. Como a taxa de absorção varia dependendo da quantidade de absorção, a taxa de absorção no ponto de tempo no qual o CO2 foi absorvido em uma quantidade igual a 1/2 da quantidade de absorção saturada foi medida e comparada. Subsequentemente, a temperatura da solução foi aumentada para 70°C durante alguns minutos no mesmo fluxo de gás e a quantidade de CO2 liberado foi medida por 60 minutos sob as mesmas condições.
[00044] A quantidade de geração de calor foi determinada pela difusão a 40°C de uma quantidade predeterminada de CO2 em um dos reatores de dois dispositivos de absorção com o mesmo formato, cada um dos quais é equipado com u agitador e medindo durante esse período a diferença na quantidade de calor gerado entre os dois reatores, usando um calorímetro diferencial (DRC Evolution fabricado pela SETARAM).
Exemplos 2 a 5
[00045] Seguindo o procedimento do Exemplo 1 e usando uma solução aquosa que contém IPAE e TMHA nas concentrações mostradas na Tabela 1 ao invés da solução aquosa contendo 50% em peso de IPAE e 10% em peso de TMHA, a quantidade de absorção saturada, taxa de absorção, a quantidade de calor gerado e a quantidade de CO2 liberada foram medidas.
Exemplo 6
[00046] Seguindo o procedimento do Exemplo 1 e usando uma solução aquosa que contém 3-isopropilamino-1-propanol (IPAP) e TMHA nas concentrações mostradas na Tabela 1 ao invés da solução aquosa contendo 50% em peso de IPAE e 10% em peso de TMHA, a quantidade de absorção saturada, taxa de absorção, a quantidade de calor gerado e a quantidade de CO2 liberada foram medidas.
Exemplos 7 a 9
[00047] Seguindo o procedimento do Exemplo 1 e usando uma solução aquosa que contém IPAP e TMHA nas concentrações mostradas na Tabela 1 ao invés da solução aquosa contendo 50% em peso de IPAE e 10% em peso de TMHA, a quantidade de absorção saturada, taxa de absorção, a quantidade de calor gerado e a quantidade de CO2 liberada foram medidas.
Exemplos 10 a 12
[00048] Seguindo o procedimento do Exemplo 1 e usando uma solução aquosa que contém 2-etilamino-1-etanol (EAE) e TMHA nas concentrações mostradas na Tabela 1 ao invés da solução aquosa contendo 50% em peso de IPAE e 10% em peso de TMHA, a quantidade de absorção saturada, taxa de absorção, a quantidade de calor gerado e a quantidade de CO2 liberada foram medidas.
[00049] EAE é prontamente comercialmente disponível e é barato quando comparado com IPAE; portanto, EAE é vantajoso em termos de custo de soluções absorventes. Como está aparente a partir da comparação com os Exemplos Comparativos 8 e 9, mesmo quando EAE é usado, a adição do composto amina de acordo com a presente invenção aumenta significativamente a quantidade de CO2 liberada, o que é uma propriedade muito importante de soluções absorventes.
Exemplos 13 a 15
[00050] Seguindo o procedimento do Exemplo 1 e usando uma solução aquosa que contém IPAE e N,N,N’,N’-tetrametil-1,4-butenodia- mina (TMBA, fabricado pela Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) ao invés da solução aquosa que contém IPAE e TMHA, a quantidade de absorção saturada e a quantidade liberada de CO2 foram medidas. Os resultados revelaram que a quantidade de absorção saturada e a quantidade liberada de CO2 por unidade de quantidade da solução absorvente estavam melhoradas quando comparadas com o uso de uma solução aquosa que contém apenas IPAE.
Exemplos Comparativos 1 a 3
[00051] Seguindo o procedimento do Exemplo 1 e usando soluções aquosas que contêm individualmente 30, 55 e 60% em peso de IPAE apenas ao invés de solução aquosa que contém 50% em peso de IPAE e 10% em peso de TMHA, a quantidade de absorção saturada, taxa de absorção, a quantidade de calor gerado e a quantidade de CO2 liberada foram medidas.
Exemplo Comparativo 4
[00052] Seguindo o procedimento do Exemplo 1 e usando uma solução aquosa que contém 52% em peso de IPAE e 3% em peso de piperazina (PZ) ao invés da solução aquosa que contém 50% em peso de IPAE e 10% em peso de TMHA, a quantidade de absorção saturada, taxa de absorção, a quantidade de calor gerado e a quantidade de CO2 liberada foram medidas.
Exemplos Comparativos 5 e 6
[00053] Seguindo o procedimento do Exemplo 1 e usando soluções aquosas que contêm individualmente 30% em peso e 50% em peso de TMHA apenas ao invés de solução aquosa que contém 50% em peso de IPAE e 10% em peso de TMHA, a quantidade de absorção saturada, taxa de absorção, a quantidade de calor gerado e a quantidade de CO2 liberada foram medidas.
Exemplo Comparativo 7
[00054] Seguindo o procedimento do Exemplo 1 e usando uma solução aquosa que contém 30% em peso de IPAP apenas ao invés de solução aquosa que contém 50% em peso de IPAP e 10% em peso de TMHA, a quantidade de absorção saturada e a quantidade de CO2 liberada foram medidas.
Exemplos Comparativos 8 e 9
[00055] Seguindo o procedimento do Exemplo 1 e usando soluções aquosas que contêm individualmente 30% em peso e 54% em peso de EAE ao invés de solução aquosa que contém 50% em peso de EAE e 10% em peso de TMHA, a quantidade de absorção saturada e a quantidade de CO2 liberada foram medidas.
[00056] A Tabela 1 mostra os resultados dos Exemplos 1 a 15 e Exemplos Comparativos 1 a 9. O símbolo “%” usado na Tabela 1 significa “% em peso”.
Figure img0005
Figure img0006
Resultados do Exemplo 1
[00057] A quantidade de absorção saturada de CO2 era de 156 g por kg da solução aquosa em uma temperatura de 40°C. A quantidade de CO2 liberado foi de 91 g por kg da solução absorvente em uma temperatura de 70°C. O CO2 recuperado tinha uma pureza de 99,8%. Os resultados revelaram que a quantidade de absorção saturada e a quantidade liberada por unidade de quantidade de solução absorvente eram significativamente maiores do que aqueles do Exemplo Comparativo 1. Portanto, o desempenho da solução absorvente da presente invenção foi reconhecido.
Resultados dos Exemplos Comparativos 1 a 3
[00058] A taxa de absorção era alta em uma concentração baixa de 30% em peso; entretanto, uma diminuição significativa na taxa de absorção foi observada em uma concentração de 60%. Todas as soluções dos Exemplos Comparativos 1 a 3 exibiram uma quantidade de absorção saturada e uma quantidade liberada menores do que aquelas dos Exemplos 1 a 5.
Resultado do Exemplo Comparativo 4
[00059] Piperazina é conhecida como um ativador de reação para a absorção de CO2 pelo uso de uma solução aquosa de alcanolamina e exerce um efeito de melhoramento sobre a quantidade de absorção saturada e taxa de absorção. Os resultados mostrados na Tabela 1 revelam que as soluções dos Exemplos 1 a 5 são vantajosas em termos de quantidade liberada.
Resultados dos Exemplos Comparativos 5 e 6
[00060] As soluções aquosas que contêm apenas TMHA não exercem um efeito suficiente sobre a quantidade liberada em uma concentração de 30% em peso. A taxa de absorção estava consideravelmente diminuída em uma concentração de 50% em peso. Os resultados mostrados na Tabela 1 revelaram que as soluções dos Exemplos eram vantajosas.
[00061] Resultado do Exemplo Comparativo 7 A quantidade liberada foi menor do que aquela dos Exemplos 6 a 9.
[00062] Resultados dos Exemplos Comparativos 8 e 9 As soluções dos Exemplos Comparativos 8 e 9 exibiram ambas menores quantidades liberadas do que aquelas dos Exemplos 10 a 12.
Exemplo de Teste 1
[00063] A solução aquosa do Exemplo 1 foi testada quanto à corrosão de uma peça de teste de metal SS400. O teste foi conduzido usando uma autoclave Hastelloy sob uma atmosfera saturada de CO2 a 130°C por 48 horas. Como resultado, a corrosão causada pela solução aquosa do Exemplo 1 sobre SS400 foi uma corrosão total e a taxa de corrosão calculada foi de 0,13 mm/ano. Os resultados revelaram que a taxa de corrosão total da solução aquosa do Exemplo 1 é levemente corrosiva.

Claims (5)

1. Solução aquosa para absorção e recuperação de dioxide de carbono a partir de um gás que contém dióxido de carbono, caracterizada pelo fato de que a solução aquosa compreende um composto amino álcool representado pela Fórmula 1 e uma amina representada pela Fórmula 2, Química 1
Figure img0007
em que R representa um grupo alquila que possui 1 a 5 átomos de carbono e n representa 1 ou 2. Química 2
Figure img0008
em que X representa -NR1R2; Y representa NR3R4; R1, R2, R3 e R4 podem ser iguais ou diferentes e cada um representa um grupo alquila que possui 1 a 3 átomos de carbono; e m representa um número inteiro de 3 a 7.
2. Solução aquosa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o composto amino álcool e o composto amina possuem uma concentração total de 20 a 80% em peso; o composto amino álcool tem uma concentração de 10 a 70% em peso; e o composto amina tem uma concentração de 1 a 50% em peso.
3. Solução aquosa de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o composto amino álcool tem uma concentração de 30 a 60% em peso; e o composto amina tem uma concentração de 1 a 40% em peso.
4. Solução aquosa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o R do composto amino álcool representa um grupo alquila que possui 2 a 4 átomos de carbono; e m do composto amina representa um número inteiro de 5 a 7.
5. Método para absorção e recuperação de dióxido de carbono, caracterizado pelo fato de que o método compreende as etapas de: (1) colocar a solução aquosa como definida na reivindicação 1, em contato com um gás que contenha dióxido de carbono para absorver o dióxido de carbono do gás; e (2) aquecer a solução aquosa obtida na etapa (1) que contém o dióxido de carbono absorvido para liberar o dióxido de carbono, recuperando dessa maneira o dióxido de carbono.
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