BR112014029375B1

BR112014029375B1 - processo para remover sulfeto de hidrogênio a partir de uma mistura gasosa

Info

Publication number: BR112014029375B1
Application number: BR112014029375-9A
Authority: BR
Inventors: Christophe R. Laroche; Gerardo Padilla; Timothy D. Halnon
Original assignee: Dow Global Technologies Llc
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2013-06-06
Publication date: 2021-01-12
Also published as: CN104411806A; BR112014029375A2; EP2867345B1; US20150151240A1; EP2867345A1; AU2013281027B2; MX2014016106A; MX359117B; US9937462B2; CA2872514C; US20170021305A1; RU2642071C2; JP2015524350A; JP6204465B2; WO2014004019A1; CA2872514A1; RU2014151366A; AU2013281027A1

Abstract

SOLUÇÃO AQUOSA DE ALCANOLAMINA E PROCESSO PARA REMOVER GASES ÁCIDOS DE UMA MISTURA GASOSA A presente invenção se refere a uma solução aquosa de alcanolamina para a remoção de sulfeto de hidrogênio de misturas gasosas contendo sulfeto de hidrogênio. A solução aquosa de alcanolamina compreende (i) um composto de amino tendo a fórmula R1R2NCH2CH(OH)CH2OH, onde R1 e R2 representam independentemente grupos alquila inferiores de 1 a 3 átomos de carbono, (ii) piperazina e (iii) opcionalmente um solvente físico, sendo que dita solução não contém um ácido forte. Além disso, a presente invenção se refere a um processo para remover sulfeto de hidrogênio de uma mistura gasosa contendo sulfeto de hidrogênio, e adicionalmente outros gases ácidos, se presentes, por exemplo, dióxido de carbono, compreendendo a etapa de contatar a mistura gasosa contendo sulfeto de hidrogênio com a solução aquosa de alcanolamina, preferivelmente sendo que a temperatura da solução aquosa de alcanolamina é igual ou maior que 140ºF. Exemplos de misturas gasosas incluem gás natural, gás de síntese, gás residual, e gás de refinaria.

Description

Campo técnico

[001] A presente invenção se refere a uma composição compreendendo uma solução aquosa de piperazina e alcanolamina, preferivelmente 3-(dimetilamino)-1,2- propanodiol, e a um processo para utilizar dita composição aquosa para remover gases ácidos, inclusive H2S, de misturas gasosas contendo H2S.

Histórico da Invenção

[002] Correntes de fluido de reservatórios de gás natural, petróleo ou carvão, com frequência contêm uma quantidade significativa de gases ácidos, por exemplo, dióxido de carbono (CO2), sulfeto de hidrogênio (H2S), dióxido de enxofre (SO2), dissulfeto de carbono (CS2), cianeto de hidrogênio (HCN), sulfeto de carbonila (COS) ou mercaptanos como impurezas. Ditas correntes de fluido podem ser gasosas, líquidas ou suas misturas, por exemplo, gases tais como gás natural, gás de refinaria, gases de hidrocarboneto procedentes de pirólise de xisto, gás de síntese, e similares ou líquidos, tais como gás liquefeito de petróleo (LPG) e líquidos de gás natural (NGL).

[003] Várias composições e processos para remoção de gases ácidos são conhecidos e descritos na literatura. É bastante conhecido o tratamento de misturas gasosas com soluções aquosas de amina para remoção desses gases ácidos. Tipicamente, a solução aquosa de amina contata a mistura gasosa compreendendo os gases ácidos em contracorrente à baixa temperatura ou alta pressão em uma torre de absorção. A solução aquosa de amina comumente contém uma alcanolamina, tal como trietanolamina (TEA), metildietanolamina (MDEA), dietanolamina (DEA), monoetanolamina (MEA), diisopropanolamina (DIPA) ou 2-(2-aminoetoxi) etanol (às vezes designada como diglicolamina ou DGA). Em alguns casos, um acelerador, é usado em combinação com as alcanolaminas, por exemplo, piperazina e MDEA conforme descrito em USP 4.336.233; 4.997.630; e 6.337.059, todas aqui incorporadas por referência em sua totalidade. Alternativamente, EP 0134948 descreve misturar um ácido com materiais alcalinos selecionados, tais como MDEA, para prover remoção aumentada de gás ácido.

[004] Aminas terciárias, tais como 3-dimetilamino-1,2- propanodiol (DMAPD), demonstraram sua eficácia na remoção de CO2 de misturas gasosas, vide USP 5.736.116. Além disso, em processos específicos, como, por exemplo, o Processo Girbotol, aminas terciárias demonstraram sua eficácia na remoção de H2S, embora demonstrem capacidade reduzida a temperaturas elevadas, como se observa, por exemplo, em “Organic Amines-Girbotol Process”, Bottoms, R.R., The Science of Petroleum, volume 3, Oxford University Press, 1938, pags. 1810-1815.

[005] Embora os compostos acima sejam eficazes, apresentam limitações que restringem seu uso universal. Em particular, seria desejável ter uma composição aquosa compreendendo uma alcanolamina para remover gases ácidos, inclusive H2S de uma mistura gasosa e/ou de uma solução aquosa de alcanolamina, que seja eficiente na remoção de gases ácidos, a nível comercialmente viável quando a solução aquosa for usada à temperatura elevada, por exemplo, superior a 60°C (140°F).

[006] Como tal, existe a necessidade de uma composição aquosa absorvente e método para uso de dita composição, que seja eficaz na remoção de gases ácidos, inclusive sulfeto de hidrogênio de misturas gasosas, preferivelmente a temperaturas operacionais elevadas.

Sumário da Invenção

[007] A presente invenção é uma composição de solução aquosa de alcanolamina e um processo que utiliza dita composição de solução aquosa de alcanolamina para remover gases ácidos, inclusive sulfeto de hidrogênio mediante contato com misturas gasosas contendo sulfeto de hidrogênio, preferivelmente quando a temperatura da solução aquosa de alcanolamina for igual ou maior que 60°C (140ºF), dita composição compreendendo (i) um composto de amino, preferivelmente numa quantidade de 0,1 a 75 por cento em peso, tendo a fórmula geral seguinte:

onde R1 e R2 representam independentemente grupos alquila inferiores de 1 a 3 átomos de carbono, por exemplo, grupos metila, etila, propila e isopropila, grupos R1 e R2 mais preferidos incluem grupos metila e etila, compostos de amino especialmente preferidos incluem 3-(dimetilamino)-1,2- propanodiol, onde R1 e R2 são ambos grupos metila, e 3- (dietilamino)-1,2-propanodiol onde R1 e R2 são, ambos, grupos etila; (ii) piperazina, preferivelmente numa quantidade de 0,1 a 15 por cento em peso; e (iii) opcionalmente um solvente físico, preferivelmente selecionado de ciclotetrametilenossulfona, dimetil éteres de polietileno glicol, 1,3-dimetil-3,4,5,6-tetraidro-2(1H)-pirimidinona, Nformilmorfolina, N-acetilmorfolina, trietileno glicol monometil éter, ou suas misturas, onde as porcentagens em peso são baseadas no peso total da solução aquosa de alcanolamina, sendo que dita solução aquosa de alcanolamina não contém um ácido com pKa de 8 ou menos ou um material formador de ácido capaz de formar, em meio aquoso, com um pKa de 8 ou menos.

[008] Em uma concretização da presente invenção, o composto de amino (i) preferivelmente é 3-(dimetilamino)-1,2- propanodiol ou 3-(dietilamino)-1,2-propanodiol.

[009] Em uma concretização da presente invenção, o processo compreende ainda a etapa de extrair a vapor a solução aquosa de alcanolamina, de forma que uma solução aquosa de alcanolamina pobre em gás ácido seja formada e que possa ser usada em dita etapa de contato.

Breve Descrição dos Desenhos

[010] A Figura 1 ilustra um diagrama de fluxo de processo de um processo de absorção de acordo com a presente invenção; e

[011] A Figura 2 é um gráfico de concentração de H2S em uma mistura de gás depurado versus taxa de circulação de absorvente.

Descrição detalhada da Invenção

[012] A solução aquosa de alcanolamina da presente invenção compreende um composto de amino e piperazina. Os compostos de amino úteis nas soluções aquosas de alcanolamina da presente invenção possuem a seguinte fórmula:

onde R1 e R2 representam independentemente grupos alquila inferiores de 1 a 3 átomos de carbono, por exemplo, grupos metila, etila, propila e isopropila. Grupos R1 e R2 mais preferidos incluem grupos metila e etila. Compostos de amino especialmente preferidos incluem 3-(dimetilamino)-1,2- propanodiol, onde R1 e R2são, ambos, grupos metila, e 3- (dietilamino)-1,2-propanodiol onde R1 e R2são, ambos, grupos etila.

[013] A solução aquosa de alcanolamina da presente invenção contém a alcanolamina em uma quantidade igual ou maior que 0,1 por cento em peso, preferivelmente igual ou maior que 5 por cento em peso, mais preferivelmente igual ou maior que 10 por cento em peso e ainda mais preferivelmente igual ou maior que 20 por cento em peso, onde a porcentagem em peso é baseada no peso total da solução. A solução aquosa de alcanolamina da presente invenção contém a alcanolamina em uma quantidade igual ou menor que 75 por cento em peso, preferivelmente igual ou menor que 65 por cento em peso, mais preferivelmente igual ou menor que 55 por cento em peso e ainda mais preferivelmente igual ou menor que 50 por cento em peso, onde a porcentagem em peso é baseada no peso total da solução aquosa.

[014] A solução aquosa de alcanolamina da presente invenção contém piperazina numa quantidade igual ou maior que 0,1 por cento em peso, preferivelmente igual ou maior que 1 por cento em peso, mais preferivelmente igual ou maior que 2 por cento em peso, sendo que a porcentagem em peso baseia-se no peso total da solução aquosa. A solução aquosa de alcanolamina da presente invenção contém piperazina numa quantidade igual ou menor que 20 por cento em peso, preferivelmente igual ou menor que 15 por cento em peso, mais preferivelmente igual ou menor que 10 por cento em peso, e ainda mais preferivelmente igual ou menor que 8 por cento em peso, onde a porcentagem em peso baseia-se no peso total da solução.

[015] A composição aquosa absorvente da presente invenção pode opcionalmente conter um ou mais compostos de amino adicionais. Preferivelmente, o composto de amino adicional é uma segunda ou diferente alcanolamina não descrita pela fórmula (1) acima, tal como tris(2-hidroxietil)amina (trietanolamina, TEA); tris(2-hidroxipropil)amina (triisopropanol); tributanolamina; bis(2- hidroxietil)metilamina (metildietanolamina), MDEA); 2- dietilaminoetanol (dietiletanolamina, DEEA); 2- dimetilaminoetanol (dimetiletanolamina, DMEA); 3- dimetilamino-1-propanol; 3-dietilamino-1-propanol; 2- diisopropilaminoetanol (DIEA); N,N-bis(2- hidroxipropil)metilamina(metildiisopropanolamina, MDIPA); N,N-bis(2-hidroxietil)piperazina(diidroxietilpiperazina, DiHEP)); dietanolamina (DEA); 2-(ter-butilamino)etanol; 2- (ter-butilaminoetoxi)etanol; ou 2-amino-2-metilpropanol(AMP), 2-(2-amino-etoxi)etanol.

[016] Compostos de amino adicionais preferidos compreendem um ou mais grupos amino terciários.

[017] Preferivelmente, o composto amino adicional tem um ou mais grupos amino estericamente impedidos. Uma composição aquosa de absorção compreendendo um composto de 1- hidroxietil-4-piridilpiperazina e uma amina tendo um ou mais grupos amino estericamente impedidos é particularmente adequada para a remoção de H2S.

[018] Se presente, a quantidade de composto de amino opcional na solução aquosa de alcanolamina pode variar de um valor igual ou maior que 0,1 por cento em peso, preferivelmente igual ou maior que 1 por cento em peso, mais preferivelmente igual ou maior que 5 por cento em peso com base no peso total da solução. Se presente, a quantidade de composto de amino opcional na solução aquosa de alcanolamina pode variar de um valor igual ou menor que 75 por cento em peso, preferivelmente igual ou menor que 50 por cento em peso, mais preferivelmente igual ou menor que 25 por cento em peso, com base no peso total da solução.

[019] A temperatura da solução aquosa de alcanolamina que é colocada em contato com o gás a ser tratado é igual ou maior que 120°F, preferivelmente igual ou maior que 130°F, mais preferivelmente igual ou maior que 60°C (140°F), e ainda mais preferivelmente igual ou maior que 65,6°C (150°F).

[020] Além do composto de amino e piperazina, a solução aquosa de alcanolamina pode compreender um ou mais de outros compostos utilizados em tratamento de fluido seguindo práticas bem conhecidas. Compostos ilustrativos que podem opcionalmente ser providos incluem, embora não se restrinjam a um ou mais dos seguintes: agentes antiespumantes; solventes físicos que incluem glicóis e os mono- e diéteres ou ésteres dos mesmos, amidas ácidas alifáticas, pirrolidonas N- alquiladas, sulfonas, sulfóxidos, e similares; antioxidantes; inibidores de corrosão; formadores de película; agentes quelantes tais como metais; ajustadores de pH, tais como compostos alcalinos; e similares. A quantidade desses componentes opcionais não é crítica, mas pode ser provida em uma quantidade eficaz seguindo práticas conhecidas.

[021] Além do composto de amino, da piperazina, e do um ou mais de outros compostos opcionais utilizados em tratamento de fluido, a solução aquosa de alcanolamina pode compreender um solvente físico. Preferivelmente, um solvente tal como ciclotetrametilenossulfona (disponível como SULFOLANE), dimetil éteres de polietileno glicol (disponíveis como SELEXOL da The Dow Chemical Company) e trietileno glicol monometil éter (TGME ou METOXITRIGLICOL da The Dow Chemical Company), 1,3-dimetil-3,4,5,6-tetraidro-2(1H)-pirimidinona, N-formilmorfolina, N-acetilmorfolina ou suas misturas.

[022] Se presente, a quantidade de solvente físico na solução aquosa de alcanolamina pode estar presente em uma quantidade igual ou maior que 1 por cento em peso, preferivelmente igual ou maior que 5 por cento em peso, mais preferivelmente igual ou maior que 10 por cento em peso, com base no peso total da solução. Se presente, a quantidade de solvente físico na solução aquosa de alcanolamina pode estar presente em uma quantidade igual ou menor que 75 por cento em peso, preferivelmente igual ou menor que 65 por cento em peso, mais preferivelmente, igual ou menor que 50 por cento em peso, com base no peso total da solução.

[023] As soluções aquosas de alcanolamina da presente invenção não contêm um ácido ou material formador de ácido, preferivelmente os ácidos e materiais formadores de ácido são os caracterizados como ácidos fortes que incluem qualquer ácido orgânico ou inorgânico tendo um pKa de 8 ou menos, preferivelmente 7 ou menos, mais preferivelmente de 6 ou menos. Exemplos de ácidos que são excluídos incluem ácido fosfórico, ácido fosforoso, ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido sulfuroso, ácido nitroso, ácido pirofosfórico, ácido teluroso, e similares. Ácidos orgânicos também, tais como ácido acético, ácido fórmico, ácido adípico, ácido benzóico, ácido n-butírico, ácido cloroacético, ácido cítrico, ácido glutárico, ácido láctico, ácido malônico, ácido oxálico, ácido o-ftálico, ácido succínico, ácido o-toluico e similares são excluídos das soluções aquosas de alcanolamina da presente invenção. Além disso, os materiais formadores de ácido que são capazes de formar ácidos mediante contato com água não podem estar presentes nas soluções aquosas de alcanolamina da presente invenção.

[024] A invenção aqui citada encontra grande aplicação nas indústrias petroquímicas e de energia. Por exemplo, a presente invenção pode ser usada para o tratamento de correntes de fluido, gás, líquido, ou misturas, em uma refinaria de petróleo, no tratamento de gás ácido, no tratamento de gás de vapor de carvão, no tratamento de emissões nocivas de chaminés, no tratamento de gases de aterro, e uma nova série de dispositivos que controlam emissões nocivas à segurança humana.

[025] As correntes de fluido a serem tratadas pelo processo da presente invenção contêm uma mistura de gás ácido que inclui H2S e que podem incluir outros gases tais como CO2, N2, CH4, C2H6, C3H8, H2, H2O, COS, HCN, NH3, O2, mercaptanos, e similares. Frequentemente, tais misturas gasosas são encontradas em gases de combustão, gases de refinaria, gás de cidade, gás natural, gás de síntese, gás residual, gás aquoso, propano, propileno, gases pesados de hidrocarboneto, etc. A solução aquosa de alcanolamina é particularmente eficaz quando a corrente de fluido for uma mistura gasosa, obtida, por exemplo, de gás de retorta de óleo de xisto, carvão ou gasificação de óleo pesado com conversão térmica de ar/vapor ou de oxigênio/vapor de óleo residual pesado em líquidos e gases de peso molecular mais baixo, ou em operações de depuração de gás residual em planta de enxofre.

[026] O processo da presente invenção é preferivelmente utilizado para remover H2S de uma corrente de gás compreendendo H2S e CO2, opcionalmente na presença de uma ou mais de outras impurezas de gás ácido, como, por exemplo N2, CH4, C2H6, C3H8, H2, CO, H2O, COS, HCN, NH3, O2 e/ou mercaptanos. Porém, a presente invenção pode ser usada para remover H2S, CO2 e um ou mais de N2, CH4, C2H6, C3H8, H2, CO, H2O, COS, HCN, NH3, O2 e/ou mercaptanos de uma corrente de gás compreendendo H2S, CO2 e um ou mais de SO2, CS2, HCN, COS e/ou mercaptanos.

[027] A etapa de absorção da presente invenção geralmente envolve contatar a corrente de fluido, preferivelmente mistura gasosa, com a solução aquosa de alcanolamina em qualquer recipiente de contato apropriado, por exemplo, processos de absorção representativos, vide USP 5.736.115 e 6.337.059, ambas aqui incorporadas por referência em sua totalidade. Nesses processos, a corrente de fluido contendo H2S e/ou outras impurezas das quais os gases ácidos devem ser removidos, pode ser colocada em contato íntimo com a solução aquosa de alcanolamina utilizando meios convencionais, tais como torre ou recipiente equipado, por exemplo, com anéis ou placas de peneira, ou um reator borbulhador.

[028] Num modo típico de prática da invenção, a etapa de absorção é conduzida alimentando a corrente de fluido para a porção inferior da torre de absorção, enquanto solução fresca aquosa de alcanolamina é alimentada para a região superior da torre. A corrente de fluido, amplamente liberada de H2S e CO2, se presentes, emerge da porção superior (às vezes designada como gás tratado ou depurado) da torre, e a solução aquosa de alcanolamina carregada, que contém o H2S e CO2 absorvidos, egressa da torre nas proximidades ou em seu fundo. Preferivelmente, a temperatura de entrada da composição absorvente durante a etapa de absorção está na faixa de 48,9°C (120°F) a 98,9°C (210°F), e mais preferivelmente de 60°C (140°F) a 93,3°C (200°F) e, mais preferivelmente, de 60°C (140°F) a 93,3°C (200°F). As pressões podem variar amplamente; pressões aceitáveis situam- se entre 5 e 2.000 libras por polegada quadrada (psi), preferivelmente de 20 a 1.500 psi, e o mais preferivelmente de 25 a 1.000 psi no absorvedor. O contato ocorre sob condições tais que o H2S seja preferivelmente absorvido pela solução. As condições e aparelho de absorção são projetados para minimizar o tempo de permanência da solução aquosa de alcanolamina no absorvedor para reduzir a captação de CO2, enquanto ao mesmo tempo mantém tempo de permanência suficiente da corrente de fluido com a composição absorvente aquosa para absorver uma quantidade máxima do gás H2S. As correntes de fluido com pressões parciais baixas, tais como as encontradas em processos de conversão térmica, requerem menor quantidade da solução aquosa de alcanolamina sob as mesmas condições de absorção que as correntes de fluido com pressões parciais mais elevadas, tais como os gases de retorta de óleo de xisto.

[029] Um procedimento típico para a fase de remoção de H2S do processo compreende absorver H2S via contato por contracorrente de uma mistura gasosa contendo H2S e CO2 com a solução aquosa de alcanolamina do composto de amino em uma coluna contendo uma pluralidade de bandejas a uma temperatura de pelo menos 120°F, e uma velocidade de gás de pelo menos 0,3 pés por segundo (pés/seg), com base na superfície de bandeja “ativa” ou aerada), dependendo da pressão operacional do gás, dita coluna de bandeja tendo menos que 20 bandejas de contato, com, por exemplo, 4 a 16 bandejas sendo tipicamente empregadas.

[030] Após contatar a corrente de fluido com a solução aquosa de alcanolamina, que se torna saturada ou parcialmente saturada com H2S, a solução pode ser pelo menos parcialmente regenerada para que possa ser reciclada de volta ao absorvedor. Como ocorre com a absorção, a regeneração pode ocorrer em uma fase líquida única. A regeneração ou dessorção dos gases ácidos da solução aquosa de alcanolamina pode ser conduzida através de meios convencionais de aquecimento, expansão, extração com um fluido inerte, ou uma combinação dos mesmos, por exemplo, redução de pressão da solução ou aumento da temperatura até o ponto em que o H2S absorvido evapora, ou passando-se a solução para um recipiente de construção similar à usada na etapa de absorção, na porção superior do recipiente, e passando-se um gás inerte, tal como ar ou nitrogênio ou preferivelmente vapor de modo ascendente pelo recipiente. A temperatura da solução durante a etapa de regeneração deve estar na faixa de 48,9°C (120°F) a 98,9°C (210°F) e preferivelmente de 60°C (140°F) a 93,3°C (200°F), e a pressão da solução na regeneração deve variar de 0,5 psi a 100 psi, preferivelmente de 1 psi a 50 psi. A solução aquosa de alcanolamina, após ser depurada de pelo menos uma porção do gás H2S, pode ser reciclada de volta para o recipiente de absorção. Se necessário, pode-se utilizar absorvente de reprocessamento.

[031] Em uma técnica de regeneração preferida, a solução aquosa de alcanolamina rica em H2s é enviada para o regenerador onde os componentes absorvidos são removidos pelo vapor, gerado por ebulição da solução. A pressão no tambor de flasheamento e no extrator é geralmente de 1 psi a 50 psi, preferivelmente de 15 psi a 30 psi, e a temperatura situa-se tipicamente na faixa de 120°F a 340°F, preferivelmente de 170°F a 250°F. As temperaturas de extrator e flasheamento, obviamente, dependerão da pressão do extrator; assim, a pressões de extrator de 15 psi a 30 psi, a temperatura será de 170°F a 250°F durante a dessorção. O aquecimento da solução a ser regenerada poderá ser devidamente muito afetado por meio de aquecimento indireto com vapor à baixa pressão. É também possível, porém, utilizar injeção direta de vapor. A solução aquosa de alcanolamina pobre em sulfeto de hidrogênio resultante pode ser usada para contatar uma mistura gasosa contendo H2S.

[032] Preferivelmente, o gás depurado contém uma quantidade igual ou menor que 10 ppm de H2S, atendendo algumas exigências ambientais, mais preferivelmente igual ou menor que 4 ppm de H2S, atendendo especificações típicas para encanamentos/condutos.

[033] Uma concretização preferida da presente invenção envolve conduzir o método da presente invenção de forma contínua, ou como processo contínuo. Porém, o método pode ser conduzido em lotes ou de forma semicontínua. A escolha do tipo de processo utilizado deve ser determinada através das condições, equipamentos utilizados, e quantidade de corrente gasosa, e outros fatores evidentes para o habilitado na técnica, com base na presente descrição.

Exemplos

[034] Os Exemplos de 1 a 9 são uma solução aquosa absorvente de amina compreendendo uma alcanolamina, água deionizada, e opcionalmente uma segunda amina, as quantidades são em partes em peso com base no peso total da composição absorvente. Uma corrente de gás compreendendo uma mistura sintética contendo 4,2 por cento de H2S, 16 por cento de CO2 e 79,8 por cento de N2, onde a porcentagem é porcentagem em volume, é tratada em um absorvedor em escala piloto para remover o H2S e CO2. Para cada solução absorvente de amina aquosa, a corrente de gás é tratada em três taxas de fluxo diferentes. As composições, parâmetros de processo, e níveis residuais de H2S e CO2 para os Exemplos de 1 a 9, estão relacionados na Tabela 1. Na Tabela 1:

[035] “DGA” é 2-(2-aminoetoxi)etanol a 98% da Acros Organics;

[036] “MDEA” é metildietanolamina a 98% da The Dow Chemical Company;

[037] “DMAPD” é 3-dimetilamino-1,2-propanodiol a 98% da AK Scientific;

[038] “Piperazina” é piperazina a 99% da Aldrich Chemical.

[039] Uma solução absorvente aquosa de amina é introduzida no absorvedor em escala piloto Fig. 1 via linha de alimentação 5 para a porção superior de uma coluna de absorção com leito carregado com gás-líquido em contracorrente 2. A corrente gasosa é introduzida pela linha de alimentação 1 para a porção inferior da coluna 2 a uma taxa de fluxo de gás de 10 litros por minuto. A pressão do absorvedor é ajustada para 238 psia. O gás limpo (ou seja, quantidades reduzidas de H2S e CO2) é descarregado no topo do absorvedor 2 através da linha 3 e os níveis residuais de H2S e CO2 são determinados através de análise por cromatografia gasosa (GC). A solução aquosa de amina é carregada com fluxos de H2S e CO2 na porção inferior do absorvedor, e egressa através da linha 4.

[040] A amina aquosa na linha 4 tem sua pressão reduzida pela válvula de controle de nível 8 e escoa pela linha 7 até o trocador de calor 9, que aquece a solução aquosa carregada. A solução quente e rica ingressa pela porção superior do regenerador 12 via linha 10. O regenerador 12 é equipado com enchimento/carga aleatório que efetua a dessorção dos gases H2S e CO2. A pressão do regenerador é ajustada em 17 psia. Os gases são passados pela linha 13 para o condensador 14 onde ocorre o resfriamento e a condensação de qualquer água e amina residual. Os gases entram em um separador 15 onde o líquido condensado é separado da fase vapor. A solução aquosa condensada é bombeada via bomba 22 pela linha 16 até a porção superior do regenerador 12. Os gases remanescentes da condensação são removidos pela linha 17 para coleta e/ou descarte final. A solução aquosa regenerada escoa pelo regenerador 12 e refervedor acoplado fechado 18. O refervedor 18, equipado com um dispositivo de aquecimento elétrico, vaporiza uma porção da solução aquosa para remover quaisquer gases residuais. Os vapores emergem do refervedor e são devolvidos ao regenerador 12 que se misturam com o líquido cadente e então egressam pela linha 13 para entrada no estágio de condensação do processo. A solução aquosa regenerada do refervedor 18 sai pela linha 19 e é resfriada no trocador de calor 20, e então bombeada via bomba 21 de volta ao absorvedor 2 pela linha de alimentação 5.

[041] A taxa de fluxo para o absorvente de amina aquosa é determinada ajustando-se lentamente para baixo até que a quantidade de H2S na linha de gás purificado 3 mostre um aumento drástico.

[042] Os resultados para os Exemplos 1 a 9 são graficamente representados no gráfico mostrado na Fig. 2. Os níveis de H2S, em partes por milhão em volume (ppmv), são plotados contra a taxa de fluxo de amina em centímetros cúbicos por minuto (cc/min).

Claims

1. Processo para remover sulfeto de hidrogênio a partir de uma mistura gasosa compreendendo sulfeto de hidrogênio, dito processo caracterizadopelo fato de consistir das etapas de: A) contatar a mistura gasosa com uma solução aquosa de alcanolamina, provendo uma solução aquosa de alcanolamina carregada de sulfeto de hidrogênio e um gás limpo, sendo que a solução aquosa de alcanolamina consiste de: (i) 3-(dimetilamino)-1,2-propanodiol; (ii) piperazina; (iii) opcionalmente um solvente físico selecionado a partir de ciclotetrametileno sulfona, éteres de dimetil de polietileno glicol, 1,3-dimetil-3,4,5,6-tetrahidro-2-(1H)- pirimidinona, N-formilmorfolina, N-acetilmorfolina, ou misturas dos mesmos; sendo que a referida solução aquosa de alcanolamina não contém um ácido tendo um pKa de 8 ou menos, ou um material formador de ácido capaz de formar, em meio aquoso, um ácido tendo um pKa de 8 ou menos; B) opcionalmente, extrair vapor da solução aquosa de alcanolamina carregada de sulfeto de hidrogênio, provendo uma solução aquosa de alcanolamina pobre em gás ácido; e C) opcionalmente, contatar a mistura gasosa na etapa (A) com a solução aquosa de alcanolamina pobre de gás ácido da etapa (B).

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de: (i) o 3-(dimetilamino)-1,2-propanodiol estar presente em uma quantidade de 0,1 a 75 por cento em peso; e (ii) a piperazina estar presente em uma quantidade de 0,1 a 15 por cento em peso; sendo que a porcentagem em peso é baseada no peso total da solução aquosa de alcanolamina.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o solvente físico estar presente em uma quantidade de 1 a 75 por cento em peso com base no peso total da solução aquosa de alcanolamina.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a temperatura da solução aquosa de alcanolamina na etapa (A) ser igual a ou maior que 60°C (140°F).