BR112021014132A2 - Processo para a remoção de gases ácidos de corrente de fluido, absorvente para a absorção de gases ácidos de uma corrente de fluido e uso de um composto de fórmula geral - Google Patents

Processo para a remoção de gases ácidos de corrente de fluido, absorvente para a absorção de gases ácidos de uma corrente de fluido e uso de um composto de fórmula geral Download PDF

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Abstract

processo para a remoção de gases ácidos de corrente de fluido, absorvente para a absorção de gases ácidos de uma corrente de fluido e uso de um composto de fórmula geral processo para a remoção de gases ácidos de corrente de fluido, em que a corrente de fluido é colocada em contato com um absorvente para obter uma corrente de fluido tratada e um absorvente carregado, o absorvente compreendendo um diluente e um composto de fórmula geral (i). em que r1 é selecionado a partir de c1-c8-alquila e c2-c8-hidroxialquila; r2 é selecionado a partir de hidrogênio e c1-c8-alquila; r3 é selecionado a partir de hidrogênio e c1-c8-alquila; r4 é selecionado a partir de hidrogênio e c1-c8-alquila; r5 é c1-c8-alquila; com a condição de que pelo menos uma das seguintes condições (i) e (ii) seja atendida: (i) r5 é c3-c8-alquila ligada ao átomo de nitrogênio por meio de um átomo de carbono secundário ou terciário; (ii) quando r4 é hidrogênio, r3 é c1-c8-alquila; ou quando r4 é c1-c8-alquila, pelo menos um de r2 e r3 é c1-c8-alquila; e n é um número inteiro de 0 a 6. além disso, é fornecido um absorvente para a absorção de gases ácidos de uma corrente de fluido, que compreende um diluente e um composto de fórmula geral (i) conforme definido acima, bem como o uso de um composto de fórmula geral (i) conforme definido acima para a remoção de gases ácidos de uma corrente de fluido. os absorventes são úteis para a remoção seletiva de sulfeto de hidrogênio de corrente de fluidos e têm alta capacidade de carga de gás ácido, alta estabilidade e baixa volatilidade.

Description

“PROCESSO PARA A REMOÇÃO DE GASES ÁCIDOS DE CORRENTE DE FLUIDO, ABSORVENTE PARA A ABSORÇÃO DE GASES ÁCIDOS DE UMA CORRENTE DE FLUIDO E USO DE UM COMPOSTO DE FÓRMULA GERAL” CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente invenção se refere a um processo para a remoção de gases ácidos de uma corrente de fluido e um absorvente adequado para a absorção de gases ácidos de uma corrente de fluido.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] A remoção de gases ácidos, por exemplo, CO2, H2S, SO2, CS2, HCN, COS ou mercaptanos, de corrente de fluido, como gás natural, gás de refinaria ou gás de síntese, é desejável por várias razões. Os compostos de enxofre no gás natural tendem a formar ácidos corrosivos, em particular junto com a água frequentemente arrastada pelo gás natural. Para o transporte do gás natural em um gasoduto ou processamento posterior em uma planta de liquefação de gás natural (GNL = gás natural liquefeito), os limites dados para as impurezas contendo enxofre devem, portanto, ser observados. Além disso, vários compostos de enxofre são malcheirosos e tóxicos, mesmo em baixas concentrações.
[003] O dióxido de carbono deve ser removido do gás natural porque uma alta concentração de CO2 reduz o valor calorífico do gás. Além disso, o CO2 em combinação com a umidade pode causar corrosão em tubos e válvulas.
[004] Os processos conhecidos para a remoção de gases ácidos incluem operações de lavagem com soluções aquosas absorventes de bases inorgânicas ou orgânicas. Quando gases ácidos são dissolvidos no absorvente, íons se formam com as bases. O absorvente pode ser regenerado por descompressão para uma pressão mais baixa e/ou por separação, em que as espécies iônicas reagem ao contrário e os gases ácidos são liberados e/ou removidos por meio de um fluido inerte, por exemplo, vapor. Após o processo de regeneração, o absorvente pode ser reaproveitado.
[005] Um processo no qual CO2 e H2S são substancialmente removidos é referido como “absorção total”. Embora a remoção de CO2 possa ser necessária para evitar problemas de corrosão e fornecer o valor de aquecimento necessário para o consumidor, ocasionalmente é necessário ou desejável tratar misturas de gases ácidos contendo CO2 e H2S de modo a remover o H2S seletivamente da mistura, minimizando a remoção do CO2. As especificações do gasoduto de gás natural, por exemplo, estabelecem limites mais rigorosos no nível de H2S do que no CO2, uma vez que o H2S é mais tóxico e corrosivo do que o CO2: as especificações comuns do gasoduto de gás natural normalmente limitam o conteúdo de H2S a 4 ppmv com uma limitação mais branda no CO2 a 2% em volume. A remoção seletiva de H2S é frequentemente desejável para enriquecer o nível de H2S na alimentação para uma unidade de recuperação de enxofre, como uma planta de Claus a jusante.
[006] Aminas secundárias severamente estericamente impedidas, como 2-(2-terc-butilaminoetoxi)etanol (TBAEE), e aminas terciárias, como metildietanol-amina (MDEA), exibem seletividade cinética para H2S sobre CO2. Essas aminas são, portanto, adequadas para a remoção seletiva de H2S sobre CO2 de misturas de gases que compreendem CO2 e H2S e são geralmente utilizadas como misturas aquosas. Essas aminas não reagem diretamente com o CO2; em vez disso, o CO2 reage em uma reação lenta com a amina e com água para dar um íon bicarbonato. A cinética da reação permite que o H2S reaja diretamente, mais rapidamente, com os grupos amina do sorvente para formar um íon hidrossulfeto em solução aquosa.
[007] O documento US 2015/0027055 A1 descreve um processo para remover seletivamente H2S de uma mistura de gás contendo CO2 por meio de um absorvente compreendendo alcanolaminas eterificadas terminalmente impedidas estericamente.
[008] O documento US 2017/182455 A1 descreve um processo para separar seletivamente H2S de uma mistura de gás que também compreende CO2, em que uma corrente da mistura de gás é colocada em contato com uma solução absorvente compreendendo uma ou mais aminas, alcanolaminas, alcanolaminas impedidas, alcanolaminas tampadas ou misturas disso.
[009] O documento WO 2014/001664 A1 descreve derivados de morfolina substituídos com aminoalquila e seu uso na remoção de gases ácidos.
[010] O documento DE 40 272 49 A1 descreve compostos compreendendo uma porção heterocíclica com dois átomos de nitrogênio e sua utilização na remoção seletiva de compostos de enxofre inorgânicos e orgânicos de correntes de gás.
[011] O documento WO 2014/001669 A1 descreve soluções absorventes compreendendo derivados de aminoalquilpiperazina e seu uso em um método de remoção de composto ácido de um efluente gasoso. Conforme mostrado nos exemplos e exemplos comparativos que se seguem, estes compostos são propensos a deterioração, presumivelmente devido à falta de impedimento estérico da porção amino fora do anel piperazina.
[012] É um objetivo da invenção fornecer outros absorventes e processos adequados para remover gases ácidos de correntes de fluidos. Os absorventes devem ser úteis para a remoção seletiva de sulfeto de hidrogênio de corrente de fluido. Os absorventes devem ter alta capacidade de carga de gás ácido, alta estabilidade e baixa volatilidade.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO
[013] O objetivo é alcançado por um processo para a remoção de gases ácidos de corrente de fluido, em que a corrente de fluido é colocada em contato com um absorvente para obter uma corrente de fluido tratada e um absorvente carregado, o absorvente compreendendo um diluente e um composto de fórmula geral (I): (I) em que: R1 é selecionado a partir de C1-C8-alquila e C2-C8-hidroxialquila; R2 é selecionado a partir de hidrogênio e C1-C8-alquila; R3 é selecionado a partir de hidrogênio e C1-C8-alquila; R4 é selecionado a partir de hidrogênio e C1-C8-alquila; R5 é C1-C8-alquila; com a condição de que pelo menos uma das seguintes condições (i) e (ii) seja atendida: (i) R5 é C3-C8-alquila ligada ao átomo de nitrogênio por meio de um átomo de carbono secundário ou terciário; (ii) quando R4 é hidrogênio, R3 é C1-C8-alquila; ou quando R4 é C1-C8-alquila, pelo menos um de R2 e R3 é C1-C8-alquila; e n é um número inteiro de 0 a 6.
[014] Verificou-se que tal absorvente exibe favoravelmente alta capacidade de carga de gás ácido, alta estabilidade e baixa volatilidade.
[015] Além disso, a invenção se refere a um absorvente para a absorção de gases ácidos de uma corrente de fluido como descrito acima, e ao uso de um composto de fórmula geral (I) para a remoção de gases ácidos de uma corrente de fluido. Entende-se que as formas de realização aqui descritas se referem a todos os aspectos da invenção, isto é, ao absorvente, ao uso do composto de fórmula (I) e ao processo, quando aplicável.
[016] O composto de fórmula geral (I) compreende dois grupos amino terciários, os átomos de nitrogênio dos quais fazem parte de uma estrutura de anel piperazina. Ligada à estrutura do anel piperazina está uma porção alquileno terminada por um grupo amino que é um grupo amino terciário ou um grupo amino secundário estericamente impedido. Quando o composto de fórmula geral (I) compreende um grupo amino secundário, ou seja, quando R4 é hidrogênio, R3 é C1-C8-alquila e/ou R5 é C3-C8-alquila ligada ao átomo de nitrogênio por meio de um átomo de carbono secundário ou terciário. Assim, o átomo de nitrogênio no grupo amino secundário tem pelo menos um átomo de carbono secundário ou terciário diretamente adjacente e é, portanto, estericamente impedido.
[017] Uma vez que todas as funções amino do composto de fórmula geral (I) são grupos amino terciários ou grupos amino secundários estericamente impedidos, os compostos mostram seletividade cinética para a remoção de H2S.
[018] R1 é selecionado a partir de C1-C8-alquila e C2-C8- hidroxialquila. R1 é de preferência C1-C8-alquila, de maior preferência C1-C5- alquila. R1 é de maior preferência ainda selecionado a partir de metila, etila, n- propila e n-butila, especialmente metila.
[019] R2 é selecionado a partir de hidrogênio e C1-C8-alquila. R2 é de preferência hidrogênio. Em uma forma de realização, R 2 é C1-C5-alquila, tal como metila, etila, n-propila ou n-butila, especialmente metila.
[020] R3 é selecionado a partir de hidrogênio e C1-C8-alquila. R3 é de preferência hidrogênio. Em uma forma de realização, R 3 é C1-C5-alquila, tal como metila, etila, n-propila ou n-butila, especialmente metila.
[021] Quando R2 é C1-C8-alquila, é preferível que R3 é hidrogênio. Quando R3 é C1-C8-alquila, é preferível que R2 é hidrogênio. Em uma forma de realização, R2 é metila e R3 é hidrogênio. Em outra forma de realização, R2 é hidrogênio e R3 é metila. Em uma forma de realização preferida, ambos R2 e R3 são hidrogênio.
[022] R4 é selecionado a partir de hidrogênio e C1-C8-alquila. R4 é de preferência hidrogênio. De forma alternativa, R4 pode ser C1-C5-alquila, tal como metila, etila, n-propila ou n-butila, especialmente metila.
[023] R5 é C1-C8-alquila. R5 pode, por exemplo, ser C1-C5-alquila linear, tal como metila, etila, n-propila ou n-butila, especialmente metila, ou R5 pode, por exemplo, ser C3-C8-alquila ligada ao átomo de nitrogênio por meio de um átomo de carbono secundário ou terciário, tal como C3-C5-alquila ligada ao átomo de nitrogênio por meio de um átomo de carbono secundário ou terciário, por exemplo, isopropila (-CH(CH3)2), terc-butila (-C(CH3)3) e terc-pentila (- C(CH3)2-CH2-CH3), especialmente terc-butila.
[024] Nos compostos da fórmula geral (I), pelo menos uma das seguintes condições (i) e (ii) seja atendida: (i) R5 é C3-C8-alquila ligada ao átomo de nitrogênio por meio de um átomo de carbono secundário ou terciário; (ii) quando R4 é hidrogênio, R3 é C1-C8-alquila; ou quando R4 é C1-C8-alquila, pelo menos um de R2 e R3 é C1-C8-alquila. Quando a condição (i) é aplicada, R5 é de maior preferência ainda selecionado a partir de isopropila, terc-butila e terc-pentila, especialmente terc-butila.
[025] n é um número inteiro de 0 a 6, ou seja, 0, 1, 2, 3, 4, 5 ou 6.
n é de preferência um número inteiro de 0 a 3, ou seja, 0, 1, 2 ou 3. De maior preferência, n é 0 ou 1.
[026] O termo “alquila” é entendido como incluindo grupos de hidrocarbonetos alifáticos saturados de cadeia ramificada e linear tendo o número específico de átomos de carbono. Isto também se aplica aos grupos alquila compreendidos em substituintes hidroxialquila.
[027] Em uma forma de realização, R1 é C1-C5-alquila;
R2 é selecionado a partir de hidrogênio e C1-C5-alquila; R3 é selecionado a partir de hidrogênio e C1-C5-alquila; R4 é selecionado a partir de hidrogênio e C1-C5-alquila; R5 é C1-C5-alquila; com a condição de que pelo menos uma das seguintes condições (i') e (ii') seja atendida: (i') R5 é C3-C5-alquila ligada ao átomo de nitrogênio por meio de um átomo de carbono secundário ou terciário; (ii') quando R4 é hidrogênio, R3 é C1-C5-alquila; ou quando R4 é C1-C5-alquila, pelo menos um de R2 e R3 é C1-C5-alquila; e n é um número inteiro de 1 a 4; por exemplo, R1 é C1-C5-alquila; R2 é hidrogênio; R3 é hidrogênio; R4 é C1-C5-alquila; R5 é selecionado a partir de isopropila, terc-butila ou terc-pentila, de preferência terc-butila; e n é 0 ou 1.
ou, de preferência, R1 é C1-C5-alquila; R2 é hidrogênio; R3 é hidrogênio; R4 é hidrogênio; R5 é selecionado a partir de isopropila, terc-butila ou terc-pentila, de preferência terc-butila; e n é 0 ou 1.
[028] Exemplos de compostos da fórmula geral (I) incluem:
2-metila-2-(4-metilpiperazin-1-il)etila-dimetilamina;
3-metila-3-(4-metilpiperazin-1-il)propila-dimetilamina;
4-metila-4-(4-metilpiperazin-1-il)butila-dimetilamina;
5-metila-5-(4-metilpiperazin-1-il)pentila-dimetilamina;
N-metila-1-metila-2-(4-metilpiperazin-1-il)etilamina;
N-metila-1-metila-3-(4-metilpiperazin-1-il)propilamina;
N-metila-1-metila-4-(4-metilpiperazin-1-il)butilamina;
N-metila-1-metila-5-(4-metilpiperazin-1-il)pentilamina;
1-metila-2-(4-metilpiperazin-1-il)etila-dimetilamina;
1-metila-3-(4-metilpiperazin-1-il)propila-dimetilamina;
1-metila-4-(4-metilpiperazin-1-il)butila-dimetilamina;
1-metila-5-(4-metilpiperazin-1-il)pentila-dimetilamina;
N-metila-N-isopropila-1-metila-2-(4-metilpiperazin-1-il)etilamina;
N-metila-N-isopropila-2-metila-2-(4-metilpiperazin-1-il)etilamina;
N-metila-N-terc-butila-1-metila-2-(4-metilpiperazin-1-il)etilamina;
N-metila-N-terc-butila-2-metila-2-(4-metilpiperazin-1-il)etilamina;
N-metila-N-isopropila-1-metila-3-(4-metilpiperazin-1-il)propilamina;
N-metila-N-isopropila-3-metila-3-(4-metilpiperazin-1-il)propilamina;
N-metila-N-terc-butila-1-metila-3-(4-metilpiperazin-1-il)propilamina;
N-metila-N-terc-butila-3-metila-3-(4-metilpiperazin-1-il)propilamina;
N-metila-N-isopropila-2-(4-metilpiperazin-1-il)etilamina;
N-metila-N-isopropila-3-(4-metilpiperazin-1-il)propilamina;
N-metila-N-isopropila-4-(4-metilpiperazin-1-il)butilamina;
N-metila-N-isopropila-5-(4-metilpiperazin-1-il)pentilamina;
N-metila-N-terc-butila-2-(4-metilpiperazin-1-il)etilamina;
N-metila-N-terc-butila-3-(4-metilpiperazin-1-il)propilamina; N-metila-N-terc-butila-4-(4-metilpiperazin-1-il)butilamina;
N-metila-N-terc-butila-5-(4-metilpiperazin-1-il)pentilamina;
2-(4-metilpiperazin-1-il)etila-isopropilamina; 3-(4-metilpiperazin-1-il)propila-isopropilamina; 4-(4-metilpiperazin-1-il)butila-isopropilamina; 5-(4-metilpiperazin-1-il)pentila-isopropilamina; 2-(4-metilpiperazin-1-il)etila-terc-butilamina; 3-(4-metilpiperazin-1-il)propila-terc-butilamina; 4-(4-metilpiperazin-1-il)butila-terc-butilamina; e 5-(4-metilpiperazin-1-il)pentila-terc-butilamina.
[029] De preferência, o composto de fórmula geral (I) é selecionado a partir de 2-metila-2-(4-metilpiperazin-1-il)etila-dimetilamina, N- metila-1-metila-2-(4-metilpiperazin-1-il)etilamina, 3-(4-metilpiperazin-1-il)propila- terc-butilamina (TBAP-MPIP) e 2-(4-metil-piperazin-1-il)etila-terc-butilamina (TBAE-MPIP), de maior preferência ainda a partir de 3-(4-metilpiperazin-1- il)propila-terc-butilamina (TBAP-MPIP) e 2-(4-metil-piperazin-1-il)etila-terc- butilamina (TBAE-MPIP).
[030] O absorvente compreende preferencialmente uma quantidade total de 10% a 70% em peso, mais preferencialmente 15% a 65% em peso e mais preferencialmente 20% a 60% em peso do composto da fórmula geral (I), com base no total peso do absorvente.
[031] Os compostos da fórmula geral (I) são conhecidos como tal ou podem ser sintetizados pela reação de um álcool da fórmula (Ia): com uma amina HNR4R5 na presença de um catalisador de aminação adequado a temperatura e pressão elevadas na presença de hidrogênio. A amina pode ser uma amina primária (em que R4 é hidrogênio), por exemplo, terc-butilamina, ou uma amina secundária (em que R4 é C1-C8- alquila), por exemplo, dimetilamina ou metila-terc-butilamina.
[032] De preferência, a amina HNR4R5 é usada em excesso molar sobre a quantidade molar do álcool de fórmula (Ia) durante a reação. Em uma forma de realização preferida, a quantidade molar da amina excede a quantidade molar do álcool no início da reação em 5 a 5.000% em mol, de preferência 50 a 1.000% em mol, com base na quantidade de álcool.
[033] De preferência, a reação é realizada na presença de um catalisador de hidrogenação/desidrogenação, por exemplo, na presença de um catalisador de hidrogenação/desidrogenação contendo cobre. O catalisador pode ser aplicado a um suporte, por exemplo, um suporte de alumina.
[034] Em uma forma de realização, um catalisador de hidrogenação/desidrogenação contendo cobre, níquel e cobalto suportado é usado, em que o material cataliticamente ativo do catalisador, antes da redução do mesmo com hidrogênio, compreende compostos de oxigênio de alumínio, cobre, níquel e de cobalto e na faixa de 0,2 a 5,0% em peso de compostos oxigenados de estanho, calculados como SnO. Em uma forma de realização preferida, um catalisador de acordo com os catalisadores reivindicados em WO 2011/067199 é usado, particularmente um catalisador de acordo com WO 2011/067199, exemplo 5.
[035] A carga de catalisador pode variar na faixa de 0,01 a 2 kg/(L · h), de preferência na faixa de 0,1 a 1,0 kg/(L · h), e em uma forma de realização especialmente preferida na faixa de 0,2 a 0,8 kg/(L · h) de álcool de fórmula (Ia).
[036] Em uma forma de realização preferida, a reação é realizada a uma temperatura de 150 a 260 ºC. Em uma forma de realização especialmente preferida, a reação é realizada a uma temperatura de 170 a 240
ºC, tal como 170 a 200 ºC.
[037] A reação pode ser realizada a pressões de 5 a 300 bar, na fase líquida ou de vapor. Em uma forma de realização preferida, a reação é realizada a uma pressão de 60 a 220 bar. Aqui e em toda a descrição, todas as pressões são pressões absolutas (barra absoluta), a menos que seja indicado de outra forma.
[038] A reação pode ser realizada usando reatores de tanque agitado, reatores de tubo de leito fixo e reatores de multitubos. Pode ser realizado em batelada, semi-lote e modo contínuo e com e sem reciclagem da mistura de reação em bruto. Em uma forma de realização preferida, a reação é realizada em modo contínuo em um reator de tubo de leito fixo.
[039] Em uma forma de realização, o excesso de amina HNR4R5 é separado do produto da reação por destilação em uma etapa. O termo “destilação em uma etapa” é entendido como uma destilação com apenas um único estágio de separação, como é o caso em uma configuração de destilação simples onde o vapor gerado em um reaquecedor (reboiler) é imediatamente canalizado para um condensador. Ao contrário, as colunas de retificação, por exemplo, têm vários estágios de separação e representam uma destilação fracionada. Em outra forma de realização, o excesso de amina HNR4R5 é separado do produto da reação por destilação fracionada. De preferência, o excesso de amina separado é reciclado para a produção posterior da amina (I).
[040] Além da amina (I), do álcool (Ia) e da amina HNR4R5, o produto da reação contém várias outras substâncias. Normalmente, o produto da reação contém água e produtos colaterais, como derivados de éter do álcool (Ia).
[041] Em uma forma de realização preferida, a água e os produtos secundários são separados do produto da reação. Em uma forma de realização especialmente preferida, água e produtos colaterais, bem como o excesso de amina ainda remanescente no produto de reação após a destilação descrita acima, são removidos do produto de reação por uma etapa de destilação adicional, de preferência uma etapa de destilação de uma etapa.
Esta etapa é realizada, de preferência, a uma pressão de cerca de 90 mbar.
Qualquer reaquecedor adequado pode ser aplicado para esta etapa. Um evaporador de filme descendente ou evaporador de filme fino pode ser usado.
Particularmente, a evaporação de película fina usando um evaporador do tipo “Sambay” pode ser aplicada e o gás gerado é condensado à temperatura ambiente.
[042] Após as etapas de processamento, o produto obtido pode ser misturado com um diluente a fim de se obter um absorvente da invenção.
Outras substâncias, como descrito acima, podem ser adicionadas.
[043] Alternativamente, após as etapas de processamento, o produto obtido pode ser transportado para um local de utilização de absorventes de gases ácidos, como uma instalação de depuração de gases, e misturado com um diluente no local para obter um absorvente da invenção.
Outras substâncias, conforme descrito acima, podem ser adicionadas no local.
[044] O absorvente contém um diluente. De preferência, o diluente é selecionado a partir de água, solventes orgânicos, de preferência solventes orgânicos miscíveis em água e suas combinações. O absorvente compreende preferencialmente uma quantidade total de 20% a 90% em peso, mais preferencialmente 30 a 80% em peso e mais preferencialmente 40 a 65% em peso de diluente, com base no peso total do absorvente.
[045] Em uma forma de realização preferida, o diluente compreende água. Pode, no entanto, ser desejável limitar o teor de água do absorvente, por exemplo, a um máximo de 20% em peso, de forma alternativa a um máximo de 10% em peso, de preferência a um máximo de 5% em peso, ou um máximo de 2% em peso. Limitar o teor de água do absorvente pode melhorar a seletividade do absorvente para H2S sobre CO2.
[046] O solvente orgânico é preferencialmente selecionado a partir de: C4-C10 álcoois, tais como n-butanol, n-pentanol e n-hexanol; Cetonas, tal como ciclohexanona; ésteres, tais como acetato de etila e acetato de butila; lactonas, tais como γ-butirolactona, δ-valerolactona e ε- caprolactona; amidas, tais como carboxamidas terciárias, por exemplo, N,N- dimetilformamida; ou N-formilmorfolina e N-acetilmorfolina; lactamas, tais como γ-butirolactama, δ-valerolactama e ε- caprolactama e N-metil-2-pirrolidona (NMP); sulfonas, tal como sulfolano; sulfóxidos, tais como dimetilsulfóxido (DMSO); glicóis, tais como etilenoglicol (EG) e propilenoglicol; polialquilenoglicóis, tais como dietilenoglicol (DEG) e trietilenoglicol (TEG); di- ou mono (éter C1-C4-alquila) glicóis, tais como etilenoglicol monometil ou dimetil éter; di- ou mono (éter C1-C4-alquila) polialquilenoglicóis, tais como dietilenoglicol dimetil éter, dipropilenoglicol monometil éter e trietilenoglicol dimetil éter; ureias cíclicas, tais como N,N-dimetilimidazolidin-2-ona e dimetilpropilenoureia (DMPU); tioalcanóis, tais como etilenoditioetanol, tiodietilenoglicol (tiodiglicol, TDG) e metiltioetanol; e suas misturas.
[047] Mais preferencialmente, o solvente orgânico é selecionado a partir de sulfonas, glicóis e polialquilenoglicóis. Mais preferencialmente, o solvente orgânico é selecionado a partir de sulfonas. Um solvente orgânico preferido é o sulfolano.
[048] Em uma forma de realização, o absorvente compreende uma amina terciária ou amina primária severamente estericamente impedida e/ou amina secundária severamente estericamente impedida diferente dos compostos da fórmula geral (I). Impedimento estérico severo é entendido como significando um átomo de carbono terciário diretamente adjacente a um átomo de nitrogênio primário ou secundário. Nesta forma de realização, o absorvente compreende a amina terciária ou amina primária ou secundária severamente estericamente impedida que não os compostos da fórmula geral (I) geralmente em uma quantidade de 5% a 50% em peso, de preferência 10% a 40% em peso e mais preferencialmente 20% a 40% em peso, com base no peso total do absorvente.
[049] As aminas terciárias adequadas incluem especialmente:
1. Alcanolaminas terciárias, tais como: bis(2-hidroxietila)metilamina (metildietanolamina, MDEA), tris(2- hidroxietila)amina (trietanolamina, TEA), tributanolamina, 2-dietilaminoetanol (dietiletanolamina, DEEA), 2-dimetilaminoetanol (dimetiletanolamina, DMEA), 3- dimetilamino-1-propanol (N,N-dimetilpropanolamina), 3-dietilamino-1-propanol, 2-diisopropilaminoetanol (DIEA), N,N-bis(2-hidroxipropila)metilamina (metildiisopropanolamina, MDIPA);
2. Aminoéteres terciários, tais como: 3-metoxipropildimetilamina;
3. Poliaminas terciárias, por exemplo, diaminas bis-terciárias, tais como: N,N,N,N-tetrametiletilenodiamina, N,N-dietila-N',N'- dimetiletilenodiamina, N,N,N,N-tetraetiletilenodiamina, N,N,N,N-tetrametila-
1,3-propanodiamina (TMPDA), N,N,N,N-tetraetila-1,3-propanodiamina (TEPDA), N,N,N,N-tetrametila-1,6-hexanodiamina, N,N-dimetila-N,N- dietiletilenodiamina (DMDEEDA), 1-dimetilamino-2-dimetilaminoetoxietano (bis[2-(dimetilamino)etila] éter), 1,4-diazabiciclo[2.2.2]octano (TEDA), tetrametila-1,6-hexanodiamina; e suas misturas.
[050] As alcanolaminas terciárias, ou seja, aminas com pelo menos um grupo hidroxialquila ligada ao átomo de nitrogênio, são geralmente preferidas. É dada preferência particular à metildietanolamina (MDEA).
[051] As aminas primárias ou secundárias severamente impedidas estericamente adequadas (isto é, aminas tendo um átomo de carbono terciário diretamente adjacente a um átomo de nitrogênio primário ou secundário) diferente dos compostos da fórmula geral (I), incluem especialmente:
1. Alcanolaminas secundárias severamente estericamente impedidas, como: 2-(2-terc-butilaminoetoxi)etanol (TBAEE), 2-(2-terc- butilamino)propoxietanol, 2-(2-terc-amilaminoetoxi)etanol, 2-(2-(1-metila-1- etilpropilamino)etoxi)etanol, 2-(terc-butilamino)etanol, 2-terc-butilamino-1- propanol, 3-terc-butilamino-1-propanol, 3-terc-butilamino-1-butanol, e 3-aza- 2,2-dimetilhexano-1,6-diol, 2-N-metilaminopropan-1-ol, 2-N-metilamino-2- metilpropan-1-ol;
2. Alcanolaminas primárias severamente estericamente impedidas, como: 2-amino-2-metilpropanol (2-AMP); 2-amino-2-etilpropanol; e 2- amino-2-propilpropanol;
3. Aminoéteres severamente estericamente impedidos, como: 1,2-bis(terc-butilaminoetoxi)etano, bis(terc-butilaminoetila) éter;
e suas misturas.
[052] As alcanolaminas secundárias severamente estericamente impedidas são geralmente preferidas. É dada preferência particular a 2-(2-terc- butilaminoetoxi)etanol e 2-(2-terc-butilaminoetoxietoxi)etanol.
[053] Embora os compostos da fórmula geral (I) mostrem seletividade cinética intrínseca para a remoção de H2S, pode em certas formas de realização ser desejável remover CO2 ao longo de H2S. A remoção do CO2 pode ser facilitada pela incorporação de um ativador no absorvente.
[054] Em uma forma de realização, o absorvente compreende pelo menos um ativador selecionado a partir de uma amina primária estericamente livre e/ou uma amina secundária estericamente livre. Uma amina primária estericamente desimpedida é entendida como significando compostos possuindo grupos amino primários aos quais apenas um átomo de carbono primário ou secundário está ligado. Uma amina secundária estericamente desimpedida é entendida como significando compostos possuindo grupos amino secundários aos quais apenas átomos de carbono primários estão ligados. As aminas primárias estericamente desimpedidas ou aminas secundárias estericamente desimpedidas atuam como fortes ativadores da absorção de CO2. Consequentemente, a presença de um ativador pode ser desejável em aplicações direcionadas à remoção não seletiva de gases ácidos ou aplicações nas quais a remoção de CO2 é especialmente importante.
[055] O ativador preferencialmente não compreende grupos ácidos, tais como, em particular, grupos de ácido fosfônico, ácido sulfônico e/ou ácido carboxílico.
[056] O ativador é, por exemplo, selecionado a partir de: alcanolaminas, tal como monoetanolamina (MEA), dietanolamina (DEA), etilaminoetanol, 1-amino-2-metilpropan-2-ol, 2-amino-1-butanol, 2-(2- aminoetoxi)etanol e 2-(2-aminoetoxi)etanamina, e poliaminas, tal como hexametilenodiamina, 1,4-diaminobutano, 1,3-diaminopropano, 3-(metilamino)propilamina (MAPA), N-(2- hidroxietila)etilenodiamina, 3-(dimetilamino)propilamina (DMAPA), 3- (dietilamino)propilamina, N,N'-bis(2-hidroxietila)etilenodiamina.
[057] Heterociclos saturados de 5, 6 ou 7 membros tendo pelo menos um grupo NH no anel, que pode compreender um ou dois outros heteroátomos selecionados a partir de nitrogênio e oxigênio no anel, tais como piperazina, 2-metilpiperazina, N-metilpiperazina, N-etilpiperazina, N-(2- hidroxietila)piperazina, N-(2-aminoetila)piperazina, homopiperazina, piperidina e morfolina.
[058] É dada preferência particular a heterociclos saturados de 5, 6 ou 7 membros tendo pelo menos um grupo NH no anel, que pode compreender um ou dois outros heteroátomos selecionados a partir de nitrogênio e oxigênio no anel. É dada preferência muito particular à piperazina.
[059] Por outro lado, onde a seletividade de H2S é desejada, o absorvente preferencialmente não compreende qualquer amina primária estericamente desimpedida ou amina secundária estericamente desimpedida.
Uma vez que aminas primárias estericamente desimpedidas ou aminas secundárias estericamente desimpedidas agem como fortes ativadores da absorção de CO2, sua presença no absorvente pode resultar em uma perda da seletividade de H2S do absorvente. Consequentemente, em aplicações onde uma alta seletividade de H2S é desejável, um absorvente essencialmente livre de tais compostos é preferível.
[060] Em uma forma de realização, o absorvente compreende um ácido. O ácido ajuda a regenerar o absorvente a baixas cargas e aumenta a eficiência do processo. Forma-se o equilíbrio de protonação entre o ácido e o composto de fórmula geral (I). A posição do equilíbrio é dependente da temperatura, e o equilíbrio é deslocado em temperaturas mais altas em direção ao íon oxônio livre e/ou sal de amina tendo a entalpia de protonação mais baixa. Em temperaturas relativamente baixas, como prevalecem na etapa de absorção, o pH mais alto promove a absorção eficiente de gases ácidos, ao passo que, em temperaturas relativamente altas, como prevalecem na etapa de dessorção, o pH mais baixo suporta a liberação dos gases ácidos absorvidos.
[061] O ácido tem preferencialmente um pKA inferior a 6, especialmente inferior a 5, medido a 25 ºC. No caso de ácidos com mais de um estágio de dissociação e, consequentemente, mais de um pKA, este requisito é atendido quando um dos valores de pKA está dentro da faixa especificada. O ácido é adequadamente selecionado a partir de ácidos próticos (ácidos de Brønsted).
[062] O ácido é preferencialmente adicionado em uma quantidade que o pH da solução aquosa medido a 120 ºC seja de 7,9 a menos de 9,5, de preferência 8,0 a menos de 8,8, mais preferencialmente 8,0 a menos de 8,5, mais preferencialmente 8,0 a menos de 8,2.
[063] A quantidade de ácido, em uma forma de realização, é de 0,1% a 5,0% em peso, de preferência 0,2% a 4,5% em peso, mais preferencialmente 0,5% a 4,0% em peso e mais preferencialmente 1,0% a 2,5% em peso, com base no peso total do absorvente.
[064] O ácido é selecionado a partir de ácidos orgânicos e inorgânicos. Os ácidos orgânicos adequados compreendem, por exemplo, ácidos fosfônicos, ácidos sulfônicos, ácidos carboxílicos e aminoácidos. Em formas de realização particulares, o ácido é um ácido polibásico.
[065] Os ácidos adequados são, por exemplo, ácidos minerais, tais como ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido amidosulfúrico, ácido fosfórico, ésteres parciais de ácido fosfórico, por exemplo, mono- e dialquila fosfatos e mono- e diarila fosfatos, como tridecil fosfato, dibutil fosfato, difenil fosfato e (2- etilhexil) fosfato; ácido bórico;
ácidos carboxílicos, por exemplo, ácidos monocarboxílicos alifáticos saturados, tais como ácido fórmico, ácido acético, ácido propiônico, ácido butírico, ácido isobutírico, ácido valérico, ácido isovalérico, ácido piválico, ácido capróico, ácido n-heptanoico, ácido caprílico, ácido 2-etilhexanóico, ácido pelargônico, ácido capróico, ácido neodecanóico, ácido undecanóico, ácido láurico, ácido tridecanóico, ácido mirístico, ácido pentadecanóico, ácido palmítico, ácido margarico, ácido esteárico, ácido isostárico, ácido aráquico, ácido beênico; ácidos policarboxílicos alifáticos saturados, tais como ácido oxálico, ácido malônico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico,
ácido subérico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido dodecanodioico;
ácidos cicloalifáticos mono- e policarboxílicos, tais como ácido ciclohexanocarboxílico, ácido hexa-hidroftálico, ácido tetra-hidroftálico,
ácidos resínicos, ácidos nafténicos; ácidos hidroxicarboxílicos alifáticos,
tais como ácido glicólico, ácido láctico, ácido mandélico, ácido hidroxibutírico, ácido tartárico, ácido málico, ácido cítrico; ácidos carboxílicos alifáticos halogenados, tais como ácido tricloroacético ou ácido
2-cloropropiônico; ácidos mono- e policarboxílicos aromáticos, tais como ácido benzóico, ácido salicílico, ácido gálico, os ácidos toluicos posicionalmente isoméricos, ácidos metoxibenzóico, ácidos clorobenzóico,
ácidos nitrobenzóico, ácido ftálico, ácido tereftálico, ácido isoftálico;
misturas de ácidos carboxílicos técnicos, por exemplo, ácidos versáticos;
ácidos sulfônicos, tais como ácido metilsulfônico, ácido butilsulfônico, ácido 3-hidroxipropilsulfônico, ácido sulfoacético, ácido benzenossulfônico, ácido p-toluenossulfônico, ácido p-xilenossulfônico, ácido 4-dodecilbenzenossulfônico, ácido 1-naftalenossulfônico, ácido dinonilnaftalenossulfônico e ácido dinonilnaftalenossulfônico - ou ácido nonafluoro-n-butilsulfônico, ácido canforsulfônico, ácido 2-(4-(2-hidroxietil)- 1-piperazinil)-etanossulfônico (HEPES); ácidos fosfônicos orgânicos, por exemplo, ácidos fosfônicos da fórmula (A-I); R101-PO3H (A-I); em que R101 é C 1-18-alquila opcionalmente substituída por até quatro substituintes independentemente selecionados a partir de carboxil, carboxamido, hidroxil e amino.
[066] Estes incluem ácidos alquilfosfônicos, tais como ácido metilfosfônico, ácido propilfosfônico, ácido 2-metilpropilfosfônico, ácido t- butilfosfônico, ácido n-butilfosfônico, ácido 2,3-dimetilbutilfosfônico, ácido octilfosfônico; ácidos hidroxialquilfosfônicos, tais como ácido hidroximetilfosfônico, ácido 1-hidroxi-etilfosfônico, ácido 2- hidroxietilfosfônico; ácidos arilfosfônicos, como ácido fenilfosfônico, ácido tolilfosfônico, ácido xililfosfônico, ácidos amino-alquilfosfônicos, como ácido aminometilfosfônico, ácido 1-aminoetilfosfônico, ácido 1- dimetilaminoetilfosfônico, ácido 2-aminoetilfosfônico ácido, ácido 2- aminopropilfosfônico, ácido 1-aminopropilfosfônico, ácido 1-aminopropil-2- cloropropilfosfônico, ácido 2-aminobutilfosfônico, ácido 3- aminobutilfosfônico, ácido 1-aminobutilfosfônico, ácido 4- aminobutilfosfônico, ácido 4-aminobutilfosfônico, ácido 2-amino- pentilfosfônico, ácido 5-aminopentilfosfônico, ácido 2-aminohexilfosfônico, ácido 5-aminohexilfosfônico, ácido 2-aminooctilfosfônico, ácido 1- aminooctilfosfônico, ácido 1-aminobutilfosfônico; ácidos amidoalquilfosfônicos, tais como ácido 3-hidroximetilamino-3- oxopropilfosfônico; e ácidos fosfonocarboxílicos, tais como ácido 2- hidroxifosfonoacético e ácido 2-fosfonobutano-1,2,4-tricarboxílico; ácidos fosfônicos da fórmula (A-II):
em que R102 é H ou C1-6-alquila, Q é H, OH ou NR1032 e R103 é H ou CH2PO3H2, tal como ácido 1-hidroxietano-1,1-difosfônico;
ácidos fosfônicos da fórmula (A-III):
em que Z é C2-6-alquileno, cicloalcanodiil, fenileno, ou C2-6-
alquileno interrompido por cicloalcanodiil ou fenileno, Y é CH2PO3H2 e m é 0 a
4, tal como etilenodiaminetetra(ácido metilenofosfônico), dietilenotriamina-
penta(ácido metilenofosfônico) e bis(hexametileno)triaminapenta-(ácido metilenofosfônico);
ácidos fosfônicos da fórmula (A-IV):
R104-NR1052 (A-IV);
em que R104 é C1-6-alquila, C2-6-hidroxialquila ou R105, e R105 é
CH2PO3H2, tal como nitrilotris(ácido metilenofosfônico) e 2-hidroxietiliminobis-
(ácido metileno-fosfônico);
ácidos aminocarboxílicos tendo grupos amino terciários ou grupos amino tendo pelo menos um átomo de carbono secundário ou terciário imediatamente adjacente ao grupo amino, tal como:
α-aminoácidos tendo grupos amino terciários ou grupos amino tendo pelo menos um átomo de carbono secundário ou terciário imediatamente adjacente ao grupo amino, tal como N,N-dimetilglicina (ácido dimetilaminoacético), N,N-dietilglicina, alanina (ácido 2-aminopropiônico), Ácido N-metilalanina (2-(metilamino) propiônico), N, N dimetilalanina, N-etilalanina, 2-
metilalanina (ácido 2-aminoisobutírico), leucina (ácido 2-amino-4-metilpentan-1-
óico), N-metilleucina, N,N-dimetilleucina, isoleucina (ácido 1-amino-2- metilpentanóico), N-metilisoleucina, N,N-dimetilisoleucina, valina (ácido 2- aminoisovalérico), α-metilvalina (ácido 2-amino-2-metilisovalérico), N metilvalina (ácido 2-metilaminoisovalérico), N,N-dimetilvalina, prolina (ácido pirrolidina-2-carboxílico), N-metilprolina, N-metilserina, N,N-dimetilserina, 2 (metilamino) ácido isobutírico, ácido piperidina-2-carboxílico, ácido N- metilpiperidina-2-carboxílico, β-aminoácidos tendo grupos amino terciários ou grupos amino tendo pelo menos um átomo de carbono secundário ou terciário imediatamente adjacente ao grupo amino, tal como ácido 3-dimetilaminopropiônico, ácido N- metiliminodipropiônico, ácido N-metilpiperidina-3-carboxílico, γ-aminoácidos tendo grupos amino terciários ou grupos amino tendo pelo menos um átomo de carbono secundário ou terciário imediatamente adjacente ao grupo amino, tal como ácido 4-dimetilaminobutírico, ou ácidos aminocarboxílicos tendo grupos amino terciários ou grupos amino tendo pelo menos um átomo de carbono secundário ou terciário imediatamente adjacente ao grupo amino, tal como ácido N-metilpiperidina-4- carboxílico.
[067] Entre os ácidos inorgânicos, dá-se preferência ao ácido fosfórico e ao ácido sulfúrico, especialmente ao ácido fosfórico.
[068] Entre os ácidos carboxílicos, é dada preferência ao ácido fórmico, ácido acético, ácido benzóico, ácido succínico e ácido adípico.
[069] Entre os ácidos sulfônicos, é dada preferência ao ácido metanossulfônico, ácido p-toluenossulfônico e ácido 2-(4-(2-hidroxietil)-1- piperazinil)etanossulfônico (HEPES).
[070] Entre os ácidos fosfônicos, é dada preferência ao ácido 2- hidroxifosfonoacético, ácido 2-fosfonobutano-1,2,4-tricarboxílico, ácido 1- hidroxietano-1,1-difosfônico, etilenodiaminetetra (ácido metilenofosfônico),
ácido dietilenotriaminopenta (ácido metileno-fosfônico), bis (hexametileno) triaminepenta (ácido metilenofosfônico) (HDTMP) e nitrilotris (ácido metilenofosfônico), entre os quais o ácido 1-hidroxietano-1,1-difosfônico é particularmente preferido.
[071] Entre os ácidos aminocarboxílicos possuindo grupos amino terciários ou grupos amino possuindo pelo menos um átomo de carbono secundário ou terciário imediatamente adjacente ao grupo amino, é dada preferência a N,N-dimetilglicina e N-metilalanina.
[072] Mais preferencialmente, o ácido é um ácido inorgânico.
[073] O absorvente também pode compreender aditivos, tais como inibidores de corrosão, enzimas, antiespumantes, etc. Em geral, a quantidade de tais aditivos está na faixa de cerca de 0,005% a 3%, com base no peso total do absorvente.
[074] No processo de remoção de gases ácidos de uma corrente de fluido, a corrente de fluido é colocada em contato com um absorvente conforme definido em qualquer uma das formas de realização descritas acima, em que uma corrente de fluido tratada e um absorvente carregado são obtidos.
[075] Em uma forma de realização, o processo é um processo para a remoção seletiva de sulfeto de hidrogênio sobre dióxido de carbono de uma corrente de fluido. No presente contexto, “seletividade para sulfeto de hidrogênio sobre dióxido de carbono” é entendida como significando o valor do seguinte quociente: (fase líquida) (fase gasosa) Onde: (fase líquida)
é a razão molar H2S/CO2 em uma fase líquida que é; em contato com uma fase gasosa e (fase gasosa) é a razão molar H2S/CO2 na fase gasosa. Em um processo de depuração de gás padrão, a fase líquida é o absorvente carregado no fundo do absorvedor e a fase gasosa é a corrente de fluido a ser tratada.
[076] Um processo é entendido como seletivo para H2S sobre CO2 quando o valor do quociente acima é maior que 1. No caso de um processo para remoção seletiva de sulfeto de hidrogênio sobre dióxido de carbono de uma corrente de fluido, a seletividade para sulfeto de hidrogênio sobre dióxido de carbono é de preferência pelo menos 1,1, ainda mais preferencialmente pelo menos 2 e mais preferencialmente pelo menos 4, por exemplo, pelo menos 6.
[077] O absorvente da invenção é adequado para o tratamento de todos os tipos de fluidos. Os fluidos são, em primeiro lugar, gases como gás natural, gás de síntese, gás de coqueria, gás de craqueamento, gás de gaseificação de carvão, gás de ciclo, gases de aterro e gases de combustão e, em segundo lugar, líquidos que são essencialmente imiscíveis com o absorvente, como GPL (gás de petróleo liquefeito) ou LGN (líquidos de gás natural). O processo da invenção é particularmente adequado para o tratamento de corrente de fluido hidrocarbonáceo, especialmente fluxos de gás hidrocarbonáceo, como fluxos de gás natural. Os hidrocarbonetos presentes são, por exemplo, hidrocarbonetos alifáticos, como C1-C4 hidrocarbonetos, como metano, hidrocarbonetos insaturados, como etileno ou propileno, ou hidrocarbonetos aromáticos, como benzeno, tolueno ou xileno.
[078] Em uma forma de realização, a corrente de fluido é uma corrente de gás natural. Nesta forma de realização, a pressão parcial de sulfeto de hidrogênio na corrente de fluido é tipicamente de pelo menos 2,5 mbar.
Particularmente, uma pressão parcial de sulfeto de hidrogênio de pelo menos 0,1 bar, especialmente pelo menos 1 bar, e uma pressão parcial de dióxido de carbono de pelo menos 0,2 bar, especialmente pelo menos 1 bar, está presente na corrente de fluido. Mais preferencialmente, existe uma pressão parcial de sulfeto de hidrogênio de pelo menos 0,1 bar e uma pressão parcial de dióxido de carbono de pelo menos 1 bar na corrente de fluido. Ainda mais preferencialmente, existe uma pressão parcial de sulfeto de hidrogênio de pelo menos 0,5 bar e uma pressão parcial de dióxido de carbono de pelo menos 1 bar na corrente de fluido. As pressões parciais indicadas são baseadas na corrente de fluido no primeiro contato com o absorvente na etapa de absorção.
Em formas de realização preferidas, uma pressão total de pelo menos 1,0 bar, mais preferencialmente pelo menos 3,0 bar, ainda mais preferencialmente pelo menos 5,0 bar e mais preferencialmente pelo menos 20 bar está presente na corrente de fluido. Em formas de realização preferidas, uma pressão total de no máximo 180 bar, tal como no máximo 90 bar, está presente na corrente de fluido. A pressão total é baseada na corrente de fluido no primeiro contato com o absorvente na etapa de absorção.
[079] Em alguns casos, por exemplo, no caso da remoção de gases ácidos do gás natural para uso como gás de gasoduto ou gás de venda, a absorção total de dióxido de carbono é indesejável. Em uma forma de realização, o teor de dióxido de carbono residual na corrente de fluido tratada é de pelo menos 0,5% em volume, preferencialmente pelo menos 1,0% em volume e mais preferencialmente pelo menos 1,5% em volume.
[080] Em uma forma de realização, o absorvente é adequado para a remoção seletiva de sulfeto de hidrogênio de uma corrente de fluido compreendendo sulfeto de hidrogênio e dióxido de carbono e permite uma alta limpeza de H2S seletivamente em baixas taxas de circulação de solvente. Tal absorvente é útil em aplicações de unidade de tratamento de gás residual (UTGR) de planta de enxofre, em processos de enriquecimento de gás ácido (EGA) para atualizar o gás de ácido pobre de unidades de tratamento para alimentação de planta Claus de alta qualidade ou para o tratamento de gases associados e gases de refinaria. Nestes processos, uma pressão total na faixa de 1,0 a 2,0 bar está geralmente presente na corrente de fluido. A pressão total é baseada na corrente de fluido no primeiro contato com o absorvente na etapa de absorção.
[081] Em aplicações de UTGR, a pressão parcial de sulfeto de hidrogênio na corrente de fluido é tipicamente de pelo menos 3 mbar.
Particularmente, uma pressão parcial de sulfeto de hidrogênio de pelo menos 8 mbar, especialmente pelo menos 10 mbar, e uma pressão parcial de dióxido de carbono de pelo menos 30 mbar, especialmente pelo menos 50 mbar, está presente na corrente de fluido.
[082] Em aplicações de EGA, a pressão parcial de sulfeto de hidrogênio na corrente de fluido é tipicamente de pelo menos 5 mbar.
Particularmente, uma pressão parcial de sulfeto de hidrogênio de pelo menos 20 mbar, especialmente pelo menos 50 mbar, e uma pressão parcial de dióxido de carbono de pelo menos 500 mbar, especialmente pelo menos 800 mbar, está presente na corrente de fluido.
[083] Além da remoção de H2S e CO2, outros gases ácidos que podem estar presentes na corrente de fluido, por exemplo, SO3, SO2, CS2, HCN, COS e mercaptanos, também podem ser removidos. SO3 e SO2 tendem a formar sais estáveis ao calor com as aminas e não podem ser removidos na regeneração.
[084] No processo da invenção, a corrente de fluido é contatada com o absorvente em uma etapa de absorção em um absorvedor, como resultado do qual o dióxido de carbono e o sulfeto de hidrogênio são pelo menos parcialmente eliminados. Isso produz um fluxo de fluido empobrecido de CO2 e H2S e um absorvente carregado de CO2 e H2S.
[085] O absorvedor usado é um aparelho de lavagem usado em processos habituais de lavagem de gás. Os aparelhos de lavagem adequados são, por exemplo, embalagens aleatórias, colunas com embalagens estruturadas e com bandejas, contatores de membrana, depuradores de fluxo radial, purificadores de jato, depuradores Venturi e purificadores de pulverização rotativos, de preferência colunas com embalagens estruturadas, tendo embalagens aleatórias e tendo bandejas, mais de preferência colunas com bandejas e embalagens aleatórias. A corrente de fluido é tratada preferencialmente com o absorvente em uma coluna em contracorrente. O fluido é geralmente alimentado na região inferior e o absorvente na região superior da coluna. Instaladas em colunas de bandejas estão bandejas de peneira, bandejas com tampa de bolha ou bandejas de válvula, sobre as quais o líquido flui.
[086] As colunas com embalagens aleatórias podem ser preenchidas com corpos de diferentes formatos. A transferência de calor e massa é melhorada pelo aumento da área superficial causado pelos corpos moldados, que geralmente têm cerca de 25 a 80 mm de tamanho. Exemplos conhecidos são o anel Raschig (um cilindro oco), anel Pall, anel Hiflow, sela Intalox e semelhantes. As embalagens aleatórias podem ser introduzidas na coluna de forma ordenada, ou então de forma aleatória (como uma cama). Os materiais possíveis incluem vidro, cerâmica, metal e plásticos. As embalagens estruturadas são um desenvolvimento posterior das embalagens aleatórias ordenadas. Eles têm uma estrutura regular. Com isso, é possível, no caso das gaxetas, reduzir as quedas de pressão no fluxo de gás. Existem vários modelos de embalagens estruturadas, por exemplo, embalagens tecidas ou embalagens de folha de metal. Os materiais usados podem ser metal, plástico, vidro e cerâmica.
[087] A temperatura do absorvente na etapa de absorção é geralmente cerca de 30 a 100 ºC, e quando uma coluna é usada é, por exemplo, 30 a 70 ºC no topo da coluna e 50 a 100 ºC na parte inferior da coluna.
[088] O processo da invenção pode compreender uma ou mais, especialmente duas, etapas de absorção sucessivas. A absorção pode ser conduzida em uma pluralidade de etapas de componentes sucessivas, caso em que o gás bruto compreendendo os constituintes de gás ácido é colocado em contato com um subfluxo do absorvente em cada uma das etapas de componentes. O absorvente com o qual o gás bruto é contatado pode já estar parcialmente carregado com gases ácidos, o que significa que pode, por exemplo, ser um absorvente que foi reciclado de uma etapa de absorção a jusante para a primeira etapa de absorção, ou ser absorvente parcialmente regenerado. No que diz respeito ao desempenho da absorção de duas fases, é feita referência às publicações EP 0 159 495, EP 0 190 434, EP 0 359 991 e WO 00/100271.
[089] O técnico no assunto pode atingir um alto nível de remoção de sulfeto de hidrogênio com uma seletividade definida, por exemplo, variando as condições na etapa de absorção, como a razão de fluxo de absorvente/fluido, a altura da coluna do absorvedor, o tipo de componentes internos de promoção de contato no absorvedor, como embalagens aleatórias, bandejas ou embalagens estruturadas e/ou a carga residual do absorvente regenerado.
[090] Como o CO2 é absorvido mais lentamente do que o H2S, mais CO2 é absorvido em um tempo de residência mais longo do que em um tempo de residência mais curto. Portanto, tempos de residência mais longos tendem a diminuir a seletividade de H2S. Uma coluna mais alta, portanto, traz uma absorção menos seletiva. Bandejas ou embalagens estruturadas com retenção de líquido relativamente alta também levam a uma absorção menos seletiva. A energia de aquecimento introduzida na regeneração pode ser usada para ajustar a carga residual do absorvente regenerado. Uma carga residual mais baixa de absorvente regenerado leva a uma melhor absorção.
[091] O processo compreende preferencialmente uma etapa de regeneração em que o absorvente carregado com CO2 e H2S é regenerado. Na etapa de regeneração, CO2 e H2S e, opcionalmente, outros constituintes de gases ácidos são liberados do absorvente carregado de CO2 e H2S para obter um absorvente regenerado. De preferência, o absorvente regenerado é subsequentemente reciclado para a etapa de absorção. Em geral, a etapa de regeneração compreende pelo menos uma das medidas de aquecimento, descompressão e remoção, por exemplo, com um fluido inerte.
[092] A etapa de regeneração compreende preferencialmente o aquecimento do absorvente carregado com os constituintes do gás ácido, por exemplo, por meio de uma caldeira, evaporador de circulação natural, evaporador de circulação forçada ou evaporador flash de circulação forçada.
Os gases ácidos absorvidos são eliminados por meio do vapor obtido pelo aquecimento da solução. Em vez de vapor, também é possível usar um fluido inerte como o nitrogênio. O termo “fluido inerte” é entendido como relacionado a um fluido que não sofre reações químicas com gases ácidos, em particular dióxido de carbono e sulfeto de hidrogênio. A pressão absoluta no dessorvente é normalmente de 0,1 a 3,5 bar, de preferência 1,0 a 2,5 bar. A temperatura é normalmente de 50 ºC a 170 ºC, preferencialmente 70 ºC a 140 ºC, mais preferencialmente 110 ºC a 135 ºC. A temperatura de regeneração depende da pressão de regeneração.
[093] A etapa de regeneração pode, de forma alternativa ou adicionalmente, compreender descompressão. Isso inclui pelo menos uma descompressão do absorvente em carga de uma alta pressão como existe na condução da etapa de absorção para uma pressão mais baixa. A descompressão pode ser realizada, por exemplo, por meio de uma válvula borboleta e/ou uma turbina de descompressão. A regeneração com um estágio de descompressão é descrita, por exemplo, nas publicações US 4.537.753 e US 4.553.984.
[094] Os constituintes do gás ácido podem ser liberados na etapa de regeneração, por exemplo, em uma coluna de descompressão, por exemplo, um vaso de flash instalado verticalmente ou horizontalmente, ou uma coluna de contracorrente com internos.
[095] A coluna de regeneração pode igualmente ser uma coluna com embalagens aleatórias, com embalagens estruturadas ou com bandejas. A coluna de regeneração, na parte inferior, possui um aquecedor, por exemplo, um evaporador de circulação forçada com bomba de circulação. Na parte superior, a coluna de regeneração possui uma saída para os gases ácidos liberados. Os vapores do meio de absorção retidos são condensados em um condensador e recirculados para a coluna.
[096] É possível conectar uma pluralidade de colunas de descompressão em série, nas quais a regeneração é efetuada em diferentes pressões. Por exemplo, a regeneração pode ser efetuada em uma coluna de descompressão preliminar a uma alta pressão tipicamente cerca de 1,5 bar acima da pressão parcial dos constituintes do gás ácido na etapa de absorção e em uma coluna de descompressão principal a uma baixa pressão, por exemplo, 1 a 2 bar absoluto. A regeneração com dois ou mais estágios de descompressão é descrita nas publicações US 4.537.753, US 4.553.984, EP 0 159 495, EP 0 202 600, EP 0 190 434 e EP 0 121 109.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[097] A invenção é ilustrada em detalhes pelo desenho anexo e pelos exemplos que se seguem.
[098] A Figura 1 é um diagrama esquemático de uma planta adequada para realizar o processo da invenção.
[099] A Figura 2 mostra o espectro de massa de 3-(4- metilpiperazin-1-il) propil-terc-butilamina (TBAP-MPIP).
[0100] A Figura 3 mostra o espectro de massa de 2 (4 metilpiperazin-1-il) etil-terc-butilamina (TBAE-MPIP).
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0101] De acordo com a Figura 1, um gás adequadamente pré- tratado compreendendo sulfeto de hidrogênio e dióxido de carbono é alimentado no absorvedor A1 através da entrada Z e contatado em contracorrente com o absorvente regenerado que é alimentado no absorvedor A1 através da linha absorvente (1.01). O absorvente remove sulfeto de hidrogênio e dióxido de carbono do gás por absorção, o que proporciona um gás esgotado de sulfeto de hidrogênio e dióxido de carbono via linha sem gás (1.02).
[0102] Via linha absorvente (1.03), trocador de calor (1.04), no qual o absorvente carregado com CO2 e H2S é aquecido com o calor do absorvente regenerado conduzido através da linha absorvente (1.05) e linha absorvente (1.06), o absorvente carregado com CO2 e H2S é alimentado para dessorção da coluna D e regenerado.
[0103] Entre o absorvedor (A1) e o trocador de calor (1.04), um ou mais vasos flash podem ser fornecidos (não mostrados na Figura 1), nos quais o absorvente carregado de CO2 e H2S é descomprimido para, por exemplo, 3 a 15 bar.
[0104] Da parte inferior da coluna de dessorção (D), o absorvente é conduzido para a caldeira (1.07), onde é aquecido. O vapor resultante é reciclado na coluna de dessorção (D), enquanto o absorvente regenerado é realimentado para o absorvedor (A1) por meio da linha absorvente (1.05),
trocador de calor (1.04), no qual o absorvente regenerado aquece o absorvente carregado de CO2 e H2S e, ao mesmo tempo, esfria para baixo, linha absorvente (1.08), resfriador (1.09) e linha absorvente (1.01).
[0105] Em vez da caldeira representada, também é possível usar outros tipos de trocadores de calor para a introdução de energia, como um evaporador de circulação natural, evaporador de circulação forçada ou evaporador flash de circulação forçada. No caso desses tipos de evaporadores, uma corrente de fase mista de absorvente regenerado e vapor é devolvida ao fundo da coluna de dessorção (D), onde ocorre a separação de fases entre o vapor e o absorvente. O absorvente regenerado alimentado ao trocador de calor (1.04) é retirado da corrente de circulação conduzida do fundo da coluna de dessorção (D) para o evaporador ou conduzido através de uma linha separada diretamente do fundo da coluna de dessorção (D) para o trocador de calor (1.04).
[0106] O gás contendo CO2 e H2S liberado na coluna de dessorção (D) deixa a coluna de dessorção (D) através da linha de gás (1.10).
É alimentado em um condensador com separação de fases integrada (1.11), onde é separado do vapor absorvente arrastado. Nesta e em todas as outras instalações adequadas para a realização do processo da invenção, a condensação e a separação de fases também podem ser conduzidas separadamente uma da outra. Posteriormente, o condensado é conduzido através da linha absorvente (1.12) para a região superior da coluna de dessorção (D), e um gás contendo CO2 e H2S é descarregado pela linha de gás (1.13).
[0107] As seguintes abreviações são usadas: TBA: terc-butilamina; MDEA: metildietanolamina; TBAEE: 2-(2-terc-butilaminoetoxi)etanol;
M3ETB: (2-(2-(2-terc-butilaminoetoxi)etoxi)etila)metila éter; TBAEPY: 1-[2-(terc-butilamino)etila]pirrolidin-2-ona; TBAP-MPIP: 3-(4-metilpiperazin-1-il)propila-terc-butilamina; TBAE-MPIP: 2-(4-metilpiperazin-1-il)etila-terc-butilamina; e DEAE-EPIP: 2-(4-etilpiperazin-1-il)etila-dietilamina.
[0108] Exemplo 1: Síntese de 3-(4-metilpiperazin-1-il)propila-terc- butilamina (TBAP-MPIP): H2, catalisador
[0109] Síntese de 3-(4-metilpiperazin-1-il)propila-terc-butilamina foi realizada a partir de 3-(4-metilpiperazin-1-il)propan-1-ol usando uma autoclave de alta pressão com um volume de 2,5 L. A autoclave foi equipada com um cesto feito de malha metálica para corpos moldados de catalisadores, um agitador mecânico, defletores, uma manta de aquecimento elétrico e uma entrada para H2 e N2. 100 g de pelotas de 3 x 3 mm de um catalisador de passivação reduzida contendo Ni, Co, Cu, Sn em Al2O3 (obtido de acordo com WO 2011/067199 A1, exemplo 5) foram colocados no cesto e uma mistura de 730 g (10,0 mol) terc-butilamina e 200 g (1,264 mol) de 3-(4-metilpiperazin-1- il)propan-1-ol foram introduzidos na autoclave.
[0110] A autoclave foi fechada e um teste foi realizado para garantir que a autoclave estava hermeticamente fechada a 200 bar por pressurização com N2. A autoclave foi então purgada três vezes com N2 pressurizando a 5 bar e liberando a pressão para 1 bar. Em seguida, foi pressurizado a 50 bar com hidrogênio e sob agitação, o conteúdo foi aquecido a 180 ºC. Quando esta temperatura foi atingida, a pressão foi ajustada para 200 bar. Após agitação durante 15 horas nestas condições, a autoclave foi deixada a arrefecer e despressurizada. A mistura líquida foi retirada e filtrada.
[0111] O produto bruto da reação foi analisado por GC. O produto foi identificado por GC-MS (pico de massa molecular em 213 u) usando ionização eletrônica e ionização iônica (método GC: a coluna usada era do tipo RTX5 Amin, comprimento 30 m; diâmetro 0,32 mm; espessura da camada 1,5 µm; programa de temperatura: injeção a 60 ºC, em seguida, gradiente de temperatura diretamente 4 ºC/min até 280 ºC, a seguir 35 min a 280 ºC.).
[0112] A mistura de produto bruto continha 7,4% de material de partida, 43,0% de produto, 16,7% de 1,3-bis(4-metil-piperazin-1-il)propano (área GC - %). Caldeiras leves foram removidas a 80 ºC e 20 mbar em um evaporador rotativo, em seguida, o produto bruto restante foi destilado sobre uma coluna cheia de anéis com um comprimento de 30 cm, e uma fração (13,8 g) com uma pureza de 95% foi retido enquanto o resto (133,5 g) foi redestilado sobre uma coluna menor com um comprimento de 20 cm, rendendo 48,6 g de produto com uma pureza de 87%. O restante era principalmente material de partida que foi considerado irrelevante para o teste desejado.
[0113] O produto foi analisado por GC-MS, e o espectro de massa foi registrado usando ionização eletrônica (IE) (condições: faixa de massa: 25- 785 amu; energia de ionização: 70 eV). Os picos selecionados são listados a seguir com a massa exata dividida pela carga e a intensidade relativa ao sinal mais intenso entre parênteses. Além disso, fragmentos moleculares são atribuídos aos picos, sempre que possível.
[0114] m/z = 213 (< 1%, M+); 198 (2%, M+ - CH3); 183 (2%, M+ - 2 CH3); 182 (8%, M+ - CH3 - H); 169 (12%); 143 (25%, M+ - NC4H9); 127 (14%); 113 (63%, C6H13N2+, fragmento N,N’-dimetilpiperazinil+), 101 (5%, N- metilpiperazina+H+); 100 (20%, N-metilpiperazina+); 99 (10%); 98 (35%); 97 (6%); 96 (7%); 72 (8%) 71 (27%); 70 (100%), 69 (2%); 58 (18%, C4H9+); 57 (24%); 56 (19%); 55 (5%); 54 (3%).
[0115] O pico molar M + esperado foi encontrado. A estrutura foi confirmada pela análise do padrão de fragmentação. O espectro de massa de TBAP-MPIP é mostrado na Figura 2.
[0116] Exemplo 2: Síntese de 2-(4-metilpiperazin-1-il)etila-terc- butilamina (TBAE-MPIP): H2, catalisador
[0117] Usando a mesma configuração e equipamento como no exemplo 1, 200 g (1,387 mol) 1-(hidroxietila)-4-metilpiperazina reagiram com 1014 g (13,87 mol) de terc-butilamina em 100 g do catalisador descrito no exemplo 1 a 120 bar e 180 ºC. Após 8 h, o reator foi deixado esfriar até a temperatura ambiente, despressurizado e uma amostra retirada que foi analisada conforme descrito antes. Isso mostrou uma conversão de apenas 35%, calculada a partir da % de área do material de partida e vários produtos.
[0118] A mistura de reação em bruto foi reagida por mais 12 h a 190 ºC e 120 bar de pressão total. Uma amostra da mistura bruta conforme analisada por cromatografia gasosa mostrou uma conversão de 90% e 66% do produto. O excesso de TBA e água foram removidos por evaporação sob pressão reduzida (60 ºC, 50 mbar) e o resíduo foi purificado por destilação fracionada em uma coluna de 15 cm. A cerca de 1 mbar o produto destilou à temperatura da cabeça de 54 ºC. Uma fração de 90 g de produto com pureza de 93% foi coletada e usada para testes adicionais. O restante era principalmente material de partida e não considerado relevante para a avaliação.
[0119] O produto foi analisado por GC-MS, e o espectro de massa foi registrado usando ionização eletrônica (IE) (condições: faixa de massa: 25-
785 amu; energia de ionização: 70 eV). Os picos selecionados são listados a seguir com a massa exata dividida pela carga e a intensidade relativa ao sinal mais intenso entre parênteses. Além disso, fragmentos moleculares são atribuídos aos picos, sempre que possível.
[0120] m/z = 199 (1%, M+); 184 (1%, M+ - CH3); 168 (1%, M+ -H, -2 CH3); 114 (15%, C6H14N2+, N,N’-dimetilpiperazina+); 113 (69%, C6H13N2+, fragmento de N,N’-dimetilpiperazinil+), 101 (5%, N-metilpiperazina+H+); 100 (20%, N-metilpiperazina+); 99 (10%); 98 (11%); 71 (16%); 70 (100%), 69 (1%); 58 (8%, C4H9+); 57 (11%); 56 (10%); 55 (3%); 54 (2%).
[0121] O pico molar M + esperado foi encontrado. A estrutura foi confirmada pela análise do padrão de fragmentação. O espectro de massa de TBAE-MPIP é mostrado na Figura 3.
EXEMPLO 3: VOLATILIDADE RELATIVA
[0122] A volatilidade das aminas TBAP-MPIP e TBAE-MPIP em soluções aquosas a 30% em peso foi comparada à das aminas M3ETB, MDEA e TBAEPY em soluções aquosas a 30% em peso.
[0123] Um condensador de vidro, que funcionou a 5 ºC, foi acoplado a um cilindro de vidro com uma camisa termostatizada. O cilindro de vidro foi termostatizado para 50 ºC, e 200 mL do absorvente foram introduzidos para cada teste. Ao longo de uma duração experimental de 8 h, 30 L (STP)/h de N2 foram passados através do absorvente à pressão ambiente. Para cada amina, o teste foi realizado três vezes. O condensado foi analisado por GC e titulação de Karl Fischer. Os resultados são mostrados na tabela a seguir. Amina Condensado [ml] Água [% em peso] Amina [% em peso] M3ETB* 30,1 99,2 0,7 MDEA* 27,1 99,4 0,7 TBAEPY* 28,8 99,5 0,2 TBAP-MPIP 30,3 99,7 0,3 TBAE-MPIP 29,28 99,3 0,7 * exemplo de referência
[0124] É evidente que TBAP-MPIP e TBAE-MPIP têm uma volatilidade adequadamente baixa.
EXEMPLO 4: CAPACIDADE DE CARGA DE GÁS ÁCIDO
[0125] Um experimento de carregamento e, posteriormente, um experimento de separação foram conduzidos. Um condensador de vidro, que funcionou a 5 ºC, foi acoplado a um cilindro de vidro com uma camisa termostatizada. O condensado obtido no decorrer da experiência foi devolvido ao cilindro de vidro de modo a evitar a distorção dos resultados do teste por evaporação parcial do absorvente.
[0126] O cilindro de vidro foi inicialmente carregado com cerca de 100 mL de absorvente sem carga (30% em peso de amina em água). Para determinar a capacidade de absorção, à pressão ambiente e 40 ºC, 8 L (STP)/h de CO2 ou H2S foram passados através do líquido de absorção através de uma frita durante um período de cerca de 4 h. Posteriormente, a carga de CO2 ou H2S foi determinada da seguinte forma.
[0127] A determinação de H2S foi realizada por titulação com solução de nitrato de prata. Para o efeito, a amostra a analisar foi pesada para uma solução aquosa juntamente com cerca de 2% em peso de acetato de sódio e cerca de 3% em peso de amoníaco. Posteriormente, o conteúdo de H2S foi determinado por uma titulação potenciométrica do ponto de inflexão por meio de nitrato de prata. No ponto de viragem, H2S está totalmente ligado como Ag2S. O conteúdo de CO2 foi determinado como carbono inorgânico total (TOC-V Series Shimadzu).
[0128] A solução carregada foi removida aquecendo um aparelho idêntico configurado a 80 ºC, introduzindo o absorvente carregado e removendo-o por meio de uma corrente de N2 (8 L (STP)/h). Após 60 min, uma amostra foi retirada e a carga de CO2 ou H2S do absorvente foi determinada como descrito acima.
[0129] A diferença no carregamento no final do experimento de carregamento e o carregamento no final do experimento de separação dá a respectiva capacidade cíclica.
[0130] Os resultados são mostrados na tabela a seguir: Carregamento de CO2 [mol H2S carregando [mol Amina (30% CO2/molamina] Capacidade cíclica H2S/molamina] Capacidade cíclica em peso em de CO2 [mol de H2S [mol água) depois de depois de CO2/molamina] depois de depois de H2S/molamina] carregar remover carregar remover TBAEE* 0,97 0,24 0,73 n.d.** n.d.** n.d.** MDEA* 0,77 0,05 0,72 0,68 0,11 0,61 TBAP-MPIP 1,41 0,70 0,71 1,48 0,33 1,15 TBAE-MPIP 1,46 0,22 1,24 1,62 0,35 1,27 DEAE-EPIP* 1,48 0,13 1,35 0,98 0,31 0,67 * exemplo comparativo ** n.d. = não determinado
[0131] É evidente que os absorventes baseados em TBAP-MPIP e TBAE-MPIP têm capacidades de carga de gás ácido significativamente maiores do que os absorventes baseados em TBAEE e MDEA em capacidades comparáveis ou ainda maiores de gás ácido cíclico. DEAE-EPIP exibe uma capacidade de CO2 cíclica semelhante ao TBAE-MPIP, mas a capacidade de H2S cíclica de DEAE-EPIP é significativamente menor do que a capacidade de TBAP-MPIP e TBAE-MPIP.
EXEMPLO 5: VALOR PKA
[0132] Os valores de pKa dos grupos amino de MDEA, TBAP- MPIP, TBAE-MPIP e DEAE-EPIP foram determinados por meio de titulação de uma solução aquosa compreendendo 0,005 mol de amina por litro com ácido clorídrico (0,1 mol/L) a 20 ºC. Os resultados são mostrados na tabela a seguir: # Amina pKA 1 pKA 2 pKA 3 1* MDEA 8,7 - - 2 TBAP-MPIP 10,74 7,68 5,80 3 TBAE-MPIP 10,01 8,82 5,47 4* DEAE-EPIP 10,32 8,61 6,2 * exemplo comparativo
[0133] É evidente que TBAP-MPIP e TBAE-MPIP têm altos valores de primeiro pKA em temperaturas relativamente baixas, como prevalecem na etapa de absorção. Um alto valor de pKA em temperaturas relativamente baixas promove uma absorção eficiente de gás ácido. Além disso, o segundo valor de pKA está próximo do valor de pKa de MDEA, que está em linha com a maior capacidade de carga de CO2 e H2S por mol de amina, conforme medido no Exemplo 4.
EXEMPLO 6: ESTABILIDADE TÉRMICA
[0134] A estabilidade térmica de TBAP-MPIP (30% em peso em água) e TBAE-MPIP (25% em peso em água) foi comparada com MDEA (40% em peso de MDEA em água) e DEAE-EPIP (30% em peso de DEAE-EPIP em água) com e sem carga de gás ácido.
[0135] Um cilindro (10 mL) foi inicialmente carregado com a respectiva solução (8 mL) e o cilindro foi fechado. O cilindro foi aquecido a 150 ºC durante 125 h. Nos experimentos conduzidos sob carregamento de gás ácido, o carregamento de gás ácido das soluções foi de 20 m3 (STP)/tsolvente de CO2 e 20 m3 (STP)/tsolvente de H2S. O nível de decomposição das aminas foi calculado a partir da concentração de amina medida por cromatografia gasosa antes e depois do experimento. Os resultados são mostrados na tabela a seguir: Razão de Degradação Solução aquosa Sem Carregamento de Gás Com Carregamento de Gás Ácido Ácido 40% em peso de MDEA + 60% em 0,98 0,89 peso de H2O * 30% em peso de TBAP-MPIP + 0,99 0,91 70% em peso de H2O 25% em peso de TBAE-MPIP + 1,00 0,88 75% em peso de H2O 30% em peso de DEAE-EPIP + 1,00 0,77 70% em peso de H2O * * exemplo comparativo
[0136] É evidente que TBAP-MPIP e TBAE-MPIP, respectivamente, apresentam estabilidade em soluções aquosas comparável ao MDEA e superior ao DEAE-EPIP.

Claims (10)

REIVINDICAÇÕES
1. PROCESSO PARA A REMOÇÃO DE GASES ÁCIDOS DE CORRENTE DE FLUIDO, caracterizado pela corrente de fluido ser colocada em contato com um absorvente para obter uma corrente de fluido tratada e um absorvente carregado, o absorvente compreendendo um diluente e um composto de fórmula geral (I): n (I), em que: R1 é C1-C5-alquila; R2 é hidrogênio; R3 é hidrogênio; R4 é selecionado a partir de C1-C5-alquila; R5 é selecionado a partir de isopropila, terc-butila ou terc-pentila, de preferência terc-butila; n é 0 ou 1 em que o absorvente compreende uma quantidade total de 10% a 70% em peso do composto de fórmula geral (I), com base no peso total do absorvente.
2. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo composto de fórmula geral (I) ser selecionado a partir de: 3-(4-metilpiperazin-1-il)propila-terc-butilamina; e 2-(4-metilpiperazin-1-il)etila-terc-butilamina.
3. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo diluente ser selecionado a partir de água, solventes orgânicos e combinações dos mesmos.
4. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo absorvente compreender uma amina terciária ou amina primária severamente estericamente impedida ou amina secundária severamente estericamente impedida diferente dos compostos da fórmula geral (I), em que o impedimento estérico severo é entendido como significando um átomo de carbono terciário diretamente adjacente a um átomo de nitrogênio primário ou secundário.
5. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por ser para a remoção seletiva de sulfeto de hidrogênio em relação ao dióxido de carbono a partir de uma corrente de fluido.
6. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo absorvente carregado ser regenerado por meio de pelo menos uma das medidas de aquecimento, descompressão e remoção.
7. ABSORVENTE PARA A ABSORÇÃO DE GASES ÁCIDOS DE UMA CORRENTE DE FLUIDO, caracterizado por compreender um diluente e um composto de fórmula geral (I): n (I), em que: R1 é C1-C5-alquila; R2 é hidrogênio; R3 é hidrogênio; R4 é selecionado a partir de C1-C5-alquila; R5 é selecionado a partir de isopropila, terc-butila ou terc-pentila,
de preferência terc-butila; n é 0 ou 1; em que o absorvente compreende uma quantidade total de 10% a 70% em peso do composto de fórmula geral (I), com base no peso total do absorvente.
8. ABSORVENTE, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo composto de fórmula geral (I) ser selecionado a partir de: 3-(4-metilpiperazin-1-il)propila-terc-butilamina; e 2-(4-metilpiperazin-1-il)etila-terc-butilamina.
9. ABSORVENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 8, caracterizado pelo diluente ser selecionado a partir de água, solventes orgânicos e combinações dos mesmos.
10. USO DE UM COMPOSTO DE FÓRMULA GERAL (I), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado por ser para a remoção de gases ácidos de uma corrente de fluido.
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