BR122012033196A2 - Método e meio para absorção de co2 a partir de mistura gasosa, e dispositivo para separação de co2 a partir de uma mistura gasosa - Google Patents

Método e meio para absorção de co2 a partir de mistura gasosa, e dispositivo para separação de co2 a partir de uma mistura gasosa Download PDF

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Abstract

Método e meio para absorção de co2 a partir de mistura gasosa, e dispositivo para separação de co2 a partir de uma mistura gasosa. A presente invenção se refere ao co2 é absorvido de uma mistura gasosa colocando a mistura gasosa em contato com um absorvente que compreende água e, pelo menos, uma mina da fórmula (i), em que r^ 1^ e r^ 2^, independentemente um do outro, são hidrogênio ou um grupo alquila. De acordo com a invenção, os meios de absorção compreendem sulfolano ou um líquido iônico em adição à água e uma amina da fórmula (i). Um dispositivo de acordo com a invenção para remover co2 de uma mistura gasosa compreende uma unidade de absorção, uma unidade de dessorção e um meio de absorção de acordo com a invenção que são conduzidos no circuito.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO E MEIO PARA ABSORÇÃO DE C02 A PARTIR DE MISTURA GASOSA, E DISPOSITIVO PARA SEPARAÇÃO DE C02 A PARTIR DE UMA MISTURA GASOSA".
Dividido do P11007899-1, depositado em 29.01.2010.
Campo Técnico A presente invenção se refere a um método para a absorção de C02 de uma mistura gasosa e também ao meio de absorção e um dispositivo para realizar o método. A absorção de C02 de uma mistura gasosa é de particular interesse para a remoção de dióxido de carbono dos gases de combustão, especialmente para a redução da emissão de dióxido de carbono, que é considerado como sendo a causa principal do que é conhecido como o efeito estufa, dos processos da central de energia elétrica. Além do mais, o dióxido de carbono é requerido para alguns processos e usando o método de acordo com a invenção, o dióxido de carbono pode ser provido como matéria prima alimentícia para esses processos.
Estado da Técnica Na escala industrial, as soluções aquosas de alcanolaminas são tipicamente usadas como meio de absorção para a absorção de C02 de uma mistura gasosa. O meio de absorção carregado é regenerado por aquecimento, expansão para uma pressão mais baixa ou extração, após o que o dióxido de carbono é dessorvído. Depois do processo de regeneração, o meio de absorção pode ser reusado. Estes métodos são descritos, por e-xemplo, em Rolker, J.; Arlt, W.; "Abtrennung von Kohlendioxid aus Rauchga-sen mittels Absorption" [Elimination of carbon dioxide from flue gases by me-ans of absorption] in Chemie Ingenieur Technik 2006, 78, páginas 416 a 424.
Esses métodos têm a desvantagem de que, para a eliminação do C02 por absorção, e subsequente dessorção, uma quantidade relativamente grande de energia é requerida e que durante a dessorção somente um tanto do C02 absorvido é dessorvido novamente, portanto em um ciclo de absorção e dessorção a fração da alcanolamina usada para a absorção de CO2 é baixa. Além disso, os meios de absorção usados são altamente corrosivos e são sujeitos a uma degradação oxidativa interferindo na absorção de C02 da mistura gasosa contendo oxigênio. US 7.419.646 descreve um método para a desacidificação de gases de exaustão que usam um meio de absorção que, durante a absorção do gás acídico, formam duas fases que podem ser separadas uma da outra. Com um composto reativo para a absorção de um gás acídico, na coluna 6, inter alia, é feito menção de 4-amino-2,2,6,6-tetrametilpiperidina. Para a absorção de C02, US 7.419.646 descreve, na coluna 3, linhas 22 a 32, o uso de N,N,N',N',N"-pentametildietilenotriamina, N,N,N',N’,N"-pentametildipropile-notriamina, N,N-bi(2,2-dietoxietil)metilamina e N,N-dimetildipropilenotriamina como compostos reativos para absorção. O método de US 7.419.646 tem a desvantagem de que os aparelhos adicionais são requeridos para separar as duas fases que resultam da absorção. DD 266 799 descreve um método para a purificação de 4-amino- 2.2.6.6- tetrametilpiperidina em que o C02 é introduzido em uma solução de 4-amino-2,2,6,6-tetrametilpiperidina em água e acetona e o sal que é precipitado é repartido novamente para CO2 e 4-amino-2,2,6,6-tetrametilpiperidina aquecendo ele para 90 a 200°C. O uso de líquidos tônicos para a absorção de CO2 é descrito em X. Zhang et al., "Screening of ionic liquids to Capture C02 by COSMO-RS and Experiments", AlChE Journal, Vol. 54, páginas 2171 a 2728.
Descrição da Invenção Descobriu-se supreendentemente agora que as desvantagens dos métodos conhecidos podem ser evitadas pelo uso de 4-amino-2,2,6,6-tetrametilpiperidinas para a absorção de C02, em que a 4-amino- 2.2.6.6- tetrametilpiperidina pode ser substituída por uma ou duas porções de alquila no grupo 4-amino. A invenção desta maneira se refere a um método para a absorção de CO2 de uma mistura gasosa contatando a mistura gasosa com um meio de absorção que compreende água e pelo menos uma amina de fórmula (I) (I) em que R1 e R2 independentemente um do outro são hidrogênio ou um porção de alquila. A invenção também se refere a um meio de absorção que compreende uma amina de fórmula (I), água e sulfolano, e também um meio de absorção que compreende uma amina de fórmula (I), água e um líquido iôni-co. A invenção ainda se refere a um dispositivo para separar C02 de uma mistura gasosa, o dito dispositivo compreendendo uma unidade de absorção, uma unidade de dessorção e meio de absorção circulatório que compreende água e uma amina de fórmula (I).
No método de acordo com a invenção, a absorção de C02 é realizada contatando uma mistura gasosa com um meio de absorção que compreende água e pelo menos uma amina de fórmula (I) (f) em que R1 e R2 independentemente um do outro são hidrogênio ou uma porção de alquila. O método de acordo com a invenção pode em princípio ser realizado usando qualquer mistura gasosa que contém C02, em particular com gases de exaustão de combustão; gases de exaustão de processos biológicos tais como processos de adubar, fermentações ou centrais de tratamento de água de esgoto; gases de exaustão de processos de calcinação tais como queima de cal e produção de cimento; gases residuais de fornalha de blasto de produção de ferro; e também gases residuais de processos quími- cos, tais como gases de exaustão de produção de negro-de-fumo ou produção de hidrogênio por reforma a vapor. Preferivelmente, a mistura gasosa é um gás de exaustão de combustão, particularmente preferivelmente um gás de exaustão de combustão que contém de 1 a 60% em volume de C02, em particular de 2 a 20% em volume de C02. Em uma modalidade particularmente preferida, a mistura gasosa é um gás de exaustão de combustão de um processo de central de eletricidade, em particular um gás de exaustão de combustão dessulfurizado de um processo de central de eletricidade. Na modalidade particularmente preferida usando um gás de exaustão de combustão dessulfurizado de um processo de central de eletricidade, uso pode ser feito de todos os métodos de dessulfurização conhecidos para processos de central de eletricidade, preferivelmente gás purificado com leite de cal ou de acordo com o método de Wellmann-Lord.
No método de acordo com a invenção, o meio de absorção compreende pelo menos uma amina de fórmula (I), em que R1 e R2 independentemente um do outro são hidrogênio ou uma porção de alquila. Porções de alquila preferidas são porções de alquila tendo um a três átomos de carbono, em particular porções de metila. Em uma modalidade particularmente preferida, R1 e R2 são hidrogênio.
Aminas de fórmula (I) podem ser produzidas de triacetonamina comercialmente disponível por aminação redutora, isto é, reagindo a triacetonamina com uma amina da fórmula R1R2NH e hidrogênio na presença de um catalisador de hidrogenação. Métodos para a aminação redutora de triacetonamina são conhecidos daqueles versados na técnica da técnica anterior, por exemplo da EP 0 033 529 para a produção da amina de fórmula (I) em que R1, R2 = H.
No método de acordo com a invenção, o meio de absorção também compreende água em adição para pelo menos uma amina de fórmula (I). Preferivelmente, a proporção em peso de água para aminas de fórmula (I) no meio de absorção é na faixa de 10:1 a 1:10, particularmente preferivelmente na faixa de 5:1 a 1:1, e em particular na faixa de 4:1 a 2:1. O meio de absorção preferivelmente compreende pelo menos 5% em peso de ami- nas de fórmula (l), particularmente preferivelmente pelo menos 10% em peso, e em particular pelo menos 25% em peso.
Para o método de acordo com a invenção, todos os aparelhos apropriados para contatar uma fase de gás com uma fase líquida podem ser usados para contatar a mistura gasosa com o meio de absorção. Preferivelmente, purificadores de gás ou colunas de absorção conhecidas da técnica anterior são usados, por exemplo, os que fazem contato de membrana, purificadores de fluxo radial, purificadores a jato, purificadores Venturi, purificadores de aspersão rotativa, colunas de leito acondicionado, colunas de a-condicionamento e colunas de bandeja. Particularmente preferivelmente, é feito uso de colunas de absorção no modo de operação de fluxo contra corrente.
No método de acordo com a invenção, a absorção de C02 é preferivelmente realizada a uma temperatura do meio de absorção na faixa de 0 a 70°C, particularmente preferivelmente 20 a 50°C. Quando uma coluna de absorção é usada no modo de operação de fluxo contra a corrente, a temperatura do meio de absorção é particuiarmente preferivelmente 30 a 60°C na entrada da coluna e 35 a 70°C na saída da coluna. A absorção de C02 é preferivelmente realizada a uma pressão da mistura gasosa na faixa de 80 a 5000 KPa (0,8 a 50 bar), particularmente preferivelmente 90 a 3000 KPa (0,9 a 30 bar). Em uma modalidade particularmente preferida, a absorção é realizada em uma pressão total da mistura gasosa na faixa de 80 a 150 KPa (0,8 a 1,5 bar), em particular 90 a 110 KPa (0,9 a 1,1 bar). Esta modalidade particularmente preferida permite a absorção de C02 do gás de exaustão de combustão de uma central de eletricidade sem compressão do gás de exaustão de combustão.
No método de acordo com a invenção, o meio de absorção pode ainda conter um ou mais solventes em adição a água e pelo menos uma a-mina de fórmula (I).
Preferivelmente, um meio de absorção de acordo com a invenção, ainda compreende sulfolano, CAS No. 126-33-0, em adição a água e pelo menos uma amina de fórmula (I), preferivelmente com uma fração de sulfolano de pelo menos 5% em peso, particularmente preferivelmente pelo menos 10% em peso, e em particular pelo menos 25% em peso. A proporção em peso de água para sulfolano em tal meio de absorção é preferivelmente na faixa de 10:1 to 1:1, particularmente preferivelmente na faixa de 5:1 a 2:1. A proporção em peso de sulfolano para aminas de fórmula (I) é preferivelmente na faixa de 3:1 a 1:3, particularmente preferivelmente 2:1 a 1:2.
Em uma modalidade adicional, um meio de absorção de acordo com a invenção ainda compreende pelo menos um líquido iônico em adição a água, e pelo menos uma amina de fórmula (I), preferivelmente com uma fração de líquido iônico de pelo menos 5% em peso, particularmente preferivelmente pelo menos 10% em peso, e em particular pelo menos 25% em peso. A proporção em peso de água para líquido iônico em tal meio de absorção é preferivelmente na faixa de 10:1 a 1:1, particularmente preferivelmente na faixa de 5:1 a 2:1. A proporção em peso de líquido iônico para a-minas de fórmula (I) é preferivelmente na faixa de 3:1 a 1:10, particularmente preferivelmente 2:1 a 1:5.
Um líquido iônico no significado da invenção é um sal de ânions e cátions ou uma mistura de tais sais, em que o sal ou uma mistura de sais tem um ponto de fusão abaixo de 100°C. Preferivelmente, o liquido iônico consiste em um ou mais Sais de cátions orgânicos com ânions orgânicos ou inorgânicos. Misturas de uma pluralidade de sais tendo cátions orgânicos diferentes e ânions idênticos são particularmente preferidos. Cátions orgânicos apropriados são, em particular, cátions das fórmulas gerais (II) a (VI): R1R2R3R4N+ (II) R1R2R3R4P+ (III) R1R2R3S+ (IV) R1R2N+=C(NR3R4)(NR5R6) (V) R1R2N+=C(NR3R4)(XR5) (VI) em que R1, R2, R3, R4, R5, R6 são idênticos ou diferentes e são hidrogê- nio, uma porção de hidrocarboneto alifático ou olefínico linear ou ramificada tendo 1 a 30 átomos de carbono, uma porção de hidrocarboneto ciclolefínico ou cicloalifático tendo 5 a 40 átomos de carbono, uma porção de hidrocarboneto aromático tendo 6 a 40 átomos de carbono, uma porção de alquilarila tendo 7 a 40 átomos de carbono, uma porção de hidrocarboneto alifático ou olefínico linear ou ramificada, que é interrompida por um ou mais grupos -O-, -NH-, -NR’-, -O-C(O)-, -(O)C-O-, -NH-C(O)-, -(O)C-NH-, -(CH3)N-C(0)-, -(0)C-N(CH3)-, -S(02)-0-, -0-S{02)-, -S(02)-NH-, -NH-S(02)-, -S(Oz)-N(CH3)- ou -N(CH3)-S(02)-, e tendo 2 a 30 átomos de carbono, uma porção de hidrocarboneto alifático ou olefínico linear ou ramificada que é funcionalizada na posição de terminal por OH, OR’, NH2, N(H)R' ou N(R’)2 e tendo 1 a 30 átomos de carbono, ou uma porção de poliéter da fórmula -(R7-0)n-R8 que é formada em bloco ou aleatoriamente, em que R5 não é hidrogênio para cátions da fórmula (VI), R’ ê uma porção de hidrocarboneto olefínico ou alifático tendo 1 a 30 átomos de carbono, R7 é uma porção de alquileno linear ou ramificada contendo 2 a 4 átomos de carbono, n é de 1 a 200, preferivelmente 2 a 60, R8 é hidrogênio, a porção de hidrocarboneto olefínico ou alifática linear ou ramificada tendo 1 a 30 átomos de carbono, uma porção de hidrocarboneto ciclo-olefínico ou cicloalifático tendo 5 a 40 átomos de carbono, uma porção de hidrocarboneto aromático tendo 6 a 40 átomos de carbono, uma porção de alquilarila tendo 7 a 40 átomos de carbono ou uma porção de -C(0)-R9, R9 é uma porção de hidrocarboneto alifático ou olefínico linear ou ramificada tendo 1 a 30 átomos de carbono, uma porção de hidrocarboneto cicloalifático ou ciclo-olefínico tendo 5 a 40 átomos de carbono, uma porção de hidrocarboneto aromático tendo 6 a 40 átomos de carbono ou uma porção de alquilarila tendo 7 a 40 átomos de carbono, X é um átomo de oxigênio ou um átomo de enxofre, e em que pelo menos um, e preferivelmente cada uma das por- ções R1, R2, R3, R4, R5 e R6 seja diferente de hidrogênio.
Da mesma maneira apropriados são cátions das fórmulas (II) a (VI) em que as porções R1 e R3 juntas formam um anel de 4- a 10- elementos, preferivelmente um anel de 5- a 6- elementos.
Nos cátions da fórmula (V), as porções R1 a R5 são preferivelmente grupos metila, e a porção R6 é preferivelmente um grupo etila ou um grupo n-propila.
Nos cátions da fórmula (VI), as porções R1 a R4 são preferivelmente grupos metila.
Da mesma maneira apropriados são cátions heteroaromáticos tendo pelo menos um átomo de nitrogênio quaternário no anel que porta uma porção R1 como definido acima, preferivelmente derivados de pirrol, pirazol, imidazol, oxazol, isoxazol, tiazol, isotiazol, piridina, pirimidina, pirazi-na, indol, quinolina, isoquinolina, cinolina, quinoxalina ou ftalazina que são substituídos no átomo de nitrogênio. Ânions inorgânicos apropriados são, em particular, tetrafluoro-borato, hexafluorofafato, nitrato, sulfato, hidrogenossulfato, fosfato, hidroge-nofosfato, di-hidrogêniofosfato, hidróxido, carbonato, hidrogenocarbonato e haletos, preferivelmente cloreto. Ânions orgânicos apropriados são, em particular, Ra0S03", Ra" S03-, Ra0P032·, (RaO)2P02', RaP032·, RaCOCr, RaO', (RaCO)2N-, (RaS02)2N-, NCN', Rb3PF3- e RbBF3-, em que Ra é uma porção de hidrocarboneto alifático linear ou ramificada tendo 1 a 30 átomos de carbono, uma porção de hidrocarboneto cicloalifático tendo 5 a 40 átomos de carbono, uma porção de hidrocarboneto aromático tendo 6 a 40 átomos de carbono, uma porção de alquilarila tendo 7 a 40 átomos de carbono ou uma porção de perfluoroalqui-la linear ou ramificada tendo 1 a 30 átomos de carbono, e Rb é uma porção de perfluoroalquila tendo 1 a 30 átomos de carbono, preferivelmente 1 a 3 átomos de carbono.
Em uma modalidade preferida, o líquido iônico compreende um ou mais sais de 1,3-dialquilimidazol, em que os grupos alquila particularmente preferivelmente independentemente um do outro são selecionados de me- tila, etila, n-propila, n-butila e n-hexila.
Em uma modalidade adicional preferida, o líquido iônico compreende um ou mais sais de amônio quaternário com um ânion monovalente e cátions da fórmula geral (II) em que R1 é uma porção de alquila tendo 1 a 20 átomos de carbono, R2 é uma porção de alquila tendo 1 a 4 átomos de carbono, R3 é uma porção (CH2CHRO)n-H em que n é de1 a 200 e R = H ou CH3 e R4 é uma porção de alquila tendo 1 a 4 átomos de carbono ou uma porção (CH2CHRO)n-H em que n é de 1 a 200 e R = H ou é CH3. Métodos para a produção de líquidos tônicos são conhecidos daqueles versados na técnica da técnica anterior.
Em adição à água e pelo menos uma amina de fórmula (I), o meio de absorção de acordo com a invenção pode compreender ambos, um líquido tônico e sulfolano.
No método de acordo com a invenção, preferivelmente os meios de absorção descritos acima de acordo com invenção são usados.
No método de acordo com a invenção 0 meio de absorção pode conter, em adição aos componentes mencionados acima, também aditivos, preferivelmente inibidores de corrosão e/ou aditivos que promovem umede-cimento.
Inibidores de corrosão que podem ser usados no método de acordo com a invenção são todos substâncias que são conhecidas daqueles versados na técnica como inibidores de corrosão apropriados para métodos para a absorção de CO2 usando alcanolaminas, em particular os inibidores de corrosão descritos na US 4.714.597.
Aditivos que promovem umidificação que são usados são preferivelmente um ou mais tensoativos do grupo dos tensoativos não iônicos, tensoativos zwitteriônicos e tensoativos catiônicos.
Tensoativos não iônicos apropriados são alcoxilatos de alquila-mina, amidoaminas, alcanolamidas, óxidos de alquilfosfina, alquil-N-glucamidas, glucosídeos de alquila, ácidos de bile, alcoxilatos de alquila, sorbitano ésteres, etoxilatos de sorbitano éster, alcoóis graxos, ácidos gra-xos etoxilados, etoxilatos de éster e siloxanos de poliéter.
Tensoativos zwitteriônicos apropriados são betaínas, alquil-glicinas, sultaínas, anfopropionatos, anfoacetatos, óxidos de aminas terciárias e silicobetainas.
Tensoativos catiônicos apropriados são sais de amônio quaternário tendo um ou dois substituintes tendo 8 a 20 átomos de carbono, em particular sais de tetraalquilamônio quaternário, sais de alquilpiridínio, éster quats, diamidoamina quats, imidazolínio quats, alcoxialquila quats, benzila quats e silicone quats.
Em uma modalidade preferida, o aditivo que promove umidifica-ção compreende um ou mais tensoativos não iônicos da fórmula geral R(OCH2CHR’)mOH com m de 4 a 40, em que R é uma porção de alquila tendo 8 a 20 átomos de carbono, uma porção de alquilarila tendo 8 a 20 átomos de carbono ou uma porção de óxido de polipropileno tendo 3 a 40 unidades de óxido de propileno eR’é metila, ou preferivelmente hidrogênio.
Em uma modalidade preferida adicional, o aditivo que promove umidificação compreende um copolímero de poliéter-polissiloxano que contém mais de 10% em peso de unidades de [Si(CH3)20] e mais de 10% em peso de unidades de [CH2CHR-0] em que R é hidrogênio ou metila. Particular preferência é dada aos copolímeros de poliéter-polissiloxano das fórmulas gerais (VII) a (IX): (CH3)3Si-0-[SiR1(CH3)-0]n-Si(CH3)3 (VII) R20-Ap-[B-A]m-Aq-R2 (VIII) R20-[A-Z]p-[B-Si(CH3)2-Z-0-A-Z]m-B-Si(CH3)2[Z-0-A]q01_qR2(IX) em que A é uma porção divalente da fórmula -[CH2CHR3-0]r, B é uma porção divalente da fórmula -[Si(CH3)2-0]s-, Z é uma porção de alquileno divalente linear ou ramificada tendo 2 a 20 átomos de carbono, e é preferivelmente -(CH2)3-, n = 1 a 30, m = 2 a 100, p, q = 0 ou 1, r = 2 a 100, s = 2 a 100, de 1 a 5 das porções R1 são porções da fórmula geral -Z-O-A-R2 e as porções restantes R1 são metila, R2 é hidrogênio ou uma porção de alquila alifática ou olefínica ou porção de acila tendo 1 a 20 átomos de carbono e R3 é hidrogênio ou metila.
Os aditivos que promovem umidificação são já conhecidos daqueles versados na técnica, a partir da técnica anterior, como aditivos para soluções aquosas e podem ser produzidos pelos métodos conhecidos a partir da técnica anterior.
No método de acordo com a invenção, temperatura e pressão na absorção e também a composição do meio de absorção são preferivelmente escolhidos de tal maneira que o meio de absorção está presente como uma fase após a absorção de C02, isto é, a absorção de C02 no meio de absorção não leva à precipitação de um sólido ou separação de uma segunda fase líquida. Esta modalidade preferida do método de acordo com a invenção não requer quaisquer aparelhos adicionais para a separação de fase e pode ser realizada em dispositivos conhecidos a partir da técnica anterior para a absorção de CO2 usando alcanolaminas.
Em uma modalidade preferida do método de acordo com a invenção, C02 absorvido no meio de absorção é dessorvido novamente aumentando a temperatura e/ou diminuindo a pressão e o meio de absorção após esta dessorção de C02 é reusado para a absorção de C02. Por meio de tal processo cíclilco de absorção e dessorção, C02 pode ser separado, no todo ou em parte, da mistura gasosa e obtido separadamente de outros componentes da mistura gasosa.
Alternativamente a aumentar a temperatura ou diminuir a pressão, ou em adição a um aumento de temperatura e/ou redução da pressão, a dessorção pode também ser realizada extraindo meio de absorção do C02- carregado com um gás.
Se, na dessorção de C02, água é adicionalmente removida do meio de absorção, a água pode também ser opcionalmente adicionada ao meio de absorção antes de reusar para absorção.
Todos os aparelhos conhecidos a partir da técnica anterior para dessorção de um gás de um líquido podem ser usados para a dessorção. Preferivelmente, a dessorção é realizada em uma coluna de dessorção.
Alternativamente, a dessorção de C02 pode também ser realizada em um ou mais estágios de evaporação instantânea.
No caso de dessorção pela elevação da temperatura, a dessorção de C02 é preferivelmente realizada a uma temperatura do meio de absorção na faixa de 50 a 200°C, partícularmente preferivelmente 80 a 150°C. A temperatura na dessorção neste caso é preferivelmente pelo menos 20°C, particularmente preferivelmente pelo menos 50°C, acima da temperatura na absorção.
No caso de dessorção pela redução da pressão, a dessorção de C02 é preferivelmente realizada a uma pressão total, na fase de gás, na faixa de 1a 1000 KPa (0,01 a 10 bar), em particular 10 a 500 KPa KPa(0,1 a 5 bar). A pressão na dessorção, neste caso, é preferivelmente pelo menos 150 KPa (1,5 bar), particularmente preferivelmente pelo menos 400 KPa (4 bar), abaixo da temperatura na absorção.
No caso de dessorção pela elevação da temperatura, a pressão na dessorção de C02 pode também ser mais elevada do que na absorção de C02. Nesta modalidade, a pressão na dessorção de C02 é preferivelmente até 150 KPa (5 bar), particularmente preferivelmente até 300 KPa (3 bar), acima da pressão na absorção de C02. Usando esta modalidade, o C02 separado da mistura gasosa pode ser comprimido para uma pressão mais alta do que aquela da mistura gasosa sem usar energia mecânica.
Um dispositivo de acordo com a invenção para separar C02 de uma mistura gasosa compreende uma unidade de absorção, uma unidade de dessorção e um meio de absorção circulando de acordo com a invenção. Os aparelhos descritos acima para a absorção em um método de acordo com a invenção são apropriados como unidades de absorção do dispositivo de acordo com a invenção. Os aparelhos descritos acima para a dessorção em um método de acordo com a invenção são apropriados como unidades de dessorção do dispositivo de acordo com a invenção. Preferivelmente, o dispositivo de acordo com a invenção compreende uma unidade de absorção e uma unidade de dessorção como são conhecidas daqueles versados na técnica de dispositivos para separar CO2 de uma mistura gasosa com um uso de uma alcanolamina. O método de acordo com a invenção e os meios de absorção de acordo com a invenção permitem, através do uso de pelo menos uma amina de fórmula (I) no meio de absorção, a um grau mais elevado de carga do meio de absorção com C02 na absorção, em que o grau de carga no significado da invenção denota a proporção molar de CO2 para amina no meio de absorção, comparado com os métodos conhecidos e meios de absorção, em particular comparados com as alcanolaminas mais usadas industrialmente. Além do mais, o meio de absorção do método de acordo com a invenção é menos corrosivo, menos tóxicos e mostram uma proporção de absorção química mais alta para C02 e um esgotamento oxidativo mais baixo com oxigênio do que os meios de absorção que contêm alcanolaminas. Além do mais, na modalidade de um processo cíclico de absorção e dessorção, comparada com os métodos conhecidos e os meios de absorção, em particular comparada com alcanolaminas, um diferencial de dióxido de carbono melhorado é alcançado, em que o diferencial de dióxido de carbono no significado da invenção é a diferença entre o grau de carregamento do meio de absorção com C02 depois da absorção de CO2 e o grau de carregamento do meio de absorção com C02 depois da dessorção de C02. Essas vantagens permitem uma absorção de CO2 mais eficaz da mistura gasosa tendo uma pressão parcial de C02 baixa, e também uma diminuição no tamanho dos aparelhos e uma diminuição do consumo de energia comparado com os métodos conhecidos a partir da técnica anterior. Além do mais, por causa da corrosi-vidade mais baixa, uma quantidade inferior de inibidores de corrosão é requerida no método de acordo com a invenção dos que nos métodos conhecidos.
Os meios de absorção de acordo com a invenção que, em adição à água e uma amina de fórmula (I), também contêm sulfolano, exibem um diferencial de dióxido de carbono adicionalmente melhorado, em particular em um método tendo dessorção do CO2 pelo aumento de temperatura.
Usando meios de absorção de acordo com a invenção que, em adição a água e uma amina de fórmula (I), também contêm pelo menos um líquido iônico, a dessorção de CO2 pode ser realizada a temperaturas mais altas e/ou pressões mais baixas sem uma perda de solvente ou, devido à evaporação da água, uma precipitação de sólido uma separação de fase do meio de absorção ocorrendo na dessorção.
Os exemplos a partir daqui esclarecem a invenção, mas sem limitar a matéria da invenção.
Exemplos Exemplo 1 Em um aparelho para medir o equilíbrio de gás-líquido que tem termostato e é provido de um controlador de pressão, uma mistura de 30% em peso de 4-amino-2,2,6,6-tetrametilpiperidina e 70% em peso de água foi carregada a uma temperatura constante e colocada em contato com dióxido de carbono gasoso em uma pressão constante, em que a pressão e a temperatura eram variadas. Depois de alcançar um estado de equilíbrio, em cada caso o conteúdo de C02 absorvido no meio de absorção carregado foi determinado e o grau de carregamento foi calculado a partir disso como proporção molar de C02 para amina no meio de absorção. As temperaturas e pressões estudadas e os graus de carregamento determinados deste modo são resumidos na Tabela 1.
Exemplo 2 Exemplo 1 foi repetido usando uma mistura de 30% em peso de 4-amino-2,2,6,6-tetrametilpiperidina, 35% em peso de sulfolano e 35% em peso de água.
Exemplo 3 (exemplo comparativo) Exemplo 1 foi repetido usando uma mistura de 30% em peso de monoetanolamina (MEA) e 70% em peso de água. A partir dos graus resultaram os diferenciais de dióxido de carbono na Tabela 2 para absorção e dessorção a 150 KPa (1,5 bar) e uma dessorção por elevação de temperatura de 40 para 120°C, e os diferenciais de dióxido de carbono listados na Tabela 3 para absorção e dessorção a 120°C e uma dessorção por redução da pressão de 150 para 80 KPa (1,5 para 0,8 bar).

Claims (21)

1. Método para absorção de C02 a partir de mistura gasosa, caracterizado pelo contato da mistura gasosa com um meido de absorção, sendo que o meio de absorção compreende água e pelo menos uma amina da fórmula (I) na qual R1 e R2, independentemente um do outro, são hidrogênio ou uma porção alquila, com a condição de que R1 e R2 sejam ambos diferentes de hidrogênio.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mistura gasosa é um gás de exaustão de combustão.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de absorção está presente como uma fase após a absorção de C02.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de absorção compreende água e aminas de fórmula (I) em uma proporção em peso de 10:1 a 1:10.
5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de absorção compreende pelo menos 5% em peso de aminas de fórmula (I).
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o C02 absorvido no meio de absorção é dessorvido por aumento da temperatura e/ou diminuição da pressão, e o meio de absorção, após a dessorção de C02, é reutilizado na absorção de C02.
7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a absorção é conduzida a uma temperatura na faixa de 0 a 70°C, e a dessorção, a uma temperatura superior na faixa de 50 a 200°C.
8. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a absorção é conduzida a uma temperatura na faixa de 80 a 5000 KPa (0,8 a 50 bar), e a dessorção, a uma pressão inferior na faixa de 1 a 1000 KPa (0,01 a 10 bar).
9. Meio de absorção para absorção de C02 a partir de uma mistura gasosa, caracterizado pelo fato de que compreende água, pelo menos um líquido iônico e Delo menos uma amina da fórmula (I) na qual R1 e R2, independentemente um do outro, são hidrogênio ou uma porção alquila, com a condição de que R1 e R2 sejam ambos diferentes de hidrogênio.
10. Meio de absorção de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende água e um líquido iônico em uma proporção em peso de 10:1 a 1:1.
11. Meio de absorção de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende um líquido iônico e aminas de fórmula (I) em uma proporção em peso de 3:1 a 1:10.
12. Meio de absorção de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende água e aminas de fórmula (I) em uma proporção em peso de 10:1 a 1:10.
13. Meio de absorção de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos 5% em peso de aminas de fórmula (I).
14. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de absorção é o meio de absorção como definido na reivindicação 9.
15. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de absorção é o meio de absorção como definido na reivindicação 10.
16. Dispositivo para separação de CO2 a partir de uma mistura gasosa, caracterizado pelo fato de que compreende uma unidade de absorção, uma unidade de dessorção e um meio de absorção circulatório, sendo que o dito meio de absorção compreende água e pelo menos uma amina de fórmula na qual R1 e R2, independentemente um do outro, são hidrogênio ou uma porção alquila, com a condição de que R1 e R2 sejam ambos diferentes de hidrogênio.
17. Dispositivo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o meio de absorção compreende água e aminas de fórmula (I) em uma proporção em peso de 10:1 a 1:10.
18. Dispositivo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o meio de absorção compreende pelo menos 5% em peso de aminas de fórmula (I).
19. Dispositivo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o meio de absorção compreende pelo menos um líquido iônico.
20. Dispositivo de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o meio de absorção compreende água e líquido aniô-nico em uma proporção em peso de 10:1 a 1:1.
21. Dispositivo de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o meio de absorção compreende líquido aniônico e aminas de fórmula (I) em uma proporção em peso de 3:1 a 1:10.
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