FR3020364A1 - Nouvelles diamines tertiaires de la famille du 1,3-diamino-2-propanol, leur procede de synthese et leur utilisation pour l'elimination de composes acides d'un effluent gazeux - Google Patents

Nouvelles diamines tertiaires de la famille du 1,3-diamino-2-propanol, leur procede de synthese et leur utilisation pour l'elimination de composes acides d'un effluent gazeux Download PDF

Info

Publication number
FR3020364A1
FR3020364A1 FR1453860A FR1453860A FR3020364A1 FR 3020364 A1 FR3020364 A1 FR 3020364A1 FR 1453860 A FR1453860 A FR 1453860A FR 1453860 A FR1453860 A FR 1453860A FR 3020364 A1 FR3020364 A1 FR 3020364A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
general formula
propanol
amine
dimethylamino
reaction step
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1453860A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3020364B1 (fr
Inventor
Bruno Delfort
Pennec Dominique Le
Julien Grandjean
Thierry Huard
Aurelie Wender
Armelle Nigon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority to FR1453860A priority Critical patent/FR3020364B1/fr
Priority to PCT/EP2015/058800 priority patent/WO2015165795A1/fr
Publication of FR3020364A1 publication Critical patent/FR3020364A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3020364B1 publication Critical patent/FR3020364B1/fr
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B01D53/1468—Removing hydrogen sulfide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1493—Selection of liquid materials for use as absorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C215/00—Compounds containing amino and hydroxy groups bound to the same carbon skeleton
    • C07C215/02—Compounds containing amino and hydroxy groups bound to the same carbon skeleton having hydroxy groups and amino groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton
    • C07C215/04—Compounds containing amino and hydroxy groups bound to the same carbon skeleton having hydroxy groups and amino groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton being saturated
    • C07C215/06—Compounds containing amino and hydroxy groups bound to the same carbon skeleton having hydroxy groups and amino groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton being saturated and acyclic
    • C07C215/14—Compounds containing amino and hydroxy groups bound to the same carbon skeleton having hydroxy groups and amino groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton being saturated and acyclic the nitrogen atom of the amino group being further bound to hydrocarbon groups substituted by amino groups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/20—Organic absorbents
    • B01D2252/204—Amines
    • B01D2252/2041—Diamines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/20—Organic absorbents
    • B01D2252/204—Amines
    • B01D2252/20431—Tertiary amines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B01D2257/304—Hydrogen sulfide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

L'invention concerne de nouvelles diamines tertiaires appartenant à la famille du 1,3-diamino -2-propanol, 1, répondant à la formule générale (I) suivante : dans laquelle: R1 est un radical méthyle ou un radical éthyle, et R2, R3, R4 et R5 sont choisis indépendamment parmi un atome d'hydrogène et un radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone. Un tel nouveau composé est le N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthyl-1,3-diamino-2-propanol. L'invention concerne également leur méthode de préparation, ainsi que leur utilisation pour éliminer des composés acides contenus dans un effluent gazeux.

Description

Domaine de l'invention La présente invention concerne de nouveaux composés azotés appartenant à la famille des diamines tertiaires. L'invention concerne également le procédé de synthèse desdits composés, ainsi que leur utilisation dans un procédé de désacidification d'un 5 effluent gazeux. Contexte général Les amines tertiaires, notamment certaines diamines tertiaires, présentent un intérêt pour différentes applications. Elles peuvent par exemple être utilisées comme 10 catalyseurs dans la préparation de polyuréthanes, comme précurseurs de sels d'ammonium quaternaires ou comme bases lors de la désacidification de gaz acides. Les amines tertiaires peuvent être utilisées dans des procédés de désacidification de gaz acides mettant en oeuvre une solution aqueuse comprenant de 15 telles amines, pour retirer les composés acides, notamment le dioxyde de carbone (002), l'hydrogène sulfuré (H2S), l'oxysulfure de carbone (COS), le disulfure de carbone (CS2), le dioxyde de soufre (S02) et les mercaptans (RSH) tel que le méthylmercaptan (CH3SH), l'éthylmercaptan (CH3CH2SH) et le propylmercaptan (CH3CH2CH2SH), présents dans un gaz. Le gaz est désacidifié par mise en contact avec la solution absorbante, puis la 20 solution absorbante est régénérée thermiquement. Ces procédés de désacidification de gaz acides sont aussi communément appelés "lavage aux solvants" avec un solvant dit "chimique", par opposition à l'utilisation solvant dit "physique" pour l'absorption qui n'est pas basée sur la réalisation de réactions 25 chimiques. Un solvant chimique correspond à une solution aqueuse comprenant un réactif qui réagit sélectivement avec les composés acides (H25, 002, COS, CS2, etc.) présents dans le gaz traité pour former des sels, sans réagir avec les autres composés non acides du gaz. Le gaz traité après mise en contact avec le solvant est alors appauvri en 30 composés acides, lesquels sont sélectivement transférés sous forme de sels dans le solvant. Les réactions chimiques sont réversibles, ce qui permet au solvant chargé en composés acides d'être ensuite désacidifié, par exemple sous l'action de la chaleur, pour libérer d'une part les composés acides sous forme de gaz, qui peuvent alors être stockés, transformés ou être utilisés pour diverses applications, et pour d'autre part régénérer le solvant qui retourne à son état initial et peut ainsi être réutilisé pour une nouvelle phase de réaction avec le gaz acide à traiter. La phase de réaction du solvant avec le gaz acide est communément appelée la phase d'absorption, et celle où le solvant est désacidifié est appelée la phase de régénération du solvant. En général, les performances de la séparation des composés acides du gaz, dans ce contexte, dépendent principalement de la nature de la réaction réversible choisie. Les procédés conventionnels de désacidification de gaz acides sont généralement des procédés dits "aux amines", c'est à dire qu'ils reposent sur les réactions des composés acides avec des amines en solution. Ces réactions entrent dans le cadre général des réactions acido-basiques. L'H2S, le 002, ou le COS sont par exemple des composés acides, notamment en présence d'eau, alors que les amines sont des composés basiques. Les mécanismes des réactions et la nature des sels obtenus dépendent généralement de la structure des amines mises en oeuvre.
Par exemple le document US 6 852 144 décrit une méthode d'élimination des composés acides des hydrocarbures utilisant une solution absorbante eau-Nméthyldiéthanolamine ou eau-triéthanolamine contenant une forte proportion d'un composé appartenant au groupe suivant : pipérazine et/ou méthylpipérazine et/ou morpholine.
Les performances des procédés de désacidification de gaz acides par lavage aux amines sont directement dépendantes de la nature de la ou des amines présentes dans le solvant. Ces amines peuvent être primaires, secondaires ou tertiaires. Elles peuvent présenter une ou plusieurs fonctions amines équivalentes ou différentes par molécule. Afin d'améliorer les performances des procédés de désacidification, il est continuellement recherché des amines toujours plus performantes. Une limitation des solutions absorbantes couramment utilisées dans des applications de désacidification est une sélectivité insuffisante d'absorption de l'H25 par rapport au 002. En effet, dans certains cas de désacidification du gaz naturel, on recherche une élimination sélective de l'H25 en limitant au maximum l'absorption du 002. Cette contrainte est particulièrement importante pour des gaz à traiter contenant déjà une teneur en CO2 inférieure ou égale à la spécification désirée. On recherche alors une capacité d'absorption de H2S maximale avec une sélectivité maximale d'absorption de H2S vis-à-vis du 002. Cette sélectivité permet de maximiser la quantité de gaz traité et de récupérer un gaz acide en sortie de régénérateur ayant une concentration la plus élevée 5 possible en H2S, ce qui limite la taille des unités de la chaîne soufre en aval du traitement et garantit un meilleur fonctionnement. Dans certains cas, une unité d'enrichissement en H2S est nécessaire pour concentrer en H2S le gaz acide. Dans ce cas, on recherche également l'amine la plus sélective. Des amines tertiaires, comme la Nméthyldiéthanolamine, ou des amines secondaires encombrées présentant une cinétique 10 de réaction lente avec le CO2 sont couramment utilisées, mais présentent des sélectivités limitées à des taux de charge en H2S élevés. Il est bien connu de l'homme du métier que les amines tertiaires, ou les amines secondaires avec un encombrement stérique sévère, ont une cinétique de captage du 15 CO2 plus lente que des amines primaires ou secondaires peu encombrées. En revanche, les amines tertiaires ou secondaires avec un encombrement stérique sévère ont une cinétique de captage de l'H2S instantanée, ce qui permet de réaliser une élimination sélective de l'H2S basée sur des performances cinétiques distinctes. 20 Différents documents proposent d'utiliser des amines tertiaires ou secondaires encombrées, en particulier des diamines tertiaires ou secondaires encombrées, en solution pour désacidifier des gaz acides. Parmi les applications des amines tertiaires ou secondaires avec un 25 encombrement stérique sévère, le brevet US 4,405,582 décrit un procédé d'absorption sélective de gaz sulfurés par un absorbant contenant un diaminoéther dont au moins une fonction amine est tertiaire et dont l'autre fonction amine est tertiaire ou secondaire possédant un encombrement stérique sévère, l'atome d'azote étant dans ce dernier cas lié soit à au moins un carbone tertiaire, soit à deux atomes de carbone secondaires. Les 30 deux fonctions amines et les carbones de la chaîne principale peuvent être substitués par des radicaux alkyles ou hydroxyalkyles. Le brevet US 4,405,583 décrit également un procédé d'élimination sélective de l'H2S dans des gaz contenant de l'H2S et du CO2 par un absorbant contenant un diaminoéther dont les deux fonctions amines secondaires présentent un encombrement stérique sévère défini comme précédemment. Les substituants des fonctions amines et des carbones de la chaîne principale peuvent être substitués par des radicaux alkyle et hydroxyalkyle. Le brevet FR 2934172 décrit la mise en oeuvre d'une solution absorbante à base d'une diamine tertiaire dans un procédé d'élimination de composés acides s'appliquant avantageusement au traitement du gaz naturel et aux fumées de combustion, ladite 10 amine étant la N,N,N',N'-tétraméthy1-1,6-hexanediamine (TMHDA). Une autre limitation des solutions absorbantes couramment utilisées dans des applications de désacidification totale est une cinétique de captage du CO2 ou du COS trop lente. Dans le cas où les spécifications désirées sur le CO2 ou en COS sont très 15 poussées, on recherche une cinétique de réaction la plus rapide possible de manière à réduire la hauteur de la colonne d'absorption. Cet équipement sous pression représente en effet une part importante des coûts d'investissements du procédé. Que l'on recherche une cinétique de captage du CO2 et du COS maximale dans 20 une application désacidification totale, ou une cinétique de captage du CO2 minimale dans une application sélective, on désire toujours utiliser une solution absorbante ayant la capacité cyclique la plus grande possible. Cette capacité cyclique, notée Aa correspond à la différence de taux de charge (a désignant le nombre de mole de composés acides absorbés n gaz acide par kilogramme de solution absorbante) entre la solution absorbante 25 alimentant la colonne d'absorption et la solution absorbante soutirée en fond de ladite colonne. En effet, plus la solution absorbante a une forte capacité cyclique, plus le débit de solution absorbante qu'il faut mettre en oeuvre pour désacidifier de gaz à traiter est restreint. Dans les procédés de traitement de gaz, la réduction du débit de solution absorbante a également un fort impact sur la réduction des investissements, notamment 30 au niveau du dimensionnement de la colonne d'absorption. Un autre aspect primordial des opérations de traitement de gaz ou fumées industrielles par solvant reste la régénération de l'agent de séparation. En fonction du type d'absorption (physique et/ou chimique), on envisage généralement une régénération par détente, et/ou par distillation et/ou par entraînement par un gaz vaporisé appelé "gaz de strippage". La consommation énergétique nécessaire à la régénération du solvant peut être très importante, ce qui est particulièrement vrai dans le cas où la pression partielle de gaz acides est faible, et représenter un coût opératoire considérable pour le procédé de captage du 002. Il est bien connu de l'homme du métier que l'énergie nécessaire à la régénération par distillation d'une solution d'amine peut se décomposer selon trois postes différents : l'énergie nécessaire pour réchauffer la solution absorbante entre la tête et le fond du régénérateur, l'énergie nécessaire pour abaisser la pression partielle de gaz acide dans le régénérateur par vaporisation d'un gaz de strippage, et enfin l'énergie nécessaire pour casser la liaison chimique entre l'amine et le 002. Ces deux premiers postes sont proportionnels aux débits de solution absorbante qu'il est nécessaire de faire circuler dans l'unité pour réaliser une spécification donnée.
Pour diminuer la consommation énergétique associée à la régénération du solvant, il est donc préférable encore une fois de maximiser la capacité cyclique du solvant. En effet, plus la solution absorbante a une forte capacité cyclique, plus le débit de solution absorbante qu'il faut mettre en oeuvre pour désacidifier de gaz à traiter est restreint.
Il existe ainsi un besoin, dans le domaine de la désacidification de gaz, de fournir des composés qui soient de bons candidats pour l'élimination des composés acides d'un effluent gazeux, notamment, mais pas exclusivement, pour l'élimination sélective de l'H2S par rapport au 002, et qui permettent de fonctionner à moindres coûts opératoires (dont l'énergie de régénération) et d'investissements (dont le coût de la colonne d'absorption). Description de l'invention Les inventeurs ont découvert de nouveaux composés azotés appartenant à la famille des diamines tertiaires, plus précisément à la famille du 1,3-diamino-2-propanol, 30 pouvant être avantageusement utilisés dans le domaine de la désacidification de gaz. Les inventeurs ont mis en évidence que les diamines tertiaires ou secondaires possédant un encombrement stérique sévère ne sont pas équivalentes en terme de performances pour leur usage dans des formulations de solutions absorbantes pour le traitement de gaz acides dans un procédé industriel. Résumé de l'invention L'invention porte, selon un premier aspect, sur un composé azoté appartenant à la famille des diamines tertiaires répondant à la formule générale (1) suivante : (I) dans laquelle R-1 est un méthyle ou un radical éthyle, et R2, R3, R4 et R5 sont choisis 10 indépendamment parmi un atome d'hydrogène et un radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone. De préférence, le composé azoté selon l'invention est du N,N,N'-triméthyl-N'- hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol de formule suivante : N.NOH 15 1 OH 1 L'invention porte, selon un deuxième aspect, sur un procédé de synthèse d'un composé azoté appartenant à la famille des diamines tertiaires répondant à la formule générale (1) 20 comprenant les étapes suivantes : une première étape de réaction entre : o une première amine secondaire, choisie parmi la diméthylamine et une amine de formule générale (Il), R4 R5 H R- OH R2 R3 (Il) 25 dans laquelle R1 est un radical méthyle ou un radical éthyle, et R2, R3, R4 et R5 sont choisis indépendamment parmi un atome d'hydrogène et un radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone ; o et une épihalohydrine, de préférence de l'épichlorhydrine, ou un 1,3- dihalo-2-propanol, de préférence du 1,3-dichloro-2-propanol, pour produire un halogénure d'alkyle, et éventuellement un époxyde par cyclisation intramoléculaire dudit halogénure d'alkyle ; une deuxième étape de réaction entre une deuxième amine secondaire et ledit halogénure d'alkyle, et éventuellement ledit époxyde, obtenus selon la première étape pour produire le composé azoté selon la formule générale (I), ladite deuxième amine secondaire étant une amine de formule générale (II) si la première 10 amine secondaire est la diméthylamine et inversement. Le procédé de synthèse selon ce deuxième aspect de l'invention peut comporter les étapes suivantes : - une première étape de réaction entre de la diméthylamine et de l'épichlorhydrine ou du 15 1,3-dichloro-2-propanol pour produire du 3-(diméthylamino)-1-chloro-2-propanol, et éventuellement du diméthylaminométhyloxirane obtenu par cyclisation intramoléculaire du 3-(diméthylamino)-1-chloro-2-propanol ; - une deuxième étape de réaction entre l'amine secondaire de formule générale (II) et ledit 3-(diméthylamino)-1-chloro-2-propanol et éventuellement le 20 diméthylaminométhyloxirane, obtenus selon la première étape pour produire le composé azoté selon la formule générale (I). Le procédé de synthèse selon ce deuxième aspect de l'invention peut comporter les étapes suivantes : 25 - une première étape de réaction entre l'amine secondaire de formule générale (II) et de l'épichlorhydrine ou du 1,3-dichloro-2-propanol pour produire un composé selon la formule générale (III), et éventuellement un composé selon la formule générale (IV) obtenu par cyclisation intramoléculaire du composé selon la formule générale (III) ; (III) (IV) 30 Ri ,R2, R3, R4 et R5 étant définis comme ceux de la formule générale (II) ; et - une deuxième étape de réaction entre de la diméthylamine et ledit composé selon la formule générale (111), et éventuellement le composé selon la formule générale (IV), obtenus selon la première étape pour produire le composé azoté selon la formule générale (1).
Le procédé de synthèse selon ce deuxième aspect de l'invention peut être mis en oeuvre pour former du N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol, l'amine de formule générale (11) étant la N-méthy1-2-aminoéthanol.
L'invention porte, selon un troisième aspect, sur un procédé de synthèse d'un composé azoté appartenant à la famille des diamines tertiaires répondant à la formule générale (1), comprenant les étapes suivantes : - une première étape de réaction entre de la diméthylamine et une épihalohydrine, de préférence de l'épichlorhydrine, ou un 1,3-dihalo-2-propanol, de préférence du 1,315 dichloro-2-propanol, pour produire du 3-(diméthylamino)-1-halo-2-propanol, de préférence du 3-(diméthylamino)-1 -chloro-2-propanol, et éventuellement du diméthylaminométhyloxirane obtenu par cyclisation intramoléculaire du 3- (diméthylamino)-1 -halo-2-propanol ; - une deuxième étape de réaction entre une amine primaire en excès, choisie parmi la 20 méthylamine et l'éthylamine, et le 3-(diméthylamino)-1-halo-2-propanol, de préférence le 3-(diméthylamino)-1-chloro-2-propanol, et éventuellement le diméthylaminométhyloxirane, obtenus selon la première étape, pour produire une amine de formule générale (V) où R1 est un radical méthyle ou un radical éthyle Ri N 1 OH H (V) ; 25 - une troisième étape de réaction entre ladite amine de formule générale (V) obtenue à la deuxième étape et un époxyde de formule générale (VI) où R2, R3, R4 et R5 sont choisis indépendamment parmi un atome d'hydrogène et un radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone ; R4 9 R5 (VI) pour obtenir le composé azoté selon la formule générale (I). L'invention porte, selon un quatrième aspect, sur un procédé de synthèse d'un d'un composé azoté appartenant à la famille des diamines tertiaires répondant à la formule générale (I) comprenant les étapes suivantes : - une première étape de réaction entre de la diméthylamine et du glycérol pour produire du 3-diméthylamino-1,2-propanediol ; - une deuxième étape de réaction entre une amine primaire, choisie parmi la méthylamine 10 et l'éthylamine, et le 3-diméthylamino-1,2-propanediol obtenu selon la première étape, pour produire une amine de formule générale (V) où R1 est un méthyle ou un radical éthyle iR N.N H 1 OH (V) ; - une troisième étape de réaction entre ladite amine de formule générale (V) obtenue à la 15 deuxième étape et un époxyde de formule générale (VI) où R2, R3, R4 et R5 sont choisis indépendamment parmi un atome d'hydrogène et un radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone ; (VI) pour obtenir le composé azoté selon la formule générale (I). Le procédé de synthèse selon les troisième et quatrième aspects de l'invention peut être mis en oeuvre pour former du N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2- propanol, l'amine primaire utilisée dans la deuxième étape étant la méthylamine, et l'époxyde utilisé dans la troisième étape étant l'oxyde d'éthylène. Selon une mise en oeuvre du procédé de synthèse, la première étape de 20 25 réaction est réalisée avec de l'épichlorhydrine. L'invention porte, selon un cinquième aspect, sur un procédé d'élimination des composés acides contenus dans un effluent gazeux dans lequel on effectue une étape d'absorption des composés acides par mise en contact de l'effluent gazeux avec une solution absorbante comportant de l'eau et un composé azoté selon l'invention ou susceptible d'être obtenu par un procédé de synthèse selon l'invention. De préférence, la solution absorbante comporte entre 5 (3/0 et 95 (3/0 poids dudit composé azoté, de préférence entre 10 (3/0 et 90 (3/0 poids dudit composé azoté, et entre 5 10 % et 95 (3/0 poids d'eau, et de préférence entre 10 (3/0 et 90% poids d'eau. La solution absorbante peut comporter en outre entre 5 (3/0 et 95 (3/0 poids d'au moins une amine supplémentaire, ladite amine supplémentaire étant soit une amine tertiaire, soit une amine secondaire comprenant deux carbones secondaires en alpha de l'atome d'azote ou au moins un carbone tertiaire en alpha de l'atome d'azote. 15 Ladite amine supplémentaire peut être une amine tertiaire choisie dans le groupe constitué par : la N-méthyldiéthanolamine ; la triéthanolamine ; la diéthylmonoéthanolamine ; 20 la diméthylmonoéthanolamine ; et l'éthyldiéthanolamine. La solution absorbante peut comporter en outre une quantité non nulle et inférieure à 30 (3/0 poids d'au moins une amine supplémentaire étant une amine primaire ou une amine secondaire. 25 Ladite amine supplémentaire primaire ou secondaire est choisie dans le groupe constitué par : la monoéthanolamine ; la diéthanolamine ; la N-butyléthanolamine ; 30 l'aminoéthyléthanolamine ; le diglycolamine ; la pipérazine ; la 1-méthyl-pipérazine ; la 2-méthyl-pipérazine ; l'homopipérazine ; la N-(2-hydroxyéthyl)pipérazine ; la N-(2-aminoéthyl)pipérazine ; la morpholine ; la 3-(méthylamino)propylamine ; la 1,6-hexanediamine ; la N,N,N',N'-diméthy1-1,6-hexanediamine ; la N-méthy1-1,6-hexanediamine ; et la N,N',N'-triméthy1-1,6-hexanediamine. La solution absorbante peut comporter en outre un solvant physique choisi dans le groupe constitué par le méthanol, le tétraéthylèneglycoldiméthyléther, le sulfolane, la N-formyl-morpholine, l'éthylèneglycol, le diéthylèneglycol, le thiodiglycol.
L'effluent gazeux peut être choisi parmi le gaz naturel, les gaz de synthèse, les fumées de combustion, les gaz de raffinerie, les gaz acides issus d'une unité aux amines, les gaz issus d'une unité de réduction en queue du procédé Claus, les gaz de fermentation de biomasse, les gaz de cimenterie, les fumées d'incinérateur. Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre pour l'élimination sélective 20 de l'H2S par rapport au CO2 d'un effluent gazeux comportant de l'H2S et du 002, de préférence du gaz naturel. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisations particuliers de l'invention, donnés à titre 25 d'exemples non limitatifs, la description étant faite en référence aux figures annexées décrites ci-après. Brève description de la figure La figure 1 représente un schéma de principe de mise en oeuvre d'un procédé de 30 traitement de gaz acides. Les figures 2, 3 et 4 illustrent un procédé de synthèse d'un composé selon l'invention selon différentes mises en oeuvre de l'invention. Les figures 5, 6 et 7 illustrent un procédé de synthèse du N,N,N'-triméthyl-N'- hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol selon différentes mises en oeuvre de l'invention. Dans les figures illustrant la préparation des composés azotés selon l'invention, les flèches représentent des étapes de réaction. Il s'agit de schémas réactionnels. Les illustrations du procédé de synthèse selon l'invention ne comportent pas l'ensemble des 5 composantes nécessaires à sa mise en oeuvre. Seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention y sont représentés, l'homme du métier étant capable de compléter cette représentation pour mettre en oeuvre l'invention. Description détaillée de l'invention 10 Les nouveaux composés azotés selon l'invention sont des diamines tertiaires répondant à la formule générale (1) suivante : (I) dans laquelle: 15 R1 est un radical méthyle ou un radical éthyle ; R2, R3, R4 et R5 sont choisis indépendamment parmi un atome d'hydrogène et un radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone. Par diamine tertiaire, on entend dans la présente description un composé 20 chimique comportant deux fonctions amines, dont au moins l'une des deux fonctions amines est une fonction amine tertiaire. Par amine secondaire, on entend un composé azoté ayant au moins une fonction amine secondaire. Les composés azotés selon la formule générale (1) sont des diamines tertiaires 25 particulières dihydroxylées dérivées du 1,3-diamino-2-propanol dont un seul des atomes d'azote est substitué par un second groupement hydroxyalkyle, le second groupement hydroxyle étant situé en position beta de la fonction amine. Selon l'invention, le composé azoté peut être le composé de formule suivante, appelé 2-[(3-(diméthylamino)-2-hydroxypropy1)1(méthyl)amino)éthan-1-ol ou N,N,N'- 30 triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol : N..N-.0H 1 OH Synthèse d'un composé selon la formule générale (I) Synthèse d'un composé selon la formule générale (I) en deux étapes principales : voies de synthèse A1-A2 (figure 2) et B1-B2 (figure 3) - Voies de synthèse Al et A2 (figure 2) Les composés azotés selon la formule générale (I) peuvent être synthétisés 10 selon toute voie permise par la chimie organique, et sont avantageusement préparés selon un procédé comprenant les étapes suivantes, tel qu'illustré à la figure 2: Dans une premier temps, on fait réagir de la diméthylamine soit avec une épihalohydrine (voie Ai), soit avec un 1 ,3-dihalo-2-propanol (voie A2). Le 1,3-dihalo-2-propanol peut être choisi parmi le 1 ,3-dichloro-2-propanol et le 15 1,3-dibromo-2-propanol, et est de préférence du 1 ,3-dichloro-2-propanol. L'épihalohydrine peut être choisie parmi l'épichlorhydrine et l'épibromhydrine , et est de préférence de l'épichlohydrine, notamment pour des raisons de coût et de disponibilité industrielle. Tous ces composés sont des produits industriels commercialisés, facilement 20 disponibles. Il est à noter que le 1 ,3-dichloro-2-propanol est un précurseur de l'épichlorhydrine. Ces réactions consistent soit en la condensation d'une amine avec un halogénure d'alkyle, soit en l'addition d'une amine sur un cycle oxirane, et conduisent à 25 un 3-(diméthylamino)-1-halo-2-propanol, de préférence au 3-(diméthylamino)-1-chloro-2- propanol, lequel peut éventuellement conduire au diméthylaminométhyloxirane par cyclisation intramoléculaire. Puis dans un deuxième temps, on fait réagir le 3-(diméthylamino)-1-halo-2- 30 propanol, de préférence le 3-(diméthylamino)-1-chloro-2-propanol, et/ou le diméthylaminométhyloxirane avec une alcanolamine secondaire répondant à la formule générale (II) suivante : Dans cette formule générale (II), R-1 est un radical méthyle ou un radical éthyle, et R2, R3, R4 et R5 sont choisis indépendamment parmi un atome d'hydrogène et un radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone.
Cette amine de formule générale (II) peut être choisie dans le groupe constitué par le N-méthy1-2-aminoéthanol, le N-éthy1-2-aminoéthanol, le 1-(méthylamino)propan-2- ol, le 1-(méthylamino)butan-2-ol, le 1-(éthylamino)propan-2-ol, et le 1-(éthylamino)butan2-ol. Cette liste n'est pas exhaustive et d'autre composés répondant à la formule générale (Il) peuvent être choisis.
Ces réactions consistent soit en la condensation d'une amine avec un halogénure d'alkyle, soit en l'addition d'une amine sur un cycle oxirane. - Voies de synthèse B1 et B2 (figure 3) Les composés azotés selon la formule générale (I) peuvent également être 15 préparés en réalisant les étapes suivantes, tel qu'illustré à la figure 3 : Dans une premier temps, on fait réagir une alcanolamine secondaire répondant à la formule générale (II) soit avec une épihalohydrine (voie B1), soit avec un 1,3-dihalo2-propanol (voie B2). Le 1,3-dihalo-2-propanol peut être choisi parmi le 1,3-dichloro-2-propanol et le 20 1,3-dibromo-2-propanol, et est de préférence du 1,3-dichloro-2-propanol. L'épihalohydrine peut être choisie parmi l'épichlorhydrine et l'épibromhydrine , et est de préférence de l'épichlohydrine. Ces réactions consistent respectivement en l'addition d'une amine sur un cycle oxirane et en la condensation d'une amine avec un halogénure d'alkyle. 25 Le produit de ces réactions est un composé selon la formule générale (III) ci- dessous, lequel peut donner lieu à un composé selon la formule générale (IV) ci-dessous par cyclisation intramoléculaire. (III) (IV) R1, R2, R3, R4 et R5 sont définis dans les formules générales (III) et (IV) comme ceux de la formule générale (II). Dans la formule générale (III), l'atome de chlore peut être remplacé par un autre halogène, selon le précurseur choisi à la première étape.
Puis dans une deuxième étape, on fait réagir le composé selon la formule générale (III) et/ou le composé selon la formule générale (IV) avec de la diméthylamine. La réaction entre la diméthylamine et le composé de formule générale (III) est une réaction de condensation d'une amine secondaire avec un halogénure d'alkyle. La réaction entre la diméthylamine et le composé de formule générale (IV) est une réaction 10 d'addition d'une amine secondaire sur un cycle oxirane. Synthèse d'un composé selon la formule générale (I) en trois étapes principales: voies de synthèse Cl-C2-C3 (figure 4) Les composés azotés selon la formule générale (I) peuvent également être 15 préparés en réalisant les trois étapes principales suivantes, tel qu'illustré à la figure 4 : Dans une première étape, on fait réagir de la diméthylamine soit avec une épihalohydrine (voie C1), soit avec un 1,3-dihalo-2-propanol (voie 02). On peut aussi faire réagir la diméthylamine avec du glycérol (voie 03). Le 1,3-dihalo-2-propanol peut être choisi parmi le 1,3-dichloro-2-propanol et le 20 1,3-dibromo-2-propanol, et est de préférence du 1,3-dichloro-2-propanol. L'épihalohydrine peut être choisie parmi l'épichlorhydrine et l'épibromhydrine , et est de préférence de l'épichlohydrine. Du 3-(diméthylamino)-1-halo-2-propanol, de préférence du 3-(diméthylamino)-1- chloro-2-propanol si de l'épichlorhydrine est utilisée, est produit par la réaction entre 25 diméthylamine et l'épihalohydrine (voie C1) ou par la réaction entre la diméthylamine et 1,3-dihalo-2-propanol (voie 02). Du diméthylaminométhyloxirane peut également être obtenu par cyclisation intramoléculaire du 3-(diméthylamino)-1-halo-2-propanol. Du 3-diméthylamino-1,2-propanediol est obtenu par réaction entre la diméthylamine avec le glycérol (voie 03). 30 Puis dans une deuxième étape, on fait réagir une amine primaire R1-NH2 avec le ou les produits issus de la première étape, c'est-à-dire le 3-(diméthylamino)-1-halo-2- propanol et/ou le diméthylaminométhyloxirane pour les voies Cl et 02, et le 3- diméthylamino-1,2-propanediol pour la voie 03. L'amine primaire R1-NH2 est choisie parmi la méthylamine ou l'éthylamine, et est utilisée en excès de façon à obtenir une amine secondaire correspondante à la formule générale (V) ci-dessous dans laquelle R1 est un radical méthyle ou un radical éthyle. N.V R1 1 OH H (V) Puis dans une troisième étape on fait réagir sur ce produit de formule générale (V) un époxyde répondant à la formule générale (VI) ci-dessous pour former un composé azoté de formule générale (I) selon l'invention. Dans la formule générale (VI), R2, R3, R4 et R5 sont choisis indépendamment 10 parmi un atome d'hydrogène et un radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone. 0 R \<R4 R R5 (VI) Un tel époxyde de formule générale (VI) peut être, sans être exhaustif, de l'oxyde d'éthylène, de l'oxyde de propylène, du 2,2-diméthyloxirane ou du 1 ,2- époxybutane. 15 Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, le composé azoté selon la formule générale (I) est préparé à partir d'épichlorhydrine. L'épihalohydrine, le 1,3-dihalo-2-propanol et le glycérol à partir desquels les 20 composés selon l'invention peuvent être préparés ont tous une structure commune qui est un squelette propyl (3 atomes de carbone) et une ou plusieurs fonctions pouvant réagir avec une amine. Les étapes des différents mode de préparation sont réalisées dans des 25 conditions adéquates permettant les réactions décrites. Par exemple, la réaction entre l'épichlorhydrine et la diméthylamine est de préférence réalisée à une température modérée, préférentiellement comprise entre 000 et 23°C, et peut être conduite en l'absence ou présence d'un solvant qui peut être de l'eau, un alcool ou un chloroalcane.
D'autres étapes visant par exemple à éliminer certains composés non désirés, comme des étapes de filtration, ou de distillation, peuvent également être réalisées dans les différentes voies de synthèse décrites sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. Synthèse du N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol La synthèse du N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol est illustrée par les figures 5, 6 et 7.
Synthèse du N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthyl-1,3-diamino-2-propanol selon les voies A1-A2 (figure 5) Dans un premier temps on effectue la réaction d'une mole de diméthylamine avec une mole d'épichlorhydrine (voie Al) pour conduire au 3-(diméthylamino)-1-chloro-2- propanol, comme cela est représenté à la figure 5. Cette réaction est conduite généralement à une température modérée, de préférence entre 0°C et 20°C. Elle peut être conduite en l'absence ou en présence de solvant qui peut être par exemple de l'eau, un alcool ou un chloroalcane. On peut également faire réagir une mole de diméthylamine avec du 1,3-dichloro- 2-propanol (voie A2) pour obtenir du 3-(diméthylamino)-1-chloro-2-propanol. Il s'agit d'une réaction de condensation d'une amine sur un halogénure d'alkyle. Le 3-(diméthylamino)- 1-chloro-2-propanol peut aussi être converti en diméthylaminométhyloxirane par cyclisation intramoléculaire. Dans un second temps on effectue la réaction de condensation du 325 (diméthylamino)-1-chloro-2-propanol avec du N-méthy1-2-aminoéthanol et/ou la réaction d'addition du diméthylaminométhyloxirane avec du N-méthy1-2-aminoéthanol pour obtenir le N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol. Synthèse du N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthyl-1,3-diamino-2-propanol selon les 30 voies Bi -B2 (figure 6) On peut par exemple procéder selon une autre voie de synthèse, telle qu'illustrée à la figure 6, qui consiste à faire réagir dans un premier temps le du N-méthy1- 2-aminoéthanol avec soit de l'épichlohydrine (voie B1), soit du 1,3-dichloro-2-propanol (voie B2) pour obtenir du 3-[(2-hydroxyethyl)methylamino]-1-chloro-2-propanol et éventuellement du 2-[methyl(2-oxiranylmethyl)amino]éthanol par cyclisation intramoléculaire. Puis dans une deuxième étape on fera réagir le produit de ces réactions avec de 5 la diméthylamine pour obtenir le N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol. Synthèse du N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthyl-1,3-diamino-2-propanol selon les voies Cl-C2-C3 (fioure7) Dans un premier temps, on réalise la réaction d'une mole de diméthylamine 10 avec une mole d'épichlorhydrine (voie Cl) pour conduire au 3-(diméthylamino)-1-chloro2-propanol, comme cela est représenté à la figure 7. Cette réaction est conduite généralement à une température modérée de préférence entre 0°C et 20°C. Elle peut être conduite en l'absence ou en présence de solvant qui peut être par exemple de l'eau, un alcool ou un chloroalcane. 15 On peut également faire réagir une mole de diméthylamine avec du 1,3-dichloro- 2-propanol (voie C2) pour obtenir du 3-(diméthylamino)-1-chloro-2-propanol. Il s'agit d'une réaction de condensation d'une amine sur un halogénure d'alkyle. Le 3- (diméthylamino)-1-chloro-2-propanol peut aussi être converti en diméthylaminométhyloxirane par cyclisation intramoléculaire. 20 Selon une autre variante, on effectue la condensation d'une mole de diméthylamine avec une mole de glycérol afin de conduire au 3-(diméthylamino)-1,2- propanediol (voie C3). Cette réaction consiste en la condensation d'une amine sur un alcool et pour laquelle la réaction avec une fonction alcool primaire est favorisée. Dans un second temps on effectue la réaction de condensation du 3- 25 (diméthylamino)-1-chloro-2-propanol et/ou la réaction de condensation du diméthylaminométhyloxirane avec un excès de méthylamine, ou on effectue la réaction d'addition du 3-(diméthylamino)-1,2-propanediol avec un excès de méthylamine pour obtenir dans chaque cas une amine secondaire, la N,N,U,triméthy1-1,3-diamino-2- propanol. 30 Dans une troisième étape, on fait réagir la N,N,U,triméthy1-1,3-diamino-2- propanol avec de l'oxyde d'éthylène pour obtenir le N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3- diamino-2-propanol.
Utilisation des composés selon l'invention dans le traitement d'effluents gazeux Les composés selon l'invention peuvent être utilisés dans différents domaines de la chimie, et peuvent être avantageusement utilisés dans le domaine du traitement de gaz d'origine industrielle et du gaz naturel.
La présente invention propose d'éliminer les composés acides d'un effluent gazeux en mettant en oeuvre en solution aqueuse comprenant au moins un composé azoté selon la formule générale (1), tel que le N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3- diamino-2-propanol. La solution est mise en contact avec l'effluent gazeux pour éliminer des composés acides contenus qu'il contient.
Le procédé d'élimination des composés acides contenus dans un effluent gazeux selon l'invention peut en particulier être mis en oeuvre pour l'élimination sélective de l'H2S par rapport au CO2 d'un effluent gazeux comportant de l'H2S et du 002, par exemple du gaz naturel. Le procédé d'élimination des composés acides contenus dans un effluent 15 gazeux selon l'invention peut également être avantageusement mis en oeuvre pour le captage de CO2 de gaz d'origine industrielle et du gaz naturel, par exemple de fumées de combustion. L'utilisation des diamines tertiaires selon l'invention permet d'obtenir de bonnes 20 performances en terme de capacité cyclique d'absorption des gaz acides et de sélectivité d'absorption vis-à-vis de l'H2S, notamment une sélectivité d'absorption vis-à-vis de l'H2S plus importante que des amines de référence telles que la N-méthyldiéthanolamine (MDEA) pour une capacité cyclique d'absorption des gaz acides équivalente ou supérieure. 25 Composition de la solution absorbante La solution absorbante mise en oeuvre pour l'élimination des composés acides contenus dans un effluent gazeux comporte: - de l'eau; 30 - au moins au moins un composé azoté appartenant à la famille des diamines tertiaires répondant à la formule générale (1). Avantageusement, la solution absorbante comporte du N,N,N'-triméthyl-N'- hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol.
Les amines selon la formule générale (I) peuvent être en concentration variable dans la solution absorbante, par exemple comprise entre 5 (3/0 et 95 (3/0 poids, de préférence entre 10 (3/0 et 90 (3/0 poids, encore plus préférentiellement entre 20 (3/0 et 60 (3/0 poids, et de manière très préférée entre 25 (3/0 et 50 (3/0 poids, bornes incluses.
La solution absorbante peut contenir entre 5 (3/0 et 95 (3/0 poids d'eau, de préférence entre 10 (3/0 et 90 (3/0 poids d'eau, plus préférentiellement entre 40 (3/0 et 80 (3/0 poids d'eau, et de manière très préférée de 50% à 75% d'eau, bornes incluses. La somme des fractions massiques exprimées en (3/0 poids des différents composés de la solution absorbante est égale à 100 (3/0 en poids de la solution 10 absorbante. Selon un mode de réalisation, la solution absorbante peut contenir en outre au moins une amine supplémentaire qui est une amine tertiaire telle que la Nméthyldiéthanolamine, la triéthanolamine, la diéthylmonoéthanolamine, la diméthylmonoéthanolamine, ou l'éthyldiéthanolamine, ou qui est une amine secondaire 15 ayant un encombrement stérique sévère, cet encombrement étant défini soit par la présence de deux carbones secondaires en alpha de l'azote, soit par au moins un carbone tertiaire en alpha de l'azote. On entend par ladite amine supplémentaire tout composé possédant au moins une fonction amine tertiaire ou secondaire sévèrement encombrée. La concentration de ladite amine supplémentaire tertiaire ou secondaire 20 sévèrement encombrée dans la solution absorbante peut être comprise entre 5 (3/0 et 95 (3/0 poids, de préférence entre 5 (3/0 et 50 (3/0 poids, de manière très préférée entre 5 (3/0 et 30 (3/0 poids. Selon un mode de réalisation, les amines selon la formule générale (I) peuvent être formulées avec un ou plusieurs composés contenant au moins une fonction amine 25 primaire ou secondaire. Par exemple, la solution absorbante comporte jusqu'à une concentration de 30 (3/0 poids, de préférence inférieure à 15 (3/0 poids, de préférence inférieure à 10 (3/0 poids dudit composé contenant au moins une fonction amine primaire ou secondaire. De préférence, la solution absorbante comporte au moins 0,5 (3/0 poids dudit composé contenant au moins une fonction amine primaire ou secondaire. Ledit 30 composé permet d'accélérer la cinétique d'absorption du CO2 et, dans certains cas, du COS contenu dans le gaz à traiter. Une liste non exhaustive de composés contenant au moins une fonction amine primaire ou secondaire qui peuvent entrer dans la formulation est donnée ci-dessous : - la monoéthanolamine ; - la diéthanolamine ; - la N-butyléthanolamine ; - l'aminoéthyléthanolamine ; - le diglycolamine ; - la pipérazine ; - la 1-méthyl-pipérazine ; - la 2-méthylpipérazine ; - l'homopipérazine ; - la N-(2-hydroxyéthyl)pipérazine ; - la N-(2-aminoéthyl)pipérazine ; - la morpholine ; - la 3-(méthylamino)propylamine ; - la 1,6-hexanediamine et tous ses dérivés diversement N-alkylés tels par 15 exemple la N,N,N',N'-diméthy1-1,6-hexanediamine, la N-méthy1-1,6-hexanediamine ou la N,N',N'-triméthy1-1,6-hexanediamine. La solution absorbante comprenant au moins un composé selon l'invention peut comprendre un mélange d'amines supplémentaires tels que définies ci-dessus. Selon un mode de réalisation, la solution absorbante peut contenir des 20 composés organiques non réactifs vis à vis des composés acides (couramment nommé "solvants physiques"), qui permettent d'augmenter la solubilité d'au moins un ou plusieurs composés acides de l'effluent gazeux. Par exemple, la solution absorbante peut comporter entre 5% et 50% poids de solvant physique tel que des alcools, des éthers de glycol, des thioéthers de glycol, des lactames, des pyrrolidones N-alkylées, des 25 pipéridones N-alkylées, des cyclotétraméthylènesulfones, des N-alkylformamides, des Nalkylacétamides, des éthers-cétones ou des phosphates d'alkyles et leur dérivés. A titre d'exemple et de façon non limitative, il peut s'agir du méthanol, du tétraéthylèneglycoldiméthyléther, du sulfolane, de la N-formyl-morpholine, de l'éthylèneglycol, du diéthylèneglycol, du thiodiglycol. 30 Nature des effluents gazeux Les solutions absorbantes comprenant au moins un composé azoté selon l'invention peuvent être mises en oeuvre pour désacidifier les effluents gazeux suivants : le gaz naturel, les gaz de synthèse, les fumées de combustion, les gaz de raffinerie, les gaz acides issus d'une unité aux amines, les gaz issus d'une unité de réduction en queue du procédé Claus, les gaz de fermentation de biomasse, les gaz de cimenterie, les fumées d'incinérateur. Ces effluents gazeux contiennent un ou plusieurs des composés acides suivants : le 002, l'H2S, des mercaptans (par exemple le méthylmercaptan (CH3SH), l'éthylmercaptan (CH3CH2SH), le propylmercaptan (CH3CH2CH2SH)), du COS, du CS2, le S02. Les fumées de combustion sont produites notamment par la combustion d'hydrocarbures, de biogaz, de charbon dans une chaudière ou pour une turbine à gaz de combustion, par exemple dans le but de produire de l'électricité. A titre d'illustration, on peut mettre en oeuvre un procédé de désacidification utilisant les composés selon l'invention pour absorber au moins 70 °A, de préférence au moins 80 (3/0 voire au moins 90 (3/0 du CO2 contenu dans les fumées de combustion. Ces fumées ont généralement une température comprise entre 20°C et 60°C, une pressIn comprise entre 1 et 5 bar et peuvent comporter entre 50 (3/0 et 80 (3/0 d'azote, entre 5 (3/0 et 40 (3/0 de dioxyde de carbone, entre 1 (3/0 et 20 (3/0 d'oxygène, et quelques impuretés comme des SOx et des NOx, s'ils n'ont pas été éliminés en amont du procédé de désacidification. En particulier, le procédé de désacidification utilisant les composés selon l'invention est particulièrement bien adapté pour absorber le CO2 contenu dans des fumées de combustion comportant une faible pression partielle de 002, par exemple une pression partielle de CO2 inférieure à 200 mbar. Le procédé de désacidification utilisant les composés selon l'invention peut être mis en oeuvre pour désacidifier un gaz de synthèse. Le gaz de synthèse contient du monoxyde de carbone CO, de l'hydrogène H2 (généralement dans un ratio H2/C0 égale à 2), de la vapeur d'eau (généralement à saturation à la température où le lavage est effectué) et du dioxyde de carbone CO2 (de l'ordre de la dizaine de pourcents). La pression est généralement comprise entre 20 et 30 bar, mais peut atteindre jusqu'à 70 bar. Il peut contenir, en outre, des impuretés soufrées (H2S, COS, etc.), azotées (NH3, HCN) et halogénées.
Le procédé de désacidification utilisant les composés selon l'invention peut être mis en oeuvre pour désacidifier un gaz naturel. Le gaz naturel est constitué majoritairement d'hydrocarbures gazeux, mais peut contenir plusieurs des composés acides suivants : le 002, l'H2S, des mercaptans, du COS, du CS2. La teneur de ces composés acides est très variable et peut aller jusqu'à 70 (3/0 en volume pour le CO2 et jusqu'à 40 (3/0 en volume pour l'H2S. La température du gaz naturel peut être comprise entre 20°C et 100°C. La pression du gaz naturel à rtaiter peut être comprise entre 10 et 200 bar. L'invention peut être mise en oeuvre pour atteindre des spécifications généralement imposées sur le gaz désacidifié, qui sont moins de 2 (3/0 de 002, voire moins de 50 ppm de CO2 pour réaliser ensuite une liquéfaction du gaz naturel et moins de 4 ppm d'H2S, et moins de 50 ppm, voire moins de 10 ppm, volume de soufre total. Procédé d'élimination des composés acides dans un effluent gazeux La mise en oeuvre d'une solution aqueuse comportant un composé selon la formule générale (I) pour désacidifier un effluent gazeux est réalisée de façon schématique en effectuant une étape d'absorption suivie d'une étape de régénération, par exemple tel que représenté par la figure 1. En référence à la figure 1, l'installation de désacidification d'un effluent gazeux selon l'invention comprend une colonne d'absorption Cl munie de moyens de mise en contact entre gaz et liquide, par exemple un garnissage vrac, un garnissage structuré ou des plateaux. L'effluent gazeux à traiter est acheminé par une conduite 1 débouchant au fond de la colonne Cl. Une conduite 4 permet l'introduction de la solution absorbante en tête de la colonne Cl. Une conduite 2 permet l'évacuation du gaz traité (désacidifié), et une conduite 3 permet d'acheminer la solution absorbante enrichie en composés acides suite à l'absorption vers une colonne de régénération 02. Cette colonne de régénération 02 est équipée d'internes de mise en contact entre gaz et liquide, par exemple des plateaux, des garnissages en vrac ou structurés. Le fond de la colonne 02 est équipée d'un rebouilleur R-1 qui apporte la chaleur nécessaire à la régénération en vaporisant une fraction de la solution absorbante. La solution enrichie en composés acides est introduite en tête de la colonne de régénération 02 par une conduite 5. Une conduite 7 permet d'évacuer au sommet de la colonne 02 le gaz enrichi en composés acides libérés lors de la régénération, et une conduite 6 disposée au fond de la colonne 02 permet d'envoyer la solution absorbante régénérée vers la colonne d'absorption Cl. Un échangeur de chaleur El permet de récupérer la chaleur de la solution absorbante régénérée issue de la colonne 02 pour chauffer la solution absorbante enrichie en composés acides sortant de la colonne d'absorption Cl.
L'étape d'absorption consiste à mettre en contact l'effluent gazeux arrivant par la conduite 1 avec la solution absorbante arrivant par la conduite 4. Lors du contact, les fonctions amines des molécules selon la formule générale (I) de la solution absorbante réagissent avec les composés acides contenus dans l'effluent de manière à obtenir un effluent gazeux appauvri en composés acides qui est évacué par la conduite 2 en tête de la colonne Cl et une solution absorbante enrichie en composés acides évacuée par la conduite 3 en fond de la colonne Cl pour être régénérée. L'étape d'absorption des composés acides peut être réalisée à une pression dans la colonne Cl comprise entre 1 bar et 200 bar, de préférence entre 1 bar et 120 bar, plus préférentiellement entre 20 bar et 100 bar pour le traitement d'un gaz naturel, de préférence entre 1 bar et 3 bar pour le traitement des fumées industrielles, et à une température dans la colonne Cl comprise entre 20°C et 100°C, préférentiellement comprise entre 30°C et 90°C, voire entre 30 et 60°C L'étape de régénération consiste notamment à chauffer et, éventuellement à détendre, la solution absorbante enrichie en composés acides afin de libérer les composés acides sous forme gazeuse. La solution absorbante enrichie en composés acides sortant de la colonne Cl est introduite dans l'échangeur de chaleur El, où elle est réchauffée par le flux circulant dans la conduite 6 en provenance de la colonne de régénération C2. La solution réchauffée en sortie de El est introduite dans la colonne de régénération C2 par la conduite 5. Dans la colonne de régénération C2, sous l'effet de la mise en contact de la solution absorbante arrivant par la conduite 5 avec la vapeur produite par le rebouilleur, les composés acides sont libérés sous forme gazeuse et évacués en tête de colonne C2 par la conduite 7. La solution absorbante régénérée, c'est-à-dire appauvrie en composés acides, est évacuée par la conduite 6 et est refroidie dans El, puis recyclée dans la colonne d'absorption Cl par la conduite 4. L'étape de régénération peut être réalisée par régénération thermique, éventuellement complétée par une ou plusieurs étapes de détente. Par exemple, la solution absorbante enrichie en composés acides évacuée par la conduite 3 peut être envoyée dans un premier ballon de détente (non représenté), avant son passage dans l'échangeur de chaleur El. Dans le cas d'un gaz naturel, la détente permet d'obtenir un gaz évacué au sommet du ballon contenant la majeure partie des hydrocarbures aliphatiques co-absorbés par la solution absorbante. Ce gaz peut éventuellement être lavé par une fraction de la solution absorbante régénérée et le gaz ainsi obtenu peut être utilisé comme gaz combustible. Le ballon de détente opère de préférence à une pression inférieure à celle de la colonne d'absorption Cl et supérieure à celle de la colonne de régénération 02. Cette pression est généralement fixée par les conditions d'utilisation du gaz combustible, et est typiquement de l'ordre de 5 à 15 bar. Le ballon de détente opère à une température sensiblement identique à celle de la solution absorbante obtenue en fond de la colonne d'absorption Cl. La régénération peut être effectuée à une pression dans la colonne C2 comprise entre 1 bar et 5 bar, voire jusqu'à 10 bar et à une température dans la colonne C2 comprise entre 100°C et 180°C, de préférence compàe entre 110°C et 170°C, plus préférentiellement entre 120°C et 140°C. De manière préférée, la température de régénération dans la colonne C2 est comprise entre 155°C et 180°C dans le cas où l'on souhaite réinjecter les gaz acides. De manière préférée, la température de régénération dans la colonne C2 est comprise entre 115°C et 130C dans les cas où le gaz acide est envoyé à l'atmosphère ou dans un procédé de traitement aval, comme un procédé Claus ou un procédé de traitement de gaz de queue. Exemples Les exemples ci-dessous illustrent, de manière non limitative, la synthèse des composés selon l'invention, ainsi que certaines des performances de ces composés lorsqu'ils sont utilisés en solution aqueuse pour éliminer des composés acides, comme le CO2 ou l'H2S, contenus dans un effluent gazeux par mise en contact de l'effluent gazeux avec la solution.
Exemple 1 : synthèse du N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2- propanol L'exemple suivant illustre la synthèse des composés azotés selon l'invention, étant entendu que toutes les possibilités de synthèse de ces molécules tant au niveau 30 des routes de synthèses que des modes opératoires possibles ne sont pas ici décrites. A une solution de 225,0 g (2,44 moles) d'épichlorhydrine dans 500 ml d'éthanol, on introduit en 90 minutes à une température maintenue à 0°C 281,2 g d'une solution de diméthylamine à 40% dans l'eau. Après retour à la température ambiante, on introduit 366,9 g (4,89 moles) de N-méthy1-2-aminoéthanol en maintenant la température inférieure à 30°C, puis le milieu est porté à 80 °Cpendant 6 heures. Après retour à la température ambiante, on ajoute 103 g (2,57 moles) de soude et on maintient le milieu sous agitation pendant une heure. Après filtration, on effectue une distillation sous pression réduite et on isole 167 g d'un produit dont les caractéristiques du spectre RMN130 (CDC13) sont conformes avec la structure du N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3- diamino-2-propanol. 45,4 ppm : (CH3)2N-CH2-CH(OH)-CH2-N(CH3)-CH2-CH2-0H 59,4 ppm : (0H3)2N-CH2-CH(OH)-0H2-N(0H3)-0H2-0H2-0H 65,1 ppm : (0H3)2N-0H2-CH(OH)-0H2-N(0H3)-0H2-0H2-0H 58,7 ppm : (0H3)2N-0H2-CH(OH)-CH2-N(0H3)-0H2-0H2-0H 42,6 ppm : (0H3)2N-0H2-CH(OH)-0H2-N(CH3)-0H2-0H2-0H 61,7 ppm : (0H3)2N-0H2-CH(OH)-0H2-N(0H3)-CH2-0H2-0H 63,4 ppm : (0H3)2N-0H2-CH(OH)-0H2-N(0H3)-0H2-CH2-0H Exemple 2 : Vitesse d'absorption du COz_d'une formulation d'amine pour un procédé d'absorption sélective. On effectue des essais comparatifs d'absorption du CO2 par différentes solutions 20 absorbantes : une solution absorbante comprenant du N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3- diamino-2-propanol selon l'invention à 48 (3/0 poids dans l'eau ; une solution aqueuse de N-méthyldiéthanolamine (MDEA) à 47 (3/0 en poids de MDEA, qui constitue la solution absorbante de référence pour une élimination 25 sélective en traitement de gaz ; une solution aqueuse de 1,2-bis-(pyrrolidinyléthoxy)-éthane à 50 (3/0 en poids de 1,2-bis-(pyrrolidinyléthoxy)-éthane, qui est un diaminoéther avec deux fonctions amines tertiaires selon la formule générale du brevet US 4,405,582, mais qui ne possède pas de fonction alcool et qui n'entre pas dans la formule générale (1) 30 selon l'invention ; une solution aqueuse de 1,2-bis-(tertiobutylaminoéthoxy)-éthane à 40 (3/0 en poids de 1,2-bis-(tertiobutylaminoéthoxy)-éthane, qui est un diaminoéther avec deux fonctions secondaires ayant un encombrement stérique sévère des atomes d'azote selon la formule générale du brevet US 4,405,583, sans fonction alcool et qui n'entre pas dans la formule générale (1) selon l'invention ; une solution aqueuse de N,N,N',N'-tétraméthy1-1,6-hexanediamine (TMHDA) à 50 (3/0 en poids de TMHDA, qui est une diamine tertiaire divulguée dans le brevet FR2934172, mais qui ne possède pas de fonction alcool et qui n'entre pas dans la formule générale (1) selon l'invention. Pour chaque essai, on mesure le flux d'absorption du CO2 par la solution absorbante aqueuse dans un réacteur fermé, du type cellule de Lewis. 200 g de solution est introduite dans le réacteur fermé, régulé à une température de 50°C. On réalise quatre injections successives de CO2 de 100 à 200 mbar dans la phase vapeur du réacteur ayant un volume de 200 cm3. La phase gaz et la phase liquide sont agitées à 100 tours/minutes et entièrement caractérisées du point de vue hydrodynamique. Pour chaque injection, on mesure la vitesse d'absorption du CO2 par variation de pression dans la phase gaz. On détermine ainsi un coefficient de transfert global Kg par une moyenne des résultats obtenus sur les quatre injections. Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 1 ci-dessous en vitesse d'absorption relative par rapport à la solution absorbante aqueuse de référence comprenant 47 (3/0 poids de MDEA, cette vitesse d'absorption relative étant définie par le rapport du coefficient de transfert global de la solution absorbante testée sur le coefficient de transfert global de la solution absorbante de référence (avec MDEA). Composé Concentration Vitesse d'absorption (°/0 en poids) relative du CO2 à 50°C MDEA 47 1,00 1,2-bis-(pyrrolidinyléthoxy)-éthane (selon le brevet US 4,405,582) 50 1,43 1,2-bis-(tertiobutylaminoéthoxy)-éthane (selon le brevet US 4,405,583) 40 1,74 TMHDA (selon FR2934172) 50 2,72 N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol 48 0,94 Tableau 1 L'examen des résultats fait ressortir, dans ces conditions de test, une vitesse 25 d'absorption du CO2 par la solution absorbante selon l'invention plus lente par rapport à la formulation de référence avec la MDEA, et par rapport aux solutions absorbantes avec certaines molécules de l'art antérieur. Il apparaît donc que le composé exemplifié selon l'invention présente étonnamment un intérêt particulier et amélioré dans le cas d'une désacidification sélective d'un effluent gazeux dans laquelle on cherche à limiter la cinétique d'absorption du 002. Exem le 3 : Ca acité d'abso -fion de l'H2S d'une formulation d'amine rocédé de traitement de gaz acide. Les performances de capacité d'absorption de l'H2S à 40 °C d'une solution aqueuse de N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol selon l'invention, contenant 48 (3/0 en poids de N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol sont comparées à celles d'une solution aqueuse de MDEA contenant 50 (3/0 en poids de MDEA, qui constitue la solution absorbante de référence pour la désacidification d'un gaz contenant de l'H2S.
On réalise un test d'absorption à 40 °C sur des salifions aqueuses d'amine au sein d'une cellule d'équilibre thermostatée. Ce test consiste à injecter dans la cellule d'équilibre, préalablement remplie de solution aqueuse d'amine dégazée, une quantité connue de gaz acide, de l' H2S dans cet exemple, puis à attendre l'établissement de l'état d'équilibre. Les quantités de gaz acide absorbées dans la solution aqueuse d'amine sont alors déduites des mesures de température et de pression grâce à des bilans de matière et de volume. Les solubilités sont représentées de manière classique sous la forme des pressions partielles en H2S (en bar) en fonction du taux de charge en H2S (en mol d' H2S/kg de solution absorbante et en mol d' H2S/mol d'amine).
Dans le cas d'une désacidification sélective en traitement de gaz naturel, les pressions partielles en H2S rencontrées dans les gaz acides sont typiquement comprises entre 0,1 et 0,5 bar, à une température de 40°C. A titre d'exemple, dans cette gamme industrielle, on compare dans le tableau 2 ci-dessous les taux de charge d'H2S obtenus à 40°C pour différentes pressions partielles en entre la solution absorbante de MDEA à 50 (3/0 poids et la solution absorbante N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2- propanol à 48 (3/0 poids. our un Solution aqueuse de N,N,N.- Solution aqueuse de MDEA à 50 triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3- °A> poids à 40 °C diamino-2-propanol à 48 °A> poids à40 °C Pression Taux de charge Taux de charge en H25 (mol/kg) Taux de Taux de charge en H25 (mol/kg) partielle en en H25 charge en H2S (bar) (mol/mol H25 (mol/mol d'amine) d'amine) 0,10 0,56 1,53 0,21 0,88 0,50 0,93 2.52 0,51 2.14 Tableau 2 A 40 °C, quelle que soit la pression partielle en liS, la capacité d'absorption de la solution aqueuses de N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol selon l'invention est supérieure à celle de la solution de MDEA. A une pression partielle en H2S de 0,10 bar, l'écart entre les taux de charge en H2S des deux solutions absorbantes s'élève à 0,65 mol/kg avec une capacité d'absorption pour la solution absorbante de N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol augmentée de 74% par rapport à la solution absorbante de MDEA de référence. A une pression partielle en H2S de 0,50 bar, l'augmentation de taux de charge en H2S pour la solution absorbante de N,N,N'- triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol est encore de 18% par rapport à la solution absorbante de MDEA de référence. On constate donc que la solution aqueuse de N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol à 48 (3/0 poids a une capacité d'absorption de l'H2S plus élevée que la solution aqueuse de MDEA de référence à 50 (3/0 poids de MDEA à 40°C, dans la gamme de pressions patielles en H2S comprise entre 0,10 et 0,50 bar correspondant à une gamme de pression partielle représentative des conditions industrielles usuelles. Il apparaît donc que cette molécule exemplifiée selon l'invention permet de réduire les débits de solution absorbante à mettre en oeuvre sur des applications de 20 désacidification de gaz contenant H2S par rapport à la solution absorbante de MDEA de référence. L'absorption du CO2 étant plus lente dans une solution aqueuse de N,N,N'- triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol que dans une solution aqueuse de 25 MDEA (voir exemple 2 ci-dessus) et la capacité d'absorption équivalente ou supérieure en gaz acides, notamment en H2S, de la solution absorbante de N,N,N'-triméthyl-N'- hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol par rapport à une solution aqueuse de MDEA comme illustré dans le présent exemple, il apparaît que cette molécule exemplifiée selon l'invention permet de réduire les débits de solution absorbante à mettre en oeuvre sur des applications de désacidification sélective (H2S/CO2) pour absorber un débit donné de H2S tout en réduisant le débit de CO2 co-absorbé par rapport à la solution absorbante de MDEA de référence. Exem le 4 : Ca acité d'absor tion du CO d'une formulation d'amine our un -rocédé de 10 traitement de gaz acide. Les performances de capacité d'absorption de CO2 à 40 °C d'une solution aqueuse de N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol selon l'invention, contenant 48 (3/0 en poids de N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol sont comparées à celles d'une solution aqueuse de MDEA contenant 47 (3/0 en poids de MDEA, 15 qui constitue la solution absorbante de référence pour la désacidification d'un gaz contenant du 002. On réalise un test d'absorption à 40 °C sur des salifions aqueuses d'amine au sein d'une cellule d'équilibre thermostatée. Ce test consiste à injecter dans la cellule 20 d'équilibre, préalablement remplie de solution aqueuse d'amine dégazée, une quantité connue de gaz acide, du CO2 dans cet exemple, puis à attendre l'établissement de l'état d'équilibre. Les quantités de gaz acide absorbées dans la solution aqueuse d'amine sont alors déduites des mesures de température et de pression grâce à des bilans de matière et de volume. Les solubilités sont représentées de manière classique sous la forme des 25 pressions partielles en CO2 (en bar) en fonction du taux de charge en CO2 (en mol de CO2 /kg de solution absorbante. Dans le cas d'une désacidification sélective en traitement de gaz naturel, les pressions partielles en CO2 rencontrées dans les gaz acides sont typiquement comprises 30 entre 0,1 et 0,5 bar, à une température de 40°C. A titre d'exemple, dans cette gamme industrielle, on compare dans le tableau 3 ci-dessous les taux de charge de CO2 obtenus à 40°C pour différentes pressions partielles en CO2 entre la solution absorbante de MDEA à 47 (3/0 poids et la solution absorbante N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3- diamino-2-propanol à 48 (3/0 poids. Solution aqueuse de N,N,N.- Solution aqueuse de MDEA à 47 °A> poids à 40 °C triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1 ,3- diamino-2-propanol à 48 °A> poids à 40 °C Pression partielle en CO2 (bar) Taux de charge en CO2 Taux de charge en CO2 (mol/kg) (mol/kg) 0,10 1.24 0,88 0,50 2.30 2.12 Tableau 3 A 40 °C, quelle que soit la pression partielle en op2, la capacité d'absorption de la solution aqueuses de N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol selon l'invention est supérieure à celle de la solution de MDEA. A une pression partielle en CO2 de 0,10 bar, l'écart entre les taux de charge en CO2 des deux solutions absorbantes s'élève à 0,36 mol/kg avec une capacité d'absorption pour la solution absorbante de N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol augmentée de 41% par rapport à la solution absorbante de MDEA de référence. A une pression partielle en CO2 de 0,50 bar, l'augmentation de taux de charge en CO2 pour la solution absorbante de N,N,N'- triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol est encore de 8% par rapport à la solution absorbante de MDEA de référence. On constate donc que la solution aqueuse de N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol à 48 (3/0 poids a une capacité d'absorption du CO2 plus élevée que la solution aqueuse de MDEA de référence à 47 % poids de MDEA à 40°C, dans la gamme de pressions patielles en CO2 comprise entre 0,10 et 0,50 bar correspondant à une gamme de pression partielle représentative des conditions industrielles usuelles. Il apparaît donc que cette molécule exemplifiée selon l'invention permet de 20 réduire les débits de solution absorbante à mettre en oeuvre sur des applications de désacidification de gaz contenant CO2 par rapport à la solution absorbante de MDEA de référence.

Claims (19)

  1. REVENDICATIONS1. Composé azoté appartenant à la famille des diamines tertiaires répondant à la 5 formule générale (I) suivante : (I) dans laquelle: R1 est un méthyle ou un radical éthyle ; 10 R2, R3, R4 et R5 sont choisis indépendamment parmi un atome d'hydrogène et un radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone.
  2. 2. Composé azoté selon la revendication 1, répondant au nom de N,N,N'- triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol et de formule suivante : I\INOH 15 1 OH 1
  3. 3. Procédé de synthèse d'un composé azoté appartenant à la famille des diamines tertiaires répondant à la formule générale (I) suivante : 20 (I) dans laquelle: R1 est un méthyle ou un radical éthyle ; R2, R3, R4 et R5 sont choisis indépendamment parmi un atome d'hydrogène et 25 un radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone ; comprenant les étapes suivantes :une première étape de réaction entre : o une première amine secondaire, choisie parmi la diméthylamine et une amine de formule générale (II), R4 R5 H Ri OH R2 R3 (Il) dans laquelle R-1 est un radical méthyle ou un radical éthyle, et R2, R3, R4 et R5 sont choisis indépendamment parmi un atome d'hydrogène et un radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone ; o et une épihalohydrine, de préférence de l'épichlorhydrine, ou un 1,3- dihalo-2-propanol, de préférence du 1,3-dichloro-2-propanol, pour produire un halogénure d'alkyle, et éventuellement un époxyde par cyclisation intramoléculaire dudit halogénure d'alkyle ; une deuxième étape de réaction entre une deuxième amine secondaire et ledit halogénure d'alkyle, et éventuellement ledit époxyde, obtenus selon la première étape pour produire le composé azoté selon la formule générale (I), ladite deuxième amine secondaire étant une amine de formule générale (II) si la première amine secondaire est la diméthylamine et inversement.
  4. 4. Procédé selon la revendication 3, comprenant les étapes suivantes : une première étape de réaction entre de la diméthylamine et de l'épichlorhydrine ou du 1,3-dichloro-2-propanol pour produire du 3- (diméthylamino)-1 -chloro-2-propanol, et éventuellement du diméthylaminométhyloxirane obtenu par cyclisation intramoléculaire du 3- (diméthylamino)-1-chloro-2-propanol ; - une deuxième étape de réaction entre l'amine secondaire de formule générale (Il) et ledit 3-(diméthylamino)-1-chloro-2-propanol et éventuellement le diméthylaminométhyloxirane, obtenus selon la première étape pour produire le composé azoté selon la formule générale (I).
  5. 5. Procédé selon la revendication 3, comprenant les réactions suivantes :une première étape de réaction entre l'amine secondaire de formule générale (Il) et de l'épichlorhydrine ou du 1,3-dichloro-2-propanol pour produire un composé selon la formule générale (111), et éventuellement un composé selon la formule générale (IV) obtenu par cyclisation intramoléculaire du composé selon la formule générale (III) ; 4 (IV) R2 R3 CIN OH R11 OH 4 2 R3 OH N 0 I R1 (III) Ri ,R2, R3, R4 et R5 étant définis comme ceux de la formule générale (Il) ; une deuxième étape de réaction entre de la diméthylamine et ledit composé selon la formule générale (III), et éventuellement le composé selon la formule générale (IV), obtenus selon la première étape pour produire le composé azoté selon la formule générale (I).
  6. 6. Procédé selon l'une des revendications 3 à 5 pour former du N,N,N'-triméthyl15 N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol, dans lequel l'amine de formule générale (11) est la N-méthy1-2-aminoéthanol.
  7. 7. Procédé de synthèse d'un composé azoté appartenant à la famille des diamines tertiaires répondant à la formule générale (I) suivante : 20 (I) dans laquelle: R1 est un méthyle ou un radical éthyle ; R2, R3, R4 et R5 sont choisis indépendamment parmi un atome d'hydrogène et 25 un radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone ; comprenant les étapes suivantes : - une première étape de réaction entre de la diméthylamine et uneépihalohydrine, de préférence de l'épichlorhydrine, ou un 1,3-dihalo-2- propanol, de préférence du 1,3-dichloro-2-propanol, pour produire du 3- (diméthylamino)-1-halo-2-propanol, de préférence du 3-(diméthylamino)-1- chloro-2-propanol, et éventuellement du diméthylaminométhyloxirane obtenu par cyclisation intramoléculaire du 3-(diméthylamino)-1-halo-2-propanol ; une deuxième étape de réaction entre une amine primaire en excès, choisie parmi la méthylamine et l'éthylamine, et le 3-(diméthylamino)-1-halo-2- propanol, de préférence le 3-(diméthylamino)-1-chloro-2-propanol, et éventuellement le diméthylaminométhyloxirane, obtenus selon la première étape, pour produire une amine de formule générale (V) où R1 est un radical méthyle ou un radical éthyle -IIR N 1 OH H (V) ; une troisième étape de réaction entre ladite amine de formule générale (V) obtenue à la deuxième étape et un époxyde de formule générale (VI) où R2, R3, R4 et R5 sont choisis indépendamment parmi un atome d'hydrogène et un radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone ; 0 R R4 R3 R5 (VI) pour obtenir le composé azoté selon la formule générale (I).
  8. 8. Procédé de synthèse d'un composé azoté appartenant à la famille des diamines tertiaires répondant à la formule générale (I) suivante : (I) dans laquelle: R-1 est un méthyle ou un radical éthyle ; R2, R3, R4 et R5 sont choisis indépendamment parmi un atome d'hydrogène etun radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone ; comprenant les étapes suivantes : une première étape de réaction entre de la diméthylamine et du glycérol pour produire du 3-diméthylamino-1,2-propanediol ; une deuxième étape de réaction entre une amine primaire, choisie parmi la méthylamine et l'éthylamine, et le 3-diméthylamino-1,2-propanediol obtenu selon la première étape, pour produire une amine de formule générale (V) où R1 est un méthyle ou un radical éthyle iR N.N 1 OH H (V) ; une troisième étape de réaction entre ladite amine de formule générale (V) obtenue à la deuxième étape et un époxyde de formule générale (VI) où R2, R3, R4 et R5 sont choisis indépendamment parmi un atome d'hydrogène et un radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone ; 0 R R5 (VI) pour obtenir le composé azoté selon la formule générale (I).
  9. 9. Procédé selon l'une des revendications 7 et 8 pour former du N,N,N'- triméthyl-N'-hydroxyéthy1-1,3-diamino-2-propanol, dans lequel l'amine primaire utilisée dans la deuxième étape est la méthylamine, et l'époxyde utilisé dans la troisième étape 20 est l'oxyde d'éthylène.
  10. 10. Procédé selon l'une des revendications 3 à 7, dans lequel la première étape de réaction est réalisée avec de l'épichlorhydrine. 25
  11. 11. Procédé d'élimination des composés acides contenus dans un effluent gazeux dans lequel on effectue une étape d'absorption des composés acides par mise en contact de l'effluent gazeux avec une solution absorbante comportant de l'eau et un composé azoté selon l'une des revendications 1 et 2 ou susceptible d'être obtenu par unprocédé de synthèse selon l'une des revendications 3 à 10.
  12. 12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la solution absorbante comporte entre 5 (3/0 et 95 (3/0 poids dudit composé azoté, de préférence entre 10 (3/0 et 90 5 (3/0 poids dudit composé azoté, et entre 5 (3/0 et 95 (3/0 poids d'eau, et de préférence entre 10% et 90% poids d'eau.
  13. 13. Procédé selon l'une des revendications 11 et 12, dans lequel la solution absorbante comporte en outre entre 5 (3/0 et 95 (3/0 poids d'au moins une amine 10 supplémentaire, ladite amine supplémentaire étant soit une amine tertiaire, soit une amine secondaire comprenant deux carbones secondaires en alpha de l'atome d'azote ou au moins un carbone tertiaire en alpha de l'atome d'azote.
  14. 14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel ladite amine 15 supplémentaire est une amine tertiaire choisie dans le groupe constitué par : - la N-méthyldiéthanolamine ; - la triéthanolamine ; - la diéthylmonoéthanolamine ; - la diméthylmonoéthanolamine ; et 20 - l'éthyldiéthanolamine.
  15. 15. Procédé selon l'une des revendications 11 à 14, dans lequel la solution absorbante comporte en outre une quantité non nulle et inférieure à 30 (3/0 poids d'au moins une amine supplémentaire étant une amine primaire ou une amine secondaire. 25
  16. 16. Procédé selon la revendication 15, dans lequel ladite amine supplémentaire primaire ou secondaire est choisie dans le groupe constitué par : - la monoéthanolamine ; - la diéthanolamine ; 30 - la N-butyléthanolamine ; - l'aminoéthyléthanolamine ; - le diglycolamine ; - la pipérazine ; - la 1-méthyl-pipérazine ;la 2-méthyl-pipérazine ; l'homopipérazine ; la N-(2-hydroxyéthyl)pipérazine ; la N-(2-aminoéthyl)pipérazine ; la morpholine ; la 3-(méthylamino)propylamine ; la 1,6-hexanediamine ; la N,N,N',N'-diméthy1-1,6-hexanediamine ; la N-méthy1-1,6-hexanediamine ; et la N,N',N'-triméthy1-1,6-hexanediamine.
  17. 17. Procédé selon l'une des revendications 11 à 16, dans lequel la solution absorbante comporte en outre un solvant physique choisi dans le groupe constitué par le méthanol, le tétraéthylèneglycoldiméthyléther, le sulfolane, la N-formyl-morpholine, l'éthylèneglycol, le diéthylèneglycol, le thiodiglycol .
  18. 18. Procédé selon l'une des revendications 11 à 17, dans lequel l'effluent gazeux est choisi parmi le gaz naturel, les gaz de synthèse, les fumées de combustion, les gaz de raffinerie, les gaz acides issus d'une unité aux amines, les gaz issus d'une unité de réduction en queue du procédé Claus, les gaz de fermentation de biomasse, les gaz de cimenterie, les fumées d'incinérateur.
  19. 19. Procédé selon l'une des revendications 11 à 18, mis en oeuvre pour l'élimination sélective de l'H2S par rapport au CO2 d'un effluent gazeux comportant de l'H2S 25 et du 002, de préférence du gaz naturel.
FR1453860A 2014-04-29 2014-04-29 Nouvelles diamines tertiaires de la famille du 1,3-diamino-2-propanol, leur procede de synthese et leur utilisation pour l'elimination de composes acides d'un effluent gazeux Expired - Fee Related FR3020364B1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1453860A FR3020364B1 (fr) 2014-04-29 2014-04-29 Nouvelles diamines tertiaires de la famille du 1,3-diamino-2-propanol, leur procede de synthese et leur utilisation pour l'elimination de composes acides d'un effluent gazeux
PCT/EP2015/058800 WO2015165795A1 (fr) 2014-04-29 2015-04-23 Nouvelles diamines tertiaires de la famille du 1,3-diamino-2-propanol, leur procede de synthese et leur utilisation pour l'élimination de composes acides d'un effluent gazeux

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1453860A FR3020364B1 (fr) 2014-04-29 2014-04-29 Nouvelles diamines tertiaires de la famille du 1,3-diamino-2-propanol, leur procede de synthese et leur utilisation pour l'elimination de composes acides d'un effluent gazeux

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3020364A1 true FR3020364A1 (fr) 2015-10-30
FR3020364B1 FR3020364B1 (fr) 2016-05-06

Family

ID=51168174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1453860A Expired - Fee Related FR3020364B1 (fr) 2014-04-29 2014-04-29 Nouvelles diamines tertiaires de la famille du 1,3-diamino-2-propanol, leur procede de synthese et leur utilisation pour l'elimination de composes acides d'un effluent gazeux

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3020364B1 (fr)
WO (1) WO2015165795A1 (fr)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008112481A1 (fr) * 2007-03-13 2008-09-18 M-I L.L.C. Agent d'inhibition d'hydratation de schiste argileux et procédé d'utilisation
WO2013060944A1 (fr) * 2011-10-28 2013-05-02 IFP Energies Nouvelles Solution absorbante a base de monoalcanolamines tertiaires appartenant a la famille des 3-alcoxypropylamines et procede d'élimination de composes acides contenus dans un effluent gazeux
WO2014014888A1 (fr) * 2012-07-20 2014-01-23 Dow Global Technologies Llc Agents d'inhibition d'argile et de schiste améliorés et procédé d'utilisation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008112481A1 (fr) * 2007-03-13 2008-09-18 M-I L.L.C. Agent d'inhibition d'hydratation de schiste argileux et procédé d'utilisation
WO2013060944A1 (fr) * 2011-10-28 2013-05-02 IFP Energies Nouvelles Solution absorbante a base de monoalcanolamines tertiaires appartenant a la famille des 3-alcoxypropylamines et procede d'élimination de composes acides contenus dans un effluent gazeux
WO2014014888A1 (fr) * 2012-07-20 2014-01-23 Dow Global Technologies Llc Agents d'inhibition d'argile et de schiste améliorés et procédé d'utilisation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BURIKS ET AL: "Intramolecular Cyclization Products from Alkanolamines and Epichlorohydrin", THE JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY, AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, US, vol. 52, no. 23, 1 November 1987 (1987-11-01), pages 5247 - 5254, XP008153559, ISSN: 0022-3263, DOI: 10.021/JO00232A035 *

Also Published As

Publication number Publication date
FR3020364B1 (fr) 2016-05-06
WO2015165795A1 (fr) 2015-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3389829B1 (fr) Procédé d&#39;élimination de composés acides d&#39;effluent gazeux avec une solution absorbante a base de derivés hydroxyles de la 1,6-hexanediamine
WO2014001664A1 (fr) Solution absorbante a base de diamines tertiaires appartenant a la famille des aminoethylmorpholines encombrees et procede d&#39;élimination de composes acides d&#39;un effluent gazeux
WO2016055258A1 (fr) Procede d&#39;élimination de composes acides d&#39;un effluent gazeux avec une solution absorbante a base de diamines appartenant a la famille du 1,3-diamino-2-propanol
WO2011080406A1 (fr) Procede d &#39; elimination de composes acides d &#39; un effluent gazeaux avec une solution absorbante a base de triamines
EP2776141B1 (fr) Procédé d&#39;élimination de composes acides d&#39;un effluent gazeux avec une solution absorbante a base de dihydroxyalkylamines possédant un encombrement stérique sévère de l&#39;atome d&#39;azote
EP3142772B1 (fr) Solution absorbante a base de diamines tertiaires beta hydroxylees et procede d&#39;élimination de composes acides d&#39;un effluent gazeux
WO2014001669A1 (fr) Solution absorbante a base d&#39;amines appartenant a la famille des aminoalkylpiperazines et procede d&#39;élimination de composes acides d&#39;un effluent gazeux avec une telle solution
EP3397671B1 (fr) Nouvelles polyamines, leur procede de synthese et leur utilisation pour l&#39;elimination selective de l&#39;h2s d&#39;un effluent gazeux comprenant du co2
EP2771095A1 (fr) Solution absorbante a base de monoalcanolamines tertiaires appartenant a la famille des 3-alcoxypropylamines et procede d&#39;élimination de composes acides contenus dans un effluent gazeux
EP3142771B1 (fr) Diamines tertiaires beta-hydroxylees, leur procede de synthese et leur utilisation pour l&#39;élimination de composes acides d&#39;un effluent gazeux
EP3148674B1 (fr) Solution absorbante contenant un mélange de 1,2-bis-(2-diméthylaminoéthoxy)-éthane et de 2-[2-(2-diméthylaminoéthoxy)-éthoxy]-éthanol, et procédé d&#39;élimination de composés acides d&#39;un effluent gazeux
WO2015007970A1 (fr) Procédé d&#39;élimination de composes acides d&#39;un effluent gazeux avec une solution absorbante a base de dihydroxyalkylamines
WO2016193257A1 (fr) Procede d&#39;elimination de composes acides d&#39;un effluent gazeux avec une solution absorbante a base d&#39;aminoethers tel que le bis-(3-dimethylaminopropoxy)-1,2-ethane
FR3020364A1 (fr) Nouvelles diamines tertiaires de la famille du 1,3-diamino-2-propanol, leur procede de synthese et leur utilisation pour l&#39;elimination de composes acides d&#39;un effluent gazeux
EP3645605A1 (fr) Nouvelles polyamines, leur procede de synthese et leut utilisation pour l&#39;elimination selective de l&#39;h2s d&#39;un effluent gazeux comprenant du co2
WO2016142126A1 (fr) Nouvelles polyetheralcanolamines tertiaires, leur procede de synthese et leur utilisation pour l&#39;elimination selective du sulfure d&#39;hydrogene d&#39;un effluent gazeux comprenant du dioxyde de carbone
FR3033504A1 (fr) Solution absorbante a base d&#39;amines comprenant une polyetheralcanolamine tertiaire, et procede d&#39;elimination selective du sulfure d&#39;hydrogene d&#39;un effluent gazeux comprenant du dioxyde de carbone

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20151030

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

ST Notification of lapse

Effective date: 20171229