FR3036975A1 - PROCESS FOR REMOVING ACIDIC COMPOUNDS FROM A GASEOUS EFFLUENT WITH AN ABSORBENT SOLUTION BASED ON AMINOETHERS SUCH AS BIS- (3-DIMETHYLAMINOPROPOXY) -1,2-ETHANE - Google Patents
PROCESS FOR REMOVING ACIDIC COMPOUNDS FROM A GASEOUS EFFLUENT WITH AN ABSORBENT SOLUTION BASED ON AMINOETHERS SUCH AS BIS- (3-DIMETHYLAMINOPROPOXY) -1,2-ETHANE Download PDFInfo
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Abstract
L'invention concerne un procédé pour éliminer les composés acides contenus dans un effluent gazeux consistant à mettre en contact dans la colonne d'absorption C1 un effluent gazeux avec une solution absorbante comportant de l'eau et au moins un composé azoté de formule générale (I) suivante : dans laquelle x est égal à 0 ou 1, et dans laquelle R est choisi parmi un atome d'hydrogène ou un radical -(CH2)3-N-(CH3)2 quand x est égal à 1, ladite solution absorbante ne comportant pas de N,N,N',N'-tétraméthyl-1,6-hexanediamine. Par exemple le composé azoté est du bis-(3-diméthylaminopropoxy)-1,2-éthane de formule suivante :The invention relates to a process for eliminating the acidic compounds contained in a gaseous effluent comprising contacting, in the absorption column C1, a gaseous effluent with an absorbent solution comprising water and at least one nitrogen compound of general formula ( I) wherein x is 0 or 1, and wherein R is selected from hydrogen or - (CH 2) 3 -N- (CH 3) 2 when x is 1, said solution absorbent material not containing N, N, N ', N'-tetramethyl-1,6-hexanediamine. For example, the nitrogen compound is bis (3-dimethylaminopropoxy) -1,2-ethane of the following formula:
Description
Domairpc l'invention La présente invention concerne le domaine des procédés de désacidification d'un effluent gazeux. L'invention s'applique avantageusement au traitement de gaz d'origine industrielle et du gaz naturel.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of deacidification processes of a gaseous effluent. The invention is advantageously applicable to the treatment of industrial gas and natural gas.
Co 1:cxte On utilise couramment des procédés de désacidification de gaz mettant en oeuvre des solutions aqueuses d'amines pour retirer les composés Acides présents dans un gaz, notamment le dioxyde de carbone (002), l'hydrogène sulfuré (H2S), l'oxysulfure de carbone (COS), le disulfure de carbone (CS2), le dioxyde de soufre (SO2) et les mercaptans (RSH) tel que le rriéthylmercaptan (CH3SH), l'éthylmercaptan (CH3CH2SH) et le propylmercaptan (CH3CH2CH2SH). Le gaz est désacidifié par mise en contact avec la solution absorbante, puis la 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 15 "physique" pour l'absorption qui n'est pas basée sur la réalisation de réactions chimiques. Un solvant chimique correspond à une solution aqueuse comprenant un réactif qui réagit sélectivement avec les composés acides (H2S, CO2, 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 composés acides, lesquels 20 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 25 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. 3036975 2 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 5 des amines en solution. Ces réactions entrent dans le cadre général des réactions acido-basiques. L'H2S, le CO2. 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. 10 Par exemple le document US 6 852 144 décrit une méthode d'élimination des composés acides des hydrocarbures utilisant une solution absorbante eau-N-méthyldiéthanolamine 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 15 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. 20 Une limitation des solutions absorbantes couramment utilisées dans des applications de désacidification est une sélectivité insuffisante d'absorption de l'H2S par rapport au CO2. En effet, dans certains cas de désacidification du gaz naturel, on recherche une élimination sélective de |'H28 en limitant au maximum l'absorption du CO2. Cette contrainte est particulièrement importante pour des gaz à traiter contenant déjà une teneur en CO2 25 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 CO2. 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 possible en H2S, ce qui limite la taille des unités de la chaîne soufre en aval du traitement et garantit un meilleur 30 fonctionnement. Dans certains cas, une unité d'enrichissement en H2O 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 N-méthyldiéthanolamine, ou des amines 3036975 secondaires encombrées présentant une cinétique 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 5 avec un encombrement stérique sévère ont une cinétique de captage du 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 10 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 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 deux fonctions amines et les carbones de la chaîne principale peuvent être substitués par des radicaux alkyles ou hydroxyalkyles.Co 1: Key Gas deacidification processes using aqueous solutions of amines are commonly used to remove the compounds Acids present in a gas, in particular carbon dioxide (002), hydrogen sulphide (H2S), l carbon oxysulfide (COS), carbon disulfide (CS2), sulfur dioxide (SO2) and mercaptans (RSH) such as trimethyl mercaptan (CH3SH), ethyl mercaptan (CH3CH2SH) and propyl mercaptan (CH3CH2CH2SH). The gas is deacidified by contact with the absorbent solution, and the absorbent solution is thermally regenerated. These acid gas deacidification processes are also commonly referred to as "solvent wash" with a so-called "chemical" solvent, as opposed to so-called "physical" solvent use for absorption that is not based on the realization of chemical reactions. A chemical solvent is an aqueous solution comprising a reagent that selectively reacts with the acidic compounds (H2S, CO2, COS, CS2, etc.) present in the treated gas to form salts, without reacting with the other nonacidic compounds of the gas . The treated gas after contact with the solvent is then depleted of acidic compounds, which are selectively transferred as salts into the solvent. The chemical reactions are reversible, which allows the solvent loaded with acid compounds to be subsequently deacidified, for example under the action of heat, to release on the one hand the acidic compounds in the form of gases, which can then be stored , transformed or used for various applications, and on the other hand to regenerate the solvent which returns to its initial state and can thus be reused for a new reaction phase with the acid gas to be treated. The reaction phase of the solvent with the acid gas is commonly called the absorption phase, and that where the solvent is deacidified is called the solvent regeneration phase. In general, the performance of the separation of acidic compounds from the gas, in this context, depends mainly on the nature of the chosen reversible reaction. Conventional acid gas deacidification processes are generally so-called "amine" processes, that is, they rely on the reactions of the acidic compounds with amines in solution. These reactions are part of the general framework of acid-base reactions. H2S, CO2. or COS are for example acidic compounds, especially in the presence of water, while amines are basic compounds. The mechanisms of the reactions and the nature of the salts obtained generally depend on the structure of the amines used. For example, US 6,852,144 discloses a method for removing acidic compounds from hydrocarbons using a water-N-methyldiethanolamine or water-triethanolamine absorbent solution containing a high proportion of a compound belonging to the following piperazine and / or methylpiperazine group. and / or morpholine. The performance of acid gas deacidification processes by washing with amines is directly dependent on the nature of the amine (s) present in the solvent. These amines can be primary, secondary or tertiary. They may have one or more equivalent or different amine functional groups per molecule. In order to improve the performance of the deacidification processes, amines that are always more efficient are continually being sought. A limitation of the absorbent solutions commonly used in deacidification applications is an insufficient selectivity of H2S absorption relative to CO2. In fact, in certain cases of deacidification of natural gas, a selective elimination of H 2 O is sought with a minimum of CO2 absorption. This constraint is particularly important for gases to be treated already containing a CO2 content of less than or equal to the desired specification. It then seeks a maximum H2S absorption capacity with a maximum selectivity of H2S absorption vis-à-vis the CO2. This selectivity makes it possible to maximize the amount of gas treated and to recover an acid gas at the outlet of the regenerator having the highest possible concentration of H 2 S, which limits the size of the units of the sulfur chain downstream of the treatment and guarantees a better 30 operation. In some cases, an H2O enrichment unit is needed to concentrate the acid gas in H2S. In this case, the most selective amine is also sought. Tertiary amines, such as N-methyldiethanolamine, or congested secondary amines 3036975 exhibiting slow reaction kinetics with CO2 are commonly used, but have limited selectivities at high H2S loading rates. It is well known to those skilled in the art that tertiary amines or secondary amines with severe steric hindrance have slower CO2 capture kinetics than uncompressed primary or secondary amines. In contrast, tertiary or secondary amines with severe steric hindrance have instantaneous H2S uptake kinetics, which allows for selective removal of H2S based on distinct kinetic performance. congested tertiary or secondary amines, in particular tertiary or secondary congested diamines, in solution for deacidifying acid gases. Among the applications of tertiary or secondary amines with a severe steric hindrance, US Pat. No. 4,405,582 describes a process for the selective absorption of sulphide gases by an absorbent containing a diaminoether whose at least one amine function is tertiary and whose other amine function is tertiary or secondary having a severe steric hindrance, the nitrogen atom being in the latter case linked either to at least one tertiary carbon or to two secondary carbon atoms. The two amine functions and the main chain carbons may be substituted by alkyl or hydroxyalkyl radicals.
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.US Patent 4,405,583 also discloses a method for selectively removing H2S in gases containing H2S and CO2 by an absorbent containing a diaminoether whose two secondary amine functions have a severe steric hindrance defined as above. The substituents of the amine functions and the main chain carbons may be substituted by alkyl and hydroxyalkyl radicals.
La demande de brevet français déposée par la demanderesse sous le numéro 13/61.853 décrit un procédé de désacidification mettant en oeuvre une solution d'une diamine tertiaire, la N,N,N',N'-tétraméthy1-1,6-hexanediamine (TMHDA), associée à un diaminoéther tel que le bis-(3-diméthylaminopropoxy)-1.2-éthane. Une autre limitation des solutions absorbantes couramment utilisées dans des applications 30 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 poussées, on recherche 3036975 4 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 une 5 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 Am correspond à la différence de taux de charge (a. désignant le nombre de mole de composés acides absorbés ngaz acide par kilogramme de solution absorbante) entre la solution absorbante soutirée en 10 fond de la colonne d'absorption et la solution absorbante alimentant 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 au niveau du dimensionnement de la 15 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 20 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 CO2. Il est bien connu de l'homme du métier que l'énergie nécessaire à la régénération par 25 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 CO2.The French patent application filed by the applicant under the number 13 / 61,853 describes a deacidification process using a solution of a tertiary diamine, N, N, N ', N'-tetramethyl-1,6-hexanediamine ( TMHDA), combined with a diaminoether such as bis- (3-dimethylaminopropoxy) -1.2-ethane. Another limitation of the absorbent solutions commonly used in total deacidification applications is slow CO2 or COS capture kinetics. In the case where the desired specifications on CO2 or in COS are very advanced, the reaction kinetics are sought as fast as possible so as to reduce the height of the absorption column. This pressure equipment represents a significant part of the investment costs of the process. Whether CO2 uptake kinetics and maximum COS are sought in a total deacidification application, or a minimum CO2 capture kinetics in a selective application, it is always desirable to use an absorbent solution having the greatest possible cyclic capacity. . This cyclic capacity, denoted by Am, corresponds to the difference in charge ratio (a, denoting the number of moles of acidic compounds absorbed by acid absorption per kilogram of absorbent solution) between the absorbent solution withdrawn at the bottom of the absorption column and the absorbent solution feeding said column. Indeed, the more the absorbent solution has a high cyclic capacity, the more the flow of absorbent solution that must be used to deacidify the gas to be treated is limited. In gas treatment processes, the reduction of the absorbent solution flow also has a strong impact on the reduction of the investments, in particular with regard to the dimensioning of the absorption column. Another essential aspect of industrial gas treatment or flue gas treatment operations is the regeneration of the separating agent. Depending on the type of absorption (physical and / or chemical), regeneration by expansion, and / or distillation and / or entrainment by a vaporized gas called "stripping gas" is generally envisaged. The energy consumption necessary for the regeneration of the solvent can be very important, which is particularly true in the case where the partial pressure of acid gases is low, and represent a considerable operating cost for the CO2 capture process. It is well known to those skilled in the art that the energy required for the regeneration by distillation of an amine solution can be broken down into three different positions: the energy required to heat the absorbent solution between the head and the background of the regenerator, the energy required to lower the partial pressure of acid gas in the regenerator by vaporization of a stripping gas, and finally the energy necessary to break the chemical bond between the amine and the CO2.
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, i| est donc préférable 3036975 5 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 5 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). DetcrFelk,1 de l'invention 10 Les inventeurs ont mis en évidence que les multiamines 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. La présente invention a pour objet l'utilisation, dans le domaine de la désacidification de gaz, 15 d'une solution absorbante aqueuse comprenant un composé azoté de formule générale (1) suivante : ladite solution absorbante ne comportant pas de N,N,N',N'-tétraméthy1-1,6-hexanediamine (TMHDA).These first two positions are proportional to the flow rates of absorbent solution that must be circulated in the unit to achieve a given specification. To reduce the energy consumption associated with the regeneration of the solvent, i | It is therefore preferable once again to maximize the cyclic capacity of the solvent. Indeed, the more the absorbent solution has a high cyclic capacity, the more the flow of absorbent solution that must be used to deacidify the gas to be treated is limited. There is thus a need, in the field of gas deacidification, to provide compounds which are good candidates for the removal of acidic compounds from a gaseous effluent, including, but not limited to, the selective removal of H2S compared to 002, which allows operating at lower operating costs (including regeneration energy) and investments (including the cost of the absorption column). The inventors have demonstrated that tertiary or secondary multiamines possessing a severe steric hindrance are not equivalent in terms of performance for their use in absorbent solution formulations for the treatment of acidic gases in an aqueous solution. industrial process. The present invention relates to the use, in the field of gas deacidification, of an aqueous absorbent solution comprising a nitrogen compound of general formula (1) below: said absorbent solution not comprising N, N, N N, N'-tetramethyl-1,6-hexanediamine (TMHDA).
20 La formule générale (I) est détaillée plus bas. En particulier, la présente invention a pour objet l'utilisation, dans le domaine de la désacidification de gaz, d'une solution absorbante aqueuse comprenant du bis-(3- diméthylaminopropoxy)-1,2-éthane de formule (11) ci-dessous, répondant à la formule générale (1), ladite solution absorbante ne comportant pas de N,N,N',N'-tétraméthy1-1.8- 25 hexanediamine (TMHDA).The general formula (I) is detailed below. In particular, the subject of the present invention is the use, in the field of gas deacidification, of an aqueous absorbent solution comprising bis (3-dimethylaminopropoxy) -1,2-ethane of formula (11) above. below, having the general formula (1), said absorbent solution not containing N, N, N ', N'-tetramethyl-1,8-hexanediamine (TMHDA).
3036975 6 Les inventeurs ont mis en évidence que l'utilisation des composés répondant à cette formule générale (I), à laquelle répond en particulier le bis-(3-diméthylaminopropoxy)-1,2-éthane, en solution aqueuse, ladite solution ne contenant pas de TMHDA, permet d'obtenir de bonnes 5 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-rnéthyldiéthanolamine (MDEA) pour une capacité cyclique d'absorption des gaz acides équivalente ou supérieure.The inventors have demonstrated that the use of the compounds corresponding to this general formula (I), to which bis (3-dimethylaminopropoxy) -1,2-ethane in particular, responds in aqueous solution, said solution does not containing no TMHDA, makes it possible to obtain good performances in terms of cyclic capacity for acid gas absorption and absorption selectivity with respect to H2S, in particular an absorption selectivity vis-à-vis H 2 S is more important than reference amines such as N-methyldiethanolamine (MDEA) for equivalent or greater acidic cyclic absorption capacity.
10 De manière générale, l'invention porte 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 avec une solution absorbante comportant de l'eau et au moins un composé azoté de formule générale (I) suivante : 15 dans laquelle x est égal à 0 ou 1, et dans laquelle R est un atome d'hydrogène ou un radical -(CH2)3-N-(CH3)2 quand x est égal à 1, ladite solution absorbante ne comportant pas de N,N,N',1\r-tétraméthy1-1,6-hexanediamine. De préférence, ledit composé azoté est du bis-(3-diméthylaminopropoxy)-1,2-éthane. Selon l'invention, la solution absorbante peut comporter entre 5 % et 95 % poids dudit 20 composé azoté, de préférence entre 10 °/0 et 90 % poids dudit composé azoté, et entre 5 °A et 95 % poids d'eau, et de préférence entre 10 % et 90% poids d'eau. La solution absorbante peut comporter en outre entre 5 'Vo et 95 °A poids d'au moins une amine supplémentaire, ladite amine supplémentaire étant soit une amine tertiaire, soit une 3036975 7 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. Ladite amine supplémentaire peut être une amine tertiaire choisie dans le groupe constitué par : 5 - la N-nnéthyldiéthanolamine ; - la triéthanolannine ; - la diéthylmonoéthanolamine - la diméthylmonoéthanolamine ; et - l'éthyldiéthanolamine.In general, the invention relates to a process for the elimination of acidic compounds contained in a gaseous effluent, in which a step of absorption of the acidic compounds is carried out by contacting the effluent with an absorbent solution comprising water and at least one nitrogen compound of the following general formula (I): wherein x is 0 or 1, and wherein R is a hydrogen atom or - (CH 2) 3 -N- radical ( CH 3) 2 when x is 1, said absorbent solution not comprising N, N, N ', 1H-tetramethyl-1,6-hexanediamine. Preferably, said nitrogenous compound is bis- (3-dimethylaminopropoxy) -1,2-ethane. According to the invention, the absorbent solution may comprise between 5% and 95% by weight of said nitrogenous compound, preferably between 10% and 90% by weight of said nitrogenous compound, and between 5% and 95% by weight of water, and preferably between 10% and 90% by weight of water. The absorbent solution may further comprise from 5 to 95% by weight of at least one additional amine, said additional amine being either a tertiary amine or a secondary amine comprising two secondary carbons alpha to the amine atom. nitrogen or at least one tertiary carbon alpha to the nitrogen atom. Said additional amine may be a tertiary amine selected from the group consisting of: N-methylethiethanolamine; triethanolannine; diethylmonoethanolamine - dimethylmonoethanolamine; and - ethyldiethanolamine.
10 La solution absorbante peut comporter, en outre, une quantité non nulle et inférieure à 30 % poids d'au moins une amine supplémentaire étant une amine primaire ou une amine secondaire. Ladite amine supplémentaire primaire ou secondaire peut être choisie dans le groupe constitué par : 15 - la monoéthanolamine ; - la diéthanolamine ; - la N-butyléthanolamine ; - l'aminoéthyléthanolamine ; - le diglycolarnine ; 20 - la pipérazine ; - la 1-méthyl-pipérazine ; - la 2-méthyl-pipérazine ; l'homopipérazine ; la N-(2-hydroxyéthyl)pipérazine ; 25 la N-(2-aminoéthyl)pipérazine ; la morpholine ; la 3-(méthylamino)propylamine ; 3036975 8 - la 1,6-hexanediamine ; - la N,N-diméthy1-1,6-hexanediamine ; - la 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 au moins un solvant physique choisi dans le groupe constitué par le méthanol, [éthanol, le 2-éthoxyéthanol, le triéthylèneglycoldiméthyléther, le tétraéthylèneglycoldiméthyléther, le pentaéthylèneglycoldiméthyléther, l'hexaéthylèneglycoldiméthyléther, 10 l'heptaéthylèneglycoldiméthyléther, l'octaéthylèneglycoldiméthyléther, le butoxyacétate de diéthylèneglycol, le triacétate de glycérol, le sulfolane, la N-méthylpyrrolidone, la Nméthylmorpholin-3-one, le N,N-diméthylformamide, la N-formyl-morpholine, la N,N-diméthylimidazolidin-2-one, le N-méthylimidazole, l'éthylèneglycol, le diéthylèneglycol, le triéthylèneglycol, le thiodiglycol, le carbonate de propylène, le tributylphosphate.The absorbent solution may further comprise a non-zero and less than 30% by weight amount of at least one additional amine being a primary amine or a secondary amine. Said additional primary or secondary amine may be selected from the group consisting of: monoethanolamine; diethanolamine; n-butylethanolamine; aminoethylethanolamine; diglycolamine; Piperazine; 1-methylpiperazine; 2-methylpiperazine; homopiperazine; N- (2-hydroxyethyl) piperazine; N- (2-aminoethyl) piperazine; morpholine; 3- (methylamino) propylamine; - 1,6-hexanediamine; N, N-dimethyl-1,6-hexanediamine; N, N'-dimethyl-1,6-hexanediamine; N-methyl-1,6-hexanediamine; and N, N ', N'-trimethyl-1,6-hexanediamine. The absorbent solution may further comprise at least one physical solvent selected from the group consisting of methanol, ethanol, 2-ethoxyethanol, triethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, pentaethylene glycol dimethyl ether, hexaethylene glycol dimethyl ether, heptaethylene glycol dimethyl ether, and octaethylene glycol dimethyl ether. diethylene glycol butoxyacetate, glycerol triacetate, sulfolane, N-methylpyrrolidone, N-methylmorpholin-3-one, N, N-dimethylformamide, N-formyl-morpholine, N, N-dimethylimidazolidin-2-one N-methylimidazole, ethyleneglycol, diethyleneglycol, triethyleneglycol, thiodiglycol, propylene carbonate, tributylphosphate.
15 De préférence, l'étape d'absorption des composés acides est réalisée à une pression comprise entre 1 bar et 200 bar, et à une température comprise entre 20°C et 100°C. De préférence, on obtient une solution absorbante chargée en composés acides après l'étape d'absorption, et on effectue au moins une étape de régénération de la solution absorbante chargée en composés acides à une pression comprise entre 1 bar et 10 bar et à 20 une température comprise entre 100 °C et 180 °C. 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.Preferably, the absorption step of the acidic compounds is carried out at a pressure of between 1 bar and 200 bar, and at a temperature of between 20 ° C and 100 ° C. Preferably, an absorbent solution loaded with acid compounds is obtained after the absorption step, and at least one regeneration step of the absorbent solution loaded with acidic compounds is carried out at a pressure of between 1 bar and 10 bar and at 20 a temperature of between 100 ° C and 180 ° C. The gaseous effluent may be chosen from natural gas, synthesis gases, combustion fumes, refinery gases, acid gases from an amine unit, gases from a tail reduction unit of Claus process, biomass fermentation gases, cement gases, incinerator fumes.
25 Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre pour éliminer sélectivement de l'H2S par rapport au CO2 d'un effluent gazeux comportant de l'H2S et du CO2. Avantageusement, le procédé selon l'invention est mis en oeuvre pour l'élimination sélective de l'H2S par rapport au CO2 contenus dans du gaz naturel.The process according to the invention can be used to selectively remove H2S with respect to CO2 from a gaseous effluent comprising H2S and CO2. Advantageously, the process according to the invention is used for the selective removal of H2S with respect to CO2 contained in natural gas.
3036975 De préférence, l'H2S est éliminé sélectivement par rapport au 002 selon un rapport S de formule (a) ci-dessous, ledit rapport étant supérieur à 1,1. (a) Dans la formule (a) 5 riFi2s est le rendement d'élimination de l'H2S, ledit rendement d'élimination de l'H2S rIH2S s'exprimant selon la formule suivante (al) iiH2s H S' FG,c-Iralie -- Ga:traite , X v 2:- ............._ . (al) F x v 1/ 2's' GUI15/7// -" Galbruf 11co2 est le rendement d'élimination du 002, ledit rendement d'élimination du 002, Ilco2 s'exprimant selon la formule suivante (a2) = I - ""` (a2) CO, x Dans les formules (al) et (a2), F est le débit molaire de l'effluent gazeux, brut ou traité; et y 10 est la fraction molaire en gaz acide H2S ou CO2 De manière préférée, le rapport S est supérieur à 2, et est de préférence supérieur à 2,5. 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 d'exemples non limitatifs, la description étant faite en référence à la figure annexée décrite ci-après. 15 1.3i-ve desclption f!w.5re La figure 1 représente un schéma de principe de mise en oeuvre d'un procédé de traitement de gaz acides. '..rîplIon La présente invention propose d'éliminer les composés acides d'un effluent gazeux en 20 mettant en oeuvre en solution aqueuse dont la composition est détaillée ci-après.Preferably, the H2S is selectively removed from 002 in a ratio S of formula (a) below, said ratio being greater than 1.1. (a) In the formula (a), RiF2S is the H2S removal efficiency, said H2S rIH2S removal efficiency expressed according to the following formula (a1) IIH2s HS 'FG, c-Iralie - Ga: treats, X v 2: - ............._. (al) F xv 1/2's 'GUI15 / 7 // -' Galbruf 11co2 is the removal efficiency of 002, said 002 elimination yield, Ilco2 being expressed according to the following formula (a2) = I - " (a2) CO, x In the formulas (a1) and (a2), F is the molar flow rate of the gaseous effluent, raw or treated, and y is the mole fraction of acid gas H2S or CO2. , the ratio S is greater than 2, and is preferably greater than 2.5 Other objects and advantages of the invention will appear on reading the following description of examples of particular embodiments of the invention given By way of nonlimiting examples, the description being made with reference to the appended figure described below: Figure 1.3 represents a schematic diagram of the implementation of a method The present invention proposes to remove the acidic compounds from a gaseous effluent by using solute. aqueous ion whose composition is detailed below.
3036975 10 Composition de a solution absorbante La solution absorbante mise en oeuvre pour l'élimination des composés acides contenus dans un effluent gazeux comporte : - de l'eau; 5 - au moins un composé azoté répondant à la formule générale (I) suivante dans laquelle x est égal à 0 ou 1, et dans laquelle R est un atome d'hydrogène ou un radical -(CH2)3-N-(CH3)2 quand x est égal à 1. Selon l'invention, la solution absorbante ne comporte pas de N,N,N',N'-tétraméthy1-1,6- 10 hexanediamine (TMHDA), de formule suivante : De préférence, le composé azoté de formule générale (I) est le bis-(3- diméthylaminopropoxy)-1,2-éthane répondant à la formule (II) suivante : 15 La formule (II) correspond au cas de la formule générale (I) où x est égal à 0. Le composé azoté de formule générale (I) peut être en concentration variable dans la solution absorbante, par exemple comprise entre 5 % et 95 96 poids, de préférence entre 10 % et 90 % poids, encore plus préférentiellement entre 20 `)/0 et 60 96 poids, et de manière très préférée entre 25 °A et 50 % poids, bornes incluses.3036975 Composition of an absorbent solution The absorbent solution used for the removal of acidic compounds contained in a gaseous effluent comprises: water; At least one nitrogenous compound corresponding to the following general formula (I) in which x is equal to 0 or 1, and in which R is a hydrogen atom or a radical - (CH 2) 3 -N- (CH 3) When X is 1. According to the invention, the absorbent solution does not contain N, N, N ', N'-tetramethyl-1,6-hexanediamine (TMHDA), of the following formula: Nitrogen compound of the general formula (I) is bis (3-dimethylaminopropoxy) -1,2-ethane corresponding to the following formula (II): The formula (II) corresponds to the case of the general formula (I) where x is equal to 0. The nitrogen compound of general formula (I) may be in variable concentration in the absorbent solution, for example between 5% and 95% by weight, preferably between 10% and 90% by weight, and even more preferably between 20% and 90% by weight. And 60% by weight, and most preferably between 25% and 50% by weight, inclusive.
3036975 11 La solution absorbante peut contenir entre 5 % et 95 `)/0 poids d'eau, de préférence entre 10 % et 90 96 poids d'eau, plus préférentiellement entre 40 % et 80 96 poids d'eau, et de manière très préférée de 50% à 75% d'eau, bornes incluses. La somme des fractions massiques exprimées en 96 poids des différents composés de la 5 solution absorbante est égale à 100 % en poids de la solution 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 N-méthyldiéthanolamine, la triéthanolamine, la diéthylmonoéthanolannine, la diméthylmonoéthanolamine, ou l'éthyldiéthanolamine, ou qui est une amine secondaire ayant un encombrement stérique 10 sévère, cet encombrement étant défini soit par la présence de deux carbones secondaires en alpha de l'atome d'azote, soit par au moins un carbone tertiaire en alpha de l'atome d'azote. On entend par ladite amine supplémentaire tout composé possédant au moins une fonction amine tertiaire ou secondaire sévèrement encombrée. Ladite amine supplémentaire n'est pas la N,N,N',N'-tétraméthy1-1,6-hexanediannine. La concentration de ladite amine 15 supplémentaire tertiaire ou secondaire sévèrement encombrée dans la solution absorbante peut être comprise entre 5 % et 95 °/0 poids, de préférence entre 5 % et 50 96 poids, de manière très préférée entre 5 % et 30 °/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 primaire 20 ou secondaire. Par exemple, la solution absorbante comporte jusqu'à une concentration de 30 % poids, de préférence inférieure à 15 % poids, de préférence inférieure à 10 9/0 poids dudit composé contenant au moins une fonction amine primaire ou secondaire. De préférence, la solution absorbante comporte au moins 0,5 % poids dudit composé contenant au moins une fonction amine primaire ou secondaire. Ledit composé permet d'accélérer la 25 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 ; 30 - la N-butyléthanolamine ; - l'aminoéthyléthanolamine ; 3036975 12 - le diglycolamine ; - la pipérazine ; - la 1-méthylpipérazine ; - la 2-méthylpipérazine ; 5 l'homopipérazine ; - la N-(2-hydroxyéthyl)pipérazine ; - la N-(2-aminoéthyl)pipérazine ; la morpholine ; la 3-(méthylamino)propylamine ; 10 - la 1,6-hexanediamine et tous ses dérivés diversement N-alkylés tels par exemple la N,N1-diméthy1-1,6-hexanediamine, la N,N'-diméthy1-1,6-hexanediamine, la N-méthyl1,6-hexanediamine ou la N,N1,Nr-trinnéthy1-1,6-hexanediamine. On note que la TMHDA ne rentre pas dans cette définition car ce n'est pas un composé comportant une fonction amine primaire ou secondaire.The absorbent solution may contain between 5% and 95% w / w, preferably between 10% and 90% w / w, more preferably between 40% and 80% w / w, and very preferred from 50% to 75% water, limits included. The sum of the mass fractions expressed as the weight of the various compounds of the absorbent solution is equal to 100% by weight of the absorbent solution. According to one embodiment, the absorbent solution may also contain at least one additional amine which is a tertiary amine such as N-methyldiethanolamine, triethanolamine, diethylmonoethanolannine, dimethylmonoethanolamine, or ethyldiethanolamine, or which is a secondary amine having a severe steric hindrance, this congestion being defined either by the presence of two secondary carbons alpha to the nitrogen atom, or by at least one tertiary carbon alpha to the nitrogen atom. By said additional amine is meant any compound having at least one tertiary amine or secondary amine function severely congested. Said additional amine is not N, N, N ', N'-tetramethyl-1,6-hexanediannine. The concentration of said tertiary or secondary secondary amine severely congested in the absorbent solution may be from 5% to 95% by weight, preferably from 5% to 50% by weight, very preferably from 5% to 30% by weight. 0 weight. According to one embodiment, the amines according to the general formula (I) may be formulated with one or more compounds containing at least one primary or secondary amine function. For example, the absorbent solution comprises up to a concentration of 30% by weight, preferably less than 15% by weight, preferably less than 10% by weight of said compound containing at least one primary or secondary amine function. Preferably, the absorbent solution comprises at least 0.5% by weight of said compound containing at least one primary or secondary amine function. Said compound makes it possible to accelerate the absorption kinetics of CO2 and, in certain cases, of the COS contained in the gas to be treated. A non-exhaustive list of compounds containing at least one primary or secondary amine function that may be included in the formulation is given below - monoethanolamine; diethanolamine; N-butylethanolamine; aminoethylethanolamine; 3036975 12 - diglycolamine; piperazine; 1-methylpiperazine; 2-methylpiperazine; Homopiperazine; N- (2-hydroxyethyl) piperazine; N- (2-aminoethyl) piperazine; morpholine; 3- (methylamino) propylamine; 1,6-hexanediamine and all its variously N-alkylated derivatives such as, for example, N, N1-dimethyl-1,6-hexanediamine, N, N'-dimethyl-1,6-hexanediamine, N-methyl-1 6-hexanediamine or N, N1, Nr-trinneyl-1,6-hexanediamine. It is noted that the TMHDA does not fit this definition because it is not a compound having a primary or secondary amine function.
15 Selon l'invention, la solution absorbante comprenant un composé azoté de formule générale (1) peut comprendre un mélange d'amines supplémentaires tels que définies ci-dessus. Selon un mode de réalisation, la solution absorbante peut contenir des composés organiques non réactifs vis à vis des composés acides (couramment nommé "solvants 20 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, des étheralcools, des éthers de glycol et de polyéthylèneglycol, des thioéthers de glycol, des esters et alkoxyesters de glycol et de polyéthylèneglycol, des esters de glycérol, des lactones, des lactames, des 25 pyrrolidones N-alkylées,des dérivés de la morpholine, de la morpholin-3-one, des imidazoles et des imidazolidinones, des pipéridones N-alkylées, des cyclotétrarnéthylènesulfones, des N-8lkylformamideS, des N-alkylacétamides, des éthers-cétones des carbonates d'alkyles ou des phosphates d'alkyles et leur dérivés. A titre d'exemple et de façon non limitative, il peut s'agir du méthanol, de [éthanol, du 2-éthoxyéthanol, du triéthylèneglycoldiméthyléther, du 30 tétraéthylèneglycoldiméthyléther, du pentaéthylèneglycoldiméthyléther, de 3036975 13 l'hexaéthylèneglycoldiméthyléther, de l'heptaéthylèneglycoldiméthyléther, de l'octaéthylèneglycoldiméthyléther, du butoxyacétate de diéthylèneglycol, du triacétate de glycérol, du sulfolane, de la N-nnéthylpyrrolidone, de la N-méthylmorpholin-3-one, du N,Ndinnéthylformamide, de la N-formyl-morpholine, de la N,N-diméthyl-imidazolidin-2-one, du N- 5 méthylinnidazole, de l'éthylèneglycol, du diéthylèneglycol, du triéthylèneglycol, du thiodiglycol, du carbonate de propylène, du tributylphosphate. Synthèse des composés azotés de formule générale (I) Synthèse du bis-(3-diméthylaminopropoxy)-12-éthane Le bis-(3-diméthylaminopropoxy)-1,2-éthane peut être préparé selon différentes voies de 10 synthèse connues de l'homme du métier. Le bis-(3-diméthylaminopropoxy)-1,2-éthane peut être préparé selon la voie de synthèse suivante, citée à titre d'exemple non limitatif. Le bis(3-diméthylaminopropoxy)1,2-éthane peut être préparé en trois étapes dont la première consiste en la réaction d'une mole d'éthylèneglycol avec deux moles d'aCry|onitri|e, 15 conduisant au 1,2-bis(2-cyanoéthoxy\éthane. Les fonctions nitriles du 1,2-bis(2-cyanoéthoxy)éthane sont ensuite réduites dans une deuxième étape en fonctions amines primaires p@raCtiOndS l'hydrogène, en présence d'un catalyseur approprié et parfois d'ammoniac pour conduire au bis(3-aminopropoxy)1,2- éthane. La synthèse du bis(3-aminopropoxy)1,2-éthane selon cet enchaînement de deux 20 étapes est par exemple décrite dans les documents US 4,313,004, US 5,075 507 et US 5,081,305. Dans une troisième étape, les deux fonctions amines primaires du bis(3-aminopropoxy)1,2- éthane sont méthylées, par exemple par amination réductrice généralement au moyen de formaldéhyde, en présence d'hydrogène et d'un catalyseur approprié pour conduire au bis(3- 25 diméthylaminopropoxy)1,2-éthane. Synthèse du composé de formule générale (I) avec x=1 et R=H Le composé de formule générale (I) avec x=1 et R=H peut être préparé selon différentes voies de synthèse connues de l'homme du métier. Le composé de formule générale (I) avec x=1 et R=H peut être préparé selon la voie de 3036975 14 synthèse suivante, citée à titre d'exemple non limitatif. Le composé de formule générale (I) avec x=1 et R=H peut être préparé en trois étapes dont la première consiste en la réaction d'une mole de glycérol avec deux moles d'acrylonitrile, conduisant au 343-(2-cyanoethoxy)-2-hydroxypropoxy]propanenitrile.According to the invention, the absorbent solution comprising a nitrogen compound of general formula (1) may comprise a mixture of additional amines as defined above. According to one embodiment, the absorbent solution may contain organic compounds which are non-reactive with respect to acid compounds (commonly referred to as "physical solvents"), which make it possible to increase the solubility of at least one or more acidic compounds of the gaseous effluent. For example, the absorbent solution may comprise between 5% and 50% by weight of physical solvent such as alcohols, ethers, ether alcohols, glycol ethers and polyethylene glycol ethers, glycol thioethers, glycol esters and alkoxy esters, and the like. polyethylene glycol, glycerol esters, lactones, lactams, N-alkylated pyrrolidones, morpholine derivatives, morpholin-3-one, imidazoles and imidazolidinones, N-alkylated piperidones, cyclotetramethylenesulfones, N-8-alkylformamide, N-alkylacetamides, alkyl ketone ethers-ketones or alkyl phosphates and their derivatives. By way of example and without limitation, it may be methanol, [ethanol, 2-ethoxyethanol, triethyleneglycoldimethylether, tetraethyleneglycoldimethylether, pentaethyleneglycoldimethylether, hexaethyleneglycoldimethylether, heptaethyleneglycoldimethylether, octaethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol butoxyacetate, glycerol triacetate, sulfolane, N-methylpyrrolidone, N-methylmorpholin-3-one, N, N-dimethylformamide, N-formyl-morpholine, N N-dimethylimidazolidin-2-one, N-methylinnidazole, ethyleneglycol, diethyleneglycol, triethyleneglycol, thiodiglycol, propylene carbonate, tributylphosphate. Synthesis of Nitrogen Compounds of General Formula (I) Synthesis of Bis (3-dimethylaminopropoxy) -12-ethane Bis (3-dimethylaminopropoxy) -1,2-ethane can be prepared according to various known synthetic routes of the invention. skilled person. The bis- (3-dimethylaminopropoxy) -1,2-ethane may be prepared according to the following synthetic route, cited by way of non-limiting example. Bis (3-dimethylaminopropoxy) 1,2-ethane can be prepared in three stages, the first of which consists in the reaction of one mole of ethylene glycol with two moles of acrylonitrile, leading to 1,2- The nitrile functions of 1,2-bis (2-cyanoethoxy) ethane are then reduced in a second step to primary amine functions by hydrogenation in the presence of a suitable catalyst and sometimes ammonia to yield bis (3-aminopropoxy) 1,2-ethane The synthesis of bis (3-aminopropoxy) 1,2-ethane according to this sequence of two steps is described, for example, in US 4,313,004, US 5,075,507 and US 5,081,305 In a third step, the two primary amine functions of bis (3-aminopropoxy) 1,2-ethane are methylated, for example by reductive amination generally using formaldehyde, in the presence of hydrogen and a catalyst suitable for conducting bis (3-dimethylaminopropoxy) 1,2-ethan e) Synthesis of the compound of general formula (I) with x = 1 and R = H The compound of general formula (I) with x = 1 and R = H can be prepared according to different synthesis routes known to those skilled in the art . The compound of general formula (I) with x = 1 and R = H may be prepared according to the following synthetic route, cited by way of non-limiting example. The compound of general formula (I) with x = 1 and R = H may be prepared in three stages, the first of which consists in the reaction of one mole of glycerol with two moles of acrylonitrile, leading to 343- (2-cyanoethoxy). ) -2-hydroxypropoxy] propanenitrile.
5 Les fonctions nitriles du 343-(2-cyanoethoxy)-2-hydroxypropoxyboropanenitrile sont ensuite réduites dans une deuxième étape en fonctions amines primaires par action de l'hydrogène, en présence d'un catalyseur approprié et parfois d'ammoniac pour conduire au 1,3-bis/3- aminopropoxy)propan-2-ol. Dans une troisième étape, les deux fonctions amines primaires du 1,3-bis(3- 10 aminopropoxy)propan-2-ol sont nnéthylées, par exemple par amination réductrice généralement au moyen de formaldéhyde, en présence d'hydrogène et d'un catalyseur approprié pour conduire au 2,14-dimethy1-6,10-dioxa-2,14-diazapentadecan-8-O|. Synthèse du composé de formule aénérale (I) avec x= R= -(CH?)..1-NMe, Le composé de formule géné -ale (I) avec x=1 et R= -(CH2)3-NMe2 peut être préparé selon 15 différentes voies de synthèse connues de l'homme du métier. Le composé de formule générale (I) avec x=1 et R= -(CH2)3-NMe2 peut être préparé selon la voie de synthèse suivante, citée à titre d'exemple non limitatif. Le composé de formule générale (I) avec x=1 et R= -(CH2)3-NMe2 peut être préparé en trois étapes dont la première consiste en la réaction d'une mole de glycérol avec trois moles 20 d'acrylonitrile, conduisant au 3-{[1,3-bis(2-cyanoethoxy)propan-2-yl]oxylpropanenitrile. Les fonctions nitriles du 34[1,3-bis(2-cyanoethoxy)propan-2-ylloxy}propanenitrile sont ensuite réduites dans une deuxième étape en fonctions amines primaires par action de l'hydrogène, en présence d'un catalyseur approprié et parfois d'ammoniac pour conduire au 3-{[1,3-bis(3-aminopropoxy)propan-2-yl]oxy}propan-1-amine.The nitrile functions of 343- (2-cyanoethoxy) -2-hydroxypropoxyboropanenitrile are then reduced in a second step to primary amine functions by the action of hydrogen, in the presence of a suitable catalyst and sometimes ammonia to lead to the 1 3-bis (3-aminopropoxy) propan-2-ol. In a third step, the two primary amine functions of 1,3-bis (3-aminopropoxy) propan-2-ol are methylated, for example by reductive amination generally using formaldehyde, in the presence of hydrogen and catalyst suitable for yielding 2,14-dimethyl-6,10-dioxa-2,14-diazapentadecan-8-O. Synthesis of the Compound of Aeneral Formula (I) with X = R = - (CH 2) 1-NMe, The compound of general formula (I) with x = 1 and R = - (CH 2) 3 -NMe 2 be prepared according to different synthetic routes known to those skilled in the art. The compound of general formula (I) with x = 1 and R = - (CH 2) 3 -NMe 2 may be prepared according to the following synthetic route, cited by way of non-limiting example. The compound of general formula (I) with x = 1 and R = - (CH 2) 3 -NMe 2 can be prepared in three steps, the first of which consists in the reaction of one mole of glycerol with three moles of acrylonitrile, leading to 3 - {[1,3-bis (2-cyanoethoxy) propan-2-yl] oxylpropanenitrile. The nitrile functions of 34 [1,3-bis (2-cyanoethoxy) propan-2-yloxy} propanenitrile are then reduced in a second step to primary amine functions by the action of hydrogen, in the presence of a suitable catalyst and sometimes ammonia to yield 3 - {[1,3-bis (3-aminopropoxy) propan-2-yl] oxy} propan-1-amine.
25 Dans une troisième étape, les trois fonctions amines primaires du 3-([1,3-bis(3- aminopropoxy)propan-2-yl]oxylpropan-1-amine sont méthylées, par exemple par amination réductrice généralement au moyen de formaldéhyde, en présence d'hydrogène et d'un catalyseur approprié pour conduire au 8-[3-(dimethylamino)propoxy]-2,14-dimethy1-6,10- dioxa-2,14-diazapentadecane.In a third step, the three primary amine functions of 3 - ([1,3-bis (3-aminopropoxy) propan-2-yl] oxylpropan-1-amine are methylated, for example by reductive amination generally using formaldehyde. in the presence of hydrogen and a suitable catalyst to give 8- [3- (dimethylamino) propoxy] -2,14-dimethyl-6,10-dioxa-2,14-diazapentadecane.
3036975 15 Nature des effluents gazeux Selon l'invention, les solutions absorbantes 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 5 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 : 002, H2S, mercaptans (par exemple le méthylmercaptan (CH3SH), l'éthylmercaptan (CH3CH2SH), le propylnnercaptan (CH3CH2CH2SH)), COS, CS2, S02.Nature of the gaseous effluents According to the invention, the absorbent solutions can be used to deacidify the gaseous effluents following natural gas, synthesis gases, combustion fumes, refinery gases, acid gases derived from an amine unit, gases from a Claus process bottoms reduction unit, biomass fermentation gases, cement gases, incinerator fumes. These gaseous effluents contain one or more of the following acidic compounds: 002, H2S, mercaptans (for example methylmercaptan (CH3SH), ethylmercaptan (CH3CH2SH), propylnnercaptan (CH3CH2CH2SH)), COS, CS2, SO2.
10 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 selon l'invention pour absorber au moins 70 %, de préférence au moins 80 % voire au moins 90 % du CO2 contenu dans les fumées de combustion. Ces 15 fumées ont généralement une température comprise entre 20°C et 60°C, une pression comprise entre 1 et 5 bar et peuvent comporter entre 50 °A et 80 % d'azote, entre 5 % et 40 °A de dioxyde de carbone, entre 1 % et 20 % 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 selon l'invention est particulièrement bien 20 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 à200 mbar. Le procédé de désacidification selon l'invention peut être mis en oeuvre pour désacidifier un gaz de synthèse. Le gaz de synthèse contient du monoxyde de carbone CO, du dihydrogène H2 (généralement dans un ratio H2/C0 égale à 2), de la vapeur d'eau 25 (généralement à saturation à la température où le lavage est effe(tué) 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 selon l'invention peut être mis en oeuvre pour désacidifier un 30 gaz naturel. Le gaz naturel est constitué nnajoritairement d'hydrocarbures gazeux, mais peut contenir plusieurs des composés acides suivants : 002, H2S, mercaptans, COS, C82. La teneur de ces composés acides est très variable et peut aller jusqu'à 70 96 en volume pour 3036975 16 le CO2 et jusqu'à 40 % 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 traiter 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 296 de CO2, voire moins 5 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'éliminPtion des COMPOSéS acides dans un effluent gazeux La mise en oeuvre d'une solution aqueuse comportant au moins un composé azoté de formule générale (I), tel que le bis-(3-diméthylaminopropoxy)-1,2-éthane, et ne comportant 10 pas de TMHDA, 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 15 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 C1. 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 20 vers une colonne de régénération 02. Cette colonne de régénération C2 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 C2 est équipée d'un rebouilleur R1 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 25 régénération C2 par une conduite 5. Une conduite 7 permet d'évacuer au sommet de la colonne C2 le gaz enrichi en composés acides libérés lors de la régénération, et une conduite 6 disposée au fond la colonne C2 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 C2 pour 30 chauffer la solution absorbante enrichie en composés acides sortant de la colonne d'absorption Cl .The combustion fumes are produced in particular by the combustion of hydrocarbons, biogas, coal in a boiler or for a combustion gas turbine, for example for the purpose of producing electricity. By way of illustration, a deacidification process according to the invention can be used to absorb at least 70%, preferably at least 80% or even at least 90% of the CO2 contained in the combustion fumes. These fumes generally have a temperature of between 20 ° C. and 60 ° C., a pressure of between 1 and 5 bar and may comprise between 50 ° C. and 80% of nitrogen, and between 5% and 40 ° C. of carbon dioxide. , between 1% and 20% oxygen, and some impurities such as SOx and NOx, if they have not been removed upstream of the deacidification process. In particular, the deacidification process according to the invention is particularly well adapted to absorb the CO2 contained in combustion fumes having a low partial pressure of 002, for example a partial pressure of CO2 of less than 200 mbar. The deacidification process according to the invention can be used to deacidify a synthesis gas. The synthesis gas contains carbon monoxide CO, hydrogen dihydrogen H 2 (generally in a H 2 / CO ratio equal to 2), water vapor (generally at saturation at the temperature where the wash is effected and killed). carbon dioxide CO2 (of the order of about ten percent), the pressure is generally between 20 and 30 bar, but can reach up to 70 bar, and it can contain, in addition, sulfur impurities (H2S, COS, etc.), nitrogen (NH3, HCN) and halogenated, The deacidification process according to the invention can be used to deacidify a natural gas.Natural gas is mainly composed of gaseous hydrocarbons, but can contain several the following acidic compounds: 002, H2S, mercaptans, COS, C82 The content of these acidic compounds is very variable and can be up to 70% by volume for CO2 and up to 40% by volume for H2S The temperature of the natural gas can be between 20 ° C and 1 00 ° C. The pressure of the natural gas to be treated can be between 10 and 200 bar. The invention can be implemented to achieve specifications generally imposed on the deacidified gas, which are less than 296 of CO2, or even less than 50 ppm of CO2 to then achieve a liquefaction of natural gas and less than 4 ppm of H2S, and less than 50 ppm, or even less than 10 ppm, total sulfur volume. Process for eliminating acidic compounds in a gaseous effluent The use of an aqueous solution comprising at least one nitrogen compound of general formula (I), such as bis (3-dimethylaminopropoxy) -1,2-ethane, and having no TMHDA, to deacidify a gaseous effluent is carried out schematically by performing an absorption step followed by a regeneration step, for example as shown in Figure 1. Referring to Figure 1, the deacidification plant of a gaseous effluent according to the invention comprises an absorption column C1 provided with contact means 15 between gas and liquid, for example loose packing, structured packing or trays. The gaseous effluent to be treated is conveyed via a pipe 1 opening at the bottom of column C1. A pipe 4 allows the introduction of the absorbing solution at the top of the column C1. A pipe 2 allows the evacuation of the treated gas (deacidified), and a pipe 3 makes it possible to convey the absorbent solution enriched in acid compounds following the absorption to a regeneration column 02. This regeneration column C2 is equipped with gas and liquid contacting interiors, for example trays, loose or structured packings. The bottom of the column C2 is equipped with a reboiler R1 which provides the heat necessary for regeneration by vaporizing a fraction of the absorbent solution. The solution enriched in acidic compounds is introduced at the top of the regeneration column C2 via a pipe 5. A pipe 7 makes it possible to discharge at the top of the column C2 the gas enriched in acidic compounds released during the regeneration, and a pipe 6 arranged at the bottom column C2 makes it possible to send the regenerated absorbent solution to the absorption column C1. A heat exchanger E1 allows the heat of the regenerated absorbent solution from the column C2 to be recovered to heat the absorbent solution enriched in acidic compounds leaving the absorption column C1.
3036975 17 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 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 5 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 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 10 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 15 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 20 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 E1' puis recyclée dans la colonne d'absorption Cl par la conduite 4. L'étape de régénération peut être réalisée par régénération thermique, éventuellement 25 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 E1. 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 30 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 3036975 18 d'absorption Cl et supérieure à celle de la colonne de régénération C2. Cette pression est généralement fixée par les conditions d'utilisation du gaz combustible, et est typiquement de l'ordre de 5à 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.The absorption step consists in bringing the gaseous effluent arriving via line 1 into contact with the absorbent solution arriving via line 4. During contact, the amine functions of the molecules of the absorbent solution react with the acidic compounds. contained in the effluent so as to obtain a gaseous effluent depleted of acidic compounds which is discharged through line 2 at the top of column C1 and an acid-enriched absorbent solution discharged via line 3 at the bottom of column C1 for to be regenerated. The absorption step of the acidic compounds can be carried out at a pressure in the Cl column of between 1 bar and 200 bar, preferably between 20 bar and 100 bar for the treatment of a natural gas, preferably between 1 bar and 3 bar for the treatment of industrial fumes, and at a temperature in the Cl column between 20 ° C and 100 ° C, preferably between 30 ° C and 90 ° C, or between 30 and 60 ° C. The regeneration step consists in particular in heating and, optionally, in expanding, the absorbent solution enriched in acidic compounds in order to release the acidic compounds in gaseous form. The absorbent solution enriched in acidic compounds leaving the column C1 is introduced into the heat exchanger E1, where it is heated by the flow flowing in the pipe 6 from the regeneration column C2. The heated solution at the outlet of El is introduced into the regeneration column C2 via line 5. In regeneration column C2, under the effect of bringing the absorbent solution arriving via line 5 into contact with the vapor produced by the reboiler, the acidic compounds are released in gaseous form and discharged at the top of column C2 through line 7. The regenerated absorbent solution, that is to say depleted in acidic compounds, is evacuated via line 6 and is cooled in E1 'and then recycled to the absorption column C1 via line 4. The regeneration step can be carried out by thermal regeneration, optionally supplemented by one or more expansion steps. For example, the absorbent solution enriched in acidic compounds discharged through the pipe 3 can be sent to a first expansion tank (not shown) before it passes through the heat exchanger E1. In the case of a natural gas, the expansion makes it possible to obtain a gas evacuated at the top of the flask containing most of the aliphatic hydrocarbons co-absorbed by the absorbing solution. This gas may optionally be washed with a fraction of the regenerated absorbent solution and the gas thus obtained may be used as a fuel gas. The expansion flask preferably operates at a pressure lower than that of the absorption column C1 and greater than that of the regeneration column C2. This pressure is generally set by the conditions of use of the fuel gas, and is typically of the order of 5 to 15 bar. The expansion flask operates at a temperature substantially identical to that of the absorbing solution obtained at the bottom of the absorption column C1.
5 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 comprise entre 110°C ç.:1 170°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 10 manière préférée, la température de régénération dans la colonne C2 est comprise entre 115°C et 130°C 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. Le procédé selon l'invention permet avantageusement une élimination sélective de l'H2S vis-15 à-vis du CO dans le gaz à traiter. De préférence, le procédé est mis en oeuvre pour l'élimination sélective de l'H2S par rapport au CO2 du gaz naturel comportant de l'H2S et du CO2. La sélectivité d'absorption de H2S vis-à-vis du CO2 peut s'exprimer par le rapport S des rendements d'élimination des deux gaz : 20 (a) Ces rendements d'élimination s'expriment respectivement par 11,S r(laltrurië Galityrité. FC;(17,brur X I12Sbrul 9m CO, (70, FGuzbrur X Y Go:brui H2S et (al) (a2) 3036975 19 Dans ces expressions. F désigne le débit molaire de l'effluent gazeux, brut ou traité; y désigne la fraction molaire en gaz acide. H2S ou 002. Selon l'invention, la sélectivité d'élimination de l'H2S par rapport au CO est supérieure à 1,1, de préférence supérieure à 2, et encore plus préférentiellement supérieure à 2,5. Les exemples ci-dessous illustrent, de manière non limitative la synthèse d'un composé azoté de formule générale (I), le bis-(3-diméthylaminopropoxy)-1,2-éthane, ainsi que certaines des performances de ce composé lorsqu'il est utilisé en solution aqueuse, sans TMHDA, pour éliminer des composés acides, comme le CO2 ou l'H2S, contenus dans un 10 effluent gazeux par mise en contact de l'effluent gazeux avec la solution. Exemale 1 : synthèse du bis-(3-diméthylaminopropoxy)-1,2-éthane A l'échelle du laboratoire, on réalise la synthèse du bis-(3-diméthylaminopropoxy)-1,2-éthane comme suit. On introduit dans un réacteur autoclave 90,0 g (0,511 mole) de 1,2-bis(3- 15 aminopropoxy)éthane et 0,5 g d'un catalyseur constitué de platine sur charbon. Le réacteur est ensuite purgé par l'introduction d'hydrogène jusqu'à 5 bar suivie d'un dégazage sous pression réduite. L'opération est répétée 3 fois. On introduit alors lentement 250 g d'une solution aqueuse de formaldéhyde à 37 'Vo en poids. Le réacteur est ensuite agité pendant 5 heures à 120°C sous une pression de 20 bar d'hydrogène. Après retour à la température 20 ambiante, le catalyseur est filtré pour isoler la phase liquide. L'opération précédente est reproduite puis les deux phases liquides sont jointes et distillées. On recueille 137,3 g d'un produit dont le spectre RMN-13C détaillé ci-après est conforme à celui du bis-(3- diméthylaminopropoxy)-1,2-éthane. 44,7ppm : (CH3)2N-CH2-CH2-CH2-0-CH2-CH2-O-CH2-CH2-CH2-N(CH3)2 25 55,8ppm : (C1-13)2N-C1-12-CF12-CH2-0-CH2-C1-12-0-CH2-CF12-CF12-N(CF13)2 27,2ppm . (CH3)2N-C1-12-CF12-C1-12-0-C1-12-CH2-0-CH2-CH2-C1-12-N(CF13)2 68,7ppm : (CI-13)2N-CH2-CH2-CF12-0-CH2-CH2-0-CF12-CF12-CH2-N(CH3)2 69,4ppm : (C1-13)2N-CF12-CF-12-CF12-0-CH2-CH2-0-CH2-C112-CF12-N(CH3)2 3036975 20 EXPrrIni 7 : Cn:)acité d'absorption de l'H2S d'une formulation d'amine pour un procédé de traiterrint de gaz acide Les performances de capacité d'absorption de l'H2S à 40 °C d'une solution aqueuse de bis(3-diméthylaminopropoxy)-1,2-éthane selon l'invention, contenant 30 96 en poids de bis-(3- diméthylaminopropoxy)-1,2-éthane, et ne contenant pas de TMHDA, est comparée à celle d'une solution aqueuse de MDEA contenant 50% en poids de MDEA, qui constitue une solution absorbante de référence pour une élimination sélective en traitement de gaz. On réalise un test d'absorption à 40°C sur les solutions aqueuses d'amine au sein d'une cellule d'équilibre thermostatée. Ce test consiste à injecter dans la cellule d'équilibre, 10 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 15 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 0,05 et 0,15 bar, à une température de 40°C. A titre d'exemple, dans cette gamme industrielle, on 20 compare dans le tableau 1 ci-dessous les taux de charge d'H2S obtenus à 40°C pour différentes pressions partielles en H2S entre la solution absorbante de MDEA à 50 % poids et la solution absorbante de bis-(3-diméthylaminopropoxy)-1,2-éthane à 30 96 poids. Solution aqueuse de bi,>(3- diméthylaminopropoxy)-1,2- éthane à 30 % poids à 40 °C Solution aqueuse de MDEA à 50 % poids à 40 °C Taux de charge en H2S (mol/kg) Pression partielle en H2S/bah 0,05 0,15 n 1,25 0 0 1,31 1,70 0,21 0,15 1 47 1,90 0,26 Taux de charge en H2S (mol/mol d'amine) Taux de Taux de charge en charge en H2S H2S (rnol/kg) (nnol/mol Tableau 1 3036975 21 A 40°C, quelle que soit la pression partielle en H2S, la capacité d'absorption de la solution aqueuses de bis-(3-diméthylaminopropoxy)-1.2-éthane selon l'invention est supérieure à celle de la solution de MDEA. En effet, à une pression partielle de 0,05 bar, le taux de charge en H2S est de 1,25 mol/kg dans la solution absorbante de bis-(3- diméthylaminopropoxy)-1,2-éthane et de 0,64 mol/kg dans la solution absorbante de MDEA de référence. 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 0,82 mol/kg avec une capacité d'absorption pour la solution absorbante de bis-(3-diméthylanninopropoxy)-1,2-éthane augmentée de 93 76 par rapport à la solution absorbante de MDEA de référence. A une pression partielle en 10 H2S de 0,15 bar, l'écart de taux de charge en H2S entre les deux solutions absorbantes est encore de 77% en faveur de la solution absorbante de bis-(3-diméthylaminopropoxy)-1,2- éthane. On constate donc que la solution aqueuse de bis-(3-diméthylaminopropoxy)-1,2- éthane à 30% poids a une capacité d'absorption de l'H2S plus élevée que la solution aqueuse de MDEA de référence à 50% poids de f\i1PEA à 40°C, dans la gamme de 15 pressions partielles en H2S comprise entre 0,05 et 0,15 bar correspondant à une gamme de pression partielle représentative des conditions industrielles usuelles. Exemple 3 : Calcul d'un _absorbeur à plateaux. Recherche d'une sélectivité maximale d'absorption de l'H2S par rapport au CO2 On met oeuvre l'étape d'absorption du procédé selon l'invention pour traiter un gaz naturel 20 dont la pression à l'entrée de l'absorbeur est de 71,9 bar et la température de 31,2°C. La composition molaire du gaz naturel à l'entrée de l'absorbeur est la suivante : 85% mol de méthane, 4,9%mol d'éthane, 1,41% de propane, 0,26% d'isobutane, 0,59% de n-butane, 0,15% d'isopentane, 0,30% de n-pentane et 0,14% de n-hexane. Le gaz contient par ailleurs 0,09% d'eau, 2,53% d'azote ainsi 2,13% de CO2 et 2,49% d'H2S. Les spécifications pour le 25 gaz traité sont de 2 ppmv pour H2S et 2%mol pour le CO2. Une sélectivité d'élimination de l'H2S vis à vis du CO2 maximale est donc requise, Le gaz brut, à un débit de 19 927 kmole/h, est mis en contact à contre-courant avec une solution aqueuse d'amine régénérée, caractérisée par des taux de charge de 7.10-4 mole de H2S par mole d'amine et de 3.10-3 mole de CO2 par mole d'amine, dans un absorbeur 30 équipés de plateaux à clapets à 4 passes, l'espacement entre les plateaux étant de 60 cm. La température de la solution d'amine régénérée en tête d'absorbeur est de 44,6°C. L'absorbeur est modélisé par n plateaux réels en prenant en compte de manière rigoureuse la géométrie des plateaux, sur chacun desquels les flux de gaz acides sont calculés en 3036975 22 utilisant l'approche du double film. Un calcul itératif permet de résoudre les bilans matière et thermique plateau par plateau et de calculer selon le nombre de plateaux n les profils de concentration en gaz acide et en température dans l'absorbeur. L'absorbeur est dimensionné par le nombre de plateaux nécessaire permettant d'atteindre la 5 spécification requise de 2ppmv H2S dans le gaz traité. On obtient pour chaque calcul ce nombre de plateaux n ainsi que la concentration en CO2 correspondante dans le gaz traité. On rappelle que la sélectivité d'absorption de H2S vis-à-vis du CO2 est définie par le rapport S des rendements d'élimination des deux gaz : (a) 10 Ces rendements d'élimination s'expriment respectivement par H,S FGasirulté X Y (1(;:trrté H2S C,cchrtli X Y Gul,brill et F . x '7 co, Gazbrut Occhr Dans ces expressions. F désigne le débit molaire de gaz acide, brut ou traité; y désigne la 15 fraction molaire en gaz acide, H2S ou CO2. Le tableau 2 ci-dessous compare les résultats obtenus par calcul pour une étape d'absorption mettant en oeuvre une solution aqueuse de MDEA contenant 47% poids de MDEA selon le procédé de référence à ceux obtenus en mettant en oeuvre une solution aqueuse de bis-(3-diméthylaminopropoxy)-1,2-éthane à 50% poids, et ne contenant pas de 20 TMHDA, selon le procédé de l'invention. (al) (a2) 3036975 23 Tableau 2 Cet exemple illustre le gain en sélectivité de 15% obtenu avec le procédé selon l'invention mettant en oeuvre une formulation de 1 bis-(3-diméthylaminopropoxy)-1,2-éthane à 50% poids sans TMHDA, par rapport au procédé de référence.The regeneration can be carried out at a pressure in the column C2 of between 1 bar and 5 bar, or even up to 10 bar and at a temperature in the column C2 of between 100 ° C. and 180 ° C., preferably between 110 ° C. and 180 ° C. ° C .: 1 170 ° C, more preferably between 120 ° C and 140 ° C. Preferably, the regeneration temperature in column C2 is between 155 ° C. and 180 ° C. in the case where it is desired to reinject the acid gases. Preferably, the regeneration temperature in column C2 is between 115 ° C and 130 ° C in cases where the acid gas is sent to the atmosphere or in a downstream treatment process, such as a Claus process or a tail gas treatment process. The process according to the invention advantageously allows selective removal of the H2S vis-à-vis the CO in the gas to be treated. Preferably, the process is carried out for the selective removal of H2S with respect to CO2 from natural gas comprising H2S and CO2. The H2S absorption selectivity for CO2 can be expressed by the S ratio of the removal efficiencies of the two gases: (a) These removal efficiencies are expressed respectively as 11, S r ( In these expressions, F denotes the molar flow rate of the gaseous effluent, whether crude or treated. y denotes the molar fraction of acid gas, H2S or 002. According to the invention, the elimination selectivity of the H2S with respect to the CO is greater than 1.1, preferably greater than 2, and even more preferably higher at 2.5 The examples below illustrate, in a nonlimiting manner, the synthesis of a nitrogen compound of general formula (I), bis (3-dimethylaminopropoxy) -1,2-ethane, as well as some of the performances of this compound when used in aqueous solution, without TMHDA, to eliminate acid compounds, such as CO2 or H2S, contained s in a gaseous effluent by contacting the gaseous effluent with the solution. EXAMPLE 1 Synthesis of Bis (3-dimethylaminopropoxy) -1,2-ethane At the laboratory scale, the synthesis of bis (3-dimethylaminopropoxy) -1,2-ethane is carried out as follows. 90.0 g (0.511 mol) of 1,2-bis (3-aminopropoxy) ethane and 0.5 g of a platinum-on-carbon catalyst are charged to an autoclave reactor. The reactor is then purged by the introduction of hydrogen up to 5 bar followed by degassing under reduced pressure. The operation is repeated 3 times. 250 g of an aqueous solution of formaldehyde at 37% by weight are then slowly introduced. The reactor is then stirred for 5 hours at 120 ° C. under a pressure of 20 bar of hydrogen. After returning to ambient temperature, the catalyst is filtered to isolate the liquid phase. The previous operation is reproduced and then the two liquid phases are joined and distilled. 137.3 g of a product whose NMR-13C spectrum detailed below is consistent with that of bis (3-dimethylaminopropoxy) -1,2-ethane are collected. 44.7 ppm: (CH 3) 2 N -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -CH 2 -N (CH 3) 2 55.8 ppm: (Cl-13) 2 N-Cl-12 CF12-CH2-O-CH2-Cl2-O-CH2-CF12-CF12-N (CF13) 2 27.2 ppm. (CH 3) 2 N-Cl-12-CF-12-Cl-12-Cl-12-CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -Cl-12-N (CF 13) 2 68.7 ppm: (Cl-13) 2N-CH 2 -CH2-CF12-O-CH2-CH2-CH2-O-CF12-CF12-CH2-N (CH3) 69.4ppm: (C1-C13) 2N-CF12-CF-12-CF12-O-CH2-CH2-O -CH2-C112-CF12-N (CH3) 2 3036975 EXPRrIni 7: Cn:) Absorption activity of H2S of an amine formulation for a process of trapping acid gas Performance of absorption capacity of H2S at 40 ° C of an aqueous solution of bis (3-dimethylaminopropoxy) -1,2-ethane according to the invention, containing 30% by weight of bis (3-dimethylaminopropoxy) -1,2-ethane , and not containing TMHDA, is compared with that of an aqueous solution of MDEA containing 50% by weight of MDEA, which constitutes a reference absorbent solution for a selective elimination in gas treatment. An absorption test at 40 ° C is carried out on aqueous amine solutions in a thermostatic equilibrium cell. This test consists in injecting into the equilibrium cell, previously filled with degassed aqueous amine solution, a known quantity of acid gas, of the H 2 S in this example, and then waiting for the establishment of the state of balanced. The quantities of acid gas absorbed in the aqueous amine solution are then deducted from the temperature and pressure measurements by means of material and volume balances. The solubilities are conventionally represented in the form of H 2 S partial pressures (in bar) as a function of the H 2 S feed rate (in moles of H 2 S / kg of absorbent solution and in moles of H 2 S / mol of amine). ). In the case of selective deacidification in natural gas treatment, the partial H 2 S pressures encountered in the acid gases are typically between 0.05 and 0.15 bar, at a temperature of 40 ° C. By way of example, in this industrial range, the rates of H2S feedstock obtained at 40 ° C. for various partial H 2 S pressures between the absorbent solution of MDEA at 50% by weight and the absorbent solution of bis (3-dimethylaminopropoxy) -1,2-ethane at 30 wt. Aqueous solution of bi,> (3-dimethylaminopropoxy) -1,2-ethane at 30% by weight at 40 ° C. Aqueous solution of MDEA at 50% by weight at 40 ° C. Charge rate in H2S (mol / kg) Partial pressure in H2S / bah 0.05 0.15 n 1.25 0 0 1.31 1.70 0.21 0.15 1 47 1.90 0.26 Loading rate in H2S (mol / mol of amine) Charge rate in H2S H2S (mol / kg) (nnol / mol) Table 1 3036975 21 At 40 ° C., whatever the partial pressure of H2S, the absorption capacity of the aqueous solution of bis- (3- dimethylaminopropoxy) -1.2-ethane according to the invention is greater than that of the MDEA solution: in fact, at a partial pressure of 0.05 bar, the loading rate of H2S is 1.25 mol / kg in the solution absorbent of bis- (3-dimethylaminopropoxy) -1,2-ethane and 0.64 mol / kg in the reference MDEA absorbent solution At a partial pressure of 0.10 bar H 2 S, the difference between the H2S load of the two absorbent solutions is 0.82 mol / kg with abso capacity for the absorbing solution of bis (3-dimethylaminopropoxy) -1,2-ethane increased by 93% over the reference MDEA absorbent solution. At a partial H 2 S pressure of 0.15 bar, the difference in H 2 S feed ratio between the two absorbent solutions is still 77% in favor of the bis (3-dimethylaminopropoxy) -1,2 absorbent solution. - ethane. It is therefore found that the aqueous solution of bis (3-dimethylaminopropoxy) -1,2-ethane at 30% by weight has a higher capacity to absorb H 2 S than the reference aqueous solution of MDEA at 50% by weight of at 40 ° C, in the range of 15 H 2 S partial pressures between 0.05 and 0.15 bar corresponding to a partial pressure range representative of the usual industrial conditions. Example 3: Calculation of a tray absorber. Investigation of a Maximum Selectivity of Absorption of H2S Relative to CO2 The process of absorption of the process according to the invention is carried out to treat a natural gas whose pressure at the inlet of the absorber is of 71.9 bar and the temperature of 31.2 ° C. The molar composition of the natural gas at the inlet of the absorber is as follows: 85% mol of methane, 4.9% mol of ethane, 1.41% of propane, 0.26% of isobutane, 0, 59% n-butane, 0.15% isopentane, 0.30% n-pentane and 0.14% n-hexane. The gas also contains 0.09% of water, 2.53% of nitrogen and 2.13% of CO2 and 2.49% of H2S. The specifications for the treated gas are 2 ppmv for H2S and 2% mol for CO2. A selectivity of removal of H2S with respect to maximum CO2 is therefore required. The raw gas, at a flow rate of 19 927 kmol / h, is contacted countercurrently with an aqueous solution of regenerated amine. characterized by filler levels of 7.10-4 moles of H2S per mole of amine and 3.10-3 moles of CO 2 per mole of amine, in an absorber 30 equipped with 4-way flap trays, the spacing between trays being 60 cm. The temperature of the regenerated amine solution at the top of the absorber is 44.6 ° C. The absorber is modeled by n real trays taking into account rigorously the geometry of the trays, on each of which the acid gas flows are calculated using the approach of the double film. An iterative calculation makes it possible to resolve the material and thermal balances plateau by plateau and to calculate, according to the number of plateaux n, the acid gas concentration and the temperature profiles in the absorber. The absorber is sized by the number of trays needed to achieve the required 2ppm 2 H 2 S specification in the treated gas. For each calculation, this number of plates n is obtained as well as the corresponding CO2 concentration in the treated gas. It is recalled that the selectivity of H2S absorption with respect to CO2 is defined by the ratio S of the elimination efficiencies of the two gases: (a) These elimination efficiencies are respectively expressed by H, S F. ## EQU1 ## wherein F denotes the molar flow rate of acid gas, crude or treated, y denotes the molar fraction of gas. acid, H2S or CO2 Table 2 below compares the results obtained by calculation for an absorption step using an aqueous solution of MDEA containing 47% by weight of MDEA according to the reference method to those obtained using an aqueous solution of bis- (3-dimethylaminopropoxy) -1,2-ethane at 50% by weight, and not containing TMHDA, according to the method of the invention. (a1) 3036975 Table 2 This example illustrates the gain in selectivity of 15% obtained with the process according to the invention using a formulation of 1 Bis (3-dimethylaminopropoxy) -1,2-ethane at 50 wt% without TMHDA, relative to the reference method.
5 La mise en oeuvre du procédé selon l'invention ici décrite permet également de réduire de 15% le débit de solvant mis en oeuvre. Il en résulte une diminution du diamètre de la colonne, passant de 3,51 à 3,41m. Le nombre de plateaux nécessaire pour atteindre une spécification de 2ppm H2S dans le gaz traité est également réduit de 16 à 12 plateaux. 350 -3;rz Tr- Yco2 [%molsec] YH2S [ppm molsec] % élimination H2S % élimination 002 Sélectivité H2S/CO2 1,38 2 100,0% 37% 2,67 100,0% 43% 2,33 2 Lt,JibPi cle solvant m3/17./ Diamètre jrn] Nombre de Plateaux Forrrular5<rrn selon l'inveri,-,n 1,26 3,51 3,41 16 12 3036975 24 Exemple 4 : Calcul d'un absorbe à plateaux. Recherche d'une capacité d'absorption maximale en gaz acide (HyS et CO:1 On met oeuvre l'étape d'absorption du procédé selon l'invention pour traiter un gaz naturel dont la pression à l'entrée de l'absorbeur est de 66,8 bar et la température de 43,5°C. La 5 composition molaire du gaz naturel à l'entrée de l'absorbeur est la suivante : 84,62% mol de méthane, 2,44%mol d'éthane, 1,37% de propane, 0,31% d'isobutane. 0,67% de n-butane, 0,25% d'isopentane, 0,28% de n-pentane et 0,37% de n-hexane. Le contient par ailleurs 0,11% d'azote ainsi 5,51% de CO2 et 4,05% d'H2S. Les spécifications pour le gaz traité sont de 2 ppmv pour H2S et296nno| pour le 002. On recherche dans ce cas à minimiser le débit 10 de solution abso[b8nteà mettre en oeuvre du ao|vantpOurune élimination totale H2S et un rendement d'élimination du CO2 fixé à 66%. Le gaz brut à un débit de 15025 kmole/h est mis en contact à contre-courant avec une solution aqueuse d'amine régénérée, caractérisée par des taux de charge de 7.10-4 mole de H2S par mole d'amine et de 3.10-3 mole de CO2 par mole d'amine, dans un absorbeur 15 équipés de plateaux à clapets à4 passes, l'espacement entre les plateaux étant de 60cm. La température de la solution d'amine régénérée en tête d'absorbeur est de 57,7°C. L'absorbeur est modélisé comme dans l'exemple précédent. L'absorbeur est dimensionné par le nombre de plateaux nécessaire permettant d'atteindre la spécification requise de 2% de CO2 dans le gaz traité. On obtient pour chaque calcul ce 20 nombre de plateaux n ainsi que la teneur en H2S résiduelle, inférieure à 2ppm. Le tableau 3 ci-dessous compare les résultats obtenus par calcul pour une étape d'absorption mettant en oeuvre une solution aqueuse de MDEA contenant 46% poids de MDEA selon le procédé de référence à ceux obtenus en mettant en oeuvre une solution aqueuse de bis-(3-diméthylaminopropoxy)-1,2-éthane à 50% poids, et ne contenant pas de 25 TMHDA, selon le procédé de l'invention.The implementation of the process according to the invention described here also makes it possible to reduce by 15% the solvent flow rate used. This results in a decrease in the diameter of the column, from 3.51 to 3.41m. The number of trays needed to achieve a 2ppm H2S specification in the treated gas is also reduced from 16 to 12 trays. 350 -3; rz Tr- Yco2 [% molsec] YH2S [ppm molsec]% H2S% removal% 002 H2S / CO2 selectivity 1,38 2 100,0% 37% 2,67 100,0% 43% 2,33 2 Lt, JibPi solvent m3 / 17. / Diameter jrn] Number of plates Forrrular5 <rrn according to the invert, -, n 1,26 3,51 3,41 16 12 3036975 24 Example 4: Calculation of a absorbe trays . Search for a Maximum Acid Gas Absorption Capacity (HyS and CO: 1 The absorption step of the process according to the invention is carried out to treat a natural gas whose pressure at the inlet of the absorber is of 66.8 bar and the temperature of 43.5 ° C. The molar composition of the natural gas at the inlet of the absorber is as follows: 84.62 mol% of methane, 2.44 mol% of ethane , 1.37% propane, 0.31% isobutane, 0.67% n-butane, 0.25% isopentane, 0.28% n-pentane and 0.37% n-hexane. It also contains 0.11% of nitrogen and 5.51% of CO2 and 4.05% of H2S.The specifications for the treated gas are 2 ppmv for H2S and 296nno for 002. In this case, the flow rate of the abso solution should be minimized by using a total removal of H2S and a CO2 removal efficiency of 66% .The raw gas at a flow rate of 15025 kmol / h is brought into contact with countercurrent with an aqueous solution of regenerated amine, characterized p ar charge rates of 7.10-4 moles of H2S per mole of amine and 3.10-3 moles of CO2 per mole of amine, in an absorber 15 equipped with 4-pass flap trays, the spacing between trays being 60cm. The temperature of the regenerated amine solution at the top of the absorber is 57.7 ° C. The absorber is modeled as in the previous example. The absorber is dimensioned by the number of trays necessary to achieve the required specification of 2% CO2 in the treated gas. This number of plates n is obtained for each calculation, as is the residual H2S content of less than 2 ppm. Table 3 below compares the results obtained by calculation for an absorption step using an aqueous solution of MDEA containing 46% by weight of MDEA according to the reference method to those obtained by using an aqueous solution of bisphenol. (2-dimethylaminopropoxy) -1,2-ethane at 50% by weight, and not containing TMHDA, according to the method of the invention.
3036975 Formua 25 bise- 1,2étharm? 5(te/.., oids sel'nl'friventlon 46% p<qcls MDEA Gaz TraitÉ,. 2,0 2,0 0,2 1,3 urr 601173 3,81 3,90 24 28 YCO2 [Amolsec] YH2S [ppm molsec] DébUd.:, solvant ',1773/h] [m](4 asses) Jb Plateaux Tableau 3 La mise en oeuvre du procédé selon l'invention ici décrite permet de réduire de 17% le débit de solution absorbante mis en oeuvre. Il en résulte une diminution du diamètre de la colonne, passant de 3,90 à 3,81m.3036975 Formua 25 bise- 1,2etharm? ###, ## STR2 ##, ## STR2 ## [ppm molsec] DEBUID:, solvent ', 1773 / h] [m] (4 asses) Jb Trays Table 3 The implementation of the process according to the invention described here makes it possible to reduce by 17% the flow rate of absorbing solution set This results in a decrease in the diameter of the column, from 3.90 to 3.81m.
5 Le nombre de plateaux nécessaire pour atteindre une spécification de 2% en GO2 dans le gaz traité est également réduit de 28 à 24 plateaux.The number of trays needed to achieve a 2% GO 2 specification in the treated gas is also reduced from 28 to 24 trays.
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