MX2011004480A - Metodo para tratar una corriente absorbente de diamina. - Google Patents

Abstract

Un absorbente de diamina contiene sales estables al calor se regenera al usar un proceso de intercambio iónico en donde se limita la concentración de sales estables al calor en la corriente de alimentación provistas a la unidad de intercambio catiónico.

Description

METODO PARA TRATAR UNA CORRIENTE ABSORBENTE DE DIAMINA CAMPO DE LA INVENCIÓN En un aspecto, la descripción se refiere a un método para tratar una corriente absorbente de diamina que comprende por lo menos una sal estable al calor. En un aspecto particularmente preferido, la descripción se refiere a un método para operar un proceso de intercambio iónico durante la regeneración de un absorbente de diamina de gas ácido.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se conoce bien la separación de gases de ácido tales como dióxido de azufre (S02) o dióxido de carbono (C02) de corrientes de gas tales como corrientes de gas de desecho, o corrientes que contienen hidrocarburos por medio de absorción en solventes de amina acuosos. Muchos de estos procesos, que se denominan como procesos para tratar aminas, se describen en "Gas Purification" , 5a. edición, Ed. Arthur L. Kohl y Richard B. Nielsen, Gulf Publishing Company, Houston, Tx.

Los procesos para tratar aminas usan un solvente amina regenerable por lo que el gas ácido se captura en el solvente una temperatura y el gas ácido se desorbe o separa del solvente, generalmente a una temperatura superior.

Ref. 219014 El solvente de amina para remover un componente de gas ácido dado de una corriente de alimentación se puede elegir de manera que el gas ácido puede removerse del solvente por separación de vapor. Si se usa separación de vapor, entonces con el fin de separar el gas ácido del solvente, el gas ácido deberá ser volátil mientras está en solución. Preferiblemente, la constante de ionización de ácido del ácido conjugado de la amina (la pKa) tiene un valor no mayor a aproximadamente 3 o 4 unidades superiores a la pKa del gas de ácido. Si esta diferencia en pKa es mayor a aproximadamente 3 ó 4 unidades, entonces la sal formada entre la amina y el ácido es muy estable para ser disociada prácticamente por separación de vapor.

En operación comercial, los procesos de captura de gas ácido experimentan ingresos y/o en generación de proceso de ácidos que son más fuertes que los ácidos para los cuales está diseñado el proceso de remoción. Estos ácidos más fuertes forman sales con el solvente de amina que no se puede regenerar con vapor y por lo tanto se llaman sales de amina estables al calor, o solo sales estables al calor.

Si se permite que se acumulen las sales estables al calor, eventualmente naturalizarán toda la amina del solvente, por lo que se vuelve incapaz de reaccionar y remover el componente de gas ácido como se pretende. Consecuentemente, es conveniente la provisión de remoción de sales estables al calor para sistemas en donde se pueden acumular ácidos fuertes en el solvente de amina.

Se conocen varios medios para la remoción de sales estables al calor de soluciones para tratar gas amina. Estos incluyen destilación de la amina libre lejos de la sal a presión atmosférica o subatmosférica (véase por ejemplo "Gas Purification" , p. 255ff) , electrodiálisis (véase por ejemplo US 5,292,407) e intercambio iónico (ver por ejemplo 4,122,149; US 4,113,849; US 4,970,344; US 5,045,291; US 5,292,407; US 5,368,818; US 5,788,864 y US 6,245,128).

Un problema con los procesos de intercambio iónico es que el medio de intercambio iónico o la resina deben ser regenerados periódicamente. Durante la fase de carga del proceso de intercambio iónico, la capacidad de extracción del anión de la resina de intercambio de aniones y, la capacidad de extracción de cationes de la resina de intercambio catiónico, se reducen en forma de sales estables al calor se remueven del solvente de amina. En caso de agotamiento o reducción de la capacidad de eliminación del anión de la resina de intercambio iónico por una cantidad particular, la alimentación del solvente de amina rica en sales estables al calor a la resina de intercambio iónico se determina de manera que a la resina de intercambio iónico puede regenerarse. Durante la regeneración de la resina de intercambio iónico, el solvente de amina puede ser desplazado del lecho de resina de amina mediante el uso de grandes volúmenes de agua para lavar el lecho de resina. Esto se traduce en la producción de una solución diluida de solvente de amina. Posteriormente, el flujo de agua de lavado se termina y un agente de regeneración de las resinas se proporciona al lecho reasignado. El agente de regeneración de las resinas puede ser lavado del lecho de resina para completar la regeneración del lecho de resina.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN De acuerdo con uno de los aspectos de la presente descripción, se proporciona un método mejorado para el funcionamiento de un proceso de intercambio iónico para eliminar las sales estables al calor de un gas ácido absorbente. El gas ácido absorbente se obtiene preferiblemente a partir de una unidad de recuperación de gases ácidos. De acuerdo con este método, un proceso de intercambio iónico puede ser operado a fin de reducir la pérdida de gas ácido absorbente y/o reducir la dilución del gas ácido absorbente que se recupera durante el proceso de regeneración de intercambio iónico y se regresa a la unidad de recuperación de gas ácido. En particular, sorprendentemente se ha determinado que el contacto con una corriente diamina absorbente con una resina de intercambio catiónico ácido, en donde la corriente de diamina absorbente alimenta a la resina comprende una baja concentración de sales estables al calor, aumenta al máximo la extracción de cationes y da como resultado la pérdida de diamina inferior.

En funcionamiento, la corriente de diamina absorbente se puede obtener de una unidad de recuperación de gases ácidos. La unidad de recuperación de gas ácido incluye preferiblemente una unidad de absorción y una unidad de regeneración, que preferiblemente son operado,s cíclicamente. En consecuencia, el absorbente se carga con gas ácido en la unidad de absorción y se remueve por lo menos algo del gas ácido del absorbente en la unidad de regeneración. En consecuencia, el absorbente se recicla continuamente durante del proceso. De vez en cuando, el absorbente fresco puede ser añadido para sustituir el absorbente que se pierde durante la operación el proceso.

En la unidad de absorción, un gas de la alimentación (por ejemplo, un gas de desecho) que contiene al menos un gas ácido, como el dióxido de azufre (S02) , dióxido de carbono (C02) , óxidos de nitrógeno (NOx) y combinaciones de uno o más de estos gases, se pone en contacto con un material absorbente, como al pasar el gas de la alimentación a través de una columna de absorción. A medida que el gas de la alimentación pasa a través de la columna, por lo menos algunos de uno o más gases ácidos son absorbidos por un absorbente de diamina que produce una corriente de diamina absorbente, que también puede ser denominado como un absorbente corriente utilizado.

En la unidad de regeneración, la corriente absorbente utilizada es tratada para eliminar al menos algunos de los gases ácidos que han sido absorbidos por el absorbente. El absorbente preferiblemente es regenerado mediante el uso de vapor, por ejemplo, al pasar la corriente absorbente usada a través de un separador de vapor, en donde mediante el uso de vapor, el gas ácido se disocia del solvente de amina. Inevitablemente, los ácidos que no pueden disociarse del solvente de amina mediante el uso de calor permanecen en el absorbente en forma de sales de amina estables al calor.

Por lo menos parte de la corriente de diamina absorbente que comprende al menos una sal estable al calor, por ejemplo, una corriente de purga, se retira de la unidad de recuperación de gas ácido, preferiblemente después de la regeneración del absorbente, pero antes de la reutilización de los absorbentes en el paso de la absorción y después se dirige a la unidad de intercambio iónico. La unidad de intercambio iónico abarca preferiblemente una unidad de intercambio aniónico (de preferencia que contenga uno o más lechos de intercambio aniónico) en donde los aniones de las sales estables al calor, tales como uno o más de sulfatos, tiosulfatos, sulfatos, cloruros, nitratos y los ácidos orgánicos son eliminados después por una unidad de intercambio catiónico (de preferencia que contenga uno o más lechos de intercambio catiónico) en donde se remueven los cationes de las sales estables al calor, tales como uno o más de sodio, potasio y litio. Las unidades de intercambio aniónico y catiónico funcionan cada una preferiblemente de acuerdo con la siguiente secuencia: 1. Establecer contacto con el absorbente y medio de intercambio iónico para eliminar aniones o cationes de sales estables al calor del absorbente. 2. Proporcionar agua potable de lavado para el medio intercambio iónico para remplazar absorbente del medio y, opcionalmente , reciclar al menos una parte del agua de lavado para la unidad de recuperación de gases ácidos (paso de regeneración de lavado de pre-resina) . 3. Establecer contacto del medio de intercambio iónico con un agente de regeneración para regenerar el medio de intercambio iónico. 4. Proporcionar agua de lavado para el medio de intercambio iónico para eliminar el agente de regeneración del medio.

Se ha determinado que cuando la corriente de absorbente de diamina alimentada a la unidad de intercambio catiónico tiene una concentración de sales menos estables al calor es aproximadamente 1 equivalente/mol de unidad de diamina, el proceso de intercambio catiónico puede ser operado para reducir el contenido de sales estables al calor del absorbente mientras que reduce sorprendentemente la dilución del absorbente y/o la pérdida de absorbente. Se entenderá que, como se usa en la presente, la concentración de sales estables al calor se refiere a la concentración de aniones que forman las sales estables al calor. Los términos "equivalente/mol de unidad de diamina", "eq/mol de diamina" o " sal de amina estable al calo /mol de unidad de diamina" , son definidos como la concentración (mol · L"1) de aniones (por ejemplo sulfato, S042") , multiplicado por su carga respectiva absoluta (en el caso de S042", la carga total es de 2) , dividida por la concentración de la diamina absorbente (mol^L-1) . La necesidad de multiplicar la concentración de los aniones por su carga respectiva se debe a que la multiplicidad de los aniones cargados (como el S042~) puede secuestrar dos moléculas de diamina absorbente.

Durante la etapa de lavado de regeneración de pre-resina, el absorbente de amina se enjuaga del lecho de resina. Si la concentración de la amina es lo suficientemente alta (por ejemplo, 500 ppm) , entonces el flujo de agua de lavado gastado se puede reciclar a la unidad de captura de gases ácidos para evitar la pérdida del absorbente. Si la concentración de aminas es menor, entonces la adición del agua de lavado para el absorbente que circula en la unidad de captura de gas ácido diluiría excesivamente el absorbente. En consecuencia, se perderá al menos una parte del absorbente de amina que se añade desde el lecho de resina durante la etapa de lavado antes de la regeneración de la resina. Intuitivamente, por lo general se considera preferible tratar un flujo de absorbente que tiene una mayor concentración de sales estables al calor, ya que, durante la etapa de lavado antes de la regeneración de la resina, se perderá algo del absorbente para evitar la dilución excesiva de absorbente reciclado. El uso de una corriente más concentrada permitiría un mayor régimen de remoción de sales estables al calor del lecho de intercambio iónico, lo que requiere que sea tratado menos absorbente y, en consecuencia se reduce la pérdida de absorbente en el paso de lavado antes de la regeneración de la resina.

Sin embargo, se ha determinado inesperadamente que una baja concentración de sales de amina estables al calor en la corriente de alimentación a la unidad de intercambio catiónico de como resultado una pérdida de amina menor, debido a que durante la remoción de cationes con una resina de intercambio catiónico ácido, las moléculas de amina con carga positiva, especialmente moléculas de amina con carga doble, también serán absorbidas por la resina en competencia con la absorción de cationes. Cuando la concentración de las sales estables al calor en la corriente absorbente de amina es menor que aproximadamente 1 equivalente/mol de la unidad de diamina, las moléculas de diamina poseen menor número de cargas positivas, y significativamente menos aminas que poseen dos cargas positivas. Esto tiene varios resultados. En primer lugar, más cationes de sales estables al calor son retenidas en la resina y, en consecuencia, la eliminación de los cationes de las sales estables al calor es mayor en la resina lo cual da como resultado la producción de una resina ácida de intercambio catiónico utilizada o gastada y una corriente de absorbente de diamina grasa de sales. En segundo lugar, se absorbe menos absorbente de amina en la resina, lo cual da como resultado una reducción en la pérdida del absorbente de amina durante la regeneración del lecho de intercambio catiónico. En tercer lugar, durante la etapa de lavado de regeneración de pre-resina, la primera parte de la corriente de agua de lavado gastado puede tener una concentración relativamente alta del absorbente de amina que permite que la porción de la corriente sea regresada a la unidad de recuperación de gas ácido. La primera parte de la corriente de agua de lavado gastada posee una concentración relativamente alta del absorbente de amina dado que una parte del absorbente de amina no está unida químicamente a la resina catiónica, sino que, físicamente se encuentra en el volumen vacío de la resina catiónica. En consecuencia, la corriente de agua de lavado gastada de la etapa de regeneración de pre-resina expulsa el absorbente de amina de la capa de resina durante la etapa de lavado.

Por consiguiente, en una encarnación, la revelación se relaciona con un método para tratar un flujo de diamina absorbente que comprende al menos una sal de calor estable, el método que abarca: (a) la obtención de la secuencia de absorbente de diamina de una unidad de recuperación de gases ácidos, la corriente de absorbente de diamina que tiene una concentración de sales estables al calor que es menor que aproximadamente 1 equivalente/mol de unidad de diamina, y, (b) poner en contacto la corriente de diamina absorbente con una resina de intercambio catiónico acida y generar una corriente de diamina grasa de sales y se utiliza la resina ácida de intercambio catiónico.

En cualquier modalidad, por lo menos una sal estable al calor puede ser por lo menos una sal de metal alcalino de un ácido fuerte. Un ácido fuerte es un ácido que se ioniza casi completamente en una solución acuosa. Preferiblemente, el ácido fuerte abarca ácido sulfúrico, ácido nítrico o ácido clorhídrico o combinaciones de los mismos .

En cualquier modalidad, el metal alcalino puede abarcar sodio o potasio.

En cualquier modalidad, la resina de intercambio catiónico ácida puede ser una resina de ácido fuerte.

En cualquier modalidad, la concentración de las sales estables al calor puede ser inferior a 0.7 equivalentes/mol de diamina, preferiblemente menor a cerca de 0.5 equivalentes/mol de diamina y, preferiblemente, a menos de 0.2 equivalentes/mol de diamina.

En cualquier modalidad, el método puede comprender reciclar más la corriente de la diamina grasa de sales a la unidad de recuperación de gas ácido.

En cualquier modalidad, el método puede comprender enjuagar absorbente de diamina residual de la resina de intercambio catiónico ácida usada con agua y generar una corriente de agua de lavado gastada rica en el absorbente de diamina. De preferencia, o todo o una porción y más preferiblemente solo una porción de la corriente de agua de lavado gastada se recicla a la unidad de recuperación de gas ácido. Alternativamente, o además, el método además puede comprender el paso de regenerar la resina de intercambio catiónico ácida con un ácido y enjuaga subsiguientemente la resina de intercambio catiónico ácido con agua.

En cualquier modalidad, el método además puede comprender poner en contacto la corriente de absorbente de diamina con una resina de intercambio aniónico básico y al generar una solución absorbente de diamina grasa aniónica y al usar por lo menos una porción de la corriente absorbente de diamina grasa aniónica en la etapa (b) . De preferencia, la totalidad o una parte, y preferiblemente sólo una parte, de la corriente de agua de lavado gastada se recicla a la unidad de recuperación de gas ácido. Como alternativa, o además, el método puede comprender el paso de la regeneración de la resina ácida utilizada de intercambio catiónico con un ácido y, posteriormente enjuagar la resina de intercambio catiónico ácido con agua.

En cualquier modalidad, el método puede comprender además el contacto con la corriente de absorbente de diamina con una resina de intercambio de aniones básicos y la generación de una solución de aniones absorbente de diaminas puras y que usa al menos una parte de la diamina del anión magra flujo de absorbente en el paso (b) . Preferiblemente, el flujo de aniones absorbente de diaminas puras comprende una primera porción y una segunda porción, la primera parte se utiliza en el paso (b) y la segunda parte se regresa a la unidad de recuperación de gas ácido. La primera porción que se dirige a la resina de intercambio catiónico ácida puede tener una concentración de sales estables al calor que es inferior a 0.7 equivalentes/mol de diamina, y preferiblemente menos de 0.5 equivalentes/mol de diamina y, preferiblemente, inferior a aproximadamente 0.2 equivalentes/mol de diamina.

En cualquier modalidad, la resina de intercambio aniónico de base puede ser una resina de base débil.

Será apreciado por los expertos en la materia que _ cualquiera de estas modalidades alternativas pueden ser utilizada individualmente o en combinación en un solo proceso, como se ejemplifica en una modalidad preferida descrita en la presente, o en cualquier subcombinación general. En consecuencia, se pueden utilizar dos o más modalidades alternativas en un proceso.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA FIGURAS Estas y otras ventajas de la invención serán entendidas más total y completamente de acuerdo con la siguiente descripción de las modalidades preferidas de la invención en las cuales : La figura 1 es un diagrama de flujo del proceso simplificado de una unidad de recuperación de gases ácidos, que muestra un flujo que lo conecta a una unidad de intercambio de cationes ácidos de acuerdo con una modalidad de esta descripción; La figura 2 es un diagrama de flujo de la unidad de recuperación de gas ácido, que incluye una unidad de absorción y una unidad de regeneración, de acuerdo con una modalidad de esta descripción; La figura 3 es un diagrama de flujo simplificado de una unidad de intercambio de cationes ácidos de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La figura 4 es un diagrama de flujo simplificado de una unidad básica de intercambio aniónico que muestra una secuencia que lo une a un proceso de intercambio de cationes ácidos ; La figura 5 es una gráfica que muestra la concentración de sodio y de la amina de la salida del efluente de una capa de resina de cationes durante la regeneración de la resina, medida en volumen del lecho de agente de la regeneración, y, La figura 6 es una gráfica que muestra la concentración de sodio y de la amina del regenerador durante el paso de la regeneración de una columna de intercambio catiónico ácido, en donde diversas concentraciones de sales estables al calor están presentes en la corriente de absorción rica en sales estables al calor alimentada a la columna de intercambio de cationes ácidos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Mientras que en un aspecto la descripción se refiere a un método para tratar un flujo de absorbente de diamina, la descripción se ejemplifica en combinación con una unidad de recuperación de gases ácidos utilizados para recuperar los gases ácidos de un gas de alimentación.

Como puede comprobarse en el diagrama de flujo simplificado de la Figura 1, una unidad de recuperación de gas ácido 14 está integrada con una unidad de intercambio de iones 18 que incluye una resina de intercambio catiónico. La resina de intercambio catiónico elimina los cationes de sales estables al calor de un absorbente de diamina. Una corriente absorbente de diamina 16 se transfiere desde la unidad de recuperación de gas ácido 14 a la resina de intercambio catiónico acida 18. Una corriente absorbente de diamina que comprende sales estables al calor, a una concentración de menos de aproximadamente 1 equivalente/mol de la unidad de diamina (una corriente de absorbente rica en sales estables al calor) se pone en contacto con la resina de intercambio catiónico ácido para producir una corriente de diamina grasa de sales 20, que es reciclado de nuevo a la unidad de recuperación de gas ácido de 14 al volver a utilizarse como un absorbente de gases ácidos. Se entenderá por los expertos en la materia que una resina de intercambio catiónico ácida puede llegar a ser sustancial o completamente saturado que da como resultado una resina ácida de intercambio catiónico usada o gastada, lo que requiere la regeneración de la resina.

Será apreciado que cualquier diseño particular, que en la técnica se sabe que puede ser utilizado para la unidad de recuperación de ácido y que las modalidades que se muestran en las figuras 1 y 2 son ilustrativas. Por ejemplo, un gas de la alimentación sólo puede contener un gas como objetivo (por ejemplo, dióxido de azufre) o una pluralidad de gases de destino (por ejemplo, dióxido de azufre y dióxido de carbono) . Si una pluralidad de gases son objeto de retiro del gas de la alimentación, la unidad de recuperación de ácido puede tener una pluralidad de zonas de absorción, cada una de los cuales puede utilizar una secuencia de diferentes solventes para producir así una pluralidad de corrientes de solvente que pueden ser regeneradas por separado, por ejemplo, el vapor de extracción. En consecuencia, se apreciará que el flujo de gas de la alimentación sólo puede contener uno o una pluralidad de gases ácidos, por ejemplo, S02 y/o H2S, y/o C02 y/o NOx y que la corriente de gas de la alimentación puede ser tratada de forma secuencial en las diferentes etapas para reducir la concentración de cada gas ácido por debajo de un nivel predeterminado. En consecuencia, una corriente de gas de la alimentación puede ser una amina en contacto con el primer solvente para reducir la concentración de un gas ácido en primer lugar, por ejemplo, S02, por debajo de un nivel predeterminado. La corriente de gas de la alimentación a continuación, puede ponerse en contacto con el segundo solvente de amina para capturar selectivamente un segundo gas ácido, por ejemplo, el C02 de la corriente de gas de la alimentación. Alternativamente, dos o más gases pueden ser removidos en la etapa de tratamiento. En consecuencia, un solvente puede ser utilizado para capturar dos o más gases de la corriente de gas de la alimentación. Será apreciado que puede haber más que una etapa de tratamiento.

Las sales estables al calor pueden acumularse en el solvente utilizado en cada etapa del tratamiento. Por lo tanto, al menos una porción de cada corriente de solvente, por e emplo, un flujo de purga, puede ser alimentado por separado a una unidad de intercambio iónico para eliminar las sales estables al calor del solvente. Por ejemplo, un primer ciclo de solventes se puede proporcionar para la eliminación de dióxido de azufre de un gas ácido, mediante el uso de un primer solvente y la regeneración del primer solvente. Un segundo ciclo de solventes se puede proporcionar para la eliminación de dióxido de carbono del gas ácido con un segundo solvente posterior a la eliminación del dióxido de azufre y la regeneración del segundo solvente. En este caso, una unidad de intercambio iónico primero se puede utilizar para eliminar las sales estables al calor del primer absorbente de amina y una segunda unidad de intercambio iónico se puede utilizar para eliminar las sales estables al calor del segundo absorbente de amina. También se aprecia que cada unidad de intercambio iónico puede comprender uno o varios de los reactores o columnas de intercambio catiónico ácidos y puede utilizar los tanques de alimentación y los tanques de depósito como se conocen en la materia, como para su uso para garantizar una alimentación continua de un ácido columna de intercambio catiónico y la reducción de los aumentos repentinos en el proceso, mientras que una o varias columnas se pueden tomar fuera de línea para la regeneración. Alternativamente, se puede apreciar que cada solvente puede ser tratado por separado en una sola unidad de ácido de intercambio catiónico.

El gas de la alimentación proporcionada al proceso de recuperación de gases ácidos puede ser de cualquier corriente de gas que contiene al menos un gas ácido. Preferiblemente, el flujo de gas de la alimentación contiene al menos una de S02, C02, H2S y NOx, y preferiblemente contiene al menos S02 y/o C02. El gas de alimentación puede ser una corriente de gas de proceso o de una corriente de gas residual obtenido de diversas fuentes. Por ejemplo, la corriente de gas de la alimentación puede ser: (a) Gas natural amargo, que comprende metano, otros hidrocarburos, sulfuro de hidrógeno, dióxido de carbono y agua, cercano a la presión elevada de hasta 100 bar y temperaturas moderadas cercanas a la ambiente. (b) Gases de combustión procedentes de la combustión de combustibles fósiles libres de azufre que comprenden nitrógeno, oxigeno, dióxido de carbono y agua una presión cercana a la atmosférica y temperatura elevada de hasta 200°C o incluso más. (c) Gases de combustión procedentes de la combustión de azufre de los combustibles fósiles que los contienen, comprenden nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, dióxido de azufre, trióxido de azufre y agua a presión atmosférica y la temperatura considerablemente elevada de hasta 200°C o incluso más. (d) Gas de escape de la planta de ácido sulfúrico que comprende nitrógeno, oxígeno, dióxido de azufre y trióxido de azufre a una presión cercana a la atmosférica y temperatura moderadamente elevada de menos de 200°C.

Cuando el dióxido de azufre se disuelve y reacciona con el agua, produce ácido sulfúrico, H2S03, que es un ácido sustancialmente fuerte (pKai = 1.8) que el ácido carbónico, H2C03 (pKal = 6.4), producido por la hidratación de dióxido de carbono o sulfuro de hidrógeno (pKal = 7.0) . Si se desea capturar el dióxido de azufre de un gas de alimentación al usar un proceso de recuperación regenerable de gas ácido, a continuación, preferiblemente se utiliza una amina apropiada débil, por ejemplo, que tiene un pKa menor a 6. La amina débil no es capaz de capturar alguna cantidad significativa de emisiones de C02, que permanece en el gas tratado. En consecuencia, como una amina débil puede ser utilizada para la captura selectiva de S02 a partir de una alimentación de gas que contiene S02 y C02. Por el contrario, la niebla de ácido sulfúrico (pKa2 = -3) es tan fuerte que forma absorbentes amina de S02 regenerables de sales estables al calor.

El solvente de alcanolamina utilizado para la captura selectiva de S02 puede ser cualquiera de los descritos en la patente de US no. 5.019.361, la descripción de la cual se incorpora en la presente por referencia. En particular, el solvente puede ser representado por la fórmula estructural: R2 R3 i i N—R1—N I I R5 R4 en donde R1 es alquileno de dos o tres átomos de carbono, R2, R3, R4 y R5 pueden ser iguales o diferentes y pueden ser hidrógeno, alquilo (por ejemplo, alquilo inferior de 1 a 8 átomos de carbono, que incluyen cicloalquilos) , hidroxialquilo (por ejemplo hidroxi alquilo inferior de 2 a 8 átomos de carbono) , aralquilo (por ejemplo, de alrededor de 7 a 20 átomos de carbono) , arilo (preferiblemente monocíclico o bicíclico) , alcarilo (por ejemplo de 7 a 20 átomos de carbono) , y cualquiera de R2, R3, R4 y R5 puede formar estructuras cíclicas. Las diaminas son compuestos orgánicos que contienen dos átomos de nitrógeno y con frecuencia se prefieren debido a su disponibilidad comercial y una viscosidad más baja en general. Las aminas son preferiblemente diaminas terciarias, en vista de su estabilidad. Sin embargo, otros pueden ser utilizados, siempre y cuando existan condiciones oxidativas o térmicas moderadas para minimizar la reacción química del solvente. Con frecuencia, la sal absorbente de aminas preferidas tiene un grupo hidroxialquilo como un sustituto en un grupo amino.

En algunos casos, el sustituto hidroxi se cree que retarda la oxidación del sulfito o bisulfito a sulfato.

Para permitir que una alta carga de dióxido de azufre recuperable sea absorbida en el medio de absorción en condiciones de presión atmosférica, es preferible que la forma amina libre del absorbente de amina tenga un peso molecular menor a 300, preferiblemente menor a 250. Con frecuencia, las diaminas terciarias de la fórmula: R2 R2 N—R1— N | | R2 R2 en donde R1 es un grupo alquileno, que contiene de 2 a 3 átomos de carbono como una cadena lineal o como una cadena ramificada, y cada R2 es el mismo o diferente y es un grupo alquilo, tales como metilo o etilo, o un grupo hidroxi-alquilo, tales como 2-hidroxietilo . En una modalidad, las aminas pueden ser una o más de N, ?,?'?' (trimetil) -N- (2-hidroxietil) -etilendiamina (pKa = 5.7), ?,?,?',?'-tetrametiletilenediamina (pKa = 6,.l), ?,?,?' ,?' -tetraquis (2-hidroxietil) etilendiamina (pKa = 4.9), (2-hidroxietil) etilendiamina (pKa = 6,.8); ?,?,?',?1 dimetilpiperazina (pKa 4.8); ?,?,?' ,?' -tetraquis (2-hidroxietil) -1 , 3-diaminopropano, y 1 , 1 -dimetil-N, N-bis (2-hidroxietil) etilendiamina. También se incluyen entre las diaminas útiles los compuestos heterocíclicos , tales como piperazina (pKa = 5.8) . Los valores de pKa son para el nitrógeno absorbente.

Si se desea capturar gases de ácidos débiles, tales como H2S y/o C02, a continuación, una amina más fuerte de pK un > 7.5, se utilizan monoetanolamina, dietanolamina o metildietanolamina. Los ácidos considerablemente más fuertes que el H2S o ácido carbónico se forman sales estables al calor. Ejemplos de ello son S02, ácido fórmico, ácido acético, ácido clorhídrico, ácido sulfúrico y ácido tiociánico.

Las aminas de solvente de dióxido de carbono pueden ser, aminas primarias, secundarias o terciarias con pKa's en el rango de 6.0 a 10, 6.5 - 10, o 6.0 a 9.5. Para evitar la pérdida de la amina con el gas tratado, las aminas tienen preferiblemente una presión de vapor inferior a 1 mm Hg a 50°C en el solvente. Las aminas son ácido 4- (2-hidroxietil) -1-piperazinetansulfónico (pKa=7.5), el ácido morfolinoetansulfónico (pKa = 6.1), N- (2-hidroxietil) etilendiamina (pKa 1= 9.5, pKa 2 = 6.5 ), piperazina (pKa 1= 9.8, pKa 2 = 5.6), N- (2-hidroxietil) piperazina (pKa 1= 9.0, pKa 2 = 4.5), benzimidazoles (pKn, 5.5), y ?,?'-bis (2-hidroxietil) piperazina (pKa 1= 7.8, pKa 2 = 3.9) y sus mezclas .

Si se desea capturar S02 y C02, a continuación, para evitar todos los S02 que forman una sal estable de calor en el proceso de captura de C02, el S02 preferiblemente se capta primero con un solvente apropiado. El C02 es eliminado en un segundo paso. Dado que el sulfuro de hidrógeno no es termodinámicamente estable en presencia de S02 o el oxígeno, sólo se encuentran concentraciones menores generalmente en S02 y 02 que contienen secuencias.

Como se muestra en la Figura 2, el acceso se ejemplifica en combinación con una unidad de recuperación de gas ácido que comprende una unidad de absorción que tiene una columna de absorción individual y una unidad de regeneración que tiene una sola extracción de vapor de la columna. Aunque la operación de una unidad de recuperación de gas ácido 14 será entendida por los expertos en la materia, se describe la operación de la unidad de recuperación de gas ácido 14.

Como se ejemplifica en la figura 2, la corriente de la alimentación de gas 12 se introduce en la unidad de absorción que comprende un aparato de contacto con el gas de la alimentación con el absorbente, como una columna de absorción, y puede considerarse la inclusión de todas las tuberías asociadas y unidades de soporte, que incluye el prelavador 22 opcional. Como tal corriente de gas de alimentación 12, que puede contener S02, preferiblemente se prelava para eliminar las partículas de la corriente de alimentación de gas 12 y de preferencia extinguirla a por lo menos su temperatura de saturación adiabática. En algunos casos, la temperatura del gas de la alimentación se puede reducir aún más, que proporcionan un intercambiador de calor. Este paso de lavado también podrá eliminar otros contaminantes del gas de alimentación, por ejemplo, ácido clorhídrico y ácido sulfúrico. Se puede usar cualquier sistema de prelavado conocido en la técnica. Como se muestra en la Figura 2, la corriente del gas de alimentación 12 se puede alimentar al prelavado 22 donde se pone en contacto contracorriente con una corriente de fluido de prelavado 24, como el agua, que se puede rociar en el prelavado 22 a través de las boquillas adecuadas 26. En cualquier modalidad, el fluido de corriente de prelavado 24 puede ser recirculado. En consecuencia, una corriente del reciclaje 28 puede ser alimentada con bomba 30 desde la cual la corriente de retorno 32 regresa al prelavado 22. Una corriente de purga 34 que va a desecharse se puede utilizar para controlar el nivel de sólidos suspendidos y disueltos en el agua de recirculación y una corriente de conformación de agua 36 puede ser usada para reemplazar el agua perdida por evaporación en el gas de alimentación y purga.

Después de pasar por el prelavado 22 opcional, la corriente de gas de alimentación pre-tratada se puede pasar entonces a través de una zona de absorción 38 en la columna 40, que puede ser una zona de absorción de dióxido de azufre. El gas prelavado 42 puede fluir del prelavador 22 en la columna de absorción 40 a, por ejemplo, una charola de chimenea 44, que permite el paso de gas ascendente pero evita que el líquido fluya hacia abajo en prelavado 22.

Como ejemplo, un absorbente de diamina grasa (es decir, grasa en la impureza de gas ácido) , que es preferiblemente un absorbente regenerado, se puede introducir a través de de la corriente 46 en la columna de absorción 40 en donde preferiblemente fluye en contracorriente a la corriente de gas de alimentación previamente tratada 42 para producir corriente absorbente de diamina de gas ácido 48 y una corriente de gas de alimentación pura de gas tratado o gas ácido 50. A medida que la corriente de diamina grasa de gas ácido 46 fluye hacia abajo a través, por ejemplo, el empaque en la zona de absorción 38, que promueve un buen contacto gas-líquido con el gas que fluye hacia arriba, la corriente de diamina grasa de gas ácido captura selectivamente la impureza del gas ácido, que sale de la columna de absorción 40 como corriente absorbente de diamina rica en gases ácidos 48.

La corriente de gas de alimentación grasa de gas ácido 50 entonces puede ser introducida en una o más zonas de absorción adicionales (no mostradas) , liberada a la atmósfera, transportada a los equipos adicionales para seguir el tratamiento o reciclada dentro de un proceso. Por ejemplo, una segunda zona de absorción puede ser diseñada para eliminar el dióxido de carbono de la corriente de gas alimentado. Una tercera zona de la absorción puede ser diseñada para eliminar NOx y, opcionalmente , algo del mercurio de la corriente de gas de la alimentación. Se apreciará que los gases ácidos pueden ser selectivamente eliminados del gas de la alimentación en el orden deseado. Por ejemplo, la zona de absorción de dióxido de carbono puede estar corriente arriba o corriente debajo de las zonas de absorción de dióxido de azufre y NOx. Sin embargo, dado que S02 tiende a formar sales estables al calor de los gases de los solventes del ácido más débil, se prefiere capturar S02 antes de otros gases impuros.

El contaminante capturado (es decir, el gas ácido) se elimina de la corriente de absorbente de diamina rica en gas ácido 48 por calentamiento de la corriente a fin de liberar a los contaminantes capturados. Esto se lleva a cabo en la unidad de regeneración. La unidad de regeneración incluye el aparato de regeneración de calor, como una columna de separación de vapor 58 y todas las tuberías asociadas y equipo de soporte. En una modalidad, una columna de separación de vapor 58 en donde se utiliza el vapor proporciona al menos algo, y de preferencia todas, del calor necesario para liberar el contaminante capturado de solvente. Como se muestra en la Figura 2 la corriente de absorbente de diamina rica en gas ácido 48 y corriente de solvente de amina sin gas ácido caliente 54 puede pasar a través de un intercambiador de calor indirecto 52 para producir corriente de absorbente de diamina rico en gas ácido caliente 56 que se introduce en la columna de separación de vapor 58.

Al igual que con la columna de absorción 40, la columna de separación de vapor 58 puede ser de cualquier diseño conocido en la técnica y puede ser un diseño empacado o de charola. En una modalidad, la corriente de absorbente de diamina rica en gases ácidos calientes 56 fluye hacia abajo a través de, por ejemplo, el empaque 60, en la columna de separación de vapor 58. La corriente absorbente de diamina rica en gas ácido caliente 56 se introduce en una porción superior de la columna 58 y fluye hacia abajo a través de la columna 58. Si se desea, la bomba 72 se utiliza para hacer circular la corriente 74 desde la parte inferior de la columna de separación de vapor 58 a la caldera 62. Se apreciará que la caldera 62 puede ser una caldera de circulación forzada, una caldera tipo Kettle o una caldera de termosifón. Una bomba de diamina sin calor se proporciona preferiblemente para impulsar el solvente a través del intercambiador rico en grasas en un tanque de amina grasa (no mostrado) . El vapor generado por la ebullición del solvente de diamina en la caldera 62 entra en la columna 58, como corriente 68 para proporcionar la energía y la promoción de transferencia de masa para separar el gas ácido de la diamina del solvente.

La caldera se calienta por cualquier medio conocido en la materia. En una modalidad, la caldera 62 está indirectamente calentada por la corriente 64 (que puede ser de vapor y se puede obtener de cualquier fuente) a través de, por ejemplo, un haz de tubos de transferencia de calor, al producir una corriente de vapor condensado 66 que pueden ser reciclada para producir vapor adicional o utilizarse en otras partes de una planta. La ebullición del solvente en la caldera 62 produce un flujo de vapor y gas ácido desorbido 68 en la columna 58. El vapor y el gas ácido desorbido sube a través de la zona de la desorción (empaque 60) de la columna 58, calienta el flujo descendente de la corriente de absorbente diamino rico en gas de ácido caliente 56 y lleva hacia arriba los contaminantes gaseosos (el gas ácido) que se desarrolla desde el solvente. El vapor de agua y contaminantes (en este caso de dióxido de azufre) en la columna 58 sale como corriente 70. En una modalidad, el vapor y gas ácido desorbido viaja hacia arriba a través de una sección de rectificación por reflujo 76 de la columna 58 antes de salir de la columna 58 como corriente 70.

La corriente 70 es enfriada en el condensador superior 78, que condensa la mayor parte del vapor, al crear la corriente de dos fases 80, que se puede separar en el acumulador de reflujo 82 en la corriente superior del reflujo de líquido 84 y una corriente de gas ácido 86. La corriente de gas ácido 86 puede fluir hasta su eliminación o transformación posterior. La corriente superior del reflujo 84 preferiblemente se divide en la corriente 88, que se utiliza opcionalmente en el proceso de intercambio iónico, y la corriente 90, que se regresa a la columna de separación de vapor 58 de manera que lo regresa al solvente de diamina.

El solvente regenerado se acumula en la parte inferior de la columna 58 y se elimina de la columna 58, como corriente 74, una parte de la cual se recicla como corriente absorbente de diamina grasa de gas ácido caliente regenerado 54. La corriente absorbente de diamina grasa de gas ácido caliente 54 fluye a través del intercambiador de calor 52 para formar corriente absorbente de diamina grasa de gas ácido fría 92.

Las sales estables al calor tienden a acumularse en la diamina solvente. En consecuencia, el solvente de amina (por ejemplo, una porción de la corriente de reciclado absorbente) se somete a un proceso de intercambio iónico, que comprende por lo menos un proceso de intercambio de cationes ácidos, para remover las sales estables al calor. Por ejemplo, por lo menos una porción del absorbente de diamina se someten a un intercambio de cationes ácidos por, remover sales estales al calor de los mismos y en una modalidad, solo una porción de las mismas (v.gr., una corriente de purga) .

Preferiblemente, el absorbente que se trata para eliminar las sales estables al calor ha sido tratado para eliminar los gases ácidos volátiles del mismo. Por lo tanto, el absorbente que ha sido tratado en una unidad de separación de vapor, pero aún no ha sido reciclado a una unidad de absorción, es tratado para eliminar las sales de calor extraíbles. Preferiblemente, como se ejemplifica, la corriente de purga 94 se extrae de la corriente de absorbente de diamina grasa de gas ácido frío 92. De acuerdo con la modalidad, como se ilustra en la Figura 3, la corriente de purga 94 establece una corriente de absorbente de diamina rica en sales estables al calor de la unidad de intercambio de cationes ácidos 98. La unidad de resina de intercambio de cationes ácidos 98 regresa a la corriente de solventes de diamina grasa de sales estables al calor 96 que tienen un contenido de sales estables al calor inferior al de la corriente 94. La corriente 46 completa el circuito, dando una sal estable al calor y corriente de diamina grasa de gas ácido a la torre de absorción 40.

Como se sabe por quienes están familiarizados con la materia, los detalles del proceso de unidad de recuperación de gases ácidos pueden ser cambiados o añadidos sin cambiar los principios generales o la relación con la presente invención. Por ejemplo, diferentes tipos de equipos para efectuar el contacto gas-líquido en el absorbedor y regenerador pueden ser utilizados para lograr el mismo efecto de absorción y extracción. Otras láminas de flujo, tales como las que tienen las corrientes de amina grasa y semi-grasa también pueden ser utilizadas en la aplicación de la presente invención. También se pueden usar otros métodos de uso de calor para convertir el absorbente rico en gas ácido a absorbente graso de gas ácido.

Una modalidad de una unidad de resina de intercambio de cationes ácidos 98 se ejemplifica en la figura 3. Como se muestra en la presente, una unidad de resina de intercambio de cationes ácidos 98 incluye una cámara de compensación opcional 100 y una sola columna de intercambio de cationes ácidos 102, que contiene una resina de intercambio de cationes ácidos. A medida que la resina de intercambio de cationes ácidos en la columna de intercambio de cationes ácidos 102 que deben ser regenerados en ocasiones, se apreciará que, en forma periódica (es decir, de vez en cuando según sea necesario) , el flujo de la corriente de solventes de diamina ricos en sales estables al calor 104 a través de la columna de intercambio de cationes ácidos 102 se dará por terminado lo cual permite que sea regenerada la resina de intercambio de cationes ácidos. En una modalidad alternativa, se puede apreciar que puede ser proporcionada una pluralidad de columnas de intercambio catiónico ácidos 102. En consecuencia, la corriente de solvente de diamina rica en sales estables al calor 104 pueden ser alimentados continuamente a través de al menos una columna de intercambio de cationes ácidos 102 para eliminar las sales estables al calor de la misma mientras que se regenera la resina de intercambio de cationes ácidos en una o más columnas alternas 102.

Las sales estables al calor en la corriente 104 se mantienen a una concentración de menos de 1, preferiblemente menor a 0.7, más preferiblemente menor a 0.5 y, preferiblemente, menor a 0.2 equivalentes/mol de unidad diamina .

El mantenimiento de la concentración de las sales estables al calor en la corriente 104 menor a aproximadamente 1 equivalente/mol de unidad de diamina permite una mayor tasa de extracción de cationes de la corriente 104, mientras que la reducción de la pérdida del absorbente durante la regeneración de la resina de intercambio catiónico. Se apreciará que la unidad de captura de gas ácido se puede funcionar con una amina regenerable con distintos niveles de sales estables al calor. Preferiblemente, la corriente absorbente de diamino ricos en gas ácido 48 contiene una concentración de sales estables al calor de cerca de 1.1 a alrededor de 1.4 eq./mol de diamina. En consecuencia, tal como se describe a continuación, es preferible pasar la corriente de absorbente de diamina grasa con gas ácido 92 a través de una resina de intercambio aniónico básica primero para reducir la concentración de las sales estables al calor menor a aproximadamente 1.0, preferiblemente cerca de 0.7, más preferiblemente menor a 0.5 y preferiblemente, inferior a 0.2 equivalentes/mol de diamina. Esto da lugar a la eliminación de resina de intercambio de cationes ácidos de las sales estables al calor con eficiencia superior. Se apreciará que el uso de una resina de intercambio aniónico corriente arriba de la resina de intercambio catiónico no es necesaria si el nivel de sales estables al calor en el absorbente procedente de la unidad de recuperación de gas ácido tiene sales estables al calor menores a aproximadamente 1.

Durante el proceso de intercambio de cationes ácidos, moléculas de amina cargadas positivamente, en especial con moléculas de amina de carga doble, también serán absorbidos por la resina de la competencia con los cationes de las sales estables al calor (por ejemplo, sodio y/o potasio) que se disuelven en el absorbente. Cuando la concentración -de las sales de estables al calor en la corriente de absorbentes de diamina es menor que aproximadamente a 1 equivalente/mol de la unidad de diamina, las moléculas de diamina poseen menor número de cargas positivas. Será entendido por los expertos en la materia que sales estables al calor son pares de aniones (como el sulfato, SO4I-) y amina (RR'NH+, el catión) . A medida que disminuye la concentración de aniones, hay una disminución correspondiente en el nivel de protonacion de la amina. Como resultado, la resina de intercambio catiónico tenderá a cargarse más de cationes de las sales estables al calor y menos moléculas absorbentes. En consecuencia, la proporción de cationes de sales estables al calor a las moléculas absorbentes que son retenidas por la resina de intercambio catiónico es mayor.

Se puede usar cualquier construcción de un reactor de intercambio de cationes ácidos conocidos en la técnica. Por lo general, el medio de intercambio de cationes ácidos es una resina que se forma como perlas. El medio de intercambio iónico por lo tanto pueden ser perlas de los polímeros que tienen grupos funcionales en el polímero. En consecuencia, una columna de intercambio de cationes ácidos generalmente tiene un soporte para recibir las perlas de resina de intercambio iónico. Una resina de intercambio catiónico en general, tiene funciones acidas como sitios de intercambio. Las resinas de intercambio catiónico de ácidos fuertes se caracterizan por funcionalidades del ácido fuerte, como el ácido sulfónico. La funcionalidad de ácidos fuertes intercambia protones (H+) por los cationes contenidos en el flujo a tratar.

La resina anterior es únicamente ilustrativa de resinas ácidas de intercambio catiónico útiles y no está destinada a limitar las resinas que pueden ser utilizadas para llevar a cabo el proceso de la descripción. A los efectos de la presente descripción, se pretende que cualquier resina de intercambio de cationes ácidos que se pueda usar para la remoción de sales (es decir cationes) del absorbente de gases ácidos. Estas resinas se pueden identificar fácilmente por los expertos en la materia.

La corriente absorbente de diamina grasa rica en sales estables al calor 104 (que se pueden obtener del tanque de compensación 100) o únicamente puede ser una extensión de la corriente de purga 94 del tanque de compensación 100 no se proporciona, se permite que fluya a través de la columna de intercambio catiónico 102 ácida para producir corriente del absorbente de diamina grasa de sales 96. Este es el paso de carga de la resina o el agotamiento del paso de la resina. Durante este paso, la resina en la columna 102 reacciona con la absorbente de diamina para eliminar los cationes (como el sodio y potasio) del absorbente de diamina. Cuando la capacidad de la resina de intercambio de cationes ácidos para eliminar los cationes del absorbente de diamina alcanza el nivel deseado, o después de un tiempo predeterminado, se termina el flujo de absorbente de diamina a través de la columna 102. La corriente absorbente de diamina pura de sales 96 se puede regresar a cualquier lugar deseado en la unidad de recuperación de gases ácidos 14 y en una modalidad, se introduce corriente abajo del intercambiador de calor 52 y corriente arriba de la columna 40, como se muestra en la Figura 2.

Después de la etapa de agotamiento de la resina, la resina de intercambio de cationes ácidos es preferible tratar de eliminar de la misma el absorbente de diamina residuales antes de comenzar el paso de la regeneración. Por lo tanto, de acuerdo con esta invención, la resina de intercambio de cationes ácidos se pone en contacto con una corriente de agua de lavado 106, para eliminar el absorbente de diamina de la columna 102. Todo, o una parte de, la corriente de agua de lavado gastada 108, que se lava de la resina con la corriente de agua de lavado 106, se recicla preferiblemente de nuevo a la unidad de recuperación de gas ácido 14 corriente abajo del intercambiador de calor 52 y corriente arriba de la columna 40 (similar a la corriente 96) . La corriente de agua de lavado 108 preferiblemente comprende una secuencia de ácido sulfuroso, que se obtiene preferiblemente a partir de una corriente de reflujo de una columna de separación de vapor se utiliza para regenerar un absorbente de dióxido de azufre.

Como se ejemplifica mejor en la Figura 6, si la concentración de aminas de sales estables al calor siempre a la resina de intercambio catiónico se mantienen a una concentración de menos de aproximadamente 1.0 amina de sales estables al calor/mol de la unidad de diamina, la primera porción de la corriente de agua de lavado gastada 108 puede incluir una corriente rico en diamina residual que tiene una concentración relativamente alta de aminas (por ejemplo, por arriba de 15.000 ppm) sobre el volumen del primer lecho. Si la concentración de aminas de sales estables al calor provistas a la resina de intercambio de catines se mantiene a una concentración de 0.7 amina de sales estables al calor/mol de unidad de diamina, durante el primer volumen del lecho de agua de lavado pasa a través del lecho de resina da como resultado la corriente de agua de lavado gastada 108 que tiene una concentración de amina que cae rápidamente de más de 25,000 ppm a menos de 10,000 ppm. Preferiblemente, la primera parte de la corriente de agua de lavado gastado 108 se recicla a la unidad de recuperación de gases ácidos como absorbente reciclado. La primera parte tiene preferiblemente una concentración de amina superior a 1000 ppm, preferiblemente superior a 2000 ppm y preferiblemente superior a 3000 ppm. Esto evita la pérdida de algunos de los absorbentes sin diluir demasiado el absorbente que se recicla en la unidad de recuperación de gases ácidos. En una modalidad, se utilizan de preferencia cerca de 3 a 5.5, y preferiblemente de 3 a cerca de 4 volúmenes de lecho (BV) de agua de lavado y, de preferencia la primera parte de la corriente de agua de lavado gastado 108 se recicla a la unidad de captura de gases ácidos. Esta primera parte abarca preferiblemente los primeros 1 a 3, y más preferiblemente de 1 a 1.5 volúmenes de cama (BV) de la corriente de agua de lavado gastada 108.

Posteriormente, la resina de intercambio de cationes ácidos se regenera con un agente de regeneración. Por ejemplo, el agente de la regeneración puede ser una solución ácida, que se suministra a través de corriente 110. El agente de la regeneración se puede diluir el ácido sulfúrico o el ácido sulfuroso diluido y es preferiblemente ácido sulfuroso diluido. El agente de la regeneración convierte la resina de intercambio de cationes ácidos de nuevo a su forma inicial. En consecuencia, el ácido convierte la resina de intercambio de cationes ácidos de nuevo a su forma ácida. Los resultados de paso de la regeneración en la producción de una solución de agente de regeneración gastada 112. La corriente del 112 puede ser alimentada al prelavador 22 (que pueden formar parte o la totalidad de la corriente 36) .

En una modalidad, antes de corriente de absorbente de diamina grasa 94 se dirige a una unidad de resina de intercambio de cationes ácidos 98, la corriente 94 es preferiblemente dirigida a una unidad de intercambio de aniones básicos 114 para eliminar los aniones, tales como sulfatos, tiosulfatos, sulfatos, cloruros, nitratos orgánicos y ácidos . Estos aniones son preferiblemente eliminados para evitar la protonación de la amina, y, en consecuencia, la pérdida de la amina durante el paso de la eliminación de cationes .

Como se ejemplifica en la Figura 4, una unidad de intercambio de aniones básicos 114 incluye una cámara de compensación opcional 116 y una sola columna de base del intercambio de aniones 118, que contiene la resina básica de intercambio aniónico. A medida que la resina de intercambio aniónico de base en la columna básica de intercambio aniónico 118 debe ser regenerada en ocasiones, se aprecia que de forma periódica (es decir, de vez en cuando según sea necesario) el flujo de la corriente absorbente de diamina rica en sales estables calor 120 a través de la columna básica de intercambio aniónico 118 puede ser terminado al permitir que se regenere la resina básica de intercambio aniónico. En una modalidad alternativa, se puede apreciar que se puede proveer una pluralidad de columnas de base de intercambio aniónico 118. En consecuencia, la corriente de solvente de diamina rica en sales estables al calor 120 puede ser alimentado continuamente a través de al menos una columna de intercambio aniónico de base 118 para eliminar de ella los aniones, mientras que se regenera la resina de intercambio aniónico de base en una o más columnas alternas 118.

La corriente 120 se alimenta a través de la columna de intercambio aniónico de base 118 para producir una corriente absorbente de diamina grasa de aniones 122 y al menos una parte de la corriente 122 se dirige a la unidad de resina de intercambio catiónico 98 para la eliminación de los cationes. En una modalidad preferida, la corriente absorbente de diamina grasa de aniones 122 comprende una primera porción 124 y una segunda porción 126, donde la primera porción 124 se dirige hacia la unidad de resina de intercambio de cationes ácidos 98, mientras que la segunda porción 126 se dirige a una corriente absorbente de diamina 48. En la modalidad, la primera porción 124 abarca preferiblemente una concentración de sales estables al calor, como se describe en este documento. La primera parte puede abarcar del 10% al 50%, de preferencia del 20% al 30% de la corriente absorbente de diamina grasa aniónica 122.

Al igual que la resina de intercambio de cationes ácidos, la resina de intercambio aniónico de base también tendrá que ser regenerada por agotamiento de la resina. Después de la etapa de agotamiento de la resina, la resina de intercambio aniónico básico es preferible tratar de eliminar de ella los residuos absorbentes de amina antes de comenzar el paso de la regeneración. Por lo tanto, de acuerdo con esta descripción, la resina de intercambio de cationes ácidos se entra en contacto con una corriente de agua de lavado 128, para eliminar el absorbente de diamina de la columna 118. Todo o una parte de la corriente de absorbente rica en diamina residual 130, que se lava de la resina con la corriente de agua 128, se puede reciclar de nuevo a la unidad de recuperación de gas ácido 14 y preferiblemente a la columna de absorción 40. La corriente 130 puede ser regresada al ciclo de amina continua en la unidad de recuperación de gases ácidos 14 corriente abajo del intercambiador de calor 52 y corriente arriba de la columna 40 (similar a la secuencia de 96) .

Posteriormente, la resina de intercambio aniónico se regenera de base con un agente de regeneración. Por ejemplo, el agente de la regeneración puede ser una solución de base, que se suministra a través de la corriente 132. El agente de la regeneración puede ser cáustica diluida. El agente de la regeneración convierte la resina de intercambio aniónico de base a su forma inicial. En consecuencia, la base se convierte la resina de intercambio aniónico de base de nuevo a su forma básica.

Cualquier construcción de un reactor de intercambio de aniones básicos conocidos en la técnica puede ser utilizada. Por lo general, el medio de intercambio de aniones básicos es una resina que se forma como perlas. En consecuencia, una columna de intercambio aniónico de base suele tener un soporte para recibir las perlas de resina de intercambio iónico. El medio de intercambio de aniones básicos por lo tanto pueden ser perlas de los polímeros que tienen grupos funcionales en el polímero. Una resina de intercambio aniónico de base en general tiene las funciones básicas como los sitios de intercambio, tales como las sales de amonio cuaternario. Las resinas de intercambio aniónico de ase débil normalmente se caracterizan por funcionalidades con pKa, tales como las aminas terciarias. Las funciones básicas de la resina de intercambio con sus aniones aniones contenidos en la corriente a tratar.

La eliminación de sales estables al calor de los dos solventes amina fuertes y débiles pueden ser realizados esencialmente por el mismo proceso, sólo con el ajuste opcional para el tipo de resina y el tipo y la cantidad de agente de la regeneración y los volúmenes de enjuague que sea necesario para optimizar para cada solvente de amina particular y el tipo de sales estables al calor.

Será apreciado que se pueden hacer varias modificaciones y variaciones y todas esas modificaciones y las variaciones están dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones. Por ejemplo, cualquier S02, C02, H2S y N0X solvente conocido en la técnica puede ser utilizada. Los solventes pueden ser regenerados y reciclados y, de ser así, pueden ser regenerados y reciclados por cualquier medio conocido en la materia. La unidad de intercambio iónico puede utilizar tanques de compensación y tanques de almacenamiento para acumular las distintas corrientes que se utilizan en la unidad de intercambio iónico o que son producidos por la unidad de intercambio iónico. Se puede usar cualquier resina de intercambio iónico o una serie de resinas conocidos en la técnica. También se aprecia que los pasos se pueden combinar de varias combinaciones y subcombinaciones .

EJEMPLOS El funcionamiento de la invención se ilustra con los siguientes ejemplos representativos. Como es evidente para los expertos en la materia, muchos de los detalles de los ejemplos se pueden cambiar sin dejar de practicar la descripción descrita en este documento.

Ejemplo 1 - Eliminación de sodio a partir de un absorbente de diamina S02 regenerable Este ejemplo ilustra la eliminación de sodio a partir de un absorbente de diamina con una resina de intercambio catiónico. El absorbente que se proporcionó al lecho de prueba fue Cansolv ® Absorbent DS contaminado con el sodio. La composición se da en la Tabla 1.

Tabla 1; Composición de Absorbente de Diamina Contaminada con Sodio La prueba se realizó con Lewatitt K-2629 de la resina de intercambio iónico ácido fuerte en un 3 cm de diámetro de la columna aislada. La capa de resina tuvo una altura de 35 cm y un volumen de lecho (BV) de 200 mi. Todos los líquidos introducidos en la columna fueron a 50°C. La resina fue condicionada por varios ciclos de carga y la regeneración antes de realizar los experimentos.

El experimento de la eliminación de sodio se realizó mediante el procedimiento de la siguiente manera: 1. Las aminas y sodio fueron cargados en la resina, al pasar 1.5 BV de la absorbente de diamina contaminado a través de la columna. Los iones Na+ y de la amina se cargaron en resina y los iones H+ fueron desplazados en la solución de amina que sale de la columna. 2. La resina se lavó con 1.5 BV de agua para desplazar el solvente de amina de la resina antes de la regeneración de la resina. 3. La resina se regeneró de nuevo a la forma de base, al pasar de 2.5 BV 4% en peso de ácido sulfúrico a través de la columna. Durante esta etapa, los iones H+ son cargados en resina y los iones de Na+ y de la amina restantes se desplazan en fase de regeneración. 4. La capa de resina se sometió entonces a un lavado final con 1.5 BV de agua para enjuagar el regenerador que queda de la capa de resina. 5. Se llevó a cabo el paso de carga.

Las muestras del efluente de la columna durante la fase de lavado antes de la regeneración (paso 2) se tomaron cada BV 0.25 y se analizó el contenido de sodio y de la amina. Los resultados se muestran en la Figura 5. Como se puede observar en la Figura 5, una cantidad considerable de amina co-eluye con el sodio y puede perderse en el proceso de lavado. Se apreciará que la primera porción del agua de lavado tiene una concentración relativamente alta de, la amina al sodio. En consecuencia, la primera porción del agua de lavado se puede volver a una unidad de ácido en la captura de gas dentro de regresar de sodio a la absorbente de amina usada en la unidad de captura de gas ácido. En este ejemplo, el primer cuarto BV, y posiblemente el segundo cuarto BV podrían ser regresados .

La tabla 2 muestra la pérdida de amina y la eliminación de sodio en función del volumen de agua de lavado enviado a la unidad de captura de gas ácido. Lo óptimo es regresar los primeros 0.25 BV a la unidad de captura de gas ácido, dando una proporción de .1.13 g de amina perdida por gramo de sodio eliminado. Sin embargo, si se regresa también da buenos resultados si se regresan los primeros 0.5 BV a la unidad de captura de gas ácido.

Tabla 2 ; Pérdida de Amina y Eliminación de Sodio como una Función del Volumen de Regenerador Regresado Ejemplo 2 El efecto del calor estable el nivel de sal amina en la eliminación de sodio se puso a prueba el rendimiento. Una vez más, el sodio contaminado Cansolv® Absorbent DS se utilizó para los experimentos. Las condiciones del experimento se muestran en la Tabla 3.

Tabla 3; Composición del absorbente gastado El mismo procedimiento se utilizó en el Ejemplo 1, pero con las condiciones de flujo se exponen en la Tabla 4.

Tabla 4; Condiciones de Flujo para el Ejemplo 2 Fase Volumen pasado Régimen de flujo (BV) (BV/hr) Caga de sodio 2 Lavadode amina 2.5 Regeneración (H2S04 1%) 4 15 Enj uague 1.5 Se analizó el efluente de regeneración para amina y los resultados se muestran en la Figura 6. Un resumen de la eficiencia de remoción de sodio y la pérdida de amina se dan en la Tabla 5. Está claro que los bajos niveles de sales estables al calor favorecen la remoción de sodio superior y pérdida de amina inferior.

Tabla 5: Pérfida de Amina a Concentraciones Variables de Sales Estables al Calor Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (18)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : /

1. - Un método para tratar una corriente de absorbente de diamina que comprende por lo menos una sal estable al calor, caracterizado porque comprende: a. obtener la corriente absorbente de diamina de una unidad de recuperación de gases de ácidos, la corriente absorbente de diamina que tiene una concentración de las sales estables al calor que es menor a aproximadamente 1 equivalente/molar de unidad de diamina; y, b. poner en contacto la corriente de absorbente de diamina con una resina de intercambio de cationes ácidos y generar una corriente de diamina grasa con sales y resina de intercambio de cationes ácidos,

2. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además por lo menos una sal estable al calor es de por lo menos una sal de metal alcalino de un ácido fuerte.

3. - El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque además el ácido fuerte comprende ácido sulfúrico, ácido nítrico o ácido clorhídrico.

4. - El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque además el metal alcalino comprende sodio o potasio.

5. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además la resina de intercambio de cationes ácidos es una resina de ácido fuerte.

6. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además la concentración de las sales estables al calor es menor que aproximadamente 0.7 equivalentes/mol de diamina.

7. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además la concentración de las sales estables al calor es menor a aproximadamente 0.5 equivalentes/mol de diamina.

8. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además la concentración de las sales estables al calor es menor a aproximadamente 0.2 equivalentes/mol de diamina.

9. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende reciclar la corriente de diamina grasa de sal a la unidad de recuperación de gas ácido.

10. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende enjuagar absorbente de diamina residual de la resina de intercambio de cationes ácidos usada con agua y que genera una corriente de agua de lavado gastada.

11. - El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque además comprende reciclar una porción de la corriente de agua de lavado gastada a la unidad de recuperación de gas ácido.

12. - El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque además comprende el paso de regenerar la resina de intercambio de cationes ácidos usados con un ácido y subsiguientemente enjuaga la resina de intercambio de cationes ácidos con agua.

13. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende el contacto de la corriente de absorbente de diamina con una resina de intercambio de aminas básicos y que genera una corriente de absorbente de diamina grasa de aminas y que usa por lo menos una porción de la corriente de absorbente de diamina grasa de aniones en el paso (b) de la reivindicación 1.

14. - El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque además la corriente absorbente de diamina grasa de aniones comprende una primera porción y una segunda porción, la primera porción se usa en el paso (b) de la reivindicación 1 y la segunda porción se regresa a la unidad de recuperación de gas ácido.

15. - El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque además la primera porción que se dirige a la resina de intercambio de cationes ácidos tiene una concentración de sales estables al calor que es menor a 0.7 equivalente/mol de diamina.

16. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque además la concentración de las sales estables al calor es menor a aproximadamente 0.5 equivalentes/mol de diamina.

17. - El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque además la concentración de sales estables al calor es menor que aproximadamente 0.2 equivalentes/mol de diamina.

18. - El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque además la resina de intercambio de anión básico es una resina de base débil.