WO2015007970A1 - Process for removing acidic compounds from a gaseous effluent with a dihydroxyalkylamine-based absorbent solution - Google Patents

Process for removing acidic compounds from a gaseous effluent with a dihydroxyalkylamine-based absorbent solution Download PDF

Info

Publication number
WO2015007970A1
WO2015007970A1 PCT/FR2014/051527 FR2014051527W WO2015007970A1 WO 2015007970 A1 WO2015007970 A1 WO 2015007970A1 FR 2014051527 W FR2014051527 W FR 2014051527W WO 2015007970 A1 WO2015007970 A1 WO 2015007970A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
amine
absorbent solution
weight
methyl
gases
Prior art date
Application number
PCT/FR2014/051527
Other languages
French (fr)
Inventor
Bruno Delfort
Dominique Le Pennec
Julien Grandjean
Aurélie WENDER
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFP Energies Nouvelles filed Critical IFP Energies Nouvelles
Publication of WO2015007970A1 publication Critical patent/WO2015007970A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1456Removing acid components
    • B01D53/1462Removing mixtures of hydrogen sulfide and carbon dioxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1493Selection of liquid materials for use as absorbents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2252/00Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/20Organic absorbents
    • B01D2252/204Amines
    • B01D2252/20405Monoamines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2252/00Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/20Organic absorbents
    • B01D2252/204Amines
    • B01D2252/20426Secondary amines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2252/00Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/20Organic absorbents
    • B01D2252/204Amines
    • B01D2252/20431Tertiary amines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2252/00Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/20Organic absorbents
    • B01D2252/204Amines
    • B01D2252/20478Alkanolamines
    • B01D2252/20489Alkanolamines with two or more hydroxyl groups
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2256/00Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/24Hydrocarbons
    • B01D2256/245Methane
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2258/00Sources of waste gases
    • B01D2258/02Other waste gases
    • B01D2258/0233Other waste gases from cement factories
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2258/00Sources of waste gases
    • B01D2258/02Other waste gases
    • B01D2258/0283Flue gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2258/00Sources of waste gases
    • B01D2258/05Biogas

Definitions

  • the present invention relates to the field of deacidification processes of a gaseous effluent.
  • the invention is advantageously applicable to the treatment of industrial gases and natural gas, and in particular to the selective removal of H 2 S with respect to C0 2 .
  • Absorption processes employing an aqueous amine solution are commonly used to remove the acidic compounds (in particular CO 2 , H 2 S, COS, CS 2 , SO 2 and mercaptans) present. in a gas.
  • the gas is deacidified by contact with the absorbent solution, and the absorbent solution is thermally regenerated.
  • 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 group: piperazine and / or methylpiperazine and / or morpholine.
  • a limitation of the absorbent solutions commonly used in deacidification applications is an insufficient selectivity of absorption of H 2 S with respect to C0 2 .
  • selective removal of H 2 S is sought with a minimum of C0 2 absorption. This constraint is particularly important for gases to be treated already containing a CO 2 content less than or equal to the desired specification.
  • a maximum absorption capacity of H 2 S is then sought with a maximum selectivity of absorption of H 2 S with respect to CO 2 . This selectivity makes it possible to maximize the quantity 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 better operation.
  • H 2 S enrichment unit is needed to concentrate the acid gas in H 2 S.
  • the most selective amine is also sought.
  • Tertiary amines such as N- Methyldiethanolamine, or congested secondary cells with slow reaction kinetics with C0 2 are commonly used, but have selectivities limited to high H 2 S loading rates. It is well known to those skilled in the art that tertiary amines or secondary amines with a severe steric hindrance have a kinetics of uptake of C0 2 slower than primary or secondary amines uncrowded. In contrast, tertiary or secondary amines with severe steric hindrance have instantaneous H 2 S capture kinetics, which allows for selective removal of H 2 S based on distinct kinetic performance.
  • US Pat. No. 4,405,581 describes a process for the selective absorption of sulphide gases by an absorbent containing secondary monoamines having a severe steric hindrance of which at least one of the substituents is a hydroxyalkyl group.
  • the general formula of the secondary hydroxyalkyl monoamines proposed in US Pat. No. 4,405,581 imposes a severe steric hindrance in alpha of nitrogen, the nitrogen atom being bonded to at least one tertiary carbon or to two secondary carbon atoms.
  • US Patent 4,405,81 1 also describes a method for the selective removal of H 2 S in gases containing H 2 S and CO 2 by an absorbent containing tertiary monoamines having a severe steric hindrance of which at least one of the substituents is a hydroxyalkyl group.
  • 4,405,81 1 also describes a severe steric hindrance in alpha of nitrogen, requiring that the nitrogen atom be bonded to at least one tertiary carbon atom if the two other carbon atoms in alpha of the nitrogen are primary or the nitrogen atom is bonded to a tertiary or secondary carbon, if the second carbon atom in alpha of the nitrogen is secondary and the third is primary .
  • French patent application FR 2 982 170 describes a process for removing acidic compounds from a gaseous effluent with an amine-based absorbent solution having a severe steric hindrance.
  • These molecules are selected from the group of tertiary or secondary monoamines possessing a steric hinderance in alpha of the nitrogen atom and belonging to the family of di- (hydroxyalkyl) monoamines.
  • the general formula of the di- (hydroxyalkyl) monoamines secondary proposed in the patent application FR 2 982 170 requires that the two carbons in beta of nitrogen (in alpha hydroxyls) are primary or secondary, that is to say that they are linked to at least one hydrogen atom. In this case the alcohol functions are primary or secondary but never tertiary.
  • Another essential aspect of industrial gas treatment or flue gas treatment operations is the regeneration of the separating agent.
  • absorption physical and / or chemical
  • regeneration by expansion, and / or by distillation and / or by 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 CO 2 capture process.
  • tertiary or secondary monoamines of which at least one of the substituents is a hydroxyalkyl group and having a severe steric hindrance are not equivalent in terms of performance for their use in absorbent solution formulations for gas treatment. acids in an industrial process.
  • the present invention relates to the use of tertiary or secondary monoamines belonging to the family of di- (2-hydroxyalkyl) -monoamines and having a particular severe steric hindrance.
  • the molecules according to the invention have the particularity that at least one of the two carbon atoms which are located in alpha of the hydroxyl group and in beta of the nitrogen atom is tertiary, that is to say that it does not is not bound to a hydrogen atom. In this case at least one of the alcohol functions is tertiary.
  • the present invention describes a process for removing the acidic compounds contained in a gaseous effluent, in which an absorption step of the acidic compounds is carried out by contacting the gaseous effluent with an absorbent solution comprising:
  • R1 is chosen from a hydrogen atom and an alkyl radical containing from 1 to 6 carbon atoms,
  • R2, R3, R4, R5, R6 and R7 are independently selected from a hydrogen atom and an alkyl radical of 1 to 6 carbon atoms, and
  • R8 and R9 are in no case hydrogen atoms and are independently selected from alkyl radicals having 1 to 6 carbon atoms.
  • the nitrogenous compound may be chosen from the following compounds:
  • 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. weight of water.
  • the absorbent solution may further comprise between 5% and 95% by weight of at least one additional amine being either a tertiary amine or a secondary amine comprising two secondary carbon atoms alpha to the nitrogen atom, or a secondary amine comprising at least one tertiary carbon alpha to the nitrogen atom.
  • Said additional amine may be a tertiary amine selected from the group consisting of:
  • the absorbent solution may further comprise a non-zero amount and less than 30% by weight of at least one additional amine being a primary amine or a secondary amine.
  • Said additional primary or secondary amine may be chosen from the group consisting of:
  • the absorbent solution may further comprise a physical solvent selected from methanol and sulfolane.
  • the absorption step of the acidic compounds can be carried out at a pressure between 1 bar and 120 bar, and at a temperature between 20 ° C and 100 ° C.
  • an absorbent solution loaded with acid compounds can be obtained, and at least one regeneration step of the absorbent solution loaded with acidic compounds can be carried out at a pressure of between 1 bar and 10 bar and at a pressure of temperature 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.
  • the process according to the invention can be implemented to selectively remove H 2 S with respect to C0 2 from a gaseous effluent comprising H 2 S and CO 2 .
  • di- (2-hydroxyalkyl) -monoamine compounds according to the invention makes it possible to obtain good performances in terms of the cyclic capacity of absorption of acid gases and of absorption selectivity with respect to the H 2 S, in particular a higher absorption selectivity for H 2 S than reference amines such as N-methyldiethanolamine (MDEA) for an equivalent or greater cyclic acid absorption capacity.
  • MDEA N-methyldiethanolamine
  • the present invention proposes to eliminate the acidic compounds of a gaseous effluent by implementing in aqueous solution at least one compound selected from the group of tertiary or secondary monoamines belonging to the family of di- (2-hydroxyalkyl) -monoamines and possessing a particular severe steric hindrance.
  • the absorbent solution used in the process according to the invention comprises:
  • b at least one molecule chosen from the group of di- (2-hydroxyalkyl) -monoamines having the particularity that at least one of the two carbon atoms which are located in alpha of the hydroxyl groups and in beta of the atom of Nitrogen is tertiary, ie it is not bound to a hydrogen atom.
  • the di- (2-hydroxyalkyl) monoamines used according to the invention correspond to the general formula
  • R1 is chosen from a hydrogen atom and an alkyl radical containing from 1 to 6 carbon atoms,
  • R2, R3, R4, R5, R6 and R7 are independently chosen from a hydrogen atom and an alkyl radical containing from 1 to 6 carbon atoms, and
  • R8 and R9 are in no case hydrogen atoms and are independently selected from alkyl radicals containing 1 to 6 carbon atoms. This condition on R8 and R9 defines the particular severe steric hindrance of the compounds according to the invention. In formula (I), it is the group R 1 which determines whether the compound is a secondary amine or a tertiary amine.
  • the absorbent solution implemented according to the invention comprises at least one of the compounds covered by the formula (I) cited below:
  • the amines according to 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, more preferably between 20% and 60% by weight. and very preferably between 25% and 50% by weight.
  • the absorbent solution may contain between 5% and 95% by weight of water, preferably between 10% and 90% by weight of water, more preferably between 40% and 80% by weight of water, and very preferably 50% by weight. 75% water.
  • the absorbent solution may further contain at least one additional amine which is a tertiary amine such as methyldiethanolamine, triethanolamine, diethylmonoethanolamine, 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 in alpha of nitrogen, or by at least one tertiary carbon in alpha of nitrogen.
  • the concentration of tertiary or secondary secondary amine severely encumbered in the absorbent solution may be between 5% and 95% by weight, preferably between 5% and 50% by weight, very preferably between 5% and 30% by weight.
  • the amines according to the general formula (I) can be formulated with one or more compounds containing at least one primary or secondary amine function.
  • 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.
  • 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 the COS and, in certain cases, the CO 2 contained in the gas to be treated.
  • 1,6-hexanediamine and all its variously N-alkylated derivatives such as for example N, N'-dimethyl-1,6-hexanediamine, N-methyl-1,6-hexanediamine or N, N ', N' trimethyl-1,6-hexanediamine.
  • the absorbent solution according to the invention may comprise a mixture of additional amines as defined above.
  • the absorbent solution may contain a physical solvent chosen from methanol and sulfolane.
  • the molecules of the invention can be synthesized according to any route permitted by organic chemistry. Among these, the reactions of addition of ammonia, primary alkylamines or primary or secondary monoalkanolamines with more or less substituted epoxides can be cited without being exhaustive.
  • the reaction of adding a primary or secondary amine to an epoxide is a well-known reaction of organic chemistry. It is used industrially in particular to manufacture N-methylethanolamine by reaction of methylamine and ethylene oxide.
  • N-methylethanolamine by reaction of methylamine and ethylene oxide.
  • it is desired from a secondary amine to obtain a tertiary alkanolamine by reaction with an epoxide it is possible to operate with equimolar amounts or with an excess of one or the other of the reagents. Excess reagents can be separated from the desired product at the end of the reaction and recycled to the process.
  • the reaction of adding an amine to an epoxide is an exothermic reaction that generally requires control of the reaction temperature. She is carried out for example between -10 ° C and 140 ° C depending on nature and the reactivity of the amine and the epoxide considered.
  • This reaction can be carried out in the absence or in the presence of a solvent.
  • a solvent may be selected from conventional solvents used in organic chemistry. It may be for example but not limited to water or an alcohol such as methanol, ethanol or isopropanol.
  • This reaction generally does not require a catalyst although some compounds such as tertiary amines, quaternary ammonium salts or metal derivatives may be used.
  • the absorbent solutions according to the invention can be used to deacidify the following gaseous effluents: natural gas, synthesis gases, combustion fumes, refinery gases, acid gases from an amine unit, gases from a reduction unit at the bottom of the Claus process, biomass fermentation gases, cement gases, incinerator fumes.
  • gaseous effluents contain one or more of the following acidic compounds: C0 2 , H 2 S, mercaptans, COS, CS 2 , SO 2 .
  • 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.
  • the method according to the invention can be used to absorb at least 70%, preferably at least 80% or even at least 90% of the CO 2 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 and 80% of nitrogen, between 5% and 40% of carbon dioxide, and between 1% and 5%. and 20% oxygen, and some impurities such as SOx and NOx, if they have not been removed upstream of the deacidification process.
  • the process according to the invention is particularly well adapted to absorb the CO 2 contained in combustion fumes comprising a low CO 2 partial pressure, for example a CO 2 partial pressure of less than 200 mbar.
  • the process according to the invention can be used to deacidify a synthesis gas.
  • the synthesis gas contains carbon monoxide CO, hydrogen H 2 (generally in a ratio H 2 / CO equal to 2), water vapor (generally at saturation at the temperature where the washing is carried out) and carbon dioxide C0 2 (of the order of ten percent).
  • the pressure is generally between 20 and 30 bar, but can reach up to 70 bar. It may also contain sulfur (H 2 S, COS, etc.), nitrogen (NH 3 , HCN) and halogenated impurities.
  • the process according to the invention can be implemented to deacidify a natural gas.
  • Natural gas mainly consists of hydrocarbon gas, but may contain several compounds following acids: C0 2, H 2 S, mercaptans, COS, CS 2.
  • the content of these acidic compounds is very variable and can be up to 40% for C0 2 and H 2 S.
  • the temperature of the natural gas can be between 20 ° C and 100 ° C.
  • the pressure of the natural gas to be treated may be between 10 and 120 bar.
  • the invention can be implemented to achieve specifications generally imposed on the deacidified gas, which are less than 2% of C0 2 , or even less than 50 ppm of C0 2 to then achieve liquefaction of natural gas and less than 4 ppm H 2 S, and less than 50 ppm, or even less than 10 ppm, total sulfur volume.
  • an aqueous solution comprising a compound according to general formula (I) for deacidifying a gaseous effluent is carried out schematically by performing an absorption step followed by a regeneration step, for example as represented by Figure 1.
  • the deacidification plant for a gaseous effluent comprises an absorption column C1 provided with means for contacting gas and liquid, for example a loose packing, a structured packing or plates.
  • 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 absorbent solution at the top of the column C1.
  • a pipe 2 allows the evacuation of the treated gas (deacidified), and a pipe 3 conveys the absorbent solution enriched in acidic compounds following absorption to a regeneration column C2.
  • This regeneration column C2 is equipped with internal contacting between gas and liquid, 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 the regeneration by vaporizing a fraction of the absorbing solution.
  • the solution enriched in acidic compounds is introduced at the top of the regeneration column C2 via a line 5.
  • a line 7 makes it possible to evacuate at the top of the column C2 the gas enriched in acid compounds released during the regeneration, and a line 6 arranged at the bottom of the column C2 makes it possible to send the regenerated absorbent solution to the absorption column C1.
  • a heat exchanger E1 makes it possible to recover the heat of the regenerated absorbent solution issuing from column C2 in order to heat the absorbent solution enriched in acidic compounds leaving the absorption column C1.
  • the absorption step consists of contacting the gaseous effluent arriving via line 1 with the absorbent solution arriving via line 4.
  • the amine functions of the molecules according to general formula (I) 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 the column C1 and an absorbent solution enriched in acidic compounds discharged through line 3 at the bottom of the column C1 to be regenerated.
  • the absorption step of the acidic compounds can be carried out at a pressure in the column C1 of between 1 bar and 120 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 column C1 of 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 E1 is introduced into the regeneration column C2 via line 5.
  • the acid compounds are released in gaseous form and discharged at the top of column C2 by the 7.
  • the absorbent solution regenerated, that is to say depleted in acidic compounds, is discharged through line 6 and is cooled in E1, then recycled to the absorption column C1 via line 4.
  • the regeneration step of the process according to the invention can be carried out by thermal regeneration, optionally supplemented by one or more expansion steps.
  • 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.
  • the regeneration temperature in the column C2 is between 155 ° C. and 180 ° C. in the case where it is desired to reinject the acid gases.
  • Example 2 CO absorption rate? an amine formulation for a selective absorption process.
  • MDEA 47% by weight in MDEA, which is the reference solvent for selective removal in gas treatment.
  • the C0 2 absorption flux is measured by the aqueous solution in a closed reactor, such as a Lewis cell. 200 g of solution is introduced into the closed reactor, regulated at a temperature of 50 ° C. Four successive injections of carbon dioxide of 100 to 200 mbar are carried out in the vapor phase of the reactor having a volume of 200 cm 3 . The gas phase and the liquid phase are stirred at 100 revolutions / minute and fully characterized from the hydrodynamic point of view. For each injection, the rate of absorption of the carbon dioxide is measured by variation pressure in the gas phase. An overall transfer coefficient Kg is thus determined by an average of the results obtained on the four injections.
  • Absorption capacity performance of H 2 S at 40 ° C of an aqueous solution of 2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -2-methyl-1-propanol, according to the invention , containing 50% by weight of 2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -2-methyl-1-propanol are compared with those of an aqueous solution of N-methyldiethamolamine (MDEA) containing 50% by weight MDEA, which is the reference solvent for selective removal in gas treatment.
  • MDEA N-methyldiethamolamine
  • the partial H 2 S pressures encountered in the acid gases are typically between 0.05 and 0.5 bar, at a temperature of 40 ° C.
  • the H 2 S loading rates obtained at 40 ° C. for various partial H 2 S pressures are compared in table 2 between an absorbent solution of MDEA at 50% by weight and an absorbent solution of 2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -2-methyl-1-propanol at 50% by weight.
  • the loading rate in H 2 S is 0.91 mol / kg in the absorbent solution of 2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -2 -methyl-1-propanol and 0.88 mol / kg in the reference MDEA absorbent solution.
  • the difference between the H 2 S loading rates of the two absorbent solutions is 0.2 mol / kg with a greater absorption capacity for the absorbent solution of 2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -2-methyl-1-propanol.
  • the H 2 S loading rates of the two absorbent solutions are again equivalent.
  • the aqueous solution of 2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -2-methyl-1-propanol at 50% by weight has a higher H 2 S absorption capacity than the 50% by weight aqueous reference methyldiethanolamine solution at 40 ° C, in the range of H 2 S partial pressures between 0.05 and 0.5 bar corresponding to a partial pressure range representative of the usual industrial conditions.

Landscapes

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

Abstract

A process for removing the acidic compounds contained in a gaseous effluent, consisting in bringing a gaseous effluent (1) into contact, in a column (C1), with an absorbent solution (4) composed of an aqueous solution of one or more dihydroxyalkylamines corresponding to the following formula (1):

Description

PROCEDE D'ÉLIMINATION DE COMPOSES ACIDES D'UN EFFLUENT GAZEUX AVEC UNE SOLUTION ABSORBANTE A BASE DE D I H Y D ROX Y AL K Y L AM INES  PROCESS FOR THE REMOVAL OF ACIDIC COMPOUNDS FROM A GASEOUS EFFLUENT WITH AN ABSORBENT SOLUTION BASED ON DYH Y D ROX Y AL K Y L AM INES
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, et en particulier à l'élimination sélective de l'H2S par rapport au C02. The present invention relates to the field of deacidification processes of a gaseous effluent. The invention is advantageously applicable to the treatment of industrial gases and natural gas, and in particular to the selective removal of H 2 S with respect to C0 2 .
On utilise couramment des procédés d'absorption mettant en œuvre une solution aqueuse d'amines, pour retirer les composés acides (notamment le C02, l'H2S, le COS, le CS2, le S02 et les mercaptans) présents dans un gaz. Le gaz est désacidifié par mise en contact avec la solution absorbante, puis la solution absorbante est régénérée thermiquement. 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. Absorption processes employing an aqueous amine solution are commonly used to remove the acidic compounds (in particular CO 2 , H 2 S, COS, CS 2 , SO 2 and mercaptans) present. in a gas. The gas is deacidified by contact with the absorbent solution, and the absorbent solution is thermally regenerated. 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 group: piperazine and / or methylpiperazine and / or morpholine.
Une limitation des solutions absorbantes couramment utilisées dans des applications de désacidification est une sélectivité insuffisante d'absorption de l'H2S par rapport au C02. En effet, dans certains cas de désacidification du gaz naturel, on recherche une élimination sélective de l'H2S en limitant au maximum l'absorption du C02. Cette contrainte est particulièrement importante pour des gaz à traiter contenant déjà une teneur en C02 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 C02. 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 fonctionnement. Dans certains cas, une unité d'enrichissement en H2S est nécessaire pour concentrer en H2S le gaz acide. Dans ce cas, on recherche également l'aminé la plus sélective. Des aminés tertiaires, comme la N- méthyldiéthanolamine, ou secondaires encombrées présentant une cinétique de réaction lente avec le C02 sont couramment utilisées, mais présentent des sélectivités limitées à des taux de charge en H2S élevés. II est bien connu de l'homme du métier que les aminés tertiaires ou les aminés secondaires avec un encombrement stérique sévère ont une cinétique de captage du C02 plus lente que des aminés primaires ou secondaires peu encombrées. En revanche, les aminés 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. A limitation of the absorbent solutions commonly used in deacidification applications is an insufficient selectivity of absorption of H 2 S with respect to C0 2 . In fact, in certain cases of deacidification of natural gas, selective removal of H 2 S is sought with a minimum of C0 2 absorption. This constraint is particularly important for gases to be treated already containing a CO 2 content less than or equal to the desired specification. A maximum absorption capacity of H 2 S is then sought with a maximum selectivity of absorption of H 2 S with respect to CO 2 . This selectivity makes it possible to maximize the quantity 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 better operation. In some cases, an H 2 S enrichment unit is needed to concentrate the acid gas in H 2 S. In this case, the most selective amine is also sought. Tertiary amines, such as N- Methyldiethanolamine, or congested secondary cells with slow reaction kinetics with C0 2 are commonly used, but have selectivities limited to high H 2 S loading rates. It is well known to those skilled in the art that tertiary amines or secondary amines with a severe steric hindrance have a kinetics of uptake of C0 2 slower than primary or secondary amines uncrowded. In contrast, tertiary or secondary amines with severe steric hindrance have instantaneous H 2 S capture kinetics, which allows for selective removal of H 2 S based on distinct kinetic performance.
Parmi les applications des aminés secondaires avec un encombrement stérique sévère, le brevet US 4,405,581 décrit un procédé d'absorption sélective de gaz sulfurés par un absorbant contenant des monoamines secondaires possédant un encombrement stérique sévère dont au moins un des substituants est un groupement hydroxyalkyle. La formule générale des hydroxyalkyl-monoamines secondaires proposées dans le brevet US 4,405,581 impose un encombrement stérique sévère en alpha de l'azote, l'atome d'azote étant lié soit à au moins un carbone tertiaire, soit à deux atomes de carbone secondaires. Among the applications of secondary amines with a severe steric hindrance, US Pat. No. 4,405,581 describes a process for the selective absorption of sulphide gases by an absorbent containing secondary monoamines having a severe steric hindrance of which at least one of the substituents is a hydroxyalkyl group. The general formula of the secondary hydroxyalkyl monoamines proposed in US Pat. No. 4,405,581 imposes a severe steric hindrance in alpha of nitrogen, the nitrogen atom being bonded to at least one tertiary carbon or to two secondary carbon atoms.
Le brevet US 4,405,81 1 décrit également un procédé d'élimination sélective de l'H2S dans des gaz contenant de l'H2S et du C02 par un absorbant contenant des monoamines tertiaires possédant un encombrement stérique sévère dont au moins un des substituants est un groupement hydroxyalkyle. La formule générale des hydroxyalkyl- monoamines tertiaires proposées dans le brevet US 4,405,81 1 décrit également un encombrement stérique sévère en alpha de l'azote, imposant que l'atome d'azote soit lié à au moins un atome de carbone tertiaire si les deux autres atomes de carbone en alpha de l'azote sont primaires ou bien que l'atome d'azote soit lié à un carbone tertiaire ou secondaire, si le second atome de carbone en alpha de l'azote est secondaire et le troisième est primaire. La demande de brevet français FR 2 982 170 décrit un procédé d'élimination de composés acides d'un effluent gazeux avec une solution absorbante à base d'amines possédant un encombrement stérique sévère. Ces molécules sont choisies dans le groupe des monoamines tertiaires ou secondaires possédant un encombrement stérique sévère en alpha de l'atome d'azote et appartenant à la famille des di- (hydroxyalkyl)monoamines. La formule générale des di-(hydroxyalkyl)monoamines secondaires proposées dans la demande de brevet FR 2 982 170 impose que les deux carbones en beta de l'azote (en alpha des hydroxyles) soient primaires ou secondaires, c'est à dire qu'ils soient liés à au moins un atome d'hydrogène. Dans ce cas les fonctions alcools sont primaires ou secondaires mais jamais tertiaires. US Patent 4,405,81 1 also describes a method for the selective removal of H 2 S in gases containing H 2 S and CO 2 by an absorbent containing tertiary monoamines having a severe steric hindrance of which at least one of the substituents is a hydroxyalkyl group. The general formula of the tertiary hydroxyalkyl-monoamines proposed in US Pat. No. 4,405,81 1 also describes a severe steric hindrance in alpha of nitrogen, requiring that the nitrogen atom be bonded to at least one tertiary carbon atom if the two other carbon atoms in alpha of the nitrogen are primary or the nitrogen atom is bonded to a tertiary or secondary carbon, if the second carbon atom in alpha of the nitrogen is secondary and the third is primary . French patent application FR 2 982 170 describes a process for removing acidic compounds from a gaseous effluent with an amine-based absorbent solution having a severe steric hindrance. These molecules are selected from the group of tertiary or secondary monoamines possessing a steric hinderance in alpha of the nitrogen atom and belonging to the family of di- (hydroxyalkyl) monoamines. The general formula of the di- (hydroxyalkyl) monoamines secondary proposed in the patent application FR 2 982 170 requires that the two carbons in beta of nitrogen (in alpha hydroxyls) are primary or secondary, that is to say that they are linked to at least one hydrogen atom. In this case the alcohol functions are primary or secondary but never tertiary.
Une autre limitation des solutions absorbantes couramment utilisées dans des applications de désacidification totale est une cinétique de captage du C02 ou du COS trop lente. Dans le cas où les spécifications désirées sur le C02 ou en COS sont très poussées, on recherche une cinétique de réaction la plus rapide possible de manière à réduire la hauteur de la colonne d'absorption. Cet équipement sous pression représente en effet une part importante des coûts d'investissements du procédé. Another limitation of the absorbent solutions commonly used in total deacidification applications is the kinetics of C0 2 or COS pickup that are too slow. In the case where the desired specifications on the C0 2 or in COS are very advanced, one seeks a kinetics of reaction 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.
Que l'on recherche une cinétique de captage du C02 et du COS maximale dans une application désacidification totale, ou une cinétique de captage du C02 minimale dans une application sélective, on désire toujours utiliser une solution absorbante ayant la capacité cyclique la plus grande possible. Cette capacité cyclique, notée Δα 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 alimentant la colonne d'absorption et la solution absorbante soutirée en fond de ladite colonne. En effet, plus la solution absorbante a une forte capacité cyclique, plus le débit de solution absorbante qu'il faut mettre en œuvre 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 colonne d'absorption. Whether maximum C0 2 and maximum COD uptake kinetics are sought in a total deacidification application, or a minimum CO 2 capture kinetics in a selective application, it is always desirable to use an absorbent solution having the largest cyclic capacity. possible. This cyclic capacity, denoted Δα corresponds to the load ratio difference (a denotes the number of moles of acid compounds absorbed gas aci d n e per kilogram of absorbent solution) between the absorbent solution supplied to the absorption column and the absorbent solution withdrawn at the bottom of said column. Indeed, the more the absorbent solution has a high cyclic capacity, the more the absorbent solution flow rate that must be used to deacidify the gas to be treated is limited. In gas treatment processes, the reduction of the absorbent solution flow rate also has a strong impact on the reduction of investments, especially in the dimensioning of the absorption column.
Un autre aspect primordial des opérations de traitement de gaz ou fumées industrielles par solvant reste la régénération de l'agent de séparation. En fonction du type d'absorption (physique et/ou chimique), on envisage généralement une régénération par détente, et/ou par distillation et/ou par entraînement par un gaz vaporisé appelé "gaz de strippage". La consommation énergétique nécessaire à la régénération du solvant peut être très importante, ce qui est particulièrement vrai dans le cas où la pression partielle de gaz acides est faible, et représenter un coût opératoire considérable pour le procédé de captage du C02. Another essential aspect of industrial gas treatment or flue gas treatment operations is the regeneration of the separating agent. According to the type of absorption (physical and / or chemical), regeneration by expansion, and / or by distillation and / or by 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 CO 2 capture process.
Il existe ainsi un besoin de fournir des composés qui soient de bons candidats pour la désacidification de gaz, notamment pour l'élimination sélective de l'H2S par rapport au C02, 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). There is thus a need to provide compounds which are good candidates for the deacidification of gases, in particular for the selective removal of H 2 S with respect to C0 2 , and which make it possible to operate at lower operating costs (of which regeneration energy) and investments (including the cost of the absorption column).
Les inventeurs ont mis en évidence que les monoamines tertiaires ou secondaires dont au moins un des substituants est un groupement hydroxyalkyle et 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. The inventors have demonstrated that tertiary or secondary monoamines of which at least one of the substituents is a hydroxyalkyl group and having a severe steric hindrance are not equivalent in terms of performance for their use in absorbent solution formulations for gas treatment. acids in an industrial process.
La présente invention a pour objet l'utilisation de monoamines tertiaires ou secondaires appartenant à la famille des di-(2-hydroxyalkyl)-monoamines et possédant un encombrement stérique sévère particulier. Les molécules selon l'invention ont pour particularité qu'au moins un des deux atomes de carbone qui sont situés en alpha du groupe hydroxyle et en béta de l'atome d'azote est tertiaire, c'est à dire qu'il n'est pas lié à un atome d'hydrogène. Dans ce cas au moins une des fonctions alcools est tertiaire. De manière générale, la présente invention décrit un procédé d'élimination des composés acides contenus dans un effluent gazeux, dans lequel on effectue une étape d'absorption des composés acides par mise en contact de l'effluent gazeux avec une solution absorbante comportant : The present invention relates to the use of tertiary or secondary monoamines belonging to the family of di- (2-hydroxyalkyl) -monoamines and having a particular severe steric hindrance. The molecules according to the invention have the particularity that at least one of the two carbon atoms which are located in alpha of the hydroxyl group and in beta of the nitrogen atom is tertiary, that is to say that it does not is not bound to a hydrogen atom. In this case at least one of the alcohol functions is tertiary. In general, the present invention describes a process for removing the acidic compounds contained in a gaseous effluent, in which an absorption step of the acidic compounds is carried out by contacting the gaseous effluent with an absorbent solution comprising:
- de l'eau  - some water
- au moins un composé azoté choisi parmi les di-(2-hydroxyalkyl)- monoamines répondant à la formule (I) suivante :
Figure imgf000007_0001
at least one nitrogen compound chosen from di- (2-hydroxyalkyl) monoamines corresponding to the following formula (I):
Figure imgf000007_0001
dans laquelle:  in which:
R1 est choisi parmi un atome d'hydrogène et un radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone,  R1 is chosen from a hydrogen atom and an alkyl radical containing from 1 to 6 carbon atoms,
R2, R3, R4, R5, R6 et R7 sont choisis indépendamment parmi un atome d'hydrogène et un radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone, et  R2, R3, R4, R5, R6 and R7 are independently selected from a hydrogen atom and an alkyl radical of 1 to 6 carbon atoms, and
R8 et R9 ne sont en aucun cas des atomes d'hydrogène et sont choisis indépendamment parmi des radicaux alkyles renfermant de 1 à 6 atomes de carbone. R8 and R9 are in no case hydrogen atoms and are independently selected from alkyl radicals having 1 to 6 carbon atoms.
Cette condition sur R8 et R9 définit l'encombrement stérique sévère particulier des composés selon l'invention. This condition on R8 and R9 defines the particular severe steric hindrance of the compounds according to the invention.
Dans la formule (I), c'est le groupe R1 qui détermine si le composé est une aminé secondaire ou une aminé tertiaire.  In formula (I), it is the group R 1 which determines whether the compound is a secondary amine or a tertiary amine.
Selon l'invention, le composé azoté peut être choisi parmi les composés suivants : According to the invention, the nitrogenous compound may be chosen from the following compounds:
- le 1 -[(2-hydroxyéthyl)méthylamino]-2-méthyl-2-propanol
Figure imgf000007_0002
- 1 - [(2-hydroxyethyl) methylamino] -2-methyl-2-propanol
Figure imgf000007_0002
- le 1 ,1 '-(méthylimino)-bis-[2-méthyl-2-propanol]
Figure imgf000007_0003
- 1, 1 '- (methylimino) -bis- [2-methyl-2-propanol]
Figure imgf000007_0003
- le 2-[(2-hydroxy-2-méthylpropyl)amino]-2-méthyl-1 -propanol
Figure imgf000007_0004
2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -2-methyl-1-propanol
Figure imgf000007_0004
- le 2-[(2-hydroxy-2-méthylpropyl)amino]-1 -butanol  2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -1-butanol
Figure imgf000007_0005
; et - le Bis(2-hydroxy-2méthylpropyl)amine
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000007_0005
; and - Bis (2-hydroxy-2-methylpropyl) amine
Figure imgf000008_0001
La solution absorbante peut comporter entre 5 % et 95 % poids dudit composé azoté, de préférence entre 10 % et 90 % poids dudit composé azoté, et entre 5 % et 95 % poids d'eau, et de préférence entre 10 % et 90% poids d'eau. 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. weight of water.
La solution absorbante peut en outre comporter entre 5 % et 95 % poids d'au moins une aminé supplémentaire étant soit une aminé tertiaire, soit une aminé secondaire comprenant deux carbones secondaires en alpha de l'atome d'azote, soit une aminé secondaire comprenant au moins un carbone tertiaire en alpha de l'atome d'azote.  The absorbent solution may further comprise between 5% and 95% by weight of at least one additional amine being either a tertiary amine or a secondary amine comprising two secondary carbon atoms alpha to the nitrogen atom, or a secondary amine comprising at least one tertiary carbon alpha to the nitrogen atom.
Ladite aminé supplémentaire peut être une aminé tertiaire choisie dans le groupe constitué par:  Said additional amine may be a tertiary amine selected from the group consisting of:
la N-méthyldiéthanolamine ;  N-methyldiethanolamine;
- la triéthanolamine ;  triethanolamine;
- la diéthylmonoéthanolamine ;  diethylmonoethanolamine;
la diméthylmonoéthanolamine ;  dimethylmonoethanolamine;
l'éthyldiéthanolamine.  ethyldiethanolamine.
La solution absorbante peut comporter, en outre, une quantité non nulle et inférieure à 30 % poids d'au moins une aminé supplémentaire étant une aminé primaire ou une aminé secondaire.  The absorbent solution may further comprise a non-zero amount and less than 30% by weight of at least one additional amine being a primary amine or a secondary amine.
Ladite aminé supplémentaire primaire ou secondaire peut être choisie dans le groupe constitué par :  Said additional primary or secondary amine may be chosen from the group consisting of:
la monoéthanolamine ;  monoethanolamine;
la diéthanolamine ;  diethanolamine;
- la N-butyléthanolamine ;  n-butylethanolamine;
l'aminoéthyléthanolamine ;  aminoethylethanolamine;
le diglycolamine ;  diglycolamine;
la pipérazine ;  piperazine;
la 1 -méthyl-pipérazine ;  1-methylpiperazine;
- la 2-méthylpipérazine ;  2-methylpiperazine;
l'homopipérazine ;  homopiperazine;
la N-(2-hydroxyéthyl)pipérazine ; la N-(2-aminoéthyl)pipérazine ; N- (2-hydroxyethyl) piperazine; N- (2-aminoethyl) piperazine;
la morpholine ;  morpholine;
la 3-(méthylamino)propylamine ;  3- (methylamino) propylamine;
la 1 ,6-hexanediamine ;  1,6-hexanediamine;
- la N,N'-diméthyl-1 ,6-hexanediamine ;  N, N'-dimethyl-1,6-hexanediamine;
la N-méthyl-1 ,6-hexanediamine ;  N-methyl-1,6-hexanediamine;
la N,N',N'-triméthyl-1 ,6-hexanediamine.  N, N ', N'-trimethyl-1,6-hexanediamine.
La solution absorbante peut comporter, en outre, un solvant physique choisi parmi le méthanol et le sulfolane. The absorbent solution may further comprise a physical solvent selected from methanol and sulfolane.
L'étape d'absorption des composés acides peut être réalisée à une pression comprise entre 1 bar et 120 bar, et à une température comprise entre 20 °C et 100 °C.  The absorption step of the acidic compounds can be carried out at a pressure between 1 bar and 120 bar, and at a temperature between 20 ° C and 100 ° C.
Après l'étape d'absorption, on peut obtenir une solution absorbante chargée en composés acides, et on peut effectuer 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 une température comprise entre 100°C et 180°C. After the absorption step, an absorbent solution loaded with acid compounds can be obtained, and at least one regeneration step of the absorbent solution loaded with acidic compounds can be carried out at a pressure of between 1 bar and 10 bar and at a pressure of temperature between 100 ° C and 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 aminés, 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. 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.
Le procédé selon l'invention peut être mis en œuvre pour éliminer sélectivement de l'H2S par rapport au C02 d'un effluent gazeux comportant de l'H2S et du C02. The process according to the invention can be implemented to selectively remove H 2 S with respect to C0 2 from a gaseous effluent comprising H 2 S and CO 2 .
L'utilisation des composés di-(2-hydroxyalkyl)-monoamines selon l'invention permet d'obtenir de bonnes 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 aminés de référence telles que la N-méthyldiéthanolamine (MDEA) pour une capacité cyclique d'absorption des gaz acides équivalente ou supérieure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront clairement à la lecture de la description faite, ci-après, en se référant à la figure 1 représentant un schéma de principe de mise en œuvre d'un procédé de traitement de gaz acides. The use of the di- (2-hydroxyalkyl) -monoamine compounds according to the invention makes it possible to obtain good performances in terms of the cyclic capacity of absorption of acid gases and of absorption selectivity with respect to the H 2 S, in particular a higher absorption selectivity for H 2 S than reference amines such as N-methyldiethanolamine (MDEA) for an equivalent or greater cyclic acid absorption capacity. . Other characteristics and advantages of the invention will be better understood and will become clear from reading the description given hereinafter with reference to FIG. 1 showing a block diagram of the implementation of a treatment method. of acid gases.
La présente invention propose d'éliminer les composés acides d'un effluent gazeux en mettant en œuvre en solution aqueuse au moins un composé choisi dans le groupe des monoamines tertiaires ou secondaires appartenant à la famille des di-(2- hydroxyalkyl)-monoamines et possédant un encombrement stérique sévère particulier. The present invention proposes to eliminate the acidic compounds of a gaseous effluent by implementing in aqueous solution at least one compound selected from the group of tertiary or secondary monoamines belonging to the family of di- (2-hydroxyalkyl) -monoamines and possessing a particular severe steric hindrance.
Composition de la solution absorbante Composition of the absorbent solution
La solution absorbante mise en œuvre dans le procédé selon l'invention comporte:  The absorbent solution used in the process according to the invention comprises:
a - de l'eau; a - water;
b - au moins une molécule choisie dans le groupe des di-(2-hydroxyalkyl)-monoamines ayant la particularité qu'au moins un des deux atomes de carbone qui sont situés en alpha des groupes hydroxyles et en béta de l'atome d'azote est tertiaire, c'est à dire qu'il n'est pas lié à un atome d'hydrogène. b - at least one molecule chosen from the group of di- (2-hydroxyalkyl) -monoamines having the particularity that at least one of the two carbon atoms which are located in alpha of the hydroxyl groups and in beta of the atom of Nitrogen is tertiary, ie it is not bound to a hydrogen atom.
Les di-(2-hydroxyalkyl)-monoamines mis en œuvre selon l'invention répondent à la formule générale sui The di- (2-hydroxyalkyl) monoamines used according to the invention correspond to the general formula
Figure imgf000010_0001
(I) dans laquelle:
Figure imgf000010_0001
(I) in which:
- R1 est choisi parmi un atome d'hydrogène et un radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone,  R1 is chosen from a hydrogen atom and an alkyl radical containing from 1 to 6 carbon atoms,
- R2, R3, R4, R5, R6 et R7 sont choisis indépendamment parmi un atome d'hydrogène et un radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone, et  R2, R3, R4, R5, R6 and R7 are independently chosen from a hydrogen atom and an alkyl radical containing from 1 to 6 carbon atoms, and
- R8 et R9 ne sont en aucun cas des atomes d'hydrogène et sont choisis indépendamment parmi des radicaux alkyles renfermant de 1 à 6 atomes de carbone. Cette condition sur R8 et R9 définit l'encombrement stérique sévère particulier des composés selon l'invention. Dans la formule (I), c'est le groupe R1 qui détermine si le composé est une aminé secondaire ou une aminé tertiaire. - R8 and R9 are in no case hydrogen atoms and are independently selected from alkyl radicals containing 1 to 6 carbon atoms. This condition on R8 and R9 defines the particular severe steric hindrance of the compounds according to the invention. In formula (I), it is the group R 1 which determines whether the compound is a secondary amine or a tertiary amine.
De préférence, la solution absorbante mise en œuvre selon l'invention comporte au moins un des composés couverts par la formule (I) cités ci-après : Preferably, the absorbent solution implemented according to the invention comprises at least one of the compounds covered by the formula (I) cited below:
- le 1 -[(2-hydroxyéthyl)méthylamino]-2-méthyl-2-propanol
Figure imgf000011_0001
le 1 ,1 '-(méthylimino)-bis-[2-méthyl-2-propanol]
Figure imgf000011_0002
- 1 - [(2-hydroxyethyl) methylamino] -2-methyl-2-propanol
Figure imgf000011_0001
1, 1 '- (methylimino) -bis- [2-methyl-2-propanol]
Figure imgf000011_0002
- le 2-[(2-hydroxy-2-méthylpropyl)amino]-2-méthyl-1 -propanol
Figure imgf000011_0003
2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -2-methyl-1-propanol
Figure imgf000011_0003
le 2-[(2-hydroxy-2-méthylpropyl)amino]-1 -butanol
Figure imgf000011_0004
le Bis(2-hydroxy-2méthylpropyl)amine
Figure imgf000011_0005
2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -1-butanol
Figure imgf000011_0004
Bis (2-hydroxy-2-methylpropyl) amine
Figure imgf000011_0005
Les aminés selon la formule générale (I) peuvent être en concentration variable dans la solution absorbante, par exemple comprise entre 5 % et 95 % poids, de préférence entre 10 % et 90 % poids, encore plus préférentiellement entre 20 % et 60 % poids, et de manière très préférée entre 25 % et 50 % poids. The amines according to 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, more preferably between 20% and 60% by weight. and very preferably between 25% and 50% by weight.
La solution absorbante peut contenir entre 5 % et 95 % poids d'eau, de préférence entre 10 % et 90 % poids d'eau, plus préférentiellement entre 40 % et 80 % poids d'eau, et de manière très préférée de 50% à 75% d'eau. Selon un mode de réalisation, la solution absorbante peut contenir en outre au moins une aminé supplémentaire qui est une aminé tertiaire telle que la méthyldiéthanolamine, la triéthanolamine, la diéthylmonoéthanolamine, la diméthylmonoéthanolamine, ou l'éthyldiéthanolamine, ou qui est une aminé secondaire ayant un encombrement stérique sévère, cet encombrement étant défini soit par la présence de deux carbones secondaires en alpha de l'azote, soit par au moins un carbone tertiaire en alpha de l'azote. La concentration d'amine supplémentaire tertiaire ou secondaire sévèrement encombrée dans la solution absorbante peut être comprise entre 5 % et 95 % poids, de préférence entre 5 % et 50 % poids, de manière très préférée entre 5 % et 30 % poids. The absorbent solution may contain between 5% and 95% by weight of water, preferably between 10% and 90% by weight of water, more preferably between 40% and 80% by weight of water, and very preferably 50% by weight. 75% water. According to one embodiment, the absorbent solution may further contain at least one additional amine which is a tertiary amine such as methyldiethanolamine, triethanolamine, diethylmonoethanolamine, 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 in alpha of nitrogen, or by at least one tertiary carbon in alpha of nitrogen. The concentration of tertiary or secondary secondary amine severely encumbered in the absorbent solution may be between 5% and 95% by weight, preferably between 5% and 50% by weight, very preferably between 5% and 30% by weight.
Selon un mode de réalisation, les aminés selon la formule générale (I) peuvent être formulées avec un ou plusieurs composés contenant au moins une fonction aminé primaire 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 % poids dudit composé contenant au moins une fonction aminé primaire ou secondaire. De préférence, la solution absorbante comporte au moins 0,5 % poids dudit composé contenant au moins une fonction aminé primaire ou secondaire. Ledit composé permet d'accélérer la cinétique d'absorption du COS et, dans certains cas, du C02 contenu dans le gaz à traiter. According to one embodiment, the amines according to the general formula (I) can 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 the COS and, in certain cases, the CO 2 contained in the gas to be treated.
Une liste non exhaustive de composés contenant au moins une fonction aminé primaire ou secondaire qui peuvent entrer dans la formulation est donnée ci-dessous :  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:
la monoéthanolamine ;  monoethanolamine;
- la diéthanolamine ;  diethanolamine;
la N-butyléthanolamine ;  N-butylethanolamine;
l'aminoéthyléthanolamine ;  aminoethylethanolamine;
le diglycolamine ;  diglycolamine;
la pipérazine ;  piperazine;
- la 1 -méthyl-pipérazine ;  1-methylpiperazine;
la 2-méthylpipérazine ;  2-methylpiperazine;
l'homopipérazine ;  homopiperazine;
la N-(2-hydroxyéthyl)pipérazine ; la N-(2-aminoéthyl)pipérazine ; N- (2-hydroxyethyl) piperazine; N- (2-aminoethyl) piperazine;
la morpholine ;  morpholine;
la 3-(méthylamino)propylamine ;  3- (methylamino) propylamine;
la 1 ,6-hexanediamine et tous ses dérivés diversement N-alkylés tels par exemple la N,N'-diméthyl-1 ,6-hexanediamine, la N-méthyl-1 ,6-hexanediamine ou la N,N',N'-triméthyl-1 ,6-hexanediamine.  1,6-hexanediamine and all its variously N-alkylated derivatives such as for example N, N'-dimethyl-1,6-hexanediamine, N-methyl-1,6-hexanediamine or N, N ', N' trimethyl-1,6-hexanediamine.
La solution absorbante selon l'invention peut comprendre un mélange d'amines supplémentaires tels que définies ci-dessus. The absorbent solution according to the invention may comprise a mixture of additional amines as defined above.
Selon un mode de réalisation, la solution absorbante peut contenir un solvant physique choisi parmi le méthanol et la sulfolane. According to one embodiment, the absorbent solution may contain a physical solvent chosen from methanol and sulfolane.
Synthèse d'une molécule selon la formule générale de l'invention Synthesis of a molecule according to the general formula of the invention
On peut synthétiser les molécules de l'invention selon toute voie permise par la chimie organique. Parmi celles-ci, on peut citer sans être exhaustif les réactions d'addition de l'ammoniac, d'alkylamines primaires ou de monoalcanolamines primaires ou secondaires avec des époxydes plus ou moins substitués. The molecules of the invention can be synthesized according to any route permitted by organic chemistry. Among these, the reactions of addition of ammonia, primary alkylamines or primary or secondary monoalkanolamines with more or less substituted epoxides can be cited without being exhaustive.
La réaction d'addition d'une aminé primaire ou secondaire sur un époxyde est une réaction bien connue de la chimie organique. Elle est utilisée industriellement notamment pour fabriquer de la N-méthyléthanolamine par réaction de la méthylamine et de l'oxyde d'éthylène. Lorsque l'on souhaite à partir d'une aminé primaire obtenir une alcanolamine secondaire par réaction avec un époxyde, il est recommandé d'opérer avec un excès d'amine afin de défavoriser l'obtention du composé de di-addition qui serait une aminé tertiaire non souhaitée. Lorsque l'on souhaite à partir d'une aminé secondaire obtenir une alcanolamine tertiaire par réaction avec un époxyde, on peut opérer avec des quantités équimolaire ou bien avec un excès de l'un ou de l'autre des réactifs. Les excès de réactifs peuvent être séparés du produit souhaité en fin de réaction et recyclés dans le procédé.  The reaction of adding a primary or secondary amine to an epoxide is a well-known reaction of organic chemistry. It is used industrially in particular to manufacture N-methylethanolamine by reaction of methylamine and ethylene oxide. When it is desired from a primary amine to obtain a secondary alkanolamine by reaction with an epoxide, it is recommended to operate with an excess of amine in order to disadvantage the obtaining of the di-addition compound which would be an amine unwanted tertiary. When it is desired from a secondary amine to obtain a tertiary alkanolamine by reaction with an epoxide, it is possible to operate with equimolar amounts or with an excess of one or the other of the reagents. Excess reagents can be separated from the desired product at the end of the reaction and recycled to the process.
La réaction d'addition d'une aminé sur un époxyde est une réaction exothermique qui requiert généralement le contrôle de la température de réaction. Elle s'effectue par exemple entre -10°C et 140°C selon à nature et la réactivité de l'aminé et de l'époxyde considéré. The reaction of adding an amine to an epoxide is an exothermic reaction that generally requires control of the reaction temperature. She is carried out for example between -10 ° C and 140 ° C depending on nature and the reactivity of the amine and the epoxide considered.
Cette réaction peut s'effectuer en l'absence ou en présence d'un solvant. Lorsqu'un solvant est utilisé, il peut être choisi parmi les solvants conventionnels utilisés en chimie organique. Il peut s'agir par exemple mais de manière non limitative de l'eau ou d'un alcool tel le méthanol, l'éthanol ou l'isopropanol.  This reaction can be carried out in the absence or in the presence of a solvent. When a solvent is used, it may be selected from conventional solvents used in organic chemistry. It may be for example but not limited to water or an alcohol such as methanol, ethanol or isopropanol.
Cette réaction ne nécessite en général pas de catalyseur bien que certains composés tels des aminés tertiaires, des sels d'ammonium quaternaires ou des dérivés métalliques puissent être utilisés.  This reaction generally does not require a catalyst although some compounds such as tertiary amines, quaternary ammonium salts or metal derivatives may be used.
Nature des effluents gazeux Nature of gaseous effluents
Les solutions absorbantes selon l'invention peuvent être mises en œuvre 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 aminés, les gaz issus d'une unité de réduction en queue du procédé Claus, les gaz de fermentation de biomasse, les gaz de cimenterie, les fumées d'incinérateur. Ces effluents gazeux contiennent un ou plusieurs des composés acides suivants : le C02, l'H2S, des mercaptans, du COS, du CS2, le S02. The absorbent solutions according to the invention can be used to deacidify the following gaseous effluents: natural gas, synthesis gases, combustion fumes, refinery gases, acid gases from an amine unit, gases from a reduction unit at the bottom of the Claus process, biomass fermentation gases, cement gases, incinerator fumes. These gaseous effluents contain one or more of the following acidic compounds: C0 2 , H 2 S, mercaptans, COS, CS 2 , SO 2 .
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 œuvre le procédé selon l'invention pour absorber au moins 70 %, de préférence au moins 80 % voire au moins 90 % du C02 contenu dans les fumées de combustion. Ces 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 et 80 % d'azote, entre 5 % et 40 % 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 selon l'invention est particulièrement bien adapté pour absorber le C02 contenu dans des fumées de combustion comportant une faible pression partielle de C02, par exemple une pression partielle de C02 inférieure à 200 mbar. Le procédé selon l'invention peut être mis en œuvre pour désacidifier un gaz de synthèse. Le gaz de synthèse contient du monoxyde de carbone CO, de l'hydrogène H2 (généralement dans un ratio H2/CO égale à 2), de la vapeur d'eau (généralement à saturation à la température où le lavage est effectué) et du dioxyde de carbone C02 (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. 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, the method according to the invention can be used to absorb at least 70%, preferably at least 80% or even at least 90% of the CO 2 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 and 80% of nitrogen, between 5% and 40% of carbon dioxide, and between 1% and 5%. 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 process according to the invention is particularly well adapted to absorb the CO 2 contained in combustion fumes comprising a low CO 2 partial pressure, for example a CO 2 partial pressure of less than 200 mbar. The process according to the invention can be used to deacidify a synthesis gas. The synthesis gas contains carbon monoxide CO, hydrogen H 2 (generally in a ratio H 2 / CO equal to 2), water vapor (generally at saturation at the temperature where the washing is carried out) and carbon dioxide C0 2 (of the order of ten percent). The pressure is generally between 20 and 30 bar, but can reach up to 70 bar. It may also contain sulfur (H 2 S, COS, etc.), nitrogen (NH 3 , HCN) and halogenated impurities.
Le procédé selon l'invention peut être mis en œuvre pour désacidifier un gaz naturel. Le gaz naturel est constitué majoritairement d'hydrocarbures gazeux, mais peut contenir plusieurs des composés acides suivants : le C02, l'H2S, des mercaptans, du COS, du CS2. La teneur de ces composés acides est très variable et peut aller jusqu'à 40 % pour le C02 et l'H2S. La température du gaz naturel peut être comprise entre 20 °C et 100 °C. La pression du gaz naturel à traiter peut âre comprise entre 10 et 120 bar. L'invention peut être mise en œuvre pour atteindre des spécifications généralement imposées sur le gaz désacidifié, qui sont moins de 2 % de C02, voire moins de 50 ppm de C02 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. The process according to the invention can be implemented to deacidify a natural gas. Natural gas mainly consists of hydrocarbon gas, but may contain several compounds following acids: C0 2, H 2 S, mercaptans, COS, CS 2. The content of these acidic compounds is very variable and can be up to 40% for C0 2 and H 2 S. The temperature of the natural gas can be between 20 ° C and 100 ° C. The pressure of the natural gas to be treated may be between 10 and 120 bar. The invention can be implemented to achieve specifications generally imposed on the deacidified gas, which are less than 2% of C0 2 , or even less than 50 ppm of C0 2 to then achieve liquefaction of natural gas and less than 4 ppm H 2 S, and less than 50 ppm, or even less than 10 ppm, total sulfur volume.
Procédé d'élimination des composés acides dans un effluent gazeux Process for removing acidic compounds in a gaseous effluent
La mise en œuvre d'une solution aqueuse comportant un composé selon la formule générale (I) pour désacidifier un effluent gazeux est réalisée de façon schématique en effectuant une étape d'absorption suivie d'une étape de régénération, par exemple tel que représenté par la figure 1 . The implementation of an aqueous solution comprising a compound according to general formula (I) for deacidifying a gaseous effluent is carried out schematically by performing an absorption step followed by a regeneration step, for example as represented by Figure 1.
En référence à la figure 1 , l'installation de désacidification d'un effluent gazeux selon l'invention comprend une colonne d'absorption C1 munie de moyen de mise en contact entre gaz et liquide, par exemple un garnissage vrac, un garnissage structuré ou des plateaux. L'effluent gazeux à traiter est acheminé par une conduite 1 débouchant au fond de la colonne C1 . Une conduite 4 permet l'introduction de la solution absorbante en tête de la colonne C1 . Une conduite 2 permet l'évacuation du gaz traité (désacidifié), et une conduite 3 permet d'acheminer la solution absorbante enrichie en composés acides suite à l'absorption vers une colonne de régénération C2. 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 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 de la colonne C2 permet d'envoyer la solution absorbante régénérée vers la colonne d'absorption C1 . Un échangeur de chaleur E1 permet de récupérer la chaleur de la solution absorbante régénérée issue de la colonne C2 pour chauffer la solution absorbante enrichie en composés acides sortant de la colonne d'absorption C1 . With reference to FIG. 1, the deacidification plant for a gaseous effluent according to the invention comprises an absorption column C1 provided with means for contacting gas and liquid, for example a loose packing, a structured packing or plates. 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 absorbent solution at the top of the column C1. A pipe 2 allows the evacuation of the treated gas (deacidified), and a pipe 3 conveys the absorbent solution enriched in acidic compounds following absorption to a regeneration column C2. This regeneration column C2 is equipped with internal contacting between gas and liquid, 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 the regeneration by vaporizing a fraction of the absorbing solution. The solution enriched in acidic compounds is introduced at the top of the regeneration column C2 via a line 5. A line 7 makes it possible to evacuate at the top of the column C2 the gas enriched in acid compounds released during the regeneration, and a line 6 arranged at the bottom of the column C2 makes it possible to send the regenerated absorbent solution to the absorption column C1. A heat exchanger E1 makes it possible to recover the heat of the regenerated absorbent solution issuing from column C2 in order to heat the absorbent solution enriched in acidic compounds leaving the absorption column C1.
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 aminés des molécules selon la formule générale (I) de la solution absorbante réagissent avec les composés acides contenus dans l'effluent de manière à obtenir un effluent gazeux appauvri en composés acides qui est évacué par la conduite 2 en tête de la colonne C1 et une solution absorbante enrichie en composés acides évacuée par la conduite 3 en fond de la colonne C1 pour être régénérée. The absorption step consists of contacting the gaseous effluent arriving via line 1 with the absorbent solution arriving via line 4. During contact, the amine functions of the molecules according to general formula (I) 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 the column C1 and an absorbent solution enriched in acidic compounds discharged through line 3 at the bottom of the column C1 to be regenerated.
L'étape d'absorption des composés acides peut être réalisée à une pression dans la colonne C1 comprise entre 1 bar et 120 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 industrielles, et à une température dans la colonne C1 comprise entre 20 °C et 100 °C, préférentiellement compriseentre 30 °C et 90 °C, voire entre 30 et 60 °C.  The absorption step of the acidic compounds can be carried out at a pressure in the column C1 of between 1 bar and 120 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 column C1 of between 20 ° C and 100 ° C, preferably between 30 ° C and 90 ° C, or between 30 and 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 C1 est introduite dans l'échangeur de chaleur E1 , 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 E1 est introduite dans la colonne de régénération C2 par la conduite 5. Dans la colonne de régénération C2, sous l'effet de la mise en contact de la solution absorbante arrivant par la conduite 5 avec la vapeur produite par le rebouilleur, les composés acides sont libérés sous forme gazeuse et évacués en tête de colonne C2 par la conduite 7. La solution absorbante régénérée, c'est-à-dire appauvrie en composés acides, est évacuée par la conduite 6 et est refroidie dans E1 , puis recyclée dans la colonne d'absorption C1 par la conduite 4. 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 E1 is introduced into the regeneration column C2 via line 5. In the regeneration column C2, under the effect of contacting the absorbent solution arriving via line 5 with the vapor produced by the reboiler, the acid compounds are released in gaseous form and discharged at the top of column C2 by the 7. The absorbent solution regenerated, that is to say depleted in acidic compounds, is discharged through line 6 and is cooled in E1, then recycled to the absorption column C1 via line 4.
L'étape de régénération du procédé selon l'invention peut être réalisée par régénération thermique, éventuellement complétée par une ou plusieurs étapes de détente.  The regeneration step of the process according to the invention can be carried out by thermal regeneration, optionally supplemented by one or more expansion steps.
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 manière préféré, 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.  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. In a preferred manner, the regeneration temperature in the column C2 is between 155 ° C. and 180 ° C. in the case where it is desired to reinject the acid gases.
Exemples Examples
Exemple 1 : synthèse des molécules selon l'invention. Example 1 Synthesis of the Molecules According to the Invention
Les exemples suivants illustrent la synthèse des molécules préférées de l'invention, étant entendu que toutes les possibilités de synthèse de ces molécules tant au niveau des routes de synthèses que des modes opératoires possibles ne sont pas ici décrites.  The following examples illustrate the synthesis of the preferred molecules of the invention, it being understood that all the possibilities of synthesis of these molecules both at the level of the synthetic routes and the possible operating modes are not here described.
1 -((2-Hydroxyéth yQméth ylamino 1-2-méth yl-2-propanol 1 - ((2-Hydroxyethylammon ylamino) -2-methyl-2-propanol
A 150,0 g (1 ,97 moles) de 2-(méthylamino)éthanol dans 300 ml d'éthanol, on introduit sous agitation en une heure et demi 171 ,1 g (0.987 mole) de diméthyl-1 ,1 - oxirane à une température maintenue inférieure à 22 °C. On élimine ensuite l'éthanol ainsi que l'excès de 2-(méthylamino)éthanol par distillation et après distillation sous pression réduite, on recueille 134,1 g de 1 -[(2-hydroxyéthyl)méthylamino]-2-méthyl-2- propanol dont la structure est confirmée par l'analyse RMN.  To 150.0 g (1.97 moles) of 2- (methylamino) ethanol in 300 ml of ethanol, 171.1 g (0.987 moles) of dimethyl-1, 1-oxirane are introduced with stirring over one hour and a half. at a temperature maintained below 22 ° C. The ethanol and the excess of 2- (methylamino) ethanol are then distilled off and, after distillation under reduced pressure, 134.1 g of 1 - [(2-hydroxyethyl) methylamino] -2-methyl-2 are collected. - Propanol whose structure is confirmed by NMR analysis.
2-i(2-Hydroxy-2-méthylpropyl)aminol-2-méthyl- 1-propanol A 267,0 g (3,0 moles) de 2-amino-2-méthyl-1 -propanol, on introduit sous agitation en une heure et demi 108,0 g (1 ,5 mole) de diméthyl-1 ,1 -oxirane à une température maintenue inférieure à 20 °C. On élimine ensuite l'excès de 2-amino-2- méthyl-1 -propanol par distillation sous pression réduite et on recristallise le produit résiduel dans de l'acétate d'éthyle pour obtenir après séchage 226,5 g de 2-[(2-hydroxy- 2-méthylpropyl)amino]-2-méthyl-1 -propanol dont la structure est confirmée par l'analyse RMN. 2-i (2-Hydroxy-2-methylpropyl) aminol-2-methyl-1-propanol To 267.0 g (3.0 moles) of 2-amino-2-methyl-1-propanol, 108.0 g (1.5 moles) of dimethyl-1,1-diol are introduced with stirring over 1.5 hours. oxirane at a temperature maintained below 20 ° C. The excess of 2-amino-2-methyl-1-propanol is then distilled off under reduced pressure and the residual product is recrystallized from ethyl acetate to give after drying 226.5 g of 2 - [( 2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -2-methyl-1-propanol whose structure is confirmed by NMR analysis.
1, 1 '-(Méthylimino)-bis-[2-méthyl-2-propanoll 1, 1 '- (Methylimino) -bis- [2-methyl-2-propanoll]
A une solution de 226,0 g (3,12 moles) de diméthyl-1 , 1 -oxirane dans 200 ml d'eau, on ajoute sous agitation en deux heures 80,6 g (1 ,04 mole) de monométhylamine en solution aqueuse à une température maintenue inférieure à 10 °C. Après retour à la température ambiante, on élimine par évaporation l'époxyde en excès ainsi que l'eau. Après distillation sous pression réduite, on recueille 151 g de 1 ,1 '-(méthylimino)-bis-[2- méthyl-2-propanol] dont la structure est confirmée par l'analyse RMN.  To a solution of 226.0 g (3.12 moles) of dimethyl-1, 1-oxirane in 200 ml of water is added with stirring in two hours 80.6 g (1.04 mol) of monomethylamine in solution. aqueous at a temperature maintained below 10 ° C. After returning to ambient temperature, the excess epoxide and the water are removed by evaporation. After distillation under reduced pressure, 151 g of 1,1 '- (methylimino) -bis- [2-methyl-2-propanol], the structure of which is confirmed by NMR analysis, are collected.
Bis(2-hvdroxy-2-méthylpropyl)amine Bis (2-hydroxy-2-methylpropyl) amine
A une solution de 1 129,0 g d'ammoniaque à 20 % et de 400 ml d'éthanol, on ajoute sous agitation en deux heures 247,0 g (3,4 mole) de diméthyl-1 ,1 -oxirane à une température maintenue inférieure à 20 °C. Après retour à la température ambiante, on élimine par évaporation l'ammoniac en excès ainsi que l'éthanol et l'eau. Après distillation sous pression réduite, on recueille 133 g de 1 ,1 '-(méthylimino)-bis-[2-méthyl-2-propanol] et 56 g de 1 -amino-2-méthyl-2-propanol que l'on fait réagir avec du diméthyl-1 , 1 -oxirane pour conduire à du 1 ,1 '-(méthylimino)-bis-[2-méthyl-2-propanol]. Au total, on obtient 184 g de 1 ,1 '-(méthylimino)-bis-[2-méthyl-2-propanol] dont la structure est confirmée par l'analyse RMN.  To a solution of 1,129.0 g of 20% ammonia and 400 ml of ethanol, 247.0 g (3.4 mole) of dimethyl-1, 1-oxirane are added with stirring over two hours. temperature kept below 20 ° C. After cooling to room temperature, excess ammonia, ethanol and water are removed by evaporation. After distillation under reduced pressure, 133 g of 1, 1 '- (methylimino) -bis- [2-methyl-2-propanol] and 56 g of 1-amino-2-methyl-2-propanol are collected. reacted with dimethyl-1, 1-oxirane to give 1,1 '- (methylimino) -bis- [2-methyl-2-propanol]. In total, 184 g of 1,1 '- (methylimino) -bis- [2-methyl-2-propanol] are obtained, the structure of which is confirmed by NMR analysis.
2-[(2-Hvdroxy-2-méthylpropyl)aminol- 1-butanol 2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) aminol-1-butanol
A une solution de 267,0 g (3,0 moles) de 2-amino-1 -butanol dans 300 ml d'éthanol, on introduit sous agitation en une heure et demi 108,0 g (1 ,5 mole) de diméthyl-1 ,1 -oxirane à une température maintenue entre 10 °C et 20 °C. On élimine ensuite l'éthanol et l'excès de 2-amino-1 -butanol par évaporation et on recueille après distillation sous pression réduite 165,8 g de 2-[(2-hydroxy-2-méthylpropyl)amino]-1 - butanol dont la structure est confirmée par l'analyse RMN. To a solution of 267.0 g (3.0 moles) of 2-amino-1-butanol in 300 ml of ethanol, 108.0 g (1.5 moles) of dimethyl are introduced with stirring over 1.5 hours. -1, 1-oxirane at a temperature maintained between 10 ° C and 20 ° C. Ethanol and excess 2-amino-1-butanol are then removed by evaporation and collected after distillation under reduced pressure 165.8 g of 2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -1-butanol whose structure is confirmed by NMR analysis.
Exemple 2 : Vitesse d'absorption du CO? d'une formulation d'amine pour un procédé d'absorption sélective. Example 2: CO absorption rate? an amine formulation for a selective absorption process.
On effectue des essais comparatifs d'absorption du C02 par différentes solutions absorbantes selon l'invention de 2-[(2-hydroxy-2-méthylpropyl)amino]-2-méthyl-1 - propanol, de 1 -[(2-hydroxyéthyl)méthylamino]-2-méthyl-2-propanol , de 2-[(2-Hydroxy-2- méthylpropyl)amino]-1 -butanol et de Bis(2-hydroxy-2-méthylpropyl)amine à 50 % poids. Comparative tests for the absorption of C0 2 by various absorbent solutions according to the invention of 2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -2-methyl-1-propanol, of 1 - [(2- hydroxyethyl) methylamino] -2-methyl-2-propanol, 2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -1-butanol and Bis (2-hydroxy-2-methylpropyl) amine at 50% by weight.
dans l'eau par rapport à une solution aqueuse de N-méthyldiéthamolamine in water relative to an aqueous solution of N-methyldiethamolamine
(MDEA) à 47 % en poids en MDEA, qui constitue le solvant de référence pour une élimination sélective en traitement de gaz. (MDEA) 47% by weight in MDEA, which is the reference solvent for selective removal in gas treatment.
Ces solutions sont également comparées à une solution de terbutyléthanolamine à 50 % en poids dans l'eau, mono(hydroxyalkyl)amine secondaire avec un encombrement stérique sévère de l'atome d'azote selon la formule générale du brevet US 4,405,581 mais qui possédant une seule fonction alcool n'entre pas dans la formule (I) selon l'invention. Elles sont également comparées à une solution de N-méthyl-N-isopropyl-3- amino-1 -propanol à 50 % en poids dans l'eau, mono(hydroxyalkyl)amine tertiaire avec un encombrement stérique sévère de l'atome d'azote selon la formule générale du brevet US 4,405,81 1 mais qui possédant une seule fonction alcool n'entre pas dans la formule (I) selon l'invention. Elles sont enfin comparées à des solutions de N-(2'-hydroxyéthyl)-2- amino-2-méthyl-1 -propanol et de N-(2'-hydroxypropyl)-2-amino-2-méthyl-1 -propanol à 50 % en poids dans l'eau, di-(2-hydroxyalkyl)-monoamines avec un encombrement stérique sévère de l'atome d'azote et molécules préférées selon les revendications du document FR 2 982 170 mais dont les carbones en alpha des fonctions hydroxydes ne répondent pas à la définition de formule (I) selon l'invention.  These solutions are also compared with a solution of 50% by weight terbutylethanolamine in water, mono (hydroxyalkyl) secondary amine with a severe steric hindrance of the nitrogen atom according to the general formula of US Pat. No. 4,405,581 but which has a only alcohol function does not enter the formula (I) according to the invention. They are also compared to a solution of N-methyl-N-isopropyl-3-amino-1-propanol at 50% by weight in water, tertiary mono (hydroxyalkyl) amine with a severe steric hindrance of the atom of nitrogen according to the general formula of US Patent 4,405,81 1 but which has a single alcohol function does not fall within the formula (I) according to the invention. They are finally compared with solutions of N- (2'-hydroxyethyl) -2-amino-2-methyl-1-propanol and N- (2'-hydroxypropyl) -2-amino-2-methyl-1-propanol at 50% by weight in water, di- (2-hydroxyalkyl) -monoamines with a severe steric hindrance of the nitrogen atom and preferred molecules according to the claims of document FR 2 982 170 but whose carbons in alpha of Hydroxide functions do not meet the definition of formula (I) according to the invention.
Pour chaque essai, on mesure le flux d'absorption du C02 par la solution aqueuse dans un réacteur fermé, type cellule de Lewis. 200 g de solution est introduite dans le réacteur fermé, régulé à une température de 50 °C. On réalise quatre injections successives de dioxyde de carbone de 100 à 200 mbar dans la phase vapeur du réacteur ayant un volume de 200 cm3. La phase gaz et la phase liquide sont agitées à 100 tours/minutes et entièrement caractérisées du point de vue hydrodynamique. Pour chaque injection, on mesure la vitesse d'absorption du dioxyde de carbone par variation de pression dans la phase gaz. On détermine ainsi un coefficient de transfert global Kg par une moyenne des résultats obtenus sur les 4 injections. For each test, the C0 2 absorption flux is measured by the aqueous solution in a closed reactor, such as a Lewis cell. 200 g of solution is introduced into the closed reactor, regulated at a temperature of 50 ° C. Four successive injections of carbon dioxide of 100 to 200 mbar are carried out in the vapor phase of the reactor having a volume of 200 cm 3 . The gas phase and the liquid phase are stirred at 100 revolutions / minute and fully characterized from the hydrodynamic point of view. For each injection, the rate of absorption of the carbon dioxide is measured by variation pressure in the gas phase. An overall transfer coefficient Kg is thus determined by an average of the results obtained on the four injections.
Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 1 ci-dessous en vitesse d'absorption relative à la formulation de référence N-méthyldiéthamolamine (MDEA) à 47 % poids en MDEA, cette vitesse d'absorption relative étant définie par le rapport du coefficient de transfert global du solvant sur le coefficient de transfert global de la formulation de référence.  The results obtained are shown in Table 1 below in terms of the rate of absorption relative to the reference formulation N-methyldiethamolamine (MDEA) at 47% by weight in MDEA, this relative absorption rate being defined by the ratio of the overall transfer of the solvent to the overall transfer coefficient of the reference formulation.
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0001
- Tableau 1 - L'examen des résultats fait ressortir, dans ces conditions de test, une vitesse d'absorption du C02 par les solutions absorbantes selon l'invention plus lente par rapport à la formulation de référence MDEA, et par rapport à certaines molécules de l'art antérieur. Il apparaît donc que les molécules exemplifiées selon l'invention présentent un intérêt particulier et amélioré dans le cas d'une désacidification sélective d'un effluent gazeux dans laquelle on cherche à limiter la cinétique d'absorption du C02. - Table 1 - The examination of the results shows, under these test conditions, a rate of absorption of C0 2 by the absorbent solutions according to the invention slower than the reference formulation MDEA, and with respect to certain molecules of the prior art. It thus appears that the molecules exemplified according to the invention are of particular interest and improved in the case of a selective deacidification of a gaseous effluent in which it is sought to limit the kinetics of C0 2 absorption.
Exemple 3 : Capacité d'absorption de l'HpS d'une formulation d'amine pour un procédé d'absorption sélective. Example 3 Absorption Capacity of the HpS of an Amine Formulation for a Selective Absorption Process
Les performances de capacité d'absorption de l'H2S à 40 °C d'une solution aqueuse de 2-[(2-hydroxy-2-méthylpropyl)amino]-2-méthyl-1 -propanol, selon l'invention, contenant 50 % en poids de 2-[(2-hydroxy-2-méthylpropyl)amino]-2-méthyl-1 -propanol sont comparées à celles d'une solution aqueuse de N-méthyldiéthamolamine (MDEA) contenant 50 % en poids de MDEA, qui constitue le solvant de référence pour une élimination sélective en traitement de gaz. Absorption capacity performance of H 2 S at 40 ° C of an aqueous solution of 2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -2-methyl-1-propanol, according to the invention , containing 50% by weight of 2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -2-methyl-1-propanol are compared with those of an aqueous solution of N-methyldiethamolamine (MDEA) containing 50% by weight MDEA, which is the reference solvent for selective removal in gas treatment.
On réalise un test d'absorption à 40 °C sur des soutions aqueuses d'amine au sein d'une cellule d'équilibre thermostatée. Ce test consiste à injecter dans la cellule d'équilibre, préalablement remplie de solution aqueuse d'amine dégazée, une quantité connue de gaz acide (ici l'hydrogène sulfuré) puis à attendre l'établissement de l'état d'équilibre. Les quantités de gaz acide absorbées dans le solvant sont alors déduites des mesures de température et de pression grâce à des bilans de matière et de volume. Les solubilités sont représentées de manière classique sous la forme des pressions partielles en H2S (en bar) en fonction du taux de charge en H2S (en mol d'H2S / kg de solvant et en mol d'H2S / mol d'amine). An absorption test at 40 ° C. is carried out on aqueous amine fractions within a thermostatically controlled equilibrium cell. This test consists in injecting into the equilibrium cell, previously filled with degassed aqueous amine solution, a known quantity of acid gas (here hydrogen sulphide) and then waiting for the establishment of the equilibrium state. The quantities of acid gas absorbed in the solvent are then deduced 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 feed rate in H 2 S (in mol of H 2 S / kg of solvent and in mol of H 2 S / mol of 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 0,5 bar, à une température de 40 °C. A titre d'exemple, dans cette gamme industrielle, on compare dans le tableau 2 les taux de charge d'H2S obtenus à 40 °C pour différentes pressions partielles en H2S entre une solution absorbante de MDEA à 50 % poids et une solution absorbante de 2-[(2-hydroxy-2-méthylpropyl)amino]-2-méthyl-1 - propanol à 50 % poids. 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 0.5 bar, at a temperature of 40 ° C. By way of example, in this industrial range, the H 2 S loading rates obtained at 40 ° C. for various partial H 2 S pressures are compared in table 2 between an absorbent solution of MDEA at 50% by weight and an absorbent solution of 2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -2-methyl-1-propanol at 50% by weight.
Solution aqueuse de 2-[(2- hydroxy-2-Aqueous solution of 2 - [(2-hydroxy-2-
Solution aqueuse de MDEA à méthylpropyl)amino]-2- 50 % poids à 40 °C Aqueous solution of methylpropyl) amino-MDEA] -2- 50% by weight at 40 ° C
méthyl-1 -propanol à 50 %  50% methyl-1-propanol
poids à 40 °C  weight at 40 ° C
Taux de Taux de  Rate of
Pression Taux de  Pressure Rate
charge en H2S charge en Taux de charge partielle en charge en load in H 2 S load in load partial load rate in
(mol/mol H2S (mol/mol en H2S (mol/kg) H2S (bar) H2S (mol/kg) (mol / mol H 2 S (mol / mol in H 2 S (mol / kg) H 2 S (bar) H 2 S (mol / kg)
d'amine) d'amine)  amine) of amine)
0,05 0,21 0,64 0,15 0,64  0.05 0.21 0.64 0.15 0.64
0,10 0,29 0,91 0,21 0,88  0.10 0.29 0.91 0.21 0.88
0,26 0,54 1 ,67 0,35 1 ,47  0.26 0.54 1, 67 0.35 1, 47
0,49 0,69 2,14 0,51 2,12  0.49 0.69 2.14 0.51 2.12
- Tableau 2 -  - Table 2 -
A 40 °C, pour une pression partielle en h S de 0,05 bar, la capacité d'absorption des deux solutions aqueuses d'amine (2-[(2-hydroxy-2-méthylpropyl)amino]-2-méthyl-1 - propanol et N-méthyldiéthanolamine) est équivalente avec un taux de charge en H2S de 0,64 mol/kg. Quand la pression partielle en H2S augmente, on constate que la solution absorbante de 2-[(2-hydroxy-2-méthylpropyl)amino]-2-méthyl-1 -propanol est plus capacitive que la solution absorbante de MDEA. En effet, à une pression partielle de 0,1 bar, le taux de charge en H2S est de 0,91 mol/kg dans la solution absorbante de 2-[(2- hydroxy-2-méthylpropyl)amino]-2-méthyl-1 -propanol et de 0,88 mol/kg dans la solution absorbante de MDEA de référence. A une pression partielle en H2S de 0,26 bar, l'écart entre les taux de charge en H2S des deux solutions absorbantes s'élève à 0,2 mol/kg avec une capacité d'absorption plus grande pour la solution absorbante de 2-[(2-hydroxy- 2-méthylpropyl)amino]-2-méthyl-1 -propanol. A une pression partielle en H2S de 0,49 bar, les taux de charge en H2S des deux solutions absorbantes sont de nouveau équivalents. On constate donc que la solution aqueuse de 2-[(2-hydroxy-2-méthylpropyl)amino]-2- méthyl-1 -propanol à 50 % poids a une capacité d'absorption de l'H2S plus élevée que la solution aqueuse de méthyldiéthanolamine de référence à 50 % poids en MDEA à 40 °C, dans la gamme de pressions partielles en H2S comprise entre 0,05 et 0,5 bar correspondant à une gamme de pression partielle représentative des conditions industrielles usuelles. L'absorption du C02 étant plus lente dans une solution aqueuse de 2-[(2- hydroxy-2-méthylpropyl)amino]-2-méthyl-1 -propanol que dans une solution aqueuse de MDEA (exemple 2 ci-dessus) et la capacité d'absorption équivalente ou supérieure en gaz acides, notamment en H2S, de la solution absorbante de 2-[(2-hydroxy-2- méthylpropyl)amino]-2-méthyl-1 -propanol par rapport à une solution aqueuse de MDEA comme illustré dans le présent exemple, il apparaît que la molécule exemplifiée selon l'invention permet de réduire les débits de solution absorbante à mettre en œuvre sur des applications de désacidification sélective (H2S/C02) pour absorber un débit donné de H2S tout en réduisant le débit de C02 coabsorbé par rapport à la solution absorbante de MDEA de référence. At 40 ° C., for a partial pressure in h S of 0.05 bar, the absorption capacity of the two aqueous solutions of amine (2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -2-methyl- 1-propanol and N-methyldiethanolamine) is equivalent with a loading rate in H 2 S of 0.64 mol / kg. When the H 2 S partial pressure increases, it is found that the absorbing solution of 2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -2-methyl-1-propanol is more capacitive than the absorbent solution of MDEA. In fact, at a partial pressure of 0.1 bar, the loading rate in H 2 S is 0.91 mol / kg in the absorbent solution of 2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -2 -methyl-1-propanol and 0.88 mol / kg in the reference MDEA absorbent solution. At a H 2 S partial pressure of 0.26 bar, the difference between the H 2 S loading rates of the two absorbent solutions is 0.2 mol / kg with a greater absorption capacity for the absorbent solution of 2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -2-methyl-1-propanol. At a H 2 S partial pressure of 0.49 bar, the H 2 S loading rates of the two absorbent solutions are again equivalent. It is therefore found that the aqueous solution of 2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -2-methyl-1-propanol at 50% by weight has a higher H 2 S absorption capacity than the 50% by weight aqueous reference methyldiethanolamine solution at 40 ° C, in the range of H 2 S partial pressures between 0.05 and 0.5 bar corresponding to a partial pressure range representative of the usual industrial conditions. The absorption of C0 2 being slower in an aqueous solution of 2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -2-methyl-1-propanol than in an aqueous solution of MDEA (Example 2 above) and the equivalent or greater absorption capacity of acidic gases, especially H 2 S, of the 2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -2-methyl-1-propanol absorbent solution with respect to a aqueous solution of MDEA as illustrated in the present example, it appears that the molecule exemplified according to the invention makes it possible to reduce the flow rates of absorbent solution to be used on applications of selective deacidification (H 2 S / CO 2 ) to absorb a given flow rate of H 2 S while reducing the flow rate of coabsorbed C0 2 relative to the reference MDEA absorbent solution.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé d'élimination des composés acides contenus dans un effluent gazeux, dans lequel on effectue une étape d'absorption des composés acides par mise en contact de l'effluent gazeux avec une solution absorbante comportant : 1. Process for removing acidic compounds contained in a gaseous effluent, in which an absorption step of the acidic compounds is carried out by contacting the gaseous effluent with an absorbent solution comprising:
- de l'eau;  - some water;
- au moins un composé azoté choisi parmi les di-(2-hydroxyalkyl)- monoamines répondant à la formule (I) suivante :  at least one nitrogen compound chosen from di- (2-hydroxyalkyl) monoamines corresponding to the following formula (I):
Figure imgf000024_0001
Figure imgf000024_0001
dans laquelle : in which :
R1 est choisi parmi un atome d'hydrogène et un radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone,  R1 is chosen from a hydrogen atom and an alkyl radical containing from 1 to 6 carbon atoms,
R2, R3, R4, R5, R6 et R7 sont choisis indépendamment parmi un atome d'hydrogène et un radical alkyle renfermant de 1 à 6 atomes de carbone, et  R2, R3, R4, R5, R6 and R7 are independently selected from a hydrogen atom and an alkyl radical of 1 to 6 carbon atoms, and
R8 et R9 sont choisis indépendamment parmi des radicaux alkyles renfermant de 1 à 6 atomes de carbone.  R8 and R9 are independently selected from alkyl radicals having 1 to 6 carbon atoms.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel le composé azoté est choisi parmi les composés suivants : The process according to claim 1, wherein the nitrogen compound is selected from the following compounds:
- le 1 -[(2-hydroxyéthyl)méthylamino]-2-méthyl-2-propanol
Figure imgf000024_0002
- 1 - [(2-hydroxyethyl) methylamino] -2-methyl-2-propanol
Figure imgf000024_0002
'-(méthylimino)-bis-[2-méthyl-2-propanol]
Figure imgf000024_0003
'- (methylimino) bis [2-methyl-2-propanol]
Figure imgf000024_0003
- le 2-[(2-hydroxy-2-méthylpropyl)amino]-2-méthyl-1 -propanol
Figure imgf000025_0001
2 - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -2-methyl-1-propanol
Figure imgf000025_0001
- -[(2-hydroxy-2-méthylpropyl)amino]-1 -butanol  - - [(2-hydroxy-2-methylpropyl) amino] -1-butanol
Figure imgf000025_0002
Figure imgf000025_0002
-hydroxy-2-méthylpropyl)amine
Figure imgf000025_0003
-hydroxy-2-methylpropyl) amine
Figure imgf000025_0003
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la solution absorbante comporte entre 5 % et 95 % poids dudit composé azoté, de préférence entre 10 % et 90 % poids dudit composé azoté, et entre 5 % et 95 % poids d'eau, et de préférence entre 10 % et 90 % poids d'eau. 3. Method according to one of claims 1 and 2, wherein the absorbent solution comprises 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%. weight of water, and preferably between 10% and 90% by weight of water.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la solution absorbante comporte en outre entre 5 % et 95 % poids d'au moins une amine supplémentaire, ladite amine supplémentaire étant soit une amine tertiaire, soit une amine secondaire comprenant deux carbones secondaires en alpha de l'atome d'azote ou au moins un carbone tertiaire en alpha de l'atome d'azote. 4. Method according to one of the preceding claims, wherein the absorbent solution further comprises between 5% and 95% by weight of at least one additional amine, said additional amine being either a tertiary amine or a secondary amine comprising two carbons secondary in alpha of the nitrogen atom or at least one tertiary carbon in alpha of the nitrogen atom.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel ladite amine supplémentaire est une amine tertiaire choisie dans le groupe constitué par : The process according to claim 4, wherein said additional amine is a tertiary amine selected from the group consisting of:
la N-méthyldiéthanolamine ;  N-methyldiethanolamine;
- la triéthanolamine ;  triethanolamine;
la diéthylmonoéthanolamine ;  diethylmonoethanolamine;
la diméthylmonoéthanolamine ; et  dimethylmonoethanolamine; and
l'éthyldiéthanolamine.  ethyldiethanolamine.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la solution absorbante comporte, en outre, une quantité non nulle et inférieure à 30 % poids d'au moins une aminé supplémentaire étant une aminé primaire ou une aminé secondaire. 6. Method according to one of the preceding claims, wherein the absorbent solution further comprises a non-zero amount and less than 30% by weight. at least one additional amine is a primary amine or a secondary amine.
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel ladite aminé supplémentaire est choisie dans le groupe constitué par : The method of claim 6, wherein said additional amine is selected from the group consisting of:
a monoéthanolamine ;  monoethanolamine;
a diéthanolamine ;  diethanolamine;
a N-butyléthanolamine ;  N-butylethanolamine;
'aminoéthyléthanolamine ;  aminoethylethanolamine;
e diglycolamine ;  e diglycolamine;
a pipérazine ;  piperazine;
a 1 -méthyl-pipérazine ;  1-methylpiperazine;
a 2-méthyl-pipérazine ;  2-methylpiperazine;
'homopipérazine ;  homopiperazine;
a N-(2-hydroxyéthyl)pipérazine ;  N- (2-hydroxyethyl) piperazine;
a N-(2-aminoéthyl)pipérazine ;  N- (2-aminoethyl) piperazine;
a morpholine ;  morpholine;
a 3-(méthylamino)propylamine ;  3- (methylamino) propylamine;
a 1 ,6-hexanediamine ;  has 1,6-hexanediamine;
a N,N'-diméthyl-1 ,6-hexanediamine ;  N, N'-dimethyl-1,6-hexanediamine;
a N-méthyl-1 ,6-hexanediamine ; et  N-methyl-1,6-hexanediamine; and
a N,N',N'-triméthyl-1 ,6-hexanediamine.  N, N ', N'-trimethyl-1,6-hexanediamine.
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la solution absorbante comporte en outre un solvant physique choisi parmi le méthanol et le sulfolane. 8. Method according to one of the preceding claims, wherein the absorbent solution further comprises a physical solvent selected from methanol and sulfolane.
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape d'absorption des composés acides est réalisée à une pression comprise entre 1 bar et 120 bar, et à une température comprise entre 20 °C et 100°C. 9. Method according to one of the preceding claims, wherein the step of absorbing the acidic compounds is carried out at a pressure between 1 bar and 120 bar, and at a temperature between 20 ° C and 100 ° C.
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on obtient une solution absorbante chargée en composés acides après l'étape d'absorption, et on effectue au moins une étape de régénération de ladite solution absorbante chargée en composés acides à une pression comprise entre 1 bar et 10 bar et à une température comprise entre 100 °C et 180 °C. 10. Method according to one of the preceding claims, wherein there is obtained an absorbent solution loaded with acid compounds after the absorption step, and at least one step of regenerating said absorbent solution loaded with acidic compounds at a pressure between 1 bar and 10 bar and at a temperature between 100 ° C and 180 ° C. is carried out.
5 1 1 . Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'effluent gazeux est choisi parmi le gaz naturel, les gaz de synthèse, les fumées de combustion, les gaz de raffinerie, les gaz acides issus d'une unité aux aminés, 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. 5 1 1. Process according to one of the preceding claims, in which the gaseous effluent is chosen from natural gas, synthesis gases, combustion fumes, refinery gases, acid gases derived from an amine unit, gases from a reduction unit at the bottom of the Claus process, biomass fermentation gases, cement gases, incinerator fumes.
o o
12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 1 1 , mis en œuvre pour l'élimination sélective de l'H2S par rapport au C02 d'un effluent gazeux comportant de l'H2S et du C02. 5 12. Method according to one of claims 1 to 1 1, implemented for the selective removal of H 2 S with respect to C0 2 of a gaseous effluent comprising H 2 S and C0 2 . 5
PCT/FR2014/051527 2013-07-18 2014-06-19 Process for removing acidic compounds from a gaseous effluent with a dihydroxyalkylamine-based absorbent solution WO2015007970A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1357101 2013-07-18
FR1357101A FR3008625B1 (en) 2013-07-18 2013-07-18 PROCESS FOR REMOVING ACIDIC COMPOUNDS FROM A GASEOUS EFFLUENT WITH AN ABSORBENT SOLUTION BASED ON DIHYDROXYALKYLAMINES

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015007970A1 true WO2015007970A1 (en) 2015-01-22

Family

ID=49578417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2014/051527 WO2015007970A1 (en) 2013-07-18 2014-06-19 Process for removing acidic compounds from a gaseous effluent with a dihydroxyalkylamine-based absorbent solution

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3008625B1 (en)
WO (1) WO2015007970A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016142126A1 (en) * 2015-03-09 2016-09-15 IFP Energies Nouvelles Novel tertiary polyether alkanolamines, method for synthesis thereof, and use of same for the selective removal of the hydrogen sulphide from a gas effluent comprising carbon dioxide
CN114591771A (en) * 2022-03-28 2022-06-07 中国石油大学(北京) Decarbonizing solvent and method for decarbonizing high carbon-containing natural gas

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109928939A (en) * 2019-02-27 2019-06-25 上海卡洛化学有限公司 A kind of preparation method of 2,2,6,6- tetramethyl morpholine

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2380062A1 (en) * 1977-02-14 1978-09-08 Exxon Research Engineering Co PROCESS AND COMPOSITION FOR REMOVING ACID GASES CONTAINING CARBON ANHYDRIDE FROM GASEOUS MIXTURES
AU514258B2 (en) * 1977-10-14 1981-01-29 Dow Chemical Company, The Corrosion inhibition of ferrous metal in contact with acid gases
US4405811A (en) * 1982-01-18 1983-09-20 Exxon Research And Engineering Co. Severely sterically hindered tertiary amino compounds
US4405581A (en) * 1982-01-18 1983-09-20 Exxon Research And Engineering Co. Process for the selective removal of hydrogen sulfide from gaseous mixtures with severely sterically hindered secondary amino compounds
US20080236390A1 (en) * 2005-10-20 2008-10-02 Joachim-Thierry Anders Absorbtion Medium and Method for Removing Carbon Dioxide From Gas Streams
FR2982170A1 (en) * 2011-11-09 2013-05-10 IFP Energies Nouvelles PROCESS FOR REMOVING ACIDIC COMPOUNDS FROM A GASEOUS EFFLUENT WITH AN ABSORBENT SOLUTION BASED ON DIHYDROXYALKYLAMINES HAVING A SEVERE STERIC SIZE OF THE NITROGEN ATOM

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2380062A1 (en) * 1977-02-14 1978-09-08 Exxon Research Engineering Co PROCESS AND COMPOSITION FOR REMOVING ACID GASES CONTAINING CARBON ANHYDRIDE FROM GASEOUS MIXTURES
AU514258B2 (en) * 1977-10-14 1981-01-29 Dow Chemical Company, The Corrosion inhibition of ferrous metal in contact with acid gases
US4405811A (en) * 1982-01-18 1983-09-20 Exxon Research And Engineering Co. Severely sterically hindered tertiary amino compounds
US4405581A (en) * 1982-01-18 1983-09-20 Exxon Research And Engineering Co. Process for the selective removal of hydrogen sulfide from gaseous mixtures with severely sterically hindered secondary amino compounds
US20080236390A1 (en) * 2005-10-20 2008-10-02 Joachim-Thierry Anders Absorbtion Medium and Method for Removing Carbon Dioxide From Gas Streams
FR2982170A1 (en) * 2011-11-09 2013-05-10 IFP Energies Nouvelles PROCESS FOR REMOVING ACIDIC COMPOUNDS FROM A GASEOUS EFFLUENT WITH AN ABSORBENT SOLUTION BASED ON DIHYDROXYALKYLAMINES HAVING A SEVERE STERIC SIZE OF THE NITROGEN ATOM

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016142126A1 (en) * 2015-03-09 2016-09-15 IFP Energies Nouvelles Novel tertiary polyether alkanolamines, method for synthesis thereof, and use of same for the selective removal of the hydrogen sulphide from a gas effluent comprising carbon dioxide
FR3033560A1 (en) * 2015-03-09 2016-09-16 Ifp Energies Now NOVEL TERTIARY POLYETHERALCANOLAMINES, PROCESS FOR THE SYNTHESIS AND USE THEREOF FOR THE SELECTIVE REMOVAL OF HYDROGEN SULFIDE FROM A GASEOUS EFFLUENT COMPRISING CARBON DIOXIDE
CN114591771A (en) * 2022-03-28 2022-06-07 中国石油大学(北京) Decarbonizing solvent and method for decarbonizing high carbon-containing natural gas

Also Published As

Publication number Publication date
FR3008625B1 (en) 2017-01-13
FR3008625A1 (en) 2015-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3389829B1 (en) Method for eliminating acid compounds from a gaseous effluent with an absorbent solution based on hydroxyl derivatives of 1,6-hexanediamine
WO2014001664A1 (en) Absorbent solution made from tertiary diamines belonging to the hindered aminoethyl morpholine family and method for eliminating acid compounds from a gaseous effluent
EP2776141B1 (en) Method for eliminating acidic compounds from a gaseous effluent using an absorbent solution made from dihydroxyalkylamines having a severe steric encumbrance of the nitrogen atom
WO2016055258A1 (en) Method for eliminating acid compounds from a gaseous effluent with an absorbent solution made from diamines belonging to the 1,3-diamino-2-propanol family
WO2013060944A1 (en) Absorbent tertiary monoalkanolamine solution belonging to the 3-alcoxypropylamine family, and method for removing acidic compounds contained in a gas effluent
WO2014001669A1 (en) Absorbent solution containing amines from the aminoalkylpiperazine family, and method for removing acid compounds from a gaseous effluent using such a solution
WO2013079816A1 (en) Method for eliminating acid compounds from a gaseous effluent with an absorbent solution made from bis(amino-3-propyl)ethers or (amino-2-ethyl)-(amino-3-propyl)ethers
EP3142772B1 (en) Absorbent solution based on beta-hydroxylated tertiary diamines and process for eliminating acid compounds from a gaseous effluent
WO2015007970A1 (en) Process for removing acidic compounds from a gaseous effluent with a dihydroxyalkylamine-based absorbent solution
EP3142771B1 (en) Beta-hydroxylated tertiary diamines, a process for their synthesis and their use for eliminating acid compounds from a gaseous effluent
EP3148674B1 (en) Absorbent solution containing a mixture of 1,2-bis-(2-dimethylaminoethoxy)-ethane and 2-[2-(2- dimethylaminoethoxy)-ethoxy]-ethanol, and method for eliminating acid compounds from a gas effluent
WO2016193257A1 (en) Method for eliminating acid compounds from a gaseous effluent with an absorbent solution made from aminoethers such as bis-(3-dimethylaminopropoxy)-1,2-ethane
FR2961114A1 (en) Removing carbon dioxide from flue gases, comprises a absorption step of contacting flue gases with an absorbent solution comprising water and diamine e.g. 1,2-bis(2-dimethylaminoethoxy)ethane and 1,2-bis(2-pyrolidinoethoxy)ethane
WO2014114862A2 (en) Absorbent solution based on a tertiary or hindered amine and on a particular activator and process for removing acidic compounds from a gas effluent
EP3645605A1 (en) Novel polyamines, synthesis method thereof and use thereof for the selective elemination of h2s from a gaseous effluent comprising c02
FR3020364A1 (en) NOVEL TERTIARY DIAMINS OF THE 1,3-DIAMINO-2-PROPANOL FAMILY, PROCESS FOR THEIR SYNTHESIS AND THEIR USE FOR THE REMOVAL OF ACIDIC COMPOUNDS FROM A GASEOUS EFFLUENT
FR3014327A1 (en) ABSORBENT SOLUTION BASED ON N, N, N ', N'-TETRAMETHYL-1,6-HEXANEDIAMINE AND A SECONDARY DIAMINE OF THE ALKYLDIAMINE FAMILY AND METHOD FOR REMOVING ACIDIC COMPOUNDS FROM A GASEOUS EFFLUENT
EP2928582A1 (en) Absorbent solution made from amines belonging to the n-alkyl-hydroxypiperidine family and method for eliminating acid compounds from a gaseous effluent with such a solution
WO2013174904A1 (en) Exhaust gas decarbonation process
FR2957268A1 (en) Absorbent solution, useful for absorbing acidic compounds contained in a gaseous effluent, comprises water and at least one amino compound

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14738566

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14738566

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1