ES2205679T3 - Procedimiento para la purificacion de gases, y liquido absorbente apropiado para este. - Google Patents
Procedimiento para la purificacion de gases, y liquido absorbente apropiado para este.Info
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Abstract
La invención se refiere a la utilización de un adsorbente que contiene dietanolamina, agua y polialquileno glicol en la purificación de los gases que contienen impurezas ácidas. El adsorbente contiene: (a) 0.01-4.0% en peso de un compuesto de fórmula (I); (b) 0.001-8.0% en peso de agua; y (c) un polialquileno glicol de fórmula R1-O(R2-O)xR3 (II). R1 = 1-4C alquilo; R2 = etileno o 2-metiletileno; y R3 = H o 1-4C alquilo; R4 = H o 1-4C alquilo R5 = 1-4C alquileno; y x = 1-10.
Description
Procedimiento para la purificación de gases, y
líquido absorbente apropiado para éste.
El presente invento se refiere a la utilización
de alcanol-aminas para la purificación de gases con
respecto de impurezas que forman ácidos, así como a un líquido
absorbente apropiado.
Los gases de las procedencias más diversas, tales
como, por ejemplo, un gas natural o un gas de síntesis, contienen
impurezas gaseosas que forman ácidos, tales como por ejemplo
CO_{2}, H_{2}S, SO_{2}, CS_{2}, HCN, COS o mercaptanos. La
eliminación de las citadas impurezas es necesaria por lo general a
causa del aprovechamiento ulterior de los gases. Si los gases son
quemados, entonces se han de tener en cuenta las reglamentaciones
oficiales, que limitan la expulsión de azufre. Además de esto, unas
altas proporciones de CO_{2} disminuyen el poder calorífico. Los
mercaptanos tienen que ser eliminados a causa de su olor y de su
toxicidad. Si los gases se utilizan para procesos químicos,
entonces las impurezas constituyen frecuentemente perturbadores
venenos para los catalizadores. Junto a esto, las impurezas ácidas
provocan la corrosión en las piezas que entran en contacto con los
gases.
En el estado de la técnica se han descrito
procedimientos para la eliminación de tales impurezas.
El documento de patente de los EE.UU.
US-3.716.620 divulga un procedimiento para la
eliminación de mercaptanos, en el que los gases se ponen en contacto
con una solución de yodo y de aminas.
El documento de solicitud de patente
internacional WO-A-95/13128 divulga
un procedimiento para la purificación de gases con respecto de
impurezas ácidas, en el que los gases se ponen en contacto con una
solución, que contiene de 10 a 98% en peso de un
polietilenglicol-alquil-éter, de 1 a 20% en peso de
una monoalcanol-amina secundaria y eventualmente de
10 a 60% en peso de una dialcanol-amina.
El documento US-4.705.673 divulga
un procedimiento para el lavado químico de gases y un líquido
absorbente, que contiene 17,9% en peso de una
alcanol-amina, de 10 a 40% en peso de agua, y un
glicol-éter hasta 100% en peso.
Los procedimientos de acuerdo con el estado de la
técnica requieren grandes cantidades de las
alcanol-aminas de carácter básico. La misión del
presente invento fue poner a disposición un procedimiento para la
purificación de gases con respecto de impurezas ácidas, que se
contente con pequeñas cantidades de
alcanol-aminas.
Sorprendentemente, se encontró, por fin, que las
dialcanol-aminas disueltas en
polialquilenglicol-alquil-éteres, en la presencia de
pequeñas cantidades de agua, en concentraciones muy bajas, capturan
eficazmente a partir de los gases las impurezas ácidas,
especialmente sulfuro de hidrógeno. Por medio de la eficacia
aumentada del líquido absorbente de acuerdo con el invento es
posible hacer funcionar las correspondientes instalaciones de
lavado de gases con pequeñas cantidades de un líquido absorbente, o
aumentar el caudal de tratamiento de los gases.
Es objeto del invento la utilización de un
líquido absorbente para la purificación de gases con respecto de
impurezas ácidas gaseosas, que está caracterizada porque el líquido
absorbente contiene
A) de 0,01 a 4% en peso de por lo menos un
compuesto de fórmula
B) de 0,001 a 8,0% en peso de agua, así
como
C) de por lo menos un
polialquilenglicol-alquil-éter de la fórmula
R_{1}-O-(R_{2}-O)_{x}-R_{3}
hasta 100% en
peso,
realizándose
que
R^{1} significa alquilo
C_{1}-C_{4},
R^{2} significa etileno o
2-metil-etileno,
R^{3} significa hidrógeno o alquilo
C_{1}-C_{4},
R^{4} significa hidrógeno o alquilo
C_{1}-C_{4},
R^{5} significa alquileno
C_{1}-C_{4} y
X significa un número entero comprendido entre 1
y 10.
En el caso de los gases que se han de purificar
se puede tratar de gases arbitrarios, que contienen las impurezas
correspondientes y que por sí mismos no reaccionan con el líquido
absorbente. El líquido absorbente es especialmente apropiado para
la purificación de un gas natural y de un gas de síntesis.
Las impurezas, que se han eliminar mediante la
utilización de acuerdo con el invento, son formadoras de ácidos y
están en forma de gas o vapor. Se trata en particular de CO_{2},
H_{2}S, SO_{2}, CS_{2}, HCN, COS o de mercaptanos inferiores
con radicales hidrocarbilo C_{1}-C_{8} (de 1 a 8
átomos de carbono).
El líquido absorbente consta de por lo menos un
polialquilenglicol-alquil-éter y de por lo menos una
dialcanol-amina, así como de agua. En una forma de
realización preferida del invento, R^{1} y R^{3} representan
metilo o butilo, o R^{1} representa metilo o butilo y R^{3}
representa hidrógeno. R^{2} significa preferiblemente un radical
de etileno. X es preferiblemente de 2 a 8.
R^{4} representa, en una forma de realización
preferida, metilo. R^{5} significa preferiblemente metileno o
etileno, en particular etileno. Una dialcanol-amina
especialmente preferida es
N-metil-dietanol-amina.
El contenido del líquido absorbente en cuanto a la
dialcanol-amina está situado preferiblemente entre
0,1 y 2% en peso, en particular entre 0,2 y 0,99% en peso,
especialmente entre 0,25 y 0,7% en peso y de manera muy
especialmente preferida entre 0,3 y 0,6% en peso. En otra forma
preferida de realización del invento, el líquido absorbente
contiene de 0,005 a 5, en particular de 0,01 a 1% en peso de
agua.
El lavado de los gases se puede llevar a cabo sin
presión o bajo presión. Cuando el lavado de los gases se lleva a
cabo bajo presión, entonces se prefieren unas presiones hasta de
100 atmósferas.
El lavado de los gases se puede llevar a cabo a
unas temperaturas situadas por encima del punto de solidificación
del líquido absorbente. Preferiblemente, el intervalo de
temperaturas está comprendido entre 20 y 100ºC.
Un objeto adicional del invento es un líquido
absorbente para compuestos ácidos en forma de gas o vapor, que
consta
A) de 0,01 a 4% en peso de por lo menos un
compuesto de fórmula
B) de 0,001 a 8,0% en peso de agua, así
como
C) de por lo menos un
polialquilenglicol-alquil-éter de la fórmula
R_{1}-O-(R_{2}-O)
_{x}-R_{3}
hasta 100% en
peso,
realizándose
que
R^{1} significa alquilo
C_{1}-C_{4},
R^{2} significa etileno o
2-metil-etileno,
R^{3} significa hidrógeno o alquilo
C_{1}-C_{4},
R^{4} significa hidrógeno o alquilo
C_{1}-C_{4},
R^{5} significa alquileno
C_{1}-C_{4} y
X significa un número entero comprendido entre 1
y 10.
Las formas de realización preferidas del líquido
absorbente de acuerdo con elinvento ya se han descrito.
Otro objeto adicional del invento es un
procedimiento para la purificación de gases, en el que los gases se
ponen en contacto a unas temperaturas de 20 a 100ºC y a unas
presiones de 1 a 100 atmósferas con el líquido absorbente de acuerdo
con el invento.
La eficacia del líquido absorbente de acuerdo con
el invento se va a ilustrar con ayuda de dos disposiciones
experimentales, que se llevan a cabo en una instalación piloto,
véase la Figura 1.
Un gas bruto de síntesis (abreviadamente, gas
bruto) producido en una instalación de gasificación se conduce bajo
una presión de 24 bares y a una temperatura de aproximadamente 30ºC
al colector de la parte inferior de una columna de absorción
C-1.
El gas bruto poseía la siguiente composición:
| H_{2}S | ppm en volumen | 480 |
| CO_{2} | % en volumen | 20,7 |
| CH_{4} | % en volumen | 5,6 |
| H_{2} | % en volumen | 40,7 |
| CO | % en volumen | 33,0 |
El contenido en cuanto a H_{2}S se podía
ajustar a través de un puesto de dosificación.
En el aparato absorbedor C-1 se
efectúa el lavado de H_{2}S en contracorriente con el líquido
absorbente, excepto vestigios residuales. El líquido absorbente
cargado abandona el colector del aparato absorbedor y se descomprime
(expande) en un depósito de evaporación súbita
(Flash-Tank) D-1. Aquí se
desprenden los componentes disueltos CH_{4}, H_{2} y CO, así
como partes del CO_{2} disuelto. El líquido absorbente,
ampliamente desgasificado, llega, previamente calentado a través del
intercambiador en circuito E-1, a la cabeza de la
columna de regeneración C-2. Aquí se expulsan el
H_{2}S y las porciones residuales de CO_{2} desde el líquido
absorbente mediante separación térmica por arrastre con vapor de
agua exceptuando pequeñísimos vestigios. La cantidad requerida de
vapor para regeneración se produce en el aparato evaporador
E-3. El líquido absorbente finamente regenerado
llega previamente enfriado a través del intercambiador en circuito
E-1 a la bomba en circuito P-1 y se
transporta a través del aparato refrigerador de agua
E-2 con una temperatura de aproximadamente 30ºC a la
cabeza de la columna de absorción C-1. El gas de
desorción llega a través del aparato desflegmador
E-4 y del aparato separador D-2 al
límite de la instalación y se trata en común con el gas de
evaporación súbita en una instalación para la obtención de
azufre.
Se llevaron a cabo dos ensayos con unas
condiciones límites mantenidas iguales, los cuales se realizaron en
momentos diferentes con absorbentes diferentes.
El objetivo de los ensayos fue mostrar que en el
caso de utilizarse un líquido absorbente de acuerdo con el invento
se puede reducir la cantidad circulante de éste en comparación con
el estado de la técnica.
Se efectúa el empleo de un
polietilenglicol-dimetil-éter (abreviadamente:
PEGDME) con una masa molar de aproximadamente 270 (denominación
comercial ®Genosorb 1753).
Se efectúa el empleo de una mezcla a base del
mismo PEGDME que se ha utilizado en el Ensayo 1 con 0,6% en peso de
metil-dietanol-amina y 5% en peso de
agua.
Como condiciones límites mantenidas iguales se
establecieron las siguientes magnitudes:
- 1.
- Cantidad del gas bruto
- 2.
- Composición del gas bruto, inclusive el contenido de H_{2}S
- 3.
- Contenido de H_{2}S en el gas puro
- 4.
- Temperatura del gas bruto junto a la entrada en el aparato absorbedor
- 5.
- Temperatura del disolvente regenerado junto a la conducción de afluencia en el aparato absorbedor
- 6.
- Contenido en cuanto a agua del disolvente regenerado
- 7.
- Relación del vapor para la separación por arrastre de la regeneración térmica
Como magnitud diana de la respectiva disposición
experimental se determina la circulación del líquido absorbente.
Las siguientes cifras se basan en datos
estadísticos, que se habían determinado en cada caso durante el
funcionamiento de una disposición experimental prolongada (por lo
menos 8 horas) a partir de valores medidos "en línea"
(on-line).
| Ensayo I | Ensayo II | ||
| Gas bruto | Nm^{3}/h | 370 | 370 |
| Gas bruto | ºC | 32 | 32 |
| H_{2}S en el gas bruto | ppm en volumen | 480 | 480 |
| H_{2}S en el gas puro | ppm en volumen | 11 | 11 |
| Disolvente | m^{3}/h | 2,2 | 2,0 |
| Disolvente | ºC | 30 | 30 |
Los resultados del ensayo ponen de manifiesto que
con una circulación del líquido absorbente de acuerdo con el
invento aumentada en un 10% referido a la circulación del líquido
absorbente del estado de la técnica, se consigue el mismo efecto en
el lavado de los gases. El líquido absorbente de acuerdo con el
invento permite en estas condiciones una disminución de la cantidad
de líquido en un 10%.
Claims (13)
1. Utilización de un líquido absorbente para la
purificación de gases con respecto de impurezas ácidas gaseosas,
caracterizada porque el líquido absorbente contiene
A) de 0,01 a 4% en peso de por lo menos un
compuesto de fórmula
B) de 0,001 a 8,0% en peso de agua, así
como
C) de por lo menos un
polialquilenglicol-alquil-éter de la fórmula
R_{1}-O-(R_{2}-O)
_{x}-R_{3}
hasta 100% en
peso,
realizándose
que
R^{1} significa alquilo
C_{1}-C_{4},
R^{2} significa etileno o
2-metil-etileno,
R^{3} significa hidrógeno o alquilo
C_{1}-C_{4},
R^{4} significa hidrógeno o alquilo
C_{1}-C_{4},
R^{5} significa alquileno
C_{1}-C_{4} y
X significa un número entero comprendido entre 1
y 10.
2. Utilización de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizada porque en el caso del gas que se ha de
purificar se trata de un gas natural o de un gas de síntesis.
3. Utilización de acuerdo con la reivindicación
1 y/o 2, caracterizada porque en el caso de las impurezas se
trata de CO_{2}, H_{2}S, SO_{2}, COS, CS_{2}, HCN o de un
mercaptano con un radical hidrocarbilo
C_{1}-C_{8}.
4. Utilización de acuerdo con una o varias de
las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque R^{1}
significa metilo o butilo.
5. Utilización de acuerdo con una o varias de
las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque R^{3}
significa hidrógeno, metilo o butilo.
6. Utilización de acuerdo con una o varias de
las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque X es un
número de 2 a 8.
7. Utilización de acuerdo con una o varias de
las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque R^{4}
significa metilo.
8. Utilización de acuerdo con una o varias de
las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque R^{5}
representa un radical de metileno o etileno.
9. Utilización de acuerdo con una o varias de
las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el líquido
absorbente contiene de 0,1 a 0,7% en peso de la
dialcanol-amina.
10. Utilización de acuerdo con una o varias de
las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque el líquido
absorbente contiene de 0,005 a 5% en peso de agua.
11. Líquido absorbente que consta
A) de 0,01 a 4% en peso de por lo menos un
compuesto de fórmula
B) de 0,001 a 8,0% en peso de agua, así
como
C) de por lo menos un
polialquilenglicol-alquil-éter de la fórmula
R_{1}--O—(R_{2}--O)_{x}--R_{3}
hasta 100% en
peso,
realizándose
que
R^{1} significa alquilo
C_{1}-C_{4},
R^{2} significa etileno o
2-metil-etileno,
R^{3} significa hidrógeno o alquilo
C_{1}-C_{4},
R^{4} significa hidrógeno o alquilo
C_{1}-C_{4},
R^{5} significa alquileno
C_{1}-C_{4} y
X significa un número entero comprendido entre 1
y 10.
12. Líquido absorbente de acuerdo con la
reivindicación 11, caracterizado porque R^{1}, R^{3},
R^{4}, R^{5} y/o X tienen los significados indicados en las
reivindicaciones 4 a 8.
13. Procedimiento para la purificación de un gas
natural o de un gas de síntesis con respecto de impurezas en forma
de gas o vapor, que forman ácidos, en el que los gases se ponen en
contacto a unas temperaturas de 20 a 100ºC y a unas presiones de 1 a
100 atmósferas con un líquido absorbente de acuerdo con la
reivindicación 11 ó 12.
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