ES2977453T3 - Procedimiento para desacidificar un gas con una disolución absorbente con regeneracién fraccionada - Google Patents

Procedimiento para desacidificar un gas con una disolución absorbente con regeneracién fraccionada Download PDF

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Abstract

La desacidificación de un efluente gaseoso (A), comprende: poner (A) en contacto con una solución absorbente (II) para obtener (A) privado de los compuestos ácidos (I) y (II) (cargado con (I)); separar (II) (cargado de (I)) en una primera fracción de (II) privada de (I) y una segunda fracción de (II) enriquecida en (I); regeneración de la segunda fracción para liberar una parte de (I); reciclar la primera fracción de (II) y la regenerada (II). La desacidificación de un efluente gaseoso (A) (que comprende un compuesto ácido de sulfuro de hidrógeno, mercaptanos, dióxido de carbono, dióxido de azufre, oxisulfuro de carbono o disulfuro de carbono), comprende: poner en contacto (A) con una solución absorbente (II) (que tiene propiedad de formar dos fases separables cuando absorbe una cantidad de compuestos ácidos (I)), para obtener (A) privado de (I) y (II) (cargado de (I)); separar (II) (cargado de (I)) en una primera fracción de (II) privada de (I) y una segunda fracción de (II) enriquecida en (I); regeneración de la segunda fracción para liberar una parte de (I); y reciclar la primera fracción de (II) y la regenerada (II). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para desacidificar un gas con una disolución absorbente con regeneracién fraccionada
La presente invención se refiere al campo de la desacidificación de un efluente gaseoso.
La desacidificación de efluentes gaseosos tales como, por ejemplo, gas natural, gases de síntesis, humos de combustión, gases de refinería, gases obtenidos al final del procedimiento de Claus, gases de fermentación de biomasa, se realiza generalmente mediante lavado con una disolución absorbente. La disolución absorbente permite absorber los compuestos ácidos presentes en el efluente gaseoso. Las características fisicoquímicas de esta disolución están estrechamente relacionadas a la naturaleza del gas a tratar: especificación esperada del gas tratado, eliminación selectiva de una impureza, estabilidad térmica y química de la disolución con respecto a los diferentes compuestos presentes en el efluente gaseoso a tratar.
La desacidificación de estos efluentes, en particular la descarbonatación y la desulfuración, impone limitaciones específicas a la disolución absorbente:
• una selectividad con respecto al dióxido de carbono con respecto al oxígeno y al nitrógeno en el caso de los humos, con respecto a los hidrocarburos en el caso del gas natural,
• una estabilidad térmica,
• una estabilidad química particularmente frente a impurezas en el efluente, a saber, esencialmente oxígeno, SOx y NOx, y
• una baja presión de vapor, a fin de limitar las pérdidas de disolución absorbente en la cabeza de la columna de desacidificación.
Los disolventes más utilizados hoy en día son las disoluciones acuosas de alcanolaminas, primaria, secundaria o terciaria. De hecho, el CO2 absorbido reacciona con la alcanolamina presente en disolución, según una reacción exotérmica reversible.
Una alternativa a las disoluciones acuosas de alcanolamina es el uso de disoluciones calientes de carbonato. El principio se basa en la absorción de CO2 en la disolución acuosa, seguida de la reacción química reversible con los carbonatos. Se conoce que la adición de aditivos permite optimizar la eficacia del disolvente.
Otros procedimientos de descarbonatación mediante lavado con una disolución absorbente tal como, por ejemplo, metanol refrigerado o polietilenglicoles, se basan en la absorción física de CO2.
Además, el documento US 2.600.328 describe un procedimiento para separar compuestos ácidos de un gas. El dióxido de carbono y el ácido sulfúrico contenidos en el gas son absorbidos por una disolución absorbente. La disolución absorbente rica en compuestos ácidos se separa por decantación en una capa superior que contiene ácido sulfúrico y prácticamente nada de dióxido de carbono y una capa inferior que contiene dióxido de carbono y prácticamente nada de ácido sulfúrico. La capa superior se extrae y después se regenera separadamente de la capa inferior para obtener por separado un efluente gaseoso rico en ácido sulfúrico y un efluente gaseoso rico en dióxido de carbono. Las disoluciones absorbentes regeneradas se reciclan.
De manera general, la aplicación de todas las disoluciones absorbentes descritas anteriormente impone un consumo energético no despreciable para la regeneración del agente de separación. La regeneración de la disolución absorbente se realiza generalmente por arrastre mediante un gas vaporizado, comúnmente denominado “gas de extracción”. La energía térmica necesaria para la regeneración se divide en tres partes ligadas al calentamiento de la disolución absorbente entre la etapa de absorción y la etapa de regeneración (calor sensible de la disolución absorbente), a su calor de vaporización y a la energía de enlace entre la especie absorbida y la disolución absorbente. La energía de enlace es tanto más importante cuanto que la afinidad fisicoquímica entre los compuestos del disolvente y los compuestos ácidos a eliminar es alta. En el caso particular de las alcanolaminas, es más caro regenerar una alcanolamina primaria muy básica como la monoetanolamina que una amina terciaria como la metildietanolamina. Se debe tener en cuenta el calor de vaporización de la disolución absorbente ya que la etapa de regeneración térmica requiere la vaporización de una fracción no despreciable de la disolución absorbente a fin de lograr el efecto “stripping” que favorece la eliminación de los compuestos ácidos contenidos en la disolución absorbente. Esta fracción de disolución absorbente a vaporizar es proporcional a la importancia de la asociación entre la impureza absorbida y la disolución absorbente. Sin embargo, una disolución absorbente fácilmente vaporizable se ve penalizada por las pérdidas de disolución absorbente debido al arrastre durante el contacto entre la carga gaseosa a tratar y la disolución absorbente. La proporción de calor sensible está esencialmente relacionada a la capacidad de absorción de la disolución absorbente: en efecto, es proporcional al caudal de disolución absorbente a regenerar. La distribución del coste energético de la etapa de regeneración entre el calor sensible, el calor de vaporización y la entalpía del enlace gas absorbido-disolución absorbente depende esencialmente de las propiedades fisicoquímicas de la disolución absorbente y del compuesto absorbido.
La presente invención tiene como objetivo proporcionar un procedimiento para desacidificar un gas. La invención propone reducir la cantidad de energía necesaria para regenerar una disolución absorbente cargada de compuestos ácidos.
La presente invención propone utilizar una disolución absorbente que tiene la propiedad de formar dos fases separables cuando ha absorbido una cantidad determinada de compuestos ácidos: una primera fase rica en compuestos ácidos, una segunda fase pobre en compuestos ácidos. Esta propiedad de separación en estas dos fases permite regenerar únicamente la fase cargada de compuestos ácidos.
De manera general, la presente invención se refiere a un procedimiento para desacidificar un efluente gaseoso que comprende al menos un compuesto ácido del grupo formado por ácido sulfúrico (H2S), mercaptanos, dióxido de carbono (CO2), dióxido de azufre (SO2), oxisulfuro de carbono (COS) y disulfuro de carbono (CS2), en el que se llevan a cabo las siguientes etapas:
a) se pone en contacto el efluente gaseoso con una disolución absorbente para obtener un efluente gaseoso empobrecido en compuestos ácidos y una disolución absorbente cargada de compuestos ácidos, eligiéndose la disolución absorbente por su propiedad de formar dos fases separables cuando absorbe un cantidad determinada de compuestos ácidos: una primera fase rica en compuestos ácidos, una segunda fase pobre en compuestos ácidos, comprendiendo dicha disolución absorbente un compuesto reactivo que reacciona con al menos uno de dichos compuestos ácidos elegido del grupo formado por aminas, y un compuesto de solvatación que es agua,
b) se separa la disolución absorbente cargada de compuestos ácidos en dos fracciones: una primera fracción de disolución absorbente empobrecida en compuestos ácidos y una segunda fracción de disolución absorbente enriquecida en compuestos ácidos,
c) se regenera solamente la segunda fracción de manera a liberar una parte de los compuestos ácidos,
d) se recicla la primera fracción de disolución absorbente obtenida en la etapa b) y la disolución absorbente regenerada obtenida en la etapa c), como disolución absorbente en la etapa a).
Según la invención, la disolución absorbente comprende un compuesto que reacciona con al menos uno de dichos compuestos ácidos, eligiéndose el compuesto reactivo del grupo formado por las aminas.
Además, la disolución absorbente comprende un compuesto de solvatación que es agua,
Además, la disolución absorbente puede comprender una sal elegida del grupo formado por sales alcalinas, sales de alcalinotérreos, sales metálicas y sales de aminas.
Según la invención, en la etapa b), se puede utilizar una de las siguientes técnicas de separación: decantación, centrifugación, filtración.
En la etapa c), la segunda fracción de disolución absorbente se puede expandir de manera a producir una disolución absorbente regenerada empobrecida en compuestos ácidos liberando compuestos ácidos en forma gaseosa.
Alternativamente, en la etapa c), la segunda fracción se puede expandir para producir un líquido liberando compuestos ácidos en forma gaseosa, después los compuestos ácidos liberados se pueden evacuar y el líquido se puede separar en una primera porción de disolución absorbente regenerada que está empobrecida en compuestos ácidos, y una tercera fracción de disolución absorbente. En este caso, la tercera fracción de disolución absorbente se puede expandir de manera a producir una segunda porción de disolución absorbente regenerada empobrecida en compuestos ácidos y compuestos ácidos liberados en forma gaseosa por expansión. La tercera fracción de disolución absorbente también se puede destilar para producir una segunda porción de disolución absorbente regenerada empobrecida en compuestos ácidos liberando compuestos ácidos en forma gaseosa.
El procedimiento según la invención se puede aplicar al tratamiento de un efluente gaseoso elegido entre el grupo que comprende el gas natural, el gas de síntesis, los humos de combustión, los gases de refinería, los gases obtenidos al final del procedimiento de Claus y los gases de fermentación de biomasa.
En el caso de la aplicación del procedimiento según la invención a la absorción de dióxido de carbono de los humos de combustión o de gas natural, al tratamiento de gases de cola de Claus, o a la desulfuración del gas natural y de gases de refinería, se puede utilizar una disolución absorbente que comprende uno de los siguientes pares de compuesto reactivo/compuesto de solvatación: N,N,N',N',N"-pentametildietilentriamina/agua, N,N,N',N',N"pentametildipropilentriamina/agua, N,N-Bis(2,2-dietoxietil)metilamina/agua, N,N-dimetildipropilentriamina/tetraetilengilcoldimetiléter y N,N-dimetildipropilentriamina/agua.
El procedimiento según la presente invención tiene la ventaja de regenerar sólo una fracción de la disolución absorbente y, por lo tanto, de limitar la cantidad de energía necesaria para la regeneración de la disolución absorbente.
Otras características y ventajas de la invención se comprenderán mejor y aparecerán claramente con la lectura de la descripción que se hace a continuación con referencia a los dibujos, entre los que:
• la Figura 1 muestra esquemáticamente un procedimiento de desacidificación con regeneración fraccionada de la disolución absorbente,
• las Figuras 2 y 3 representan dos realizaciones de la absorción de compuestos ácidos y de la separación de la disolución absorbente en dos fases,
• la Figura 4 representa una realización de la regeneración del disolvente,
• la Figura 5 representa otra realización del procedimiento de desacidificación.
En la Figura 1, el efluente gaseoso a desacidificar llega por el conducto 1. El procedimiento de desacidificación que se muestra esquemáticamente en la Figura 1 se puede aplicar al tratamiento de diferentes efluentes gaseosos. Por ejemplo, el procedimiento permite descarbonatar los humos de combustión, desacidificar el gas natural o un gas obtenido al final del procedimiento de Claus. El procedimiento también permite eliminar compuestos ácidos contenidos en los gases de síntesis, en los gases de conversión en plantas integradas de combustión de carbón o de gas natural, y en los gases resultantes de la fermentación de biomasa.
En el ámbito de la descarbonatación de los humos de combustión, la composición típica de un efluente gaseoso corresponde, en volumen, a 75 % de nitrógeno, 15 % de dióxido de carbono, 5 % de oxígeno y 5 % de agua. Diversas impurezas tales como SOx, NOx, Ar y otras partículas también están presentes en cantidades más pequeñas, representan en general menos de 2 % en volumen. La temperatura de estos humos está comprendida entre 50°C y 180°C, la presión es generalmente menor que 15 bares.
El gas natural, por su parte, está constituido esencialmente de 25 % a 99 % en volumen de hidrocarburos, esencialmente metano, acompañado de hidrocarburos que tienen generalmente entre 2 y 6 átomos de carbono. Se observa a menudo la presencia de dióxido de carbono, en proporciones comprendidas entre 1 % y 75 % en volumen de CO2. Otras impurezas, esencialmente compuestos de azufre tales como mercaptanos, COS y H2S, pueden estar presentes en concentraciones que van desde unas pocas ppm hasta 50 % en volumen. El gas natural está generalmente disponible a presiones comprendidas entre 20 y 100 bares y temperaturas comprendidas entre 20°C y 60°C. Las condiciones de transporte, temperatura y presión, definen el contenido de agua de este efluente gaseoso.
En cuanto a los gases de cola de Claus, sus tratamientos final suele implicar etapas de hidrogenación e hidrólisis para transformar todas las especies de azufre en ácido sulfúrico, que a su vez se captura mediante un procedimiento de desacidificación que usa un disolvente base de alcanolamina. El ejemplo típico de este procedimiento es el procedimiento SCOT. Los gases a tratar durante la fase de absorción están entonces disponibles en este caso a presiones frecuentemente cercanas a la presión atmosférica y a temperaturas de alrededor de 50°C, convencionalmente comprendidas entre 38°C y 55°C. Estos gases contienen en promedio menos de 5 % en volumen de H2S, lo más frecuentemente menos de 2 %, hasta 50 % de dióxido de carbono, estando el resto del gas compuesto esencialmente de nitrógeno. Estos gases pueden estar saturados con agua, por ejemplo pueden contener aproximadamente 5 % en volumen de agua.
Los otros efluentes gaseosos que requieren ser desgasificados por razones de seguridad, de transporte o en función de su uso, tales como los gases de síntesis, los gases de conversión en plantas integradas de combustión de carbón o de gas natural, los gases resultantes de la fermentación de biomasa presentan condiciones de disponibilidad muy variables en función de su origen, en particular en lo que se refiere a la temperatura, la presión, la composición del gas y sus concentraciones de gases ácidos.
De manera general, los compuestos ácidos que deben eliminarse del efluente gaseoso que llega por el conducto 1 son ácidos de Bronsted tales como ácido sulfúrico (H2S) o mercaptanos, en particular metilmercaptano y etilmercaptano, y ácidos de Lewis tales como dióxido de carbono (CO2), dióxido de azufre (SO2), u oxisulfuro de carbono (COS) y disulfuro de carbono (CS2). Estos compuestos ácidos se encuentran generalmente en proporciones comprendidas entre unas pocas ppm y varios porcentajes, por ejemplo hasta 75 % para el CO2 y el H2S en el gas natural.
El efluente gaseoso que llega por el conducto 1 puede estar disponible a presiones comprendidas entre la presión atmosférica para los humos de postcombustión y 150 bares, preferentemente 100 bares para el gas natural. En el caso de efluentes gaseosos a baja presión, se puede considerar una fase de compresión para posicionarse en rangos de presión favorables para la implementación de la presente invención. La temperatura de este efluente está generalmente comprendida entre 0°C y 300°C, preferiblemente entre 20°C y 180°C considerando tanto un gas natural como un humo de combustión. Sin embargo, se puede controlar (mediante calentamiento o enfriamiento) para favorecer la captura de compuestos ácidos por la disolución absorbente.
El efluente gaseoso que llega por el conducto 1 se pone en contacto en la zona de absorción ZA con la disolución absorbente líquida que llega por el conducto 9. Se pueden utilizar técnicas convencionales para poner en contacto un gas y un líquido: columna de burbujeo, columna de placas, columna empaquetada, a granel o estructurada, reactores agitados en serie, contactores de membrana, etc.
La disolución absorbente se elige por sus capacidades para absorber los compuestos ácidos en la zona ZA. El efluente gaseoso empobrecido en compuestos ácidos se evacua de la zona ZA a través del conducto 2. La disolución absorbente cargada de compuestos ácidos se evacua de la zona ZA a través del conducto 3.
Además, según la invención, la disolución absorbente se elige por su propiedad de formar al menos dos fases separables cuando ha absorbido una determinada cantidad de compuestos ácidos, en determinadas condiciones termodinámicas. La disolución cargada con compuestos ácidos forma una primera fase que comprende las moléculas de la disolución absorbente que no han reaccionado con los compuestos ácidos y una segunda fase que comprende las moléculas de la disolución que han reaccionado con los compuestos ácidos.
La técnica de poner en contacto en la zona ZA se adapta a la naturaleza y propiedades de la formación de las dos fases.
La disolución absorbente puede estar formada por uno o más compuestos reactivos o que tienen una afinidad fisicoquímica con los compuestos ácidos y eventualmente uno o más compuestos de solvatación. Preferiblemente, se elige una disolución absorbente que contiene compuestos reactivos con los compuestos ácidos. El o los compuestos eventualmente utilizados para la solvatación del o de los compuestos reactivos pueden llevar funciones reactivas con los compuestos ácidos a tratar.
Los compuestos reactivos pueden ser cualquier compuesto cuya reacción con uno o más compuestos ácidos, por ejemplo H2S, o CO2, o SO2, o mercaptanos, o COS o CS2, conlleva la formación de una segunda fase, por ejemplo líquida o sólida. Así, la absorción de uno o más compuestos ácidos por la disolución absorbente conduce a la formación de un equilibrio entre dos fases líquidas o entre una fase líquida y una fase sólida. Preferiblemente, la disolución absorbente se elige de manera que forme dos fases líquidas cuando ha absorbido una cantidad determinada de compuestos ácidos.
La naturaleza de los compuestos reactivos se puede elegir en función de la naturaleza del o de los compuestos ácidos a tratar para permitir una reacción química reversible con el compuesto ácido a tratar. La estructura química de los compuestos reactivos también se puede elegir de manera a obtener también una mayor estabilidad de la disolución absorbente en las condiciones de uso.
Los compuestos reactivos pueden ser, por ejemplo y de manera no limitativa, aminas (primarias, secundarias, terciarias, cíclicas o no, aromáticas o no, saturadas o no), alcanolaminas, poliaminas, aminoácidos, sales alcalinas de aminoácidos, amidas, ureas, fosfatos, carbonatos o boratos de metales alcalinos.
Los compuestos reactivos que comprenden una función amina tienen preferentemente la siguiente estructura:
R1
^N-CíCR^4)-X.X-R5
r2/ X n Xm
X representa una función amina (N-R6) o un átomo de oxígeno (O) o un átomo de azufre (S) o un disulfuro (S-S) o una función carbonilo (C=O) o una función carboxilo (O=C-O) o una función amida (O=C-N-R6) o un fenilo.
n y m son números enteros. n puede tomar todos los valores de 0 a 6, preferiblemente de 0 a 4, y m todos los valores de 1 a 7, preferiblemente de 1 a 5.
R5 representa un átomo de hidrógeno o bien una cadena hidrocarbonada, ramificada o no, saturada o no, que comprende de 1 a 10 átomos de carbono, preferentemente de 1 a 8 átomos de carbono.
R1, R2, R3, R4 y R6 representan un átomo de hidrógeno, o bien una cadena hidrocarbonada, ramificada o no, saturada o no, que comprende de 1 a 10 átomos de carbono, preferiblemente de 1 a 8 átomos de carbono, o bien tienen la siguiente estructura:
-£(CR3<r>4) _<x>^_<r>5
n y p son números enteros, n puede tomar todos los valores de 0 a 6, preferiblemente de 0 a 4, y p todos los valores de 0 a 7, preferiblemente de 0 a 5. R3 y R4 tienen las mismas definiciones que anteriormente, pueden ser idénticos o de naturaleza diferente.
R1, R2, R3, R4, R5 y R6 se definen de manera que pueden eventualmente constituir ciclos o heterociclos, saturados o no, aromáticos o no, combinándolos de dos en dos.
A modo de ejemplo y de manera no limitativa, los compuestos reactivos que comprenden una función amina se pueden elegir entre la siguiente lista: monoetanolamina, dietanolamina, trietanolamina, 2-(2-aminoetoxi)etanol, N,N-dimetilaminoetoxietanol, N,N,N'-trimetil-N'-hidroxietil-bisaminoetiléter, N,N-bis-(3-dimetilaminopropil)-N-isopropanolamina, N-(3-dimetilaminopropil)-N,N-diisopropanolamina, N,N-dimetiletanolamina, N-metiletanolamina, N-metildietanolamina, diisopropanolamina, morfolina, N-metilmorfolina, N-etilmorfolina, N,N-dimetil-1,3-propanodiamina, N,N,N-tris(3-dimetilaminopropil)amina, N,N,N',N'-tetrametiliminobispropilamina, N-(3-aminopropil)morfolina, N-(2-dimetilaminoetil)morfolina, 3-metoxipropilamina, N-(2-aminoetil)piperazina, bis-(2-dimetilaminoetil)éter, 2,2-dimorfolinodietiléter, N,N'-dimetilpiperazina, N,N,N',N\N"-pentametildietilentriamina, N,N,N',N',N"-pentametildipropilentriamina, N,N-Bis(2,2-dietoxietil)metilamina, 3-butil-2-(1 -etilpentil)oxazolidina, 3-etil-2-metil-2-(3-metilbutil)oxazolidina, 1,2,2,6,6-pentametil-4-piperidona, 1 -(2-metilpropil)-4-piperidona, N,N,N',N'-tetraetiletilendiamina, N,N,N',N'-tetraetiliminobisetilamina, 1,1,4,7,10,10-hexametiltrietilentetramina, 1 -fenilpiperazina, 1- formilpiperazina, 1-piperazinacarboxilato de etilo, N,N'-di-terc-butiletilendiamina, 4-etil-2-metil-2-(3-metilbutil)oxazolidina, tetraetilenpentamina, trietilentetramina, N,N-dietildietilentriamina, N1 -isopropildietilentriamina, N,N-dimetildipropilentriamina, dietilentriamina, N-(2-aminoetil)-1,3-propanodiamina, 2,2'-(etilendioxi)dietilamina, N-(2-aminoetil)morfolina, 4-amino-2,2,6,6-tetrametilpiperidina, 1,2-diaminociclohexano, 2-piperidinoetilamina, 2-(2-aminoetil)-1 -metilpirrolidina, etilendiamina, N,N-dietiletilendiamina, N-feniletilendiamina, 4,9-dioxa-1,12-dodecanodiamina, 4,7,10-trioxa-1,13-tridecanodiamina, 1,2,4-trimetilpiperazina, N,N'-dietil-N,N'-dimetiletilendiamina, N,N-dietil-N', N'-dimetiletilendiamina, 1,4,7-trimetil-1,4,7-triazaciclononano, 1,4-dimetil-1,4-diazacicloheptano, N-(2-dimetilaminoetil)-N'-metilpiperazina, N,N,N',N'-tetraetilpropilendiamina, 1 -[2-(1 -piperidinil)etil)]piperidina, 4,4'-etilendimorfolina, N,N,N',N'-tetraetil-N"-metil-dipropilentriamina, 4-(dimetilamino)-1,2,2,6,6-pentametilpiperidina, 1,5,9-trimetil-1,5,9-triazaciclododecano, 1,4,8,11 -tetrametil-1,4,8,11-tetraazaciclotetradecano, N,N'-difurfuriletilendiamina, 1,2-bis(2-aminoetil)tioetano, bis(2-aminoetil)disulfuro, bis(2-dimetilaminoetil)sulfuro, 1-acetil-2-dietilaminoetano, 1-amino-2-bencilaminoetano, 1-acetil-3-dimetilaminopropano, 1-dimetilamino -3,3-difenilpropano, N,N-dimetilbencilamina, 2-(dimetilaminometil)tiofeno, N,N,5-trimetilfurfurilamina, N,N-Bis(tetrahidro)-2-furanilmetil)amina, 2- (etilsulfanil)etanamina, tiomorfolina, 2-[(2-aminoetil)sulfanil]etanol, 3-tiomorfolinilmetanol, 2-(butilamino)etanotiol, bis(2-dietilaminoetil)éter, 1-dimetilamino-2-etilmetilaminoetoxietano, 1,2,3-triaminopropano y N-1-(2-aminopropil)-1,2-propanodiamina.
Los compuestos de solvatación pueden ser todos los compuestos que disuelvan los compuestos reactivos en cantidad suficiente o que son miscibles con los compuestos reactivos descritos anteriormente y que provocan la formación de dos fases, por ejemplo líquido-líquido o líquido-sólido, cuando están asociados con al menos uno de los compuestos que han reaccionado con uno o más compuestos ácidos, por ejemplo H2S, o CO2, o SO2, o mercaptanos, o COS o CS2.
Los compuestos de solvatación pueden ser preferentemente agua, glicoles, polietilenglicoles, polipropilenglicoles, copolímeros de etilenglicol-propilenglicol, éteres de glicol, alcoholes, ureas, lactamas, pirrolidonas N-alquiladas, piperidonas N-alquiladas, ciclotetrametilensulfonas, N-alquilformamidas, N-alquilacetamidas, éter-cetonas o alquilfosfatos, y sus derivados. A modo de ejemplo y de manera no limitativa, puede tratarse de agua, dimetiléter de tetraetilenglicol, sulfolano, N-metilpirrolidona, carbonato de propileno, dimetilpropilenurea, N-metilcaprolactama, dimetilformamida, dimetilacetamida, formamida, acetamida, 2-metoxi-2-metil-3-butanona, 2-metoxi-2-metil-4-pentanona, o tributilfosfato.
Los compuestos reactivos pueden representar de 10 a 100 % en peso del disolvente, preferentemente de 25 a 90 % en peso, e idealmente de 40 a 80 % en peso.
La disolución absorbente puede contener eventualmente, además, uno o más activadores para favorecer la absorción de los compuestos a tratar. Se trata, por ejemplo, de aminas, aminoácidos, sales alcalinas de aminoácidos, fosfatos, carbonatos o boratos de metales alcalinos.
Los activadores que comprenden una función amina pueden tener preferentemente la siguiente estructura:
X representa una función amina (N-R6) o un átomo de oxígeno (O) o un átomo de azufre (S) o un disulfuro (S-S) o una función carbonilo (C=O) o una función carboxilo (O=C-O) o una función amida (O=C-N-R6) o un fenilo.
n y m son números enteros. n puede tomar todos los valores de 0 a 8, preferiblemente de 0 a 6, y m todos los valores de 1 a 7, preferiblemente de 1 a 5.
R5 representa un átomo de hidrógeno o bien una cadena hidrocarbonada, ramificada o no, saturada o no, que comprende de 1 a 10 átomos de carbono, preferentemente de 1 a 8 átomos de carbono.
R1, R2, R3, R4 y R6 representan un átomo de hidrógeno, o bien una cadena hidrocarbonada, ramificada o no, saturada o no, que comprende de 1 a 10 átomos de carbono, preferiblemente de 1 a 8 átomos de carbono, o bien tienen la siguiente estructura:
_^(CR3R4)-Xj - R 5
n y p son números enteros, n puede tomar todos los valores entre 0 a 8, preferiblemente entre 0 a 6, y p todos los valores entre 0 a 7, preferiblemente entre 0 a 5. R3 y R4 tienen las mismas definiciones que anteriormente, pueden ser idénticos o de naturaleza diferente.
R1, R2, R3, R4, R5 y R6 se definen de manera que pueden eventualmente constituir ciclos o heterociclos, saturados o no, aromáticos o no, combinándolos de dos en dos.
R1, R2 y R6 se definen de tal manera que al menos uno de ellos representa un átomo de hidrógeno.
La concentración de activador está comprendida entre 0 y 30 % en peso, preferiblemente entre 0 y 15 % en peso de la disolución absorbente.
Por ejemplo, los activadores se pueden elegir de la lista siguiente: monoetanolamina, dietanolamina, 2-(2-aminoetoxi)etanol (diglicolamina), N-metiletanolamina, N-etiletanolamina, N-propiletanolamina, N-butiletanolamina, N-(2-aminoetil)etanolamina, diisopropanolamina, 3-amino-1-propanol, morfolina, N,N-dimetil-1,3-propanodiamina, N,N,N',N'-tetrametiliminobispropilamina, N-(3-aminopropil)morfolina, 3-metoxipropilamina, 3-etoxipropilamina, N-(2-aminoetil)piperazina, N-(3-aminopropil)piperazina, N,N,N',N'-tetraetiliminobisetilamina, 1-fenilpiperazina, 1-formilpiperazina, 1-piperazinacarboxilato de etilo, N,N'-di-terc-butiletilendiamina, 4-etil-2-metil-2-(3-metilbutil)oxazolidina, tetraetilenpentamina, trietilentetramina, N,N-dietildietilentriamina, N-1-isopropildietilentriamina, N,N-dimetildipropilentriamina, dipropilentriamina, dietilentriamina, N-(2-aminoetil)-1,3-propanodiamina, 2,2'-(etilendioxi)dietilamina, N-(2-aminoetil)morfolina, 4-amino-2,2,6,6-tetrametilpiperidina, N-(2-aminoetil)piperidina, N-(3-aminopropil)piperidina, 1,2-diaminociclohexano, N-ciclohexil-1,3-propanodiamina, 2-piperidinoetilamina, 2-(2-aminoetil)-1 -metilpirrolidina, etilendiamina, N,N-dietiletilendiamina, N-feniletilendiamina, 4,9-dioxa-1,12-dodecanodiamina, 4,7,10-trioxa-1,13-tridecanodiamina, furfurilamina, N,N'-difurfuriletilendiamina, 1,2-Bis(2-aminoetil)tioetano, Bis(2-aminoetil)disulfuro, Bis(aminoetil)sulfuro, 1-amino-2-bencilaminoetano, 2-(aminometil)tiofeno, N,N-Bis(tetrahidro-2-furanilmetil)amina, 2-(etilsulfanil)etanamina, tiomorfolina, 2-[(2-aminoetil)sulfanil]etanol, 2-(butilamino)etanotiol, 1,2,3-triaminopropano, 1,3-diaminopropano, 1,4-diaminobutano, 1,5-diaminopentano, hexametilendiamina, 1,2-propanodiamina, 2-metil-1,2-propanodiamina, 2-metilpiperazina, N~2~,N~-2~-dimetil-1,2-propanodiamina, N ~1~,N~1~-dimetil-1,2-propanodiamina, 2,6-dimetilpiperazina, 1 -etil-3-piperidinamina, N~1 ~-(2-aminopropil)-1,2-propanodiamina, decahidroquinoxalina, 2,3,5,6-tetrametilpiperazina, N,N-dimetil(2-piperidinil)metanamina, 1-(2-piperidinilmetil)piperidina, 2,2-dimetil-1,3-propanodiamina, N-1-,N -3-,2-trimetil-1,3-propanodiamina, 2-(aminometil)-2-metil-1,3-propanodiamina, N~1 ~,N~1 ~,2,2-tetrametil-1,3-propanodiamina, 1 -metoxi-2-propanamina, tetrahidro-2-furanilmetilamina, 2,6-dimetilmorfolina, N-metil(tetrahidro-2-furanil)metanamina.
La disolución absorbente también puede comprender una o más sales con el objetivo de reducir la presión parcial de los gases ácidos a la que se forma una segunda fase por reacción de los gases ácidos con el o los compuestos reactivos. Estas sales pueden ser, por ejemplo y de manera no limitativa, sales alcalinas, alcalinotérreas, metálicas o de aminas. El anión asociado puede ser, por ejemplo y de manera no limitativa, un haluro, un fosfato, un sulfato, un nitrato, un nitrito, un fosfito o la base conjugada de un ácido carboxílico. La o las aminas usadas para preparar estas sales puede ser una o más de las aminas que están presentes en la disolución absorbente como compuestos reactivos con los compuestos ácidos, o como activadores, y que están parcialmente neutralizadas por uno o varios ácidos más fuertes que los ácidos presentes en el efluente gaseoso tratado. Los ácidos utilizados pueden ser, por ejemplo y de manera no limitativa, ácido fosfórico, ácido fosforoso, ácido nitroso, ácido oxálico, ácido acético, ácido fórmico, ácido propanoico, ácido butanoico, ácido nítrico, ácido sulfúrico, o ácido clorhídrico. También se pueden añadir a la disolución absorbente otros tipos de aminas completamente neutralizadas por tales ácidos. Estas sales también pueden resultar de la degradación parcial de la disolución absorbente, por ejemplo después de la reacción de los compuestos reactivos con una impureza del gas tratado. Las sales también pueden obtenerse tras la introducción de sosa o potasa para neutralizar los ácidos formados en la unidad de implementación del procedimiento. Por otro lado, la adición de sales se puede evitar eventualmente en los casos en los que los activadores, los compuestos reactivos o cualquier otro aditivo sean sales por naturaleza. La concentración en sales se puede adaptar en función de la presión parcial y de la naturaleza del o de los compuestos ácidos presentes en la carga gaseosa a tratar, así como de las condiciones de implementación.
La disolución absorbente también puede contener aditivos anticorrosivos y/o antiespumantes. Su naturaleza y su concentración se eligen en función de la naturaleza del disolvente de absorción utilizado, de la carga a tratar y de las condiciones de realización. Su concentración en la disolución absorbente varía típicamente entre 0,01 % y 5 % en peso. Estos agentes pueden ser óxidos de vanadio (por ejemplo, V2O3) o cromatos (por ejemplo, K2C 2O7).
La composición de la disolución absorbente se determina en particular en función de la naturaleza del efluente gaseoso a tratar y de las condiciones de realización del procedimiento de desacidificación.
Para la aplicación del procedimiento según la invención a la descarbonatación de humos de combustión, a la descarbonatación de gas natural, al tratamiento de gases de cola de Claus o a la desulfuración de gas natural y de gases de refinería, se utiliza preferentemente una disolución absorbente que comprende uno de los siguientes pares de compuesto reactivo/compuesto de solvatación: N,N,N',N',N"-pentametildietilentriamina/agua o N,N,N',N',N"-pentametildipropilentriamina/agua o N,N-Bis(2,2-dietoxietil)metilamina/agua o N,N-dimetildipropilentriamina/tetraetilengilcoldimetiléter o N,N-dimetildipropilentriamina/agua.
La disolución absorbente, una vez cargada con compuestos ácidos, tiene dos fases, se introduce a través el conducto 3 en la zona de separación ZS. Las dos fases están separadas en la zona ZS. La separación puede llevarse a caso por decantación, es decir por diferencia de densidad de las fases bajo el efecto de la gravedad. El tiempo de estancia en la zona ZS se puede adaptar en función de la velocidad de decantación de las dos fases. También se pueden implementar técnicas de separación de fases mediante centrifugación o filtración.
La separación permite obtener una primera fracción rica en moléculas que no han reaccionado con los compuestos ácidos. Esta primera fracción de disolución absorbente está empobrecida en compuestos ácidos con respecto a la disolución absorbente que llega por el conducto 3. Por otra parte, la separación permite obtener una segunda fracción rica en moléculas que han reaccionado con los compuestos ácidos. Esta segunda fracción de la disolución absorbente está enriquecida en compuestos ácidos con respecto a la disolución absorbente que llega por el conducto 3.
La primera fracción se evacua de la zona ZS a través del conducto 5 y después se introduce en la zona de absorción ZA.
La segunda fracción se evacua de la zona ZS a través del conducto 4 para introducirse en la zona de regeneración ZR. En la zona ZR, los compuestos ácidos se separan de la disolución absorbente.
La zona ZR puede implementar una regeneración por expansión y/o regeneración térmica, es decir por subida de la temperatura. Las técnicas de regeneración se describen en particular más adelante con referencia a la Figura 4.
Los compuestos ácidos se evacuan de la zona ZR a través del conducto 7. La fracción de disolución absorbente regenerada, es decir empobrecida en compuestos ácidos, se evacua a través del conducto 6 y después se introduce en la zona ZA.
La disolución absorbente que circula por el conducto 6 y la primera fracción que circula por el conducto 5 se pueden mezclar y después introducir a través del conducto 9 en la zona de absorción ZA. Alternativamente, los dos flujos que circulan por los conductos 5 y 6 también pueden introducirse por separado en dos lugares diferentes de la zona ZA.
Además, puede llegar disolución absorbente adicional a través del conducto 8 para ser introducida en la zona ZA a través del conducto 9. Esta adición permite en particular sustituir la cantidad de disolución absorbente eventualmente perdida en la zona ZR.
La zona de absorción ZA y la zona de separación ZS se pueden agrupar juntas en el mismo recinto E representado por la Figura 2. Las referencias en la Figura 2 idénticas a las referencias en la Figura 1 designan los mismos elementos.
El recinto E comprende una zona de absorción ZA en su parte superior y una zona de separación ZS en su parte inferior, dicho con otras palabras una parte de decantación ZS situada en el fondo del recinto E. La realización de la parte de decantación permite agrupar la zona ZA y la zona ZS en un mismo recinto, en la medida en que el fenómeno de decantación es suficientemente rápido con respecto a los caudales del fluido, es decir, del efluente gaseoso y de la disolución absorbente, que entran en la zona ZA. El efluente gaseoso se introduce en el recinto E por el conducto 1 de manera a entrar en contacto en la zona ZA con la disolución absorbente que llega por los conductos 9 y 15. El efluente gaseoso empobrecido en compuestos ácidos se evacua en cabeza del recinto E a través del conducto 2. La disolución absorbente cargada con compuestos ácidos fluye desde la zona ZA hacia la parte de decantación ZS por gravedad. En la parte de decantación ZS se separa una primera fracción rica en compuestos que no han reaccionado con los compuestos ácidos de una segunda fracción rica en compuestos que han reaccionado con los compuestos ácidos.
En la Figura 2, la fase cargada en compuestos ácidos se deposita en el fondo de la parte de decantación. Puede haber casos en los que es la fase empobrecida en compuestos ácidos la que se deposita en el fondo de la parte de decantación. Las descripciones con referencia a las Figuras 3, 4 y 5 consideran que la fase cargada con compuestos ácidos se deposita en el fondo del dispositivo de separación de fases.
El conducto 15 permite retirar de la zona ZS una primera fracción pobre en compuestos ácidos, después introducir esta primera fracción en la zona ZA del recinto E.
Una segunda fracción rica en compuestos ácidos se evacua del recinto E a través del conducto 4.
La zona de absorción ZA y la zona de separación ZS se pueden disponer según el esquema representado en la Figura 3. Las referencias en la Figura 3 idénticas a las referencias en la Figura 1 designan los mismos elementos.
En la Figura 3, el efluente gaseoso que llega por el conducto 1 se pone en contacto en el mezclador ZA1 con la disolución absorbente que llega por el conducto 9. Según la representación de la Figura 3, el gas a tratar y la disolución absorbente circulan en co-corriente. La mezcla de fluidos descargada desde ZA1 se introduce a través del conducto 31 en un separador B2, por ejemplo un tanque separador. El efluente gaseoso empobrecido en compuestos ácidos se evacua en cabeza del tanque B2 a través del conducto 32. La disolución absorbente de líquido se deposita en el fondo del tanque B2. Una fracción de la disolución absorbente rica en moléculas que no han reaccionado con los compuestos ácidos se evacua por la conducto 33. Una fracción de la disolución absorbente rica en moléculas que han reaccionado con los compuestos ácidos se evacua del tanque B2 a través del conducto 34.
El efluente gaseoso empobrecido en compuestos ácidos que circulan en el conducto 32 se pone en contacto en el mezclador ZA2 con la disolución absorbente que llega por el conducto 35 (esta disolución absorbente que llega por el conducto 35 puede ser una fracción de la disolución absorbente que llega por el conducto 9). La mezcla de fluidos evacuada de ZA2 se introduce a través del conducto 36 en el tanque separador B3. El efluente gaseoso empobrecido en compuestos ácidos se evacua en cabeza del tanque B3 a través del conducto 2. La disolución absorbente de líquido se deposita en el fondo del tanque B3. Una fracción de la disolución absorbente rica en moléculas que no han reaccionado con los compuestos ácidos se evacua por la conducto 37. Una fracción de la disolución absorbente rica en moléculas que han reaccionado con los compuestos ácidos se evacua a través del conducto 38.
Los flujos de disolución absorbente que circulan en los conductos 33 y 37 pueden combinarse y después enviarse a través del conducto 5 a la zona ZA1 y/o ZA2.
Los flujos de disolución absorbente cargada en compuestos ácidos que circulan en los conductos 34 y 38 pueden combinarse y después enviarse a través del conducto 4 a una zona de regeneración.
Los mezcladores ZA1 y ZA2 pueden ser dispositivos de tipo mezclador estático o dinámico, reactor agitado, etc. También es posible utilizar dispositivos mezclador-decantador que combinen el mezclador ZA1, respectivamente ZA2, y el decantador B1, respectivamente B2.
Según el procedimiento de la Figura 3, el gas a tratar se introduce sucesivamente en dos dispositivos mezcladordecantador. Sin salirse del alcance de la invención, el gas puede introducirse en más de dos dispositivos mezcladordecantador.
El esquema de la Figura 4 representa, en detalle, la zona de regeneración ZR. Las referencias en la Figura 4 idénticas a las referencias en la Figura 1 designan los mismos elementos.
La segunda fracción de disolución absorbente que llega por la conducto 4 es rica en moléculas que han reaccionado con los compuestos ácidos. Esta segunda fracción debe ser regenerada, es decir liberada de los compuestos ácidos que ha absorbido.
La regeneración se puede llevar a cabo mediante expansión y/o subida de la temperatura. El esquema de la Figura 4 propone la regeneración por expansión y por subida de la temperatura.
La segunda fracción que llega por el conducto 4 se expande a través del medio de expansión V1. Los medios de expansión pueden comprender una válvula, una turbina, o una combinación de una válvula y de una turbina. La expansión permite regenerar parcialmente la segunda fracción. En efecto, la bajada de presión permite liberar en forma gaseosa una parte de los compuestos ácidos contenidos en la segunda fracción, así como las especies gaseosas de la carga coabsorbidas en la zona de puesta en contacto ZA. Estas especies coabsorbidas son principalmente hidrocarburos en el caso del tratamiento de un gas natural.
El efluente obtenido después de la expansión en V1 comprende tres fases: una fase gaseosa que comprende compuestos ácidos liberados por la expansión, una fase líquida de disolución absorbente regenerada que se empobrece en compuestos ácidos y una fase líquida o sólida que queda cargada de compuestos ácidos. Estas tres fases están separadas en el medio de separación B1, por ejemplo un tanque. Los compuestos ácidos liberados por la expansión son evacuados por el conducto 21. Teniendo en cuenta las proporciones de las especies coabsorbidas y de los gases ácidos en el efluente gaseoso resultante de la expansión, este último puede, por ejemplo, volver a ser tratado a fin de eliminar los gases ácidos en vista a su uso inmediato, ya sea mezclándolos con la carga que llega a través del conducto 1, o remezclándose con los gases ácidos resultantes de la etapa de regeneración a través del conducto 7. La parte de la disolución absorbente que se ha regenerado se evacua a través del conducto 22. La parte de la disolución absorbente que está cargada con compuestos ácidos se evacua a través del conducto 23 para introducirse en la columna de destilación CD.
La regeneración térmica en la columna CD se lleva a cabo según técnicas clásicas: columna de destilación empaquetada, a granel o estructurada, columna de placas, etc. Las condiciones para realizar la destilación en la columna CD se adaptan en función de las propiedades fisicoquímicas de la disolución a regenerar. La subida de la temperatura de la disolución permite liberar los compuestos ácidos en forma gaseosa. El fondo de la columna CD está provisto de un hervidor R. La fracción gaseosa evacuada en la cabeza de la columna CD a través del conducto 24 se condensa parcialmente en el intercambiador de calor E1 y después se introduce en el tanque B. Los condensados recuperados en el fondo del tanque B se introducen en la cabeza de la columna CD a título de reflujo. El efluente rico en compuestos ácidos se evacua del tanque B a través del conducto 25. La disolución regenerada, es decir procedente de la etapa de regeneración, se evacua al fondo de la columna CD a través del conducto 26.
Los flujos de disolución absorbente regenerada que circulan por los conductos 22 y 26 pueden mezclarse y después enviarse a través del conducto 6 a la zona ZA. Alternativamente, estos dos flujos de disolución absorbente regenerada pueden enviarse por separado a la zona ZA.
Sin salirse del alcance de la invención, se pueden posicionar dos o tres niveles de regeneración por expansión antes de la etapa de regeneración térmica.
En el caso de un efluente gaseoso que no requiere una desacidificación extensa, la regeneración puede consistir en una sucesión de expansiones tales como se representan en la Figura 5. Las referencias en la Figura 5 idénticas a las referencias en la Figura 1 designan los mismos elementos.
En la Figura 5, el efluente gaseoso a desacidificar llega por el conducto 1 y se introduce en la columna de absorción ZA para ponerse en contacto con las disoluciones absorbentes que llegan por los conductos 41,51,52 y 53. El efluente gaseoso empobrecido en compuestos ácidos se evacua de la zona ZA a través del conducto 2. La disolución absorbente cargada con compuestos ácidos se evacua de la zona ZA a través del conducto 3 y después se introduce en la zona ZS.
La disolución absorbente cargada en compuestos ácidos se separa en dos fracciones en la zona ZS: una fracción de disolución absorbente pobre en compuestos ácidos y una fracción de disolución absorbente rica en compuestos ácidos.
La fracción de disolución absorbente pobre en compuestos ácidos se recicla introduciéndola en la columna de absorción ZA a través del conducto 41.
La fracción de disolución absorbente rica en compuestos ácidos se evacua a través del conducto 42, se expande a través del medio de expansión (válvula, turbina o combinación de una válvula y una turbina) V2 para liberar parte de los compuestos ácidos. El efluente del medio de expansión V2 se separa en el medio de separación B4, por ejemplo un tanque. Un gas rico que comprende los compuestos ácidos, y eventualmente compuestos coabsorbidos, liberados durante la expansión, se evacua del tanque B4 a través del conducto 43. En función de las proporciones de compuestos ácidos y compuestos coabsorbidos, el gas evacuado por el conducto 43 se puede tratar con los distintos efluentes ácidos, o ser comprimido y devuelto con la carga que llega por el conducto 1 a la zona de absorción ZA. Una fracción de la disolución absorbente empobrecida en compuestos ácidos se evacua del tanque B4 a través del conducto 45. Una fracción de la disolución absorbente rica en compuestos ácidos se evacua del tanque B4 a través del conducto 44.
La fracción de disolución absorbente rica en compuestos ácidos evacuada a través del conducto 44 se expande a través del medio de expansión V3 para liberar parte de los compuestos ácidos. El efluente procedente del medio de expansión V3 se separa en el dispositivo de separación B5, por ejemplo un tanque. Un gas rico que comprende los compuestos ácidos liberados durante la expansión se evacua del tanque B5 a través del conducto 47. Una fracción de la disolución absorbente empobrecida en compuestos ácidos se evacua del tanque B5 a través del conducto 48. Una fracción de la disolución absorbente rica en compuestos ácidos se evacua del tanque B5 a través del conducto 46.
La fracción de disolución absorbente cargada en compuestos ácidos evacuada a través del conducto 46 se expande a través del medio de expansión V4 para liberar parte de los compuestos ácidos. El efluente procedente del medio de expansión se separa en el dispositivo de separación B6, por ejemplo un tanque. Un gas rico que comprende los compuestos ácidos liberados durante la expansión se evacua del tanque B6 a través del conducto 49. La disolución absorbente empobrecida en compuestos ácidos se evacua del tanque B6 a través del conducto 50.
Los flujos de disolución absorbente que circulan por los conductos 45, 48 y 50 son bombeados respectivamente por las bombas P1, P2 y P3, después introducidos en la zona ZA a través de los conductos 51,52 y 53.
En la Figura 5, los conductos 41,51,52 y 53 introducen las fracciones de disolución absorbente en diferentes niveles de la columna de absorción ZA. Alternativamente, los conductos 41, 51, 52 y 53 se pueden combinar en un único conducto que introduce las fracciones de disolución absorbente en un único nivel de la columna de absorción ZA.
Los siguientes ejemplos numéricos permiten ilustrar el procedimiento según la invención.
Ejemplo 1:
Un disolvente que contiene 80 % en peso de N,N,N',N',N"-pentametildipropilentriamina y 20 % en peso de agua se pone en contacto a 40°C y a presión atmosférica en un contactor gas-líquido con una mezcla gaseosa N2-CO2 que contiene 30 % en volumen de CO2. La absorción del dióxido de carbono en el disolvente conduce a la separación del disolvente en dos fases líquidas. El CO2 absorbido se concentra en la fase pesada con 70 % del agua inicialmente presente en el disolvente. Esta fase representa 28 % del peso total del disolvente.
La adición de ácido fosfórico (2 % molar de la amina) permite obtener una separación con una mezcla gaseosa de N2-CO2 que contiene 10 % en volumen de CO2.
La regeneración por separación con nitrógeno o regeneración térmica por destilación, del conjunto o de una fracción del disolvente bifásico, en particular de la fase rica en CO2 absorbido, permite devolver al disolvente su capacidad de absorción con respecto al CO2.
Ejemplo 2:
Se realizan diferentes inyecciones de H2S sobre 160,5 g de disolvente agua-N,N,N',N',N"-pentametildietilentriamina, de composición 25-75 % en peso, a una temperatura de 40°C en un reactor cerrado. Cuando la presión parcial de H2S en el reactor supera los 0,3 bares, se observa la separación de dos fases líquidas. Un barrido con nitrógeno permite separar el ácido sulfúrico absorbido por el disolvente, que vuelve a ser monofásico y recupera su capacidad de absorción.
Ejemplo 3:
Se considera el caso del humo de postcombustión que contiene un 13 % en volumen de CO2. La descarbonatación de este efluente para capturar 90 % del dióxido de carbono se lleva a cabo lo más frecuentemente mediante un procedimiento que utiliza una disolución acuosa de MEA.
El humo se trata a 40°C con un disolvente que contiene 30 % en peso de MEA en disolución acuosa. La alcanolamina está parcialmente carbonatada: 18 % de la MEA no se regenera durante la etapa de regeneración aplicada a todo el disolvente utilizado en el procedimiento. El coste energético por tonelada de CO2 producida está esencialmente relacionado con el coste de regenerar el disolvente que contiene hasta 0,50 moles de CO2 por mol de amina durante su introducción en la etapa de regeneración. El coste de regeneración se estima en 4,3 GJ/tonelada de CO2, repartido entre el calor sensible del disolvente, 10 %, pero sobre todo entre el calor de vaporización y el calor de reacción entre el CO2 y la monoetanolamina, 45 % cada uno.
En el caso en el que, según la invención, se utiliza una amina terciaria tal como N,N,N',N',N"-pentametildipropilentriamina al 75 % en peso en disolución acuosa, es necesario un mayor caudal de disolvente para conseguir una eliminación del 90 % del CO2 inicialmente presente en el humo. Sin embargo, la naturaleza terciaria de las funciones amina de la molécula permite reducir la parte del coste energético relacionado al calor de reacción entre el CO2 y la amina. Además, teniendo en cuenta que sólo una fracción del disolvente se regenera térmicamente, tras la separación de la fracción de disolución absorbente rica en especies de carbonatadas, la parte del coste de regeneración relacionada con el calor sensible del disolvente no se ve influenciada por el aumento del caudal del disolvente necesario para la descarbonatación. El coste de la regeneración se reduce entonces a 2,7 GJ/tonelada de CO2.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para desacidificar un efluente gaseoso que comprende al menos un compuesto ácido del grupo constituido por ácido sulfúrico (H2S), mercaptanos, dióxido de carbono (CO2), dióxido de azufre (SO2), oxisulfuro de carbono (COS) y disulfuro de carbono (CS2), en el cual se llevan a cabo las siguientes etapas:
a) se pone en contacto el efluente gaseoso con una disolución absorbente para obtener un efluente gaseoso empobrecido en compuestos ácidos y una disolución absorbente cargada de compuestos ácidos, eligiéndose la disolución absorbente por su propiedad de formar dos fases separables cuando absorbe un cantidad determinada de compuestos ácidos: una primera fase rica en compuestos ácidos, una segunda fase pobre en compuestos ácidos, comprendiendo dicha disolución absorbente un compuesto reactivo que reacciona con al menos uno de dichos compuestos ácidos elegido del grupo formado por aminas, y un compuesto de solvatación que es agua, b) se separa la disolución absorbente cargada de compuestos ácidos en dos fracciones: una primera fracción de disolución absorbente empobrecida en compuestos ácidos y una segunda fracción de disolución absorbente enriquecida en compuestos ácidos,
c) se regenera solamente la segunda fracción de manera a liberar una parte de los compuestos ácidos, d) se recicla la primera fracción de disolución absorbente obtenida en la etapa b) y la disolución absorbente regenerada obtenida en la etapa c), como disolución absorbente en la etapa a).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la disolución absorbente comprende una sal seleccionada del grupo que consiste en sales de alcalino, sales de alcalinotérreos, sales de metales y sales de aminas.
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que en la etapa b) se utiliza una de las siguientes técnicas de separación: decantación, centrifugación, filtración.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que, en la etapa c), la segunda fracción de disolución absorbente se destila de manera a producir una disolución absorbente regenerada empobrecida en compuestos ácidos liberando compuestos ácidos en forma gaseosa.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que, en la etapa c) se expande la segunda fracción para producir un líquido liberando compuestos ácidos en forma gaseosa, después se evacuan los compuestos ácidos liberados y se separa el líquido en una primera porción de disolución absorbente regenerada que está empobrecida en compuestos ácidos y una tercera fracción de disolución absorbente.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que se expande la tercera fracción de disolución absorbente de manera a producir una segunda porción de disolución absorbente regenerada empobrecida en compuestos ácidos y compuestos ácidos liberados en forma gaseosa por expansión.
7. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que la tercera fracción de disolución absorbente también se puede destilar para producir una segunda porción de disolución absorbente regenerada empobrecida en compuestos ácidos liberando compuestos ácidos en forma gaseosa.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el efluente gaseoso se elige entre el grupo constituido por el gas natural, el gas de síntesis, los humos de combustión, los gases de refinería, los gases obtenidos a la cola del procedimiento de Claus, y los gases de fermentación de la biomasa.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, aplicado a la absorción de dióxido de carbono de los humos de combustión o del gas natural, al tratamiento de los gases de cola de Claus o a la desulfuración del gas natural y de los gases de refinería, en el que se utiliza una disolución absorbente que comprende uno de los siguientes pares de compuesto reactivo/compuesto de solvatación: N,N,N',N',N"-pentametildietilentriamina/agua, N,N,N',N',N"-pentametildipropilentriamina/agua, N,N-Bis(2,2-dietoxietil)metilamina/agua, y N,N-dimetildipropilentriamina/agua.
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