MX2011005814A - Presencia disminuida de contaminantes derivados de amina en - y/o degradacion de soluciones de solvente de amina. - Google Patents
Presencia disminuida de contaminantes derivados de amina en - y/o degradacion de soluciones de solvente de amina.Info
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Abstract
Una solución de solvente de amina que es útil para absorber gases ácidos a partir de una corriente de alimentación líquida o gaseosa puede tener un aditivo de amina agregado al mismo. De manera adicional o alternativa, el aditivo de amina se puede agregar a una corriente de alimentación líquida o gaseosa. La adición del aditivo de amina disminuye la presencia de contaminantes derivados de amina y/o la degradación de la amina en la solución de solvente de amina. De esta manera, la solución de solvente de amina está disponible para reutilización eficaz en el tratamiento de la corriente de alimentación de líquido o gas y puede haber una disminución en la corrosión dentro de un sistema de tratamiento de amina.
Description
PRESENCIA DISMINUIDA DE CONTAMINANTES DERIVADOS DE AMINA EN
- Y/O DEGRADACION DE SOLUCIONES DE SOLVENTE DE AMINA
ANTECEDENTES DE LA INVENCION CAMPO DE LA DESCRIPCION
Las modalidades descritas en la presente se relacionan de manera general con soluciones de solvente de amina que absorben gases ácidos y más particularmente con aditivos que disminuyen la presencia de contaminantes derivados de amina en - y/o degradación de tales soluciones de solvente de amina.
DESCRIPCION DE LA TECNICA RELACIONADA
Las plantas tales como refinerías, plantas de procesamiento, plantas industriales y similares pueden incluir un sistema de tratamiento de amina para tratar corrientes de alimentación de líquido y/o gas. Generalmente, el tratamiento de la corriente de alimentación incluye una solución de solvente de amina que absorbe gases ácidos de la corriente de alimentación. Los gases ácidos incluyen gases tales como sulfuro de hidrógeno (H2S) , disulfuro de carbono (CS2) , sulfuro de carbonilo (COS) y dióxido de carbono (C02) . Los gases ácidos posteriormente se pueden separar de la solución de solvente de amina a la solución de solvente de amina regenerada y reciclada para uso adicional.
No obstante, los contaminantes derivados de amina pueden acumular la solución de solvente de amina. No obstante, los contaminantes derivados de amina pueden acumularse en la solución de solvente de amina. Si se deja sin verificar, estos contaminantes pueden tener un efecto adverso sobre el sistema de tratamiento de amina. Por ejemplo, los contaminantes derivados de amina se asocian con una disminución en la capacidad de la solución de solvente de amina para absorbe gases ácidos y un incremento en la corrosión dentro del sistema de tratamiento de amina.
Generalmente, los contaminantes derivados de amina resultan de una reacción o asociación entre la amina en la solución de solvente de amina con otra molécula que resulta en otro contaminante o una reacción intermedia que involucra un contaminante. Estos otros contaminantes/intermediarios incluyen gases ácidos, oxigeno, aniones fuertes, ácidos carboxilicos y otros. Los contaminantes tales como gases ácidos pueden provenir de la corriente de alimentación que es tratada, pero los contaminantes pueden provenir de cualquier fuente tal como el agua acumulada de la solución de solvente de amina o cualquier otra fuente.
Un tipo de contaminante derivado de amina son sales estables al calor. Las sales estables al calor se forman cuando un anión fuerte tal como cloruro, formiato o
acetato reacciona o se une con un catión amina. Las sales resultantes son estables al calor debido a que la adición de calor no regenera fácilmente la solución de solvente de amina .
Otro tipo de contaminante derivado de amina son los productos de degradación derivados de amina. Generalmente, los productos de degradación derivados de amina resultan de la descomposición de moléculas de amina en una especie química diferente. La química de la formación del producto de degradación es compleja y en muchos casos las reacciones son irreversibles. Un ejemplo simplificado incluye la reacción de oxígeno o un gas ácido con la amina que a la postre forma un producto de degradación derivado de amina. De modo alternativo o adicional, el oxígeno o un gas ácido pueden reaccionar con otro contaminante para formar un intermediario que reacciona con la amina para formar un producto de degradación derivado de amina. Por supuesto, la formación de productos de degradación derivado de amina no se limitan o los ejemplos siguientes, muy simplificados.
Dado que existen muchas maneras en las cuales las sales estables al calor y los productos de degradación derivados de amina se pueden producir, pueden, y habitualmente están presentes, ambos, en un sistema de tratamiento de amina al mismo tiempo. Además, los sistemas
de tratamiento de amina pueden tolerar únicamente tal acumulación de contaminantes derivados de amina antes de que se puedan corregir. Existen muchas maneras diferentes de limpiar un sistema de tratamiento de amina una vez que se producen los contaminantes pero aún permanece la necesidad por maneras de evitar o disminuir que se formen en primer lugar contaminantes derivados de amina.
DESCRIPCION BREVE DE IA INVENCION
Una modalidad de la presente invención se relaciona con una composición que comprende un aditivo de amina, una solución de solvente de amina y agua. En una modalidad, el aditivo de amina es cualquier aditivo de amina adecuado o combinaciones de aditivos de amina tales como una diamina, triamina o cualquier otro material que contenga amina adecuado y se puede seleccionar de uno o más de: derivados de etilenamina, propilaminas sustituidas, polioxialquilenaminas, piperazinas sustituidas y derivados de las mismss) y la solución del solvente amina seleccionada de uno o más de monoetanolamina, dietanolamina , trietanolamina, dimetiletanolamina , N-metildietanolamina, monometiletanolamina, 2- (2-aminoetoxi) etanol, aminoetiletanolamina, diisopropanolamina, piperazina y derivados de los mismos. La composición puede ser un inhibidor contaminante derivado de amina, un inhibidor de degradación de amina o ambos.
Otra modalidad comprende un método, generalmente un aditivo de amina que se puede agregar la solución de solvente de amina que es útil para tratar corrientes de alimentación liquidas, corrientes de alimentación gaseosas o ambas, aunque las modalidades no se limitan a estas. En respuesta a agregar el aditivo de amina, la formación de derivado de amina disminuye y/o la degradación de la amina en la solución de solvente de amina disminuye. Estas disminuciones se pueden medir por comparación con un control que no tiene agregado al mismo aditivo de amina. El aditivo de amina puede inhibir la degradación y/u oxidación de una solución de solvente de amina, inhibir un sistema de corrosión y/o inhibir la formación de contaminantes derivados de amina.
Los contaminantes derivados de amina formados en un sistema libre de aditivo de amina pueden incluir sales estables al calor derivadas de amina y/o productos de degradación tales como bicina, THEED o ambos, aunque los contaminantes derivados de amina no se limitan a estos pocos ejemplos. Dado que los contaminantes derivados de amina pueden disminuir en modalidades del método, la solución de solvente de amina se puede regenerar y reutilizar sin que se requiera que se agregue amina fresca a la solución de solvente.
En algunas modalidades, el aditivo de amina puede
ser un derivado de etilenamina que se selecciona de uno o más de: etilendiamina; aminoetiletanolamina; dietilentriamina; trietilentetraamina, tetraetilenpentaamina, pentaetilenhexamina; 1,2-propilendiamina; N- ( 2-hidroxipropil ) etilendiamina ; N-(2-hidroxibutil) etilendiamina; N-' (2-hidroxietil) -1, 2-propilendiamina; N- (2-hidroxipropil) -1, 2-propilendiamina y N- (2-hidroxibutil) -1, 2-propilendiamina, aunque las modalides no se limitan a estas.
Además, la solución de solvente de amina puede incluir uno o más de: monoetanolamina, dietanolamina, trietanolamina, dimetiletanolamina, N-metildietanolamina, monometiletanolamina, 2- ( 2-aminoetoxi) etanol, aminoetiletanolamina, diisopropanolamina, piperazina y derivados de los mismos, nuevamente, en donde las modalidades no se limitan a estos pocos ejemplos.
DESCRIPCION BREVE DE LAS FIGURAS
La figura 1 es un diagrama esquemático de un sistema de tratamiento de amina.
DESCRIPCION DETALLADA
En la siguiente descripción detallada de las modalidades se hace referencia a las figuras anexas las cuales forman parte de la misma y las cuales se muestran a modo de ilustración modalidades especificas en las cuales se puede llevar a la práctica la invención. Debe entenderse
que se pueden utilizar otras modalidades y que se pueden realizar cambios estructurales sin apartarse del alcance de la presente invención.
Bajo ciertas condiciones, la amina en una solución de solvente de amina (por ejemplo tales como las utilizadas para absorber gases ácidos) puede cambiar a una forma menos utilizable tal como uno o más contaminantes derivados de amina. Por ejemplo, un sistema de tratamiento de amina, tal como uno para tratar un liquido o una corriente de alimentación de gas con la solución de solvente de amina, puede proporcionar condiciones para degradar la amina y/o formar contaminantes derivados de amina. De acuerdo con una modalidad de la presente invención, se puede agregar un aditivo de amina a la solución de solvente de amina para reducir la presencia de contaminantes derivados de amina y/o para reducir la cantidad de solución de -solvente de amina que se degrada en los contaminantes derivados de amina. No obstante, las modalidades no se limitan a agregar el aditivo de amina a la solución de solvente de amina; el aditivo de amina se puede agregar a la corriente de alimentación liquida o gaseosa o a ambas corrientes de alimentación y la solución de solvente de amina.
Un tipo de contaminante derivado de amina son sales estables al calor. Las sales estables al calor no son
solo menos utilizables, están asociadas con corrosión al sistema y unen la amina en una solución de solvente de amina volviéndolo incapaz de absorción de gas de ácido. En una modalidad, el aditivo de amina inhibe la formación de las sales estables al calor y/o mantiene la solución de solvente de amina evitando la degradación en sales estables al calor. Una disminución en la presencia de sales estables al calor puede contribuir a una disminución en la corrosión del sistema.
En un sistema de tratamiento de amina, una molécula de amina puede reaccionar con un anión contaminante tal como cloruro, potasio, formiato y/o acetato para formar sales estables al calor; no obstante, las modalidades no se limitan a estos pocos ejemplos. Las sales estables al calor también se pueden formar en un sistema de tratamiento de amina cuando el oxigeno es un contaminante. Por ejemplo, el oxigeno puede oxidar la amina de la solución de solvente de amina para formar ácidos los cuales después forman complejos con cationes (por ejemplo cationes de amina) para formar sales estables al calor. Por supuesto, estos son solo algunos ejemplos de como las sales estables al calor pueden formarse en un sistema de tratamiento de amina y las modalidades no se limitan a estas .
Los productos de degradación derivados de amina
són otro tipo de contaminante derivado de amina. La química para elaborar productos de degradación derivados de amina típicamente es compleja y con frecuencia irreversible. Además, los productos de degradación derivados de amina pueden ser dependientes del solvente. Por ejemplo, en presencia de C02, la monoetanolamina se degrada para formar hidroxietiletilendiamina (HEED) , dietanolamina (DEA) se degrada para formar trishidroxietiletilendiamina (THEED) y diisopropanolamina se degrada para formar hidroximetilpropiloxazolidona . Adicionalmente, la metildietanolamina ( DEA) puede degradarse para formar DEA el cual puede degradarse adicionalmente y en presencia de oxígeno, MDEA puede degradarse para formar bicino. Existen muchas aminas que pueden degradarse y como muchas o más productos de degradación. Por ejemplo, otros tipos conocidos de productos de degradación derivados de amina incluyen imidazolidonas, oxazolidonas, etilendiaminas, ureas, tioureas, piperazinas, etanolaminas y más. Por lo tanto, las modalidades no se limitan a los ejemplos anteriores de aminas y productos de degradación. Además, en cualquier caso, pude existir una combinación de tipos múltiples de contaminantes derivados de amina tales como productos de degradación derivados de amina y/o sales estables al calor. Como se utiliza en la presente, la degradación de una amina/solución de solvente de amina se
refiere a degradación de amina en cualquier producto estable al calor y/o irreversible tal como sales estables al calor, productos de degradación derivados de amina y similares .
En una modalidad, una solución de solvente de amina incluye una amina y agua. 'En una modalidad particular, la amina incluye una o más aminas que son útiles para tratar una corriente de alimentación liquida o gaseosa (en un sistema de tratamiento de amina) con una solución de solvente de amina para eliminar gases ácidos de la corriente de alimentación. Estas aminas se pueden seleccionar de una o más aminas primarias, aminas secundarias y aminas terciarias. En algunas modalidades uno o más absorbentes físicos tales como sulfolano o tetraglima se pueden agregar a la solución de solvente de amina.
En algunas modalidades, la amina en la solución de solvente de amina puede ser una o más alcanolaminas . Las alcanolaminas para tratar una corriente de alimentación líquida o gaseosa se pueden seleccionar de, pero no se limitan a uno o más de: monoetanolamina (MEA), dietanolamina (DEA), trietanolamina (TEA), dimetiletanolamina (DMEA), metildietanolamina (MDEA) , monometiletanolamina ( MEA) , 2- (2-aminoetoxi) etanol, aminoetiletanolamina (AEEA) , diisopropanolamina (DIPA), piperazina y derivados de los mismos.
En algunas modalidades, se agrega un aditivo de amina a la solución de solvente de amina para disminuir la presencia de contaminantes derivados de amina- y/o disminuir la degradación de la amina en la solución de solvente de amina. No obstante, las modalidades no se limitan de esta manera y el aditivo de amina se puede agregar en cualquier punto (o puntos múltiples) de entrada dentro de un sistema amina tal como la corriente de alimentación que va a ser tratada, el agua constitutiva y similares. Los aditivos de amina adecuados incluyen cualquier aditivo de amina o combinaciones de aditivo de amina que resultan en uno o más de los efectos mencionados antes. Los aditivos de amina adecuados pueden ser una diamina, triamina o cualquier otro material que contenga amina y se pueden seleccionar de uno o más de: derivados de etilenamina, propilaminas sustituidas, polioxialquilenaminas, piperazinas sustituidas y derivados de los mismos, aunque las modalidades no están limitadas de esta manera.
En una modalidad, el aditivo de amina agregado a una solución de solvente de amina puede incluir un derivado de etilenamina que se selecciona de uno o más de: etilendiamina (EDA) ; aminoetiletanolamina; dietilentriamina (DETA); trietilentetramina (TETA); tetraetilenpentamina (TEPA) ; pentaetilenhexamina (TEPA) ; pentaetilenhexamina;
1, 2-propilendiamina; N- ( 2-hidroxipropil ) etilendiamina, N-(2-hidroxibutil) etilendiamina; N- ( 2-hidroxietil ) -1, 2-propilendiamina; N- (2-hidroxipropil) -1, 2-propilendiamina; y N- (2-hidroxibutil) -1, 2-propilendiamina . En una modalidad particular, se puede seleccionar tetraetilenopentaamina de uno o más de: 4- (2-aminoetil) -N- (2-aminoetil ) - '-{ 2- { (2-aminoetil) amino } etil } -1 , 2-etandiamina) (AETETA) , N-(2-aminoetil ) - 1 - { 2- { (2-aminoetil) amino } etil } -1, 2-etandiamina) , 1- (2-aminoetil) -4- [ (2-aminoetil) amino] etil] -piperazina) (APEEDA) y 1- [2- [ [2-aminoetil) amino] etil] -amino] etil] -piperazina) (PEDETA), aunque no se limitan de esta manera las modalidades.
El aditivo de amina agregado a la solución de solvente de amina puede incluir una propilamina sustituida. Las propilaminas sustituidas adecuadas incluyen uno o más de dimetilaminopropilamina (DMAPA) , metoxipropilamina (MOPA) , aminopropilmorfolina (APM) , N, N-dimetilaminoetil 3-aminopropil éter o (2- (2- [ (3-aminopropil) metilamino] -etoxi) etil) dimetilamina, aunque no se limitan de esta manera las modalidades.
Los aditivos de amina de polioxialquilenaminas adecuados incluyen aquellos que tienen la fórmula:
NH2CH (CH3) CH2- [OCH2CH (CH3) ] X-NH2.
en donde X está entre 2 y 70. Los ejemplos no limitantes de tales polioxialquilenaminas incluyen el
aditivo JEFA INE D-230 (NH2CH (CH3) CH2- [OCH2CH (CH3) 2-5"NH2, peso molecular « 230), el aditivo JEFAMINEMR D-400 (NH2CH(CH3)CH2- [OCH2CH(CH3) 6i-NH2, peso molecular ~ 430), el aditivo JEFAMINEMR D-2000 (NH2CH (CH3) CH2- [OCH2CH (CH3) 3-NH2, peso molecular ~ 2,000), y otros productos similares elaborados de una estructura principal de óxido de etileno con un remate de óxido de propileno. Los productos el aditivo JEFAMINEMR están disponibles de Hunstman, The Woodlands, Texas.
Los aditivos de amina adecuados también incluyen piperazinas sustituidas que se seleccionan de uno o más de 1- (2-aminoetil) -4- [ (2-aminoetil) amino] etil] -piperazina) (APEEDA) , 1- [2- [ [2-aminoetil) amino] etil] -amino] etil-piperazina) (PEDETA) y N-aminoetilpiperazina (AEP) , aunque las modalidades no se limitan a estas.
En una modalidad dada, el aditivo de amina puede ser cualquiera de los aditivos 'de amina anteriores, sólo o en combinación. En una modalidad, se agrega el aditivo de amina (sólo o en combinación) en una cantidad tal que su concentración es desde aproximadamente 0.005% hasta aproximadamente 7% en peso de la composición total de la solución de solvente de amina y el aditivo de amina. En otra modalidad, el aditivo de amina (sólo en combinación) se agrega en una cantidad desde aproximadamente 0.005% hasta aproximadamente 3% en peso de la composición total de
la solución de solvente de amina y el aditivo de amina. En otra modalidad adicional, el aditivo de amina (sólo o en combinación) se agrega en una cantidad desde aproximadamente 0.2% hasta aproximadamente 1% en peso de la composición total de la solución de solvente de amina y el aditivo de amina. En una modalidad, la cantidad total del aditivo de amina en relación a la composición total de la solución de solvente de amina y el aditivo de amina se mantiene constante durante el procedimiento de tratamiento de gas, como en un procedimiento del tratamiento de gas continuo .
Con referencia a la figura 1, se muestra un diagrama esquemático de un sistema de tratamiento de amina. En este ejemplo, el sistema de tratamiento de amina es uno para tratar gases ácidos a partir de gas y de hidrocarburos procesados. No obstante, las modalidades no se limitan a este ejemplo y el aditivo de amina se puede agregar a una diversidad de sistemas de tratamiento de amina. Por ejemplo, en algunas modalidades, el aditivo de amina se puede agregar a un sistema de tratamiento de amina para eliminar gases de ácido y en otra modalidad el aditivo de amina se puede agregar a una unidad de captación de dióxido de carbono, aunque las modalidades no se limitan a estas.
En el sistema de tratamiento de la figura 1, la corriente 12 de alimentación entra al sistema de
tratamiento de amina en un separador 14, en donde los gases se separan de líquidos. La corriente 12 de alimentación puede ser cualquier corriente de alimentación tal como un gas o un líquido, la cual posiblemente también incluye un aditivo de amina. En una modalidad, la corriente 12 de alimentación es una que contiene cualquier combinación de H2S, CO2, gases de ácido similares y 02. Los gases 12 de alimentación pueden ser cualquier tipo de gas que incluye corrientes de gas de desperdicio tales como corrientes de gas de escape, gas de horno, gas de horno de reverberación, gases de escape de regenerador, gas de desperdicio y combinaciones de los mismos. Los gases de alimentación son bombeados a una entrada 16 absorbedora y los líquidos de alimentación se transmiten hacia fuera del separador 14 en la salida 18 del separador.
En un absorbedor 20, los gases de alimentación están en comunicación fluida con una solución de solvente de amina y un aditivo de amina. El absorbedor 20 puede ser una columna (u otro dispositivo de mezclado) con una solución de solvente de amina líquida circulante y un aditivo de amina introducido en la entrada 22 superior del absorbedor. Se puede obtener comunicación fluida como la solución de solvente de amina y el flujo de aditivo de amina hacia abajo de las bandejas o del empacado (no mostrado) en el absorbedor 20 y el gas de alimentación se
desplaza hacia arriba entre las bandejas o el empacado desde la entrada 16 del absorbedor. Después de interactuar con la solución de solvente de amina y el aditivo de amina, los gases de alimentación tratados se transmiten desde el absorbedor 20 a través de una salida 84 de absorbedor superior .
La solución de solvente de amina y los gases absorbidos que contienen aditivo de amina (por ejemplo H2S, y CO2) se recolectan en el fondo del absorbedor 20 y se transmiten a través de una salida 88 de absorbedor inferior a un tanque 24 de depuración. En el tanque 24 de depuración, la solución de solvente de amina y el aditivo de amina se someten a una presión disminuida. Los gases solubles son transmitidos desde una primera salida 26 del tanque 24 de depuración y los líquidos de hidrocarburos se recolectan y transmiten desde una segunda salida 28 del tanque 24 de depuración. La solución de solvente de amina y el aditivo de amina se transmiten a través de una tercera salida 30 del tanque 24 de depuración a una entrada 36 de un intercambiador 32 de calor. La solución de solvente de amina y el aditivo de amina se calientan en el intercambiador 32 de calor y se transmiten a una entrada 34 de un regenerador 40. En el regenerador 40, los gases que incluyen H2S y C02 se separan por ebullición y se transmiten a través de una salida 42 de regenerador superior para
tratamiento subsecuente. Un condensador 44 de reflujo y un acumulador 46 de reflujo condensan y acumulan para recirculación a través del regenerador 40 un condensado de agua contenida en los gases superiores. El agua de acumulación se introduce en el sistema en la entrada 48. En una modalidad, el aditivo de amina puede entrar al sistema de tratamiento de amina via el agua de acumulación. El agua de acumulación y el condensado del acumulador 46 se bombean a una entrada 50 de regenerador con una bomba 56.
Una porción de la solución de solvente de amina y el aditivo de amina se hacen recircular desde una salida 54 de regenerador inferior a través de un rehervidor 60. La solución de solvente de amina y el aditivo de amina se calientan en el rehervidor 60 a sus puntos de ebullición. Una segunda porción de la solución de solvente de amina y el aditivo de amina se recolectan del regenerador 40 y se transmiten a una entrada 58 del intercambiador 32 de calor.
La solución de solvente de amina y el aditivo de amina se transmiten desde una salida 64 del intercambiador 32 de calor por medio de una bomba 66 a un filtro 70. Una porción de la solución de solvente de amina y el aditivo de amina se filtran en el filtro 70. La solución de solvente de amina y el aditivo de amina después se enfrian adicionalmente en el enfriador 80 de amina y se bombean por una bomba 82 a la entrada 22 superior del absorbedor. De
este modo, en una modalidad, la solución de solvente de amina y el aditivo de amina se pueden regenerar y reutilizar para que circulen dentro del sistema de tratamiento de amina sin que se requiera que se agregue amina fresca al sistema para reabastecer la solución de solvente de amina debido a la presencia de contaminantes derivados de amina.
En general, resulta adecuado llevar a cabo el procedimiento en temperaturas desde aproximadamente 0°C hasta aproximadamente 200°C, de manera preferible desde aproximadamente 20°C hasta aproximadamente 150°C y a presiones desde aproximadamente 69 mPa (0.01 psi) hasta aproximadamente 6.8 mPa (10,000 psi), de manera preferible desde aproximadamente 0.1 69 kPa (0.1 psi) hasta 10.3 mPa (1500 psi) .
En una modalidad, el aditivo de amina se puede agregar en cualquier parte dentro del sistema de manera tal que el aditivo se acumule en la solución de solvente de amina. Por ejemplo, el aditivo de amina se puede agregar a la solución de solvente de amina antes de su uso en el sistema de tratamiento de amina, se puede agregar a la corriente de alimentación o se puede agregar a ambas. Además, el aditivo de amina se puede agregar al sistema de tratamiento de amina por medio de agua de acumulación o cualquier otra unión en el sistema de tratamiento de amina.
EJEMPLOS
Se proporcionan los siguientes ejemplos no limitantes para ilustrar adicionalmente las modalidades descritas en la presente. No obstante, los ejemplos no se pretende que sean totalmente incluyentes y no se pretende que limiten el alcance de las modalidades descritas en la presente .
En los siguientes ejemplos, la presencia de los contaminantes derivados de amina en muestras de prueba que contienen una solución de solvente de amina y un aditivo de amina en comparación con su presencia y muestras control sin el aditivo de amina. Generalmente, las muestras control y de prueba se preparan al agregar una solución de muestra (de prueba o control, de acuerdo con el ejemplo/experimento particular) a un matraz de reacción de 1 litro equipado con un condensador de agua fría, termómetro y un tubo burbujeador. El matraz de reacción se calienta con una mantilla; la solución de muestra en la misma se calienta a aproximadamente 90°C durante el desarrollo del experimento. Se utiliza un tubo burbujeador para burbujear una corriente de alimentación, aire, a través de cada solución de muestra a una velocidad de 0.25 litros/min. Se agrega agua desionizada a cada solución de muestra según se necesite cuando se percibe evaporación de agua de la solución de muestra .
La presencia de contaminantes derivados de amina se determina de dos maneras. Una manera es buscar las muestras para ver si han cambiado de color. Generalmente, las muestras son incoloras al inicio de los experimentos y se observan visualmente para cambio de color cada día posteriormente durante 7 días. Si el color de la muestra cambia entonces están presentes contaminantes derivados de amina en esa muestra. Otra manera es determinar vía cromatografía iónica de la concentración de los contaminantes derivados de amina en cada solución de muestra. Generalmente, las concentraciones para cada solución de muestra se determinan antes de que el experimento comience y siete días después.
De manera adicional, el contenido de amina total se determina para cada muestra; las mediciones se toman antes de que comience el experimento y siete días después de calentamiento. El contenido de amina total se determina por titulación y/o cromatografía de iones. Además, en algunos experimentos, se determina el porcentaje de solución de solvente de amina tanto antes de que comience el experimento como siete días después. Estos porcentajes se determinan por titulación y/o cromatografía de iones. Los resultados del análisis cuantitativo (por ejemplo cromatografía/titulación) se normalizan a una base sin agua dado que el agua varía en las muestras.
EJEMPLOS 1-4
Con referencia a la Tabla 1 y a la Tabla 2, el Ejemplo 1 es una muestra control y los Ejemplos 2-4 son muestras de prueba, los cuales ilustran la eficacia del aditivo de amina de una tetraetilenpentamina (TEPA) cuando se agrega a la solución de solvente de amina 2- (2-aminoetoxi ) etanol . En los Ejemplos 2-4, se utiliza TEPA en 0.2-1.0% en peso de la muestra de prueba total: La solución de solvente de amina, la cual incluye agua y un aditivo de amina. 2- (2~aminoetoxi) etanol y TEPA están disponibles de Huntsman, The oodlands, Texas.
Con referencia a la Tabla 1, la muestra control, Ejemplo 1, cambia de Clara a ámbar después de un dia y a café después de seis días. No obstante, las muestras de prueba, Ejemplos 2-4, permanecen claras durante los siete días completos del experimento. De esta manera, determinado por la carencia de cambios de color en los Ejemplos 2-4, cantidades pequeñas de TEPA disminuyen fuertemente la formación de contaminantes derivados de amina.
TABLA 1
# de Ejemplo 1 2 3 4
2-(2-aminoetoxi)etanol 400 398.4 356 392 (gramos)
TEPA (gramos) 0 1.6 4.0 8.0
TEPA, % 0 0.2 0.5 1.0
Agua (gramos) 400 400 440 400
Apariencia
Inicio Clara Clara Clara Clara
Día 1 Ambar Clara Clara Clara
Día 2 Rojo Clara Clara Clara
Día 3 Rojo Clara Clara Clara
Día 4 Rojo Clara Clara Clara
Día 5 Rojo Clara Clara Clara
Día 6 Café Clara Clara Clara
Día 7 Café Clara Clara Clara
Con referencia a la Tabla 2, las muestras para los Ejemplos 1-4 se prueban para la producción de ciertas sales estables al calor y para el contenido de amina total. Como se esperaba, después de siete días de incubación de la muestra control, Ejemplo 1, existe un gran incremento en la concentración de sales estables al calor y una disminución en el contenido de amina. En contraste, en las muestras de prueba, Ejemplos 2-4, se forma menos por dentro y las otras sales no se detectan. Además, la concentración de amina total (miliequivalentes/grano) permanece algo en las muestras de prueba en comparación con el control. Como se muestra en la Tabla 2, el contenido de amina total de la muestra control, Ejemplo 1, disminuye de 9.66 a 5.36 meg/g, una caída de 4.3 meq/g mientras que en el Ejemplo 4 la adición de TEPA 1% resulta en un únicamente una caída de
1.1 meq/g.
TABLA 2
Resultados analíticos de 2- (2-aminoetoxi) etanol con TEPA - Base libre de a ua
EJEMPLOS 5-7
Con referencia a la Tabla 3 y a la Tabla 4 , el Ejemplo 5 es una muestra control (sin un aditivo de amina) y los Ejemplos 6 y 7 son muestras de prueba con el aditivo de amina TEPA agregado al mismo. En los Ejemplos 6 y 7, se agrega TEPA en 0.2% y 1.0% de la solución total, respectivamente. La solución de solvente de amina probada en estos ejemplos es metildietanolamina (MDEA) , la cual está disponible de Huntsman, The oodlands, Texas.
Con referencia a la Tabla 3, el cambio de coloración se observa en la muestra control en el día 2 con un cable de color oscuro en el día 6. En contraste, la muestra de prueba del Ejemplo 6 está ligeramente coloreada en el día 7, mientras que la muestra de prueba del
Ejemplo 7 permanece incolora durante la duración del experimento. De esta manera, nuevamente, en comparación con la muestra control, las muestras de prueba tienen poco o nulo cambio de color, lo que indica que el aditivo de amina disminuye o evita que se formen contaminantes derivados de amina .
TABLA 3
Como se muestra en la Tabla 4, la adición de TEPA muestras de prueba disminuye la formación de sal estable
al calor y una disminución en la fuerza de amina. Por ejemplo, en el Ejemplo 5, la muestra control de ppm de cada sal aumentó después de 7 días, pero en comparación, Ejemplos 6 y 7, las cuales son muestras de prueba, la concentración de sales estables al calor permanece baja. Además, la concentración de amina total disminuye en el control pero la disminución observada en las muestras de prueba es comparativamente pequeña. En estos ejemplos, el porcentaje de solución de solvente de amina también se mide después de 7 días. En la muestra control existe una disminución cercana a 30% en la solución de solvente de amina. En contraste, las muestras de prueba, la solución de solvente de amina disminuye un máximo de sólo aproximadamente 3%. Tomados juntos, estos resultados indican que, en presencia de TEPA, la solución de solvente de amina no se degrada tan fácilmente y los contaminantes derivados de amina no se forman tan fácilmente en comparación con una solución de solvente de amina que carece de TEPA.
TABLA 4
% de TEPA 0 0.2 1
# de Ejemplo 5 6 7
Dia 0 Dia 7 Dia 0 Dia 7 Dia 0 Dia 7
Acetato, ppm 3 228 0 13 6 4
Glicolato, ppm 0 703 0 56 0 0
% de TEPA 0 0.2 1
# de Ejemplo 5 6 7
Lactato, ppm 0 434 0 28 4 0
MDEA, % 100 71.4 100 98.8 100 97.0
Amina total, 8.4 7.6 9.0 8.3 8.6 8.5 meq/g
EJEMPLOS 8-11
Con referencia a la tabla 5 y a la tabla ejemplo 8 es una muestra control de solución de solvente de amina monoetanolamina (MEA) y los ejemplos 9-11 son muestras de prueba que tienen el aditivo de amina TEPA agregado a MEA. La concentración de TEPA en los ejemplos 9-11 es de 0.2-1.0% en peso de la solución de muestra total.
Con referencia a la tabla 5 siguiente, TEPA no tiene un efecto definido para evitar el cambio de coloración de la muestra. No obstante, como se muestra en la tabla 6, TEPA afecta la formación de sal en las muestras de prueba.
TABLA 5
# de ejemplo 8 9 10 11
MEA (gramos) 400 358.4 396 392
TEPA (gramos) 0 1.6 4.0 8.0
TEPA, % 0 0.2 0.5 1.0 agua (gramos) 400 440 400 400 apariencia
inicio claro claro claro claro
día 1 ámbar rojo claro ámbar día 2 rojo café ámbar roj o día 3 rojo café oscuro roj o rojo día 4 rojo café oscuro rojo rojo día 5 rojo café oscuro rojo roj o día 6 rojo café oscuro rojo rojo día 7 rojo café oscuro rojo rojo
Con referencia a la tabla 6, los contaminantes derivados de amina tales como acetato, formiato, glicolato y lactato están disminuidos en las muestras de prueba en comparación con el control. Además, la fuerza de amina MEA permanece relativamente alta en las muestras de prueba en comparación con el control.
TABLA 6
EJEMPLOS 12-14
Con referencia a la tabla 7, los ejemplos 12 a 14 se completaron para probar otras aminas en soluciones MDEA tales como dimetilaminopropilamina (DMAPA), aditivo
JEFFAMINE D-230 y aminoetiletanolamina (AEEA) . Cada una de las siguientes sustancias químicas está disponible de Huntsman. Estos experimentos se llevaron a cabo de la misma manera que en experimentos anteriores. Los resultados se presentan en una base libre de agua debido a ligeras diferencias en el contenido de agua de las soluciones de las muestras finales. Como se muestra en la tabla 7, DMAPA, el aditivo JEFFAMINEMR D-230, AEEA Y TEPA (del ejemplo 7) todos disminuyeron la pérdida de contenido de amina total de las soluciones finales.
TABLA 7
EJEMPLOS 15-18
completaron los ejemplos 15 a 18 para proba otros aditivos de amina tales como DMAPA; el aditivo JEFFAMINEMR D-230 y AEEA en una solución de solvente de amina 2- (2-aminoetoxi ) etanol. Estos experimentos se llevaron a cabo de la misma manera que los experimentos
anteriores. Los resultados se presentan en una base libre de agua debido a las ligeras diferencias en el contenido de agua de las soluciones de la muestra final. Como se muestra en la tabla 8, DMAPA; el aditivo JEFFAMINEMR D-230, AEEA y TEPA (del ejemplo 7) disminuye la pérdida de contenido de amina total de la solución disolvente de amina versus sin adición de aditivo de amina (ejemplo 1) .
TABLA 8
EJEMPLOS 19-21
Se completaron los ejemplos 19 a 21 para probar otros aditivos de amina tales como DMAPA; el aditivo JEFFAMINEMR D-230 y AEEA en una solución de solvente de amina MEA. Estos experimentos se llevaron a cabo de la misma manera que en los experimentos anteriores. Los resultados se presentan en una base libre de agua debido a las ligeras diferencias en el contenido de agua de las soluciones de la muestra final. Como se muestra en la tabla
9, DMAPA; el aditivo JEFFA INE D-230, AEEA y TEPA (del ejemplo 7) disminuyen la pérdida de contenido de amina total de la solución de solvente de amina versus la carencia de adición de cualquier otro aditivo de amina a la solución (ejemplo 8) . La sal formiato disminuye de manera significativa en las muestras en donde sé utilizó el aditivo JEFFA INEMR D-230 (ejemplo 20) o TEPA (ejemplo 9) .
TABLA 9
En las modalidades anteriores, la formación de contaminantes derivados de amina, la pérdida de contenido de amina y/o la pérdida en porcentaje de amina disminuyeron en respuesta a la adición de un aditivo de amina agregado a una solución de solvente de amina. Estos resultados se pueden traducir a aplicaciones comerciales/industriales en donde la disminución en la formación de contaminante derivado de amina y el mantenimiento de la concentración de
solvente de amina puede ayudar a disminuir el desempeño de un sistema pobre y la corrosión.
EJEMPLO 22-25
Se llevaron a cabo otro conjunto de experimentos en una planta de operación con un sistema de tratamiento de amina. El sistema de tratamiento de amina de la planta similar al del sistema de la figura 1. No obstante, en este caso, hubo dos sistemas de tratamiento de amina (sistema 1 y sistema 2), cada uno operando con una velocidad de circulación de 378 litros (100 galones) por minuto. Además, la misma corriente de alimentación de gas se trató por ambos sistemas. Por ejemplo, con referencia nuevamente a la figura 1, la corriente 12 de alimentación se divide de manera que una porción se dirige al sistema 1 y el resto se dirige al sistema 2. La solución de solvente de amina circulante a través de ambos sistemas es una combinación de MDEA, DEA y agua, el % en peso de amina en la combinación es de 45% del peso total de la solución de solvente. El sistema 1 es el sistema de prueba que tiene una dosis del aditivo de amina TEPA agregado al mismo y el sistema 2 es el control.
Al mismo tiempo se llevaron a cabo experimentos, el sistema 1 está en el procedimiento de arranque mientras el sistema 2 ha estado operando durante aproximadamente 45 días. De este modo, al inicio de los experimentos, los
contaminantes derivados de amina en el sistema 1 (ejemplo 22) son relativamente bajos. Pero como se puede ver en el ejemplo 24, una cantidad considerable de contaminantes derivados de amina ya se ha acumulado en el sistema 2 durante los 45 días previos. En estos experimentos, se determinaron las concentraciones de aditivo de amina por cromatografía líquida/espectrometría de masas y se determinaron las concentraciones de los contaminantes derivados de amina, bicina y formiato por cromatografía iónica mientras que las concentraciones del contaminante derivado de amina THEED se determinaron por cromatografía líquida. Los resultados del ejemplo se normalizan a una base libre de agua.
Con referencia a la tabla 10, después de operar durante 2 semanas, cada sistema se muestrea y se prueba como se describe en lo anterior. De manera notable, los resultados obtenidos en un sistema de operación confirman lo observado en el laboratorio. Por ejemplo, en el sistema 2 de control, los contaminantes derivados de amina, bicina, formiato y THEED cada uno aumentó en las dos semanas en donde la bicina aumentó en 3,304 ppm, los formiatos aumentaron en 415 ppm y THEED aumentó en 1,704 ppm. En contraste, en el sistema 1, la bicina aumentó solamente 19 ppm, el formiato aumentó a 307 ppm y THEED aumentó a solo 323 ppm. Se hace notar que los aniones
formados en el sistema 1 son principalmente formiatos sin cantidades apreciables de otros aniones encontrados.
TABLA 10
De esta manera, en respuesta a la adición del aditivo de amina TEPA, tanto la formación de contaminantes derivados de amina como la degradación de amina disminuyó en la solución de solvente de amina en comparación con un sistema libre de aditivo de amina. Los aditivos de amina de esta manera pueden actuar como inhibidores de degradación, inhibidores de contaminante derivado de amina o ambos. Cuando los contaminantes derivados de amina no se acumulan y la amina en la solución de solvente no disminuye, el sistema opera más eficientemente, no sufre de tanta corrosión y puede ser operado por un periodo de tiempo más prolongado sin necesidad de agregar amina fresca a la solución de solvente. De esta manera, los aditivos de amina también pueden ser inhibidores de corrosión.
La materia objeto descrita en lo anterior debe considerarse ilustrativa y no limitante, y las reivindicaciones anexas deben entenderse que abarcan la totalidad de estas modificaciones, incrementos y otras modalidades las cuales se encuentran dentro del debido alcance de la presente invención. Por lo tanto, ' en el grado máximo permitido por la ley, el alcance de la presente invención estará determinado por la interpretación más amplia permisible de las siguientes reivindicaciones y sus equivalentes y no se restringirá o limitará por la descripción detallada precedente.
Claims (18)
1. Método que comprende: tratar una corriente de alimentación de liquido o gas con una solución de solvente de amina; agregar un aditivo de amina a la solución de solvente de amina, la corriente de alimentación de liquido o gas, o ambas; y en respuesta a esto, disminuir la presencia de un contaminante derivado de amina, disminuir la degradación de la amina en la solución de solvente de amina o ambos, en comparación con la que se habría presentado en una solución de solvente de amina libre de aditivo de amina, líquido o gas, o ambos.
2. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde la disminución de la presencia de un contaminante derivado de amina incluye disminuir la presencia de una sal estable al calor, un producto de degradación derivado de amina o ambos en un sistema de tratamiento de amina de manera que la solución de solvente de amina que contiene el aditivo de amina se puede regenerar y reutilizar dentro del sistema de tratamiento de sin que se requiera amina fresca que se agregue para reabastecer la solución de solvente de amina debido a la formación de contaminantes derivados de amina.
3. Método como se describe en la reivindicación 2, en donde la adición del aditivo de amina a la solución de solvente de amina, líquido o gas tratado, o ambos incluye agregar el aditivo de amina a la solución de solvente de amina, liquido o gas tratado o ambos en cualquier unión en el sistema de tratamiento de amina.
4. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde la adición de un aditivo de amina incluye agregar un derivado de etilendiamina que se selecciona de uno o más de etilendiamina; aminoetanolamina; dietilentriamina; trietilentetramina; tetraetilenpentamina; pentaetilenhexamina; 1, 2-propilendiamina; N-(2-hidroxipropil ) etilendiamina; N- (2-hidroxibutil) etilendiamina; N- (2-hidroxietil) -1, 2-propilendiamina ; N- (2-hidroxipropil) -1, 2-propilendiamina; y N- (2-hidroxibutil) ~1, 2-propilendiamina.
5. Método como se describe en la reivindicación 4, en donde la adición de una adición de tetraetilenpentamina incluye agregar una tetraetilenpentamina que se selecciona de uno o más de: N-(2-aminoetil ) - ' - { 2- { (2-aminoetil ) amino } etil } -1 , 2-etandiamina) , 4- (2-aminoetil) -N- (2-aminoetil) - ' - { 2- { (2-aminoetil) aitino}etil}-l, 2-etandiamiLina) , 1- (2-ammoetil) -4- [ (2-aminoetil) amino] etil] -piperazina) y 1— [2— [ [2— aminoetil) amino] etil-amino] etil] -piperazina.
6. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde la adición de un aditivo de amina incluye agregar un polialquileno de fórmula: NH2CH (CH3) CH2- [OCH2CH (CH3) IX-NH2, en donde X está entre 2 y 70.
7. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde la adición de un aditivo de amina incluye agregar una propilamina sustituida que se selecciona de uno o ' más de: dimetilaminopropilamina, metoxipropilamina, aminopropilmorfolina, N,N-dimetilaminoetil 3-aminopropiléter o (2- (2- [(3-aminopropil) metilamino] etoxi) etil) dimetilamina .
8. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde la adición de un aditivo de amina incluye agregar una piperazina sustituida que se selecciona de uno o más de: 1- (aminoetil) -4-[ (2aminoetil) amino] etil] -piperazina) , 1- [2- [ Ilaminoetil) amino] etil] -amino] etil] -piperazina) y N-aminoetilpiperazina .
9. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde la adición de un aditivo de amina incluye agregar el aditivo de amina en una cantidad de 0.005% a 7% de la composición total de la solución de solvente de amina y el aditivo de amina.
10. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde la adición de un aditivo de amina incluye agregar el aditivo de amina en una cantidad desde 0.05% a 3% de la composición total de la solución de solvente de amina y el aditivo de amina.
11. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde la adición de un aditivo de amina incluye agregar un aditivo de amina en una cantidad desde 0.2% a 1% de la composición total de la solución de solvente de amina y el aditivo de amina.
12. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde el tratamiento de una corriente de alimentación liquida o gaseosa con una solución de solvente de amina incluye tratar la corriente de alimentación liquida o gaseosa con una solución de solvente de amina que se selecciona de uno o más de: monoetanolamina, dietanolamina, trietanolamina , dimetiletanolamina, N-metildietanolamina , monometiletanolamina, 2- (2-aminoetoxi) etanol, aminoetiletanolamina, diisopropanolamina, piperazina y derivados de los mismos.
13. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde el tratamiento de una corriente de alimentación liquida o gasesa con un tratamiento de solución de solvente de amina incluye absorber gases ácidos de la corriente de alimentación liquida o gaseosa en donde la adición del aditivo de amina a la solución de solvente de amina incluye agregar un aditivo de amina que es un inhibidor de degradación de amina, inhibidor de contaminante derivado de amina o un inhibidor de corrosión.
14. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde la disminución de la formación de los contaminantes derivados de amina incluye disminuir la formación de sales estables al calor derivadas de amina, productos de degradación derivados de amina o ambos.
15. Una composición, que comprende: un aditivo de amina que se selecciona de uno o más de: aminoetiletanolamina, tetraetilenpentamina, dimetilaminopropilamina y una polialquilenamina ; una solución de solvente de amina que se selecciona de uno o más de: monoetanolamina, dietanolamina, trietanolamina, dimetiletanolamina, N-metildietanolamina, monometiletanolamina, 2- (2-aminoetoxi) etanol, aminoetiletanolamina, diisopropanolamina, piperazina y derivados de los mismos; y agua.
16. Composición como se describe en la reivindicación 15, en donde el aditivo de amina es de 0.05% a 3% de la composición total.
17. Composición como se describe en la reivindicación 15, en donde la composición es un inhibidor contaminante derivado de amina.
18. Composición como se describe en la reivindicación 15, en donde la composición es un inhibidor de degradación de amina.
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