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WO2013174904A1 - Procede de decarbonatation de fumees - Google Patents

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WO2013174904A1
WO2013174904A1 PCT/EP2013/060582 EP2013060582W WO2013174904A1 WO 2013174904 A1 WO2013174904 A1 WO 2013174904A1 EP 2013060582 W EP2013060582 W EP 2013060582W WO 2013174904 A1 WO2013174904 A1 WO 2013174904A1
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WO
WIPO (PCT)
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absorbent solution
smoke
volume
amine
weight
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2013/060582
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English (en)
Inventor
Claire Weiss
Renaud Cadours
Jing Zhao
Virenkumar SHAH
Damien Roquet
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TotalEnergies SE
Original Assignee
Total SE
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Publication date
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    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Definitions

  • the present invention relates to a process for decarbonating fumes, in other words a process for removing carbon dioxide contained in fumes.
  • the invention finds its application in the treatment of combustion fumes, including combustion fumes from the combustion of hydrocarbons for example in thermal power plants, and in various industries such as cement manufacturing, refining, steelmaking, petrochemicals, and the biomass industry.
  • gaseous effluents such as natural gas, synthesis gases, combustion fumes, tail gases, and biomass fermentation gases
  • deacidification of gaseous effluents is generally carried out by washing with a solvent.
  • this solvent is closely related to the nature of the gaseous effluent to be treated and the solvent is generally chosen so that the treated gas meets a specific specification, so as to selectively remove an impurity, and so that the solvent is thermally and chemically stable vis-à-vis the various compounds present in the gaseous effluent.
  • the typical composition in volume% of a gaseous effluent that can be qualified as smoke is generally the following, without taking into account the amount of water saturating this effluent under the temperature and pressure conditions in which it is placed. available :
  • impurities such as sulfur oxides SO x , nitrogen oxides NO x , argon, and particles may also be present in smaller amounts, these impurities generally represent less than 2% by volume of the effluent.
  • the flue gas temperature is generally between 20 ° C and 180 ° C, the pressure is generally between 1 and 15 bar.
  • the solvent must allow a selective absorption of carbon dioxide with respect to nitrogen, it must be chemically stable especially with respect to the impurities of the effluent, namely essentially oxygen, sulfur oxides SO x and nitrogen oxides NO x , and must have a low vapor pressure, in order to limit solvent losses at the top of the deacidification column.
  • the absorbed CO 2 reacts with the alkanolamine present in solution, according to an exothermic reaction.
  • the rate of the reaction, its exothermicity, the stability of the reaction products, and the corrosiveness of the solution decrease with the increase of the degree of substitution of the nitrogen atom of the alkanolamine molecule.
  • Tertiary alkanolamines have the problem of a limited capacity, but also of a chemical association with slow CO 2 before the transfer phenomena, which implies that particular attention must be paid to the design of the absorbers.
  • the secondary alkanolamines, and especially the primary alkanolamines will therefore generally be preferred to tertiary alkanolamines, despite the higher risks of corrosion and chemical degradation of the solvent.
  • MCA monoethanolamine
  • hot aqueous solutions of carbonates can be used as a solvent for CO 2 absorption as mentioned in Arthur L. Kohi and Richard B. Nielsen's Gas Purification. , Gulf Professional Publishing, 1997 already cited.
  • the mode of action of hot aqueous solutions of carbonates is based on the absorption of CO 2 in the aqueous solution, followed by the chemical reaction of CO 2 with the carbonates.
  • additives make it possible to optimize the effectiveness of the solvent.
  • additives are mostly primary or secondary amines, such as diethanolamine (DEA).
  • DEA diethanolamine
  • US-B2-6, 579, 343 discloses a method of purifying a gas in which the gas is contacted with an ionic liquid.
  • GB-A-1388497 discloses a process for removing a compound selected from oxygen, iodine, methyl iodide, and oxides of carbon, sulfur and nitrogen comprising less than three oxygen atoms, of a gaseous mixture containing it, wherein the gaseous mixture is brought into contact in an absorption zone at a pressure above atmospheric pressure, with a liquid fluorocarbon.
  • the gaseous mixture may include other compounds such as air, hydrocarbons such as methane and natural gas, and various impurities such as sulfS hydrogen sulfide, ammonia, hydrogen or helium.
  • fluorocarbons are particularly suitable for decarbonation. Indeed, the presence of fluorine atoms on the carbon chain confers on these molecules the property of absorbing carbon dioxide, which can be up to 500% by volume, at 25 ° C., this absorption of CO 2 being performed selectively with respect to oxygen.
  • fluorocarbon-based solvents are strongly penalized by their physicochemical properties such as density and viscosity.
  • This regeneration step generally thermal, involves three mechanisms respectively related to the sensible heat of the absorbent solution, its heat of vaporization, and the enthalpy of binding between the absorbed species and the absorbent solution.
  • the binding energy is all the more important because a chemical reaction makes it possible to shift the solubility equilibria.
  • the heat of vaporization of the solvent is to be taken into account since the thermal regeneration step requires the vaporization of a non-negligible fraction of the solvent, such as water, in order to achieve a "stripping" effect favoring the elimination acid gases contained in the solvent to be regenerated.
  • the documents FR-A-2898284, FR-A-2900842 and FR-A-2900843 propose the use of a chemical absorbent solution, containing an alkanolamine whose products of reaction with CO 2 are immiscible with the non-carbonated alkanolamine.
  • This property of the alkanolamine produces a demixing phenomenon, between a first phase containing the non-reactive alkanolamine on the one hand, and a second phase containing the salts resulting from the reaction between the alkanolamine and the CO 2 on the other hand. . Only the second phase is regenerated by distillation, which makes it possible to minimize the energy required for the regeneration of the absorbent solution.
  • the main difficulty of this technology lies in the control of the demixing phenomenon which should not penalize the transfer phenomena, which can lead to a limitation of the amount of CO 2 that can be absorbed by a given volume of absorbent solution.
  • the object of the present invention is to provide a process for decarbonating fumes containing carbon dioxide which, among other things, meets this need.
  • the object of the present invention is still to provide a method for decarbonating a smoke which does not have the disadvantages, defects, limitations and disadvantages of the processes of the prior art, and which solves the problems of the processes of the prior art.
  • a decarbonation process of a smoke containing carbon dioxide comprising a step of contacting said smoke with an absorbent solution comprising, preferably constituted by at least one amine, water and at least one C 2 -C 4 thioalkanol.
  • the method according to the invention is fundamentally different from the processes of the prior art in that it implements a specific absorbent solution, and in some cases new, for the treatment of specific gaseous effluents that are fumes.
  • absorbent solutions used in the process according to the invention are certainly already known and have been used in a process for simultaneously removing mercaptans and other acid gases.
  • this process which was the subject of the application WO-A1-2007 / 083012 (FR-A1-2896244) is exclusively used for the treatment of gaseous mixtures, such as natural gases, essentially consisting of hydrocarbons, and containing little or no nitrogen and oxygen.
  • gaseous mixtures are totally different from the fumes treated by the process according to the invention, which generally contain a major proportion of nitrogen and a large proportion of oxygen.
  • the process according to the invention is designed to eliminate, selectively absorb CO2 relative to nitrogen in fumes.
  • the absorbent solutions comprising, preferably at least one amine, water and at least one C2-C4 thioalkanol, some of which have already been used for the total purification of mixtures essentially hydrocarbon gases containing mercaptans and / or acid gases as impurities could also be successfully used to selectively remove the CO2 contained in fumes from the nitrogen.
  • All the absorbent solutions used in the process according to the invention whether already known, such as the water-diethanolamine-thiodiglycol absorbing solution, or not, have the advantage of having a high reactivity with respect to CO2 and a high selectivity to preferentially absorb the CO2 contained in fumes, compared to nitrogen.
  • absorbent solutions which are suitable for the overall and non-selective removal of all acid gases from essentially hydrocarbon gas mixtures may also be suitable for the selective removal of CO2 from nitrogen from fumes. which are specific gas mixtures essentially nitrogenous and free of hydrocarbons.
  • the decarbonation process of a smoke according to the invention meets the needs mentioned above, it does not have the disadvantages, defects, limitations and disadvantages of the processes of the prior art, and it provides a solution to the problems of the processes of the invention. prior art.
  • the method according to the invention makes it possible to reduce the capital expenditure (“CAPEX”) and operating expenses (“OPEX”) of the flue gas treatment installations, in particular combustion fumes, in particular by virtue of the energy savings during combustion. regeneration step due to the optimization of the absorbent solution implemented.
  • the absorbent solution used in the process according to the invention also has all the appropriate physicochemical properties (for example low vapor pressure, low viscosity and low density) which make it particularly suitable. good to optimal use in absorption columns including existing absorption columns.
  • the smoke to be treated by the process according to the invention may be any smoke containing at least carbon dioxide.
  • the smoke to be treated comprises, in percentages by volume relative to the total volume of the smoke:
  • the smoke to be treated may further comprise one or more impurities selected from SO x sulfur oxides, NO x nitrogen oxides, argon, and solid particles.
  • the impurity (s) represent (s) in total less than 2% by volume of the total volume of the smoke to be treated.
  • the smoke to be treated prior to the step of bringing it into contact with the absorbing solution, can undergo a quenching treatment, generally carried out with water, especially for remove solid particles and / or filtration, for example using electrostatic filters.
  • a quenching treatment generally carried out with water, especially for remove solid particles and / or filtration, for example using electrostatic filters.
  • the smoke brought into contact with an absorbent solution during the step of bringing said smoke into contact with an absorbent solution generally does not contain solid particles and is saturated with water.
  • the smoke to be treated is generally supplied at a temperature of between 20 ° C. and 180 ° C., and at a pressure generally below 15 bar.
  • the process according to the invention is more particularly applicable to the decarbonation of combustion fumes and in particular fumes resulting from the combustion of hydrocarbons, for example gas, oil or coal.
  • the process according to the invention makes it possible to eliminate 85% to 98% by volume of the CO2 of the smoke to be treated, generally from 88% to 92%.
  • the smoke is brought into contact with an absorbent solution comprising, preferably consisting of at least one amine, water and at least one C2-C4 thioalkanol.
  • the C2-C4 thioalkanol has the formula RS- (C2-C4 alkylene) -OH where R is any group, for example an alkyl group (generally C1-C6) or an alcohol group or a thiol group or a group alkylthioalkanol (usually C 1 -C 6).
  • the thioalkanol C 2 -C 4 is a dimeric molecule.
  • C2 to C 4 thioalkanol which can be used according to the invention is ethylene dithioethanol of formula (HO-CH 2 -CH 2 ) -S- (CH 2 -CH 2 ) -S- (CH 2 -CH 2 -OH).
  • the preferred thioalkanol is thiodiethylene glycol or thiodiglycol (TDG) which is the compound of formula S (CH 2 -CH 2 -OH) 2 .
  • C 2 -C 4 thioalkanols can still be used according to the invention, especially methylthioethanol. It is also possible to use a mixture of several thioalkanols.
  • Any amine may be used in the absorbent solution whether it is a primary, secondary, or tertiary, cyclic, or aromatic amine. However, the amine used should generally be soluble in water at the concentrations used in the absorbent solution.
  • primary amine generally means a compound comprising at least one primary amine function.
  • secondary amine generally means a compound comprising at least one secondary amine function.
  • tertiary amine generally means a compound comprising at least one tertiary amine function and preferably comprising only tertiary amine functions.
  • These primary, secondary or tertiary amines may be chosen from aliphatic amines, cyclic amines or others.
  • the at least one amine is chosen from alkanolamines.
  • alkanolamines can be primary, secondary, or tertiary.
  • alkanolamines are amines comprising at least one hydroxyalkyl group bonded to the nitrogen atom.
  • Tertiary alkanolamines may be trialkanolamines, alkyldialkanolamines or dialkylalkanolamines.
  • the secondary alkanolamines may be dialkanolamines, or alkylalkanolamines, and the primary alkanolamines are monoalkanolamines.
  • the alkyl groups and the hydroxyalkyl groups of the alkanolamines can be linear or branched and generally comprise from 1 to 10 carbon atoms, preferably the alkyl groups comprise from 1 to 4 carbon atoms, and the hydroxyalkyl groups comprise from 2 to 4 carbon atoms. carbon.
  • alkanolamines examples include 2-aminoethanol (monoethanolamine, MEA), N, N-bis (2-hydroxethyl) amine (diethanolamine, DEA), N, N-bis (2-hydroxypropyl) amine (diisopropanolamine, DIPA).
  • tris (2-hydroxyethyl) amine triethanolamine, TEA), tributanolamine, bis (2-hydroxyethyl) methylamine (methyldiethanolamine, MDEA), 2-diethylaminoethanol (diethylethanolamine, DEEA), 2-dimethylaminoethanol (dimethylethanolamine) , DMEA), 3-dimethylamino-1-propanol (N, -dimethylpropanolamine), 3- diethylamino-1-propanol, 2-diisopropylaminoethanol (DIEA), N, N-bis (2-hydroxypropyl) methylamine
  • MDIPA methyldiisopropanolamine
  • AMP 2-amino-2-methyl-1-propanol
  • 1-amino-2-methyl-propan-2-ol 2-amino-1-butanol (2-AB) .
  • tertiary amines and especially tertiary alkanolamines are given in US-A1-2008 / 0025893 to the description of which we can refer.
  • Methyldiethanolamine N, N-
  • DMEA Dimethylethanolamine
  • DIEA Diisopropylaminoethanol
  • TMPDA ⁇ , ⁇ , ⁇ ', ⁇ '-Tetramethylpropanediamine
  • TEPDA ⁇ , ⁇ , ⁇ ', ⁇ '-tetraethylpropanediamine
  • Miax dimethylamino-2-dimethylaminoethoxyethane
  • DMDEEDA dimethylamino-2-dimethylaminoethoxyethane
  • tertiary alkanolamines which can be used in the process according to the invention are also given in US-A1-2010 / 0288125, to the description of which reference may be made.
  • tris (2-hydroxyethyl) amine triethanolamine, TEA
  • tris (2-hydroxypropyl) amine triisopropanol
  • tributylethanolamine TEA
  • bis (2-hydroxyethyl) methylamine methyldiethanolamine, MDEA
  • 2-diethylaminoethanol diethylethanolamine, DEEA
  • 2-dimethylaminoethanol dimethylethanolamine DMEA
  • 3-dimethylamino-1-propanol 3-diethylamino-1 propanol
  • 2-diisopropylaminoethanol DIEA
  • N -bis (2-hydroxypropyl) methylamine
  • tertiary alkanolamines which can be used in the process according to the invention are given in US-A-5,209,914 to the description of which reference may be made. These include N-methyldiethanolamine, triethanolamine, N-ethyldiethanolamine, 2-dimethylaminoethanol, 2-dimethylamino-1-propanol, 3-dimethylamino-1-propanol, 1-dimethylamino-2-propanol, N-methyl-N- ethylethanolamine, 2-diethylaminoethanol, 3-dimethylamino-1-butanol, 3-dimethylamino-2-butanol, N-methyl-N-isopropylethanolamine, N-methyl-N-ethyl-3-amino-1-propanol, 4-dimethylamino 1-butanol, 4-dimethylamino-2-butanol, 3-dimethylamino-2-methyl-1-propanol,
  • the amine may also be selected from aminoethers.
  • aminoethers examples include 2-2- (Aminoethoxy) ethanol (AEE), 2- (2-t-butylaminoethoxy) ethanol (EETB), and 3-methoxypropyldimethylamine.
  • the amine may also be chosen from saturated 3, 5, 6, or 7-membered heterocycles comprising at least one NH group contained in the ring.
  • the ring may optionally further comprise one or two other heteroatoms in the ring chosen from nitrogen and oxygen, and may be optionally substituted by one or more substituents chosen from alkyl radicals containing from 1 to 6 carbon atoms, such as ethyl or methyl radicals, aminoalkyl radicals comprising from 1 to 6 carbon atoms, and hydroxyalkyl groups comprising 1 to 6 carbon atoms.
  • alkyl radicals containing from 1 to 6 carbon atoms such as ethyl or methyl radicals, aminoalkyl radicals comprising from 1 to 6 carbon atoms, and hydroxyalkyl groups comprising 1 to 6 carbon atoms.
  • heterocycles examples include piperazine, 2-methylpiperazine, N-methylpiperazine, N-ethylpiperazine, N-aminoethylpiperazine (AEPZ), aminopropylpiperazine, N-hydroxyethylpiperazine (HEP), homopiperazine, bis ( hydroxyethyl) piperazine, piperidine,
  • AEPD Aminoethylpiperidine
  • FA furfurylamine
  • MO morpholine
  • the amine used according to the invention may also be chosen from polyamines, such as the alkylene polyamines, in particular the alkylenes diamines, the tertiary bis (diamines) and the polyalkylene polyamines.
  • alkylene diamines mention may be made of hexamethylenediamine, 1,4-diaminobutane, 1,3-diaminopropane, 2,2-dimethyl-1,3-diaminopropane, 3-methylaminopropylamine, N hydroxyethyl) ethylenediamine, 3 (dimethylaminopropylamine) (DMAPA), 3
  • DTPA dipropylenetriamine
  • DETA diethylenetriamine
  • TETA tetraethylenepentamine
  • TEPA tetraethylenepentamine
  • HMDA Hexamethylenediamine
  • tris (3-aminopropyl) amine
  • tris (2-aminoethyl) amine
  • the absorbent solution comprises only amines comprising only tertiary amine groups and / or sterically hindered amine groups.
  • Preferred amines comprising only tertiary amine groups are tris (2-hydroxyethyl) amine (triethanolamine, TEA), tris (2-hydroxypropyl) amine (triisopropanol), tributanolamine, bis (2-hydroxyethyl) methylamine
  • amines comprising only sterically hindered amine groups are 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP) and 1-amino-2-methylpropan-2-ol.
  • the preferred amine of the absorbent solution according to the invention is selected from MEA, DEA, DIPA, and mixtures thereof.
  • the absorbent solution comprises, preferably, water, at least one tertiary amine, at least one activator, and at least one C2-C4 thioalkanol.
  • the tertiary amine is selected from tertiary alkanolamines.
  • tertiary amines and in particular tertiary alkanolamines have already been given above.
  • the tertiary amine is selected from N-methyldiethanolamine (MDEA), triethanolamine (TEA), tributanolamine (TBA), and mixtures thereof.
  • MDEA N-methyldiethanolamine
  • TEA triethanolamine
  • TSA tributanolamine
  • the activator may be chosen from all the activators known to those skilled in the art, but it may preferably be chosen from primary amines and secondary amines, more preferably the activator may be chosen from among the primary alkanolamines and secondary alkanolamines.
  • the activator may also be chosen from saturated 3, 5, 6, or 7-membered heterocycles comprising at least one NH group contained in the ring already mentioned above.
  • activators are given in US-A1-2008 / 0025893, these are 3-methylaminopropylamine (MAPA), piperazine, 2-methylpiperazine, N-methylpiperazine, Homopiperazine, piperidine, and morpholine.
  • MAA 3-methylaminopropylamine
  • piperazine 2-methylpiperazine
  • N-methylpiperazine N-methylpiperazine
  • Homopiperazine piperidine
  • morpholine morpholine
  • activators which can be used in the process according to the invention are given in WO-A1-2004 / 071624: it is piperazine, hydroxyethylpiperazine (HEP), and bis (hydroxyethyl) piperazine, and mixtures thereof.
  • activators that can be used in the process according to the invention are given in US-A-5, 209, 914; U.S.-A-5,277,885; and US-A-5,348,714, these are polyamines such as dipropylenetriamine (DPTA), diethylenetriamine (DETA), triethylenetetramine (TETA) and tetraethylenepentamine (TEPA).
  • DPTA dipropylenetriamine
  • DETA diethylenetriamine
  • TETA triethylenetetramine
  • TEPA tetraethylenepentamine
  • Other activators mentioned in these documents which can be used in the process according to the invention are aminoethylethanolamine (AEEA), hexamethylenediamine (HMDA), dimethylaminopropylamine (DMAPA) and 1,2-diaminocyclohexane (DACH).
  • MOPA methoxypropylamine
  • AEPZ aminoethoxypropylamine
  • AEPD aminoethylpiperidine
  • FA furfurylamine
  • EMEA ethylmonoethanolamine
  • the activator is selected from monoethanolamine (MEA), butylethanolamine (BEA), diethanolamine (DEA), aminoethylethanolamine (AEEA), piperazine, hydroxyethylpiperazine (HEP), aminoethylpiperazine (AEP), and mixtures thereof.
  • MEA monoethanolamine
  • BEA butylethanolamine
  • DEA diethanolamine
  • AEEA aminoethylethanolamine
  • HEP hydroxyethylpiperazine
  • AEP aminoethylpiperazine
  • the absorbent solution comprises water, at least one tertiary amine, at least one activator and at least one C 2 -C 4 thioalkanol
  • the thioalkanol is preferably chosen from ethylene dithioethanol or ThioDiGlycol (TDG).
  • the absorbent solution preferably comprises:
  • absorbent solutions that include MEA as amine, TDG as thioalkanol, and water in the aforementioned proportions are preferred.
  • a most preferred absorbent solution is the absorbent solution consisting of water, MEA, and TDG in the respective proportions of 45%, 40%, and 15% by weight.
  • the absorbent solution comprises water, at least one tertiary amine, at least one activator and at least one C2-C4 thioalkanol
  • the absorbent solution generally comprises, preferably, is constituted by:
  • tertiary amine and activator preferably selected from primary amines and secondary amines; the total content of tertiary amine and activator being from 38% to 50% by weight relative to the total mass of the absorbent solution, the total concentration of tertiary amine and activator being between 3.8 and 4.2 mol / L;
  • This absorbent solution comprises specific components in specific amounts.
  • this absorbent solution advantageously comprises a mixture of specific amines, with namely a mixture of a tertiary amine and a primary amine or secondary amine acting as an activator.
  • Each of these amines, tertiary on the one hand, and primary or secondary on the other hand is respectively present in a specific amount, defined by a narrow range, and the mixture of these amines is also present in a specific amount also defined by a narrow beach.
  • the other constituents of the mixture namely water and C 2 -C 4 thioalkanol, are also present in specific amounts, defined by narrow ranges.
  • a preferred absorbent solution is a solution consisting of water, MDEA, HEP and / or piperazine and TDG, in the proportions of 35%, 42% and 8%, respectively. , and 15% by weight.
  • the contacting step is carried out at a temperature of 20 ° C to 100 ° C, preferably 25 ° C to 50 ° C and at a pressure of 1 to 15 bar.
  • the decarbonation process as described above further comprises, after the contacting step, a regeneration step of the absorbent solution loaded with CO 2 .
  • this regeneration step of the absorbent solution is carried out at a pressure of 0 to 5 bar, preferably of 1 to 2.5 bar, more preferably of 1 to 2 bar, and at a temperature of 100 ° C. to 140 bar. ° C.
  • the invention can be implemented in any conventional absorption and regeneration installation using chemical absorbent solutions.
  • Any gas-liquid contact apparatus may be used to perform the contacting, absorption step.
  • any type of column can be used as an absorption column. It may be in particular a perforated plate column, a valve column or a column with bells.
  • Packed, loose or structured columns can also be used.
  • absorption column or “column” are used for simplification to designate the liquid-liquid contact apparatus, but it is understood that any liquid-liquid contact device can be used to perform the absorption step.
  • the step of contacting the smoke with the absorbent solution, or absorption step be carried out in an absorption column at a temperature generally from 20 ° C to 100 ° C, preferably from 25 ° C to 50 ° C.
  • the pressure in the absorption column is generally 1 to 15 bar.
  • the absorption is carried out by contacting the fumes with the absorbent solution at a flow rate of fumes generally from 3 ⁇ 10 6 Nm 3 / day to 30 ⁇ 10 6 Nm 3 / day and at a flow rate of absorbing solution generally from 5000 to 50000 m 3. /day.
  • the decarbonation process as described above further comprises a regeneration step of the absorbent solution loaded with CO 2 .
  • This regeneration step of the absorbent solution is generally carried out at a pressure of 0 to 5 bar, preferably 1 to 2.5 bar, and at a temperature of 100 ° C to 140 ° C.
  • the regeneration step of the absorbent solution is carried out conventionally by heating and separating the absorbed CO 2 from the solution in a regeneration column.
  • the solution of amines loaded with CO 2 -this rich amine-derived from the bottom of the absorption column is then reheated in an amine / amine exchanger by the hot amine of the bottom of the regenerator, and optionally partially vaporized then recycled to feed the regeneration column.
  • the regenerated amine which is therefore also called poor amine is then recycled to the absorption step.
  • a reboiler generates steam that rises upstream in the regeneration column, causing CO 2 . This desorption is favored by the low pressure and the high temperature prevailing in the regenerator.
  • the gases are cooled in a condenser.
  • the condensed water is separated from the CO 2 in a reflux flask and returned either at the top of the regeneration column or directly to the lean amine solution tank.
  • the regenerated amine which is therefore also called poor amine is then recycled to the absorption step.
  • a semi-regenerated mode of operation can also be envisaged.
  • the pilot plant for washing gas treatment implemented in this example makes it possible to treat from 50 to 1500 Nm 3 / h of gas under a pressure of 10 to 40 bar with a solvent flow of 100 to 3500 L / h and it comprises:
  • an absorption loop consisting of a column containing 11 trays each with a diameter of 20 cm, and a system of compressors, ejectors and exchangers ensuring the flow of gas.
  • a regeneration section consisting of a packed column with a diameter of 30 cm, a preheater, a steam reboiler, a recovery pump, a water-cooled condenser, a condenser head with a cold group, and a decompression of the acid gas.
  • a storage section consisting of a water cooler, a storage tank and a recovery pump.
  • the gas flow rate to be treated is set at 150 kg / h.
  • the gas to be treated consists mainly of nitrogen and carbon dioxide CO 2 .
  • the CO 2 concentration is 9% by volume, a typical composition of a smoke at the boiler outlet.
  • the gas is saturated with water at a temperature of 40 ° C and a pressure of 2 bar absolute.
  • the gas is brought into contact with the absorbent solution in the absorption column.
  • the solvent flow rate is set at 400 L / h for the tests.
  • the tests were carried out with a water-DEA-TDG absorbent solution 45-40-15% by mass supplied at 45 ° C.
  • the CO 2 contents of the gas to be treated and the treated gas are measured by gas chromatography.
  • the absorbent solution used loaded with CO 2 , was then sent to the regeneration section of the pilot plant.
  • the absorbent solution was regenerated in a necessary and sufficient manner, in order to obtain a removal rate of CO 2 greater than 90% in the absorption section.

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Description

PROCÉDÉ DE DECARBONATATION DE FUMÉES
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un procédé de décarbonatation de fumées, en d'autres termes un procédé pour éliminer le dioxyde de carbone contenu dans des fumées.
L' invention trouve son application dans le traitement des fumées de combustion, notamment les fumées de combustion issues de la combustion d'hydrocarbures par exemple dans les centrales thermiques, et dans diverses industries comme la fabrication du ciment, le raffinage, la sidérurgie, la pétrochimie, et l'industrie de la biomasse.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
La désacidification des effluents gazeux tels que le gaz naturel, les gaz de synthèse, les fumées de combustion, les gaz de queue, et les gaz de fermentation de biomasse est généralement réalisée par lavage par un solvant.
Les caractéristiques physico-chimiques de ce solvant sont étroitement liées à la nature de l'effluent gazeux à traiter et le solvant est généralement choisi de façon à ce que le gaz traité réponde à une spécification déterminée, de façon à éliminer sélectivement une impureté, et de façon à ce que le solvant soit thermiquement et chimiquement stable vis-à-vis des différents composés présents dans l'effluent gazeux.
Dans la présente, on s'intéresse plus particulièrement à la décarbonatation des fumées.
La composition typique en % en volume d'un effluent gazeux que l'on peut qualifier de fumée est généralement la suivante, sans tenir compte de la quantité d'eau saturant cet effluent dans les conditions de température et de pression dans lesquelles il est mis à disposition :
60% à 95%, par exemple 80% à 92% en volume d ' azote,
2% à 25% en volume, par exemple 4% à 15% en volume de dioxyde de carbone,
- 0,1% à 10% en volume, par exemple 2% à 5% en volume d'oxygène.
Différentes impuretés telles que des oxydes de soufre SOx, des oxydes d'azote NOx, de l'argon, et des particules peuvent aussi être éventuellement présentes en quantités moindres, ces impuretés représentent au total en général moins de 2% en volume de l'effluent.
La température des fumées est généralement comprise entre 20°C et 180°C, la pression est quant à elle généralement comprise entre 1 et 15 bar.
Le traitement des fumées en vue de leur décarbonatation, impose des contraintes spécifiques au solvant .
Ainsi, le solvant doit permettre une absorption sélective du dioxyde de carbone par rapport à l'azote, il doit être chimiquement stable notamment vis-à-vis des impuretés de l'effluent, à savoir essentiellement l'oxygène, les oxydes de soufre SOx et les oxydes d'azote NOx, et il doit posséder une faible tension de vapeur, afin de limiter les pertes en solvant en tête de la colonne de désacidification .
Les solvants les plus utilisés aujourd'hui sont les solutions aqueuses d ' alcanolamines primaires, secondaires ou tertiaires comme cela est décrit dans le document « Gas Purification » d'Arthur L. Kohi et Richard B. Nielsen, Gulf Professional Publishing, 1997.
Le CO2 absorbé réagit avec 1 ' alcanolamine présente en solution, selon une réaction exothermique.
La vitesse de la réaction, son exothermicité, la stabilité des produits de la réaction, et le caractère corrosif de la solution décroissent avec l'augmentation du degré de substitution de l'atome d'azote de la molécule d' alcanolamine .
Les alcanolamines tertiaires présentent le problème d'une capacité limitée, mais aussi d'une association chimique avec le CO2 lente devant les phénomènes de transfert, ce qui implique qu'une attention particulière doit être portée au dimensionnement des absorbeurs.
Les alcanolamines secondaires, et surtout les alcanolamines primaires seront donc généralement préférées aux alcanolamines tertiaires, en dépit des risques plus élevés de corrosion et de dégradation chimique du solvant.
A titre d'exemple, on peut citer la monoéthanolamine (MEA) qui, par sa forte capacité d'absorption, permet d'éliminer plus de 90% du CO2 lors du traitement d'effluents qui présentent des faibles pressions partielles en CO2, caractéristiques des fumées .
La régénération de ces solvants aqueux à base d ' alcanolamine exige un apport énergétique conséquent, correspondant à la chaleur de réaction entre 1 ' alcanolamine et les gaz acides, à la production d'une quantité de vapeur permettant de réaliser la régénération du solvant par « stripping », et à la chaleur sensible nécessaire pour amener le solvant de la température d'absorption à la température de régénération .
Outre les solutions aqueuses d ' alcanolamines , des solutions aqueuses chaudes de carbonates peuvent être utilisées en tant que solvant pour l'absorption du CO2 comme cela est mentionné dans le document « Gas Purification » d'Arthur L. Kohi et Richard B. Nielsen, Gulf Professional Publishing, 1997 déjà cité.
Le mode d' action des solutions aqueuses chaudes de carbonates est basé sur l'absorption du CO2 dans la solution aqueuse, suivie de la réaction chimique du CO2 avec les carbonates.
Il est connu que l'ajout d'additifs permet d'optimiser l'efficacité du solvant. Ces additifs sont la plupart du temps des aminés primaires ou secondaires, telles que la diéthanolamine (DEA) . Là- encore, la consommation énergétique de ce procédé, notamment lors de la régénération, demeure trop élevée.
Au contraire des procédés qui mettent en œuvre des solutions aqueuses d ' alcanolamines ou de carbonates, et dans lesquels la sélectivité du solvant, notamment vis-à-vis de l'azote, dans le cas du traitement des fumées, est assurée par une réaction chimique, d'autres procédés de décarbonatation par solvant sont basés sur une absorption physique du CO2 par le solvant.
Avec ces solvants réalisant une absorption physique, tels que par exemple le méthanol réfrigéré ou les polyéthylènes glycols, on constate généralement qu'il est nécessaire d'utiliser un débit de solvant important, compte-tenu de la faible capacité d'absorption des ces solvants physiques dans les conditions opératoires du traitement des fumées.
Un autre des inconvénients présentés par certains de ces solvants réalisant une absorption physique, réside aussi dans leur instabilité en présence d'oxygène dans la fumée à décarbonater .
Le document US-B2-6, 579, 343 décrit un procédé de purification d'un gaz dans lequel on met en contact le gaz avec un liquide ionique.
L'utilisation de liquides ioniques permettrait de séparer sélectivement le CO2 de l'azote.
L'intérêt de ces solvants est aussi leur faible tension de vapeur et leur stabilité thermique.
Mais aujourd'hui, ces molécules ne sont pas disponibles à l'échelle industrielle et restent d'un coût élevé.
De ce fait, ces liquides ioniques ne peuvent être considérés aujourd'hui comme une solution technologique viable au problème du traitement des fumées de combustion.
Le document GB-A-1388497 décrit un procédé pour éliminer un composé choisi parmi l'oxygène, l'iode, l'iodure de méthyle, et les oxydes de carbone, de soufre et d'azote comprenant moins de trois atomes d'oxygène, d'un mélange gazeux le contenant, dans lequel le mélange gazeux est mis en contact dans une zone d'absorption à une pression supérieure à la pression atmosphérique, avec un fluorocarbure liquide.
Le mélange gazeux peut comprendre d'autres composés comme l'air, des hydrocarbures comme le méthane et le gaz naturel, et diverses impuretés comme le sulfure d'hydrogène ¾S, l'ammoniac, l'hydrogène ou 1' hélium.
Du fait de leur structure, les fluorocarbures sont particulièrement adaptés à la décarbonatation . En effet, la présence d'atomes de fluor sur la chaîne carbonée confère à ces molécules la propriété d'absorber du dioxyde de carbone, qui peut aller jusqu'à 500% en volume, à 25°C, cette absorption du CO2 étant réalisée sélectivement par rapport à l'oxygène.
Ces solvants à base de fluorocarbures sont par contre fortement pénalisés par leurs propriétés physico-chimiques telles que la masse volumique et la viscosité .
De plus, la modeste capacité d'absorption de ces solvants impose l'utilisation de volumes importants de solvants qui est incompatible avec une mise en œuvre industrielle pour le traitement de fumées de combustion ou de gaz naturel.
Par ailleurs, le coût élevé de ces molécules constitue également un obstacle à leur mise en œuvre à grande échelle. D'une manière générale, le problème commun à tous les solvants décrits précédemment et pouvant être utilisés à l'échelle industrielle est l'énergie nécessaire à leur régénération.
Cette étape de régénération, généralement thermique, met en jeu trois mécanismes liés respectivement à la chaleur sensible de la solution absorbante, à sa chaleur de vaporisation, et à l'enthalpie de liaison entre l'espèce absorbée et la solution absorbante.
L'énergie de liaison est d'autant plus importante qu'une réaction chimique permet de déplacer les équilibres de solubilité.
Dans le cas particulier des alcanolamines , il est ainsi plus coûteux de régénérer une alcanolamine primaire très basique telle que la MonoEthanolAmine (MEA) , qu'une aminé tertiaire telle que la MethylDiEthanolAmine (MDEA) .
La chaleur de vaporisation du solvant est à prendre en compte puisque l'étape de régénération thermique nécessite la vaporisation d'une fraction non négligeable du solvant, tel que de l'eau, afin de réaliser un effet de « stripping » favorisant l'élimination des gaz acides contenus dans le solvant à régénérer.
A noter que l'effet de « stripping » pourrait être généré par un gaz inerte, mais se poserait alors la question de la disponibilité de ce gaz inerte, et surtout du procédé à utiliser pour séparer le CO2 de ce gaz inerte à la sortie de l'étape de régénération. La répartition du coût énergétique de l'étape de régénération entre chaleur sensible, chaleur de vaporisation et enthalpie de liaison gaz absorbé- solution absorbante dépendra essentiellement des propriétés physico-chimiques de la solution absorbante.
Afin de réduire l'apport d'énergie nécessaire pour la régénération, les documents FR-A-2898284, FR-A-2900842 et FR-A-2900843 proposent de mettre en œuvre une solution absorbante chimique, contenant une alcanolamine dont les produits de réaction avec le CO2 sont immiscibles avec 1 ' alcanolamine non carbonatée .
Cette propriété de 1 ' alcanolamine produit un phénomène de démixtion, entre une première phase contenant 1 ' alcanolamine non réactive d'une part, et une seconde phase contenant les sels issus de la réaction entre 1 ' alcanolamine et le CO2 d'autre part. Seule la seconde phase est régénérée par distillation ce qui permet de minimiser l'énergie nécessaire à la régénération de la solution absorbante.
La principale difficulté de cette technologie réside dans le contrôle du phénomène de démixtion qui ne doit pas venir pénaliser les phénomènes de transfert, ce qui peut conduire à une limitation de la quantité de CO2 pouvant être absorbée par un volume de solution absorbante donné.
De plus, les similitudes entre les propriétés physico-chimiques des deux phases, notamment leurs masses volumiques, ont un impact notable sur la taille et le type du dispositif à mettre en œuvre pour réaliser la séparation des deux phases, et un dispositif complexe et de grande dimension doit donc être prévu.
Il existe donc, au regard de ce qui précède, un besoin pour un procédé de décarbonatation d'une fumée contenant du dioxyde de carbone à l'aide d'une solution absorbante, qui permette d'éliminer par absorption, avec une grande efficacité le dioxyde de carbone de cette fumée, qui présente une grande sélectivité, pour l'élimination du dioxyde de carbone par rapport à l'azote, qui utilise une solution absorbante préparée avec des réactifs facilement disponibles en grandes quantités et d'un faible coût, et possédant les propriétés physico-chimiques adéquates (par exemple masse volumique, viscosité, tension de vapeur) pour sa mise en œuvre dans un tel procédé.
Il existe enfin un besoin pour un procédé dans lequel l'apport d'énergie nécessaire lors de l'étape de régénération de la solution absorbante soit moindre, pour diminuer ainsi la consommation globale d'énergie du procédé et les coûts du procédé de décarbonatation des fumées.
Le but de la présente invention est de fournir un procédé de décarbonatation de fumées contenant du gaz carbonique qui réponde entre autres à ce besoin.
Le but de la présente invention est encore de fournir un procédé de décarbonatation d'une fumée qui ne présente pas les inconvénients, défauts, limitations et désavantages des procédés de l'art antérieur, et qui résolve les problèmes des procédés de l'art antérieur. EXPOSÉ DE L' INVENTION
Ce but, et d'autres encore, sont atteints, conformément à l'invention, par un procédé de décarbonatation d'une fumée contenant du dioxyde de carbone, comprenant une étape de mise en contact de ladite fumée avec une solution absorbante comprenant, de préférence constituée par, au moins une aminé, de l'eau et au moins un thioalcanol en C2-C4.
Le procédé selon l'invention se distingue fondamentalement des procédés de l'art antérieur en ce qu'il met en œuvre une solution absorbante spécifique, et dans certains cas nouvelle, pour le traitement d'effluents gazeux spécifiques qui sont des fumées.
Certaines des solutions absorbantes mises en œuvre dans le procédé selon l'invention sont certes déjà connues et ont été utilisées dans un procédé pour éliminer simultanément les mercaptans et autres gaz acides .
Cependant, ce procédé, qui a fait l'objet de la demande WO-A1-2007/083012 (FR-A1-2896244) est exclusivement utilisé pour le traitement de mélanges gazeux, tels que les gaz naturels, essentiellement constitués d'hydrocarbures, et contenant peu ou pas d'azote et d'oxygène. De tels mélanges gazeux sont totalement différents des fumées traitées par le procédé selon l'invention, qui contiennent généralement une proportion majoritaire d'azote et une proportion importante d'oxygène. En outre, alors que dans le procédé de la demande WO-A1-2007/083012 (FR-A1-2896244) on cherche à éliminer simultanément les mercaptans et tous les autres gaz acides, le procédé selon l'invention est conçu pour éliminer, absorber sélectivement le CO2 par rapport à l'azote dans des fumées .
De manière étonnante, il a été démontré que les solutions absorbantes comprenant, de préférence constituées par, au moins une aminé, de l'eau et au moins un thioalcanol en C2-C4, dont certaines ont déjà été utilisées pour la purification totale de mélanges gazeux essentiellement hydrocarbonés contenant des mercaptans et/ou des gaz acides en tant qu'impuretés, pouvaient aussi être mises en œuvre avec succès pour éliminer, sélectivement par rapport à l'azote, le CO2 contenu dans des fumées.
Toutes les solutions absorbantes mises en œuvre dans le procédé selon l'invention, qu'elles soient déjà connues, telles que la solution absorbante eau- Diéthanolamine-Thiodiglycol , ou non, présentent l'avantage de présenter une forte réactivité vis-à-vis du CO2 et une grande sélectivité pour absorber préférentiellement le CO2 contenu dans des fumées, par rapport à l'azote.
Il est totalement étonnant que des solutions absorbantes qui convenaient pour l'élimination globale et non sélective de tous les gaz acides à partir de mélanges gazeux essentiellement hydrocarbonés puissent également convenir à l'élimination sélective du CO2 par rapport à l'azote à partir de fumées qui sont des mélanges gazeux spécifiques essentiellement azotés et exempts d'hydrocarbures.
En effet, les problèmes qui se posent lors du traitement de mélanges gazeux hydrocarbonés sont, de manière évidente, totalement différents de ceux qui se posent lors du traitement de mélanges gazeux tels que les fumées, du fait de la composition totalement différente de chacun de ces mélanges gazeux.
Des problèmes spécifiques posés par le traitement des fumées proviennent également de leur faible pression, généralement inférieure à 15 bar.
Le procédé de décarbonatation d'une fumée selon l'invention répond aux besoins mentionnés plus haut, il ne présente pas les inconvénients, défauts, limitations et désavantages des procédés de l'art antérieur, et il apporte une solution aux problèmes des procédés de l'art antérieur.
En particulier, il a été montré que, de manière surprenante, l'addition selon l'invention, d'un thioalcanol en C2 à C4 tel que le TDG, à une solution absorbante contenant de l'eau et une aminé, utilisée dans un procédé de décarbonatation de fumées conduisait à une économie d'énergie importante lors de l'étape de régénération de ladite solution absorbante.
Ces gains énergétiques sont obtenus tout en conservant une grande sélectivité de la solution absorbante vis-à-vis du CO2 par rapport à l'azote.
Sans vouloir être lié par aucune théorie, il apparaît que le thioalcanol, que l'on peut qualifier de cosolvant, affecte les interactions entre le CO2 et la solution absorbante.
L'énergie de liaison entre le CO2 et l' aminé en solution étant diminuée, l'énergie nécessaire à la régénération de la solution absorbante mise en œuvre dans le procédé selon l'invention est moindre. Des essais réalisés dans une installation pilote ont montré que la solution absorbante eau-DEA- TDG, utilisée selon l'invention pour la décarbonatation d'un effluent gazeux représentatif -du fait de sa teneur en CO2- d'une fumée de combustion, permettait d'obtenir l'élimination sélective du CO2 par rapport à l'azote, et que cette solution absorbante, du fait de l'apport de TDG, permettait en outre de réaliser une économie d'énergie importante, à savoir une économie d'énergie de 15%, lors de l'étape de régénération de la solution absorbante par rapport à une solution absorbante eau-DEA sans TDG utilisée pour le traitement de ce même effluent gazeux.
Les mêmes performances pour le traitement des fumées sont présentées aussi bien par les solutions absorbantes nouvelles contenant un thioalcanol que par les solutions absorbantes déjà connues contenant un thioalcanol mises en œuvre dans le procédé selon 1 ' invention .
Le procédé selon l'invention permet de réduire les dépenses d'investissement (« CAPEX ») et d'exploitation (« OPEX ») des installations de traitement des fumées, notamment des fumées de combustion, en particulier grâce aux gains énergétiques lors de l'étape de régénération dus à l'optimisation de la solution absorbante mise en œuvre.
La solution absorbante mise en œuvre dans le procédé selon l'invention possède en outre toutes les propriétés physico-chimiques adéquates (par exemple faible tension de vapeur, viscosité et masse volumique faibles) qui font qu'elle convient particulièrement bien à une utilisation optimale dans des colonnes d'absorption notamment les colonnes d'absorption déjà existantes .
La fumée à traiter par le procédé selon l'invention peut être toute fumée contenant au moins du dioxyde de carbone.
Généralement, la fumée à traiter comprend, en pourcentages en volume par rapport au volume total de la fumée :
60% à 95% en volume, par exemple 85% à 92% en volume, d'azote,
2% à 25% en volume, par exemple 4% à 15% en volume, de dioxyde de carbone,
0,1% à 10% en volume, par exemple 2% à 5% en volume, d'oxygène.
La fumée à traiter peut comprendre en outre une ou plusieurs impureté (s) choisie (s) parmi les oxydes de soufre SOx, les oxydes d'azote NOx, l'argon, et les particules solides.
Généralement, la ou les impureté (s) représente (nt) au total moins de 2% en volume du volume total de la fumée à traiter.
Comme on l'a déjà mentionné plus haut, la fumée à traiter, préalablement à l'étape de mise en contact avec la solution absorbante peut subir un traitement d'extinction (« quenching ») , généralement réalisé avec de l'eau notamment pour en éliminer les particules solides et/ou une filtration, par exemple à l'aide de filtres électrostatiques. Dans ce cas la fumée mise en contact avec une solution absorbante lors de l'étape de mise en contact de ladite fumée avec une solution absorbante ne contient généralement pas de particules solides et est saturée en eau.
La fumée à traiter est généralement fournie à une température comprise entre 20°C et 180°C, et à une pression généralement inférieure à 15 bar.
Le procédé selon l'invention s'applique plus particulièrement à la décarbonatation des fumées de combustion et notamment des fumées issues de la combustion d'hydrocarbures, par exemple de gaz, de pétrole ou de charbon.
Le procédé selon l'invention permet d'éliminer 85% à 98% en volume du CO2 de la fumée à traiter, généralement de 88% à 92%.
Selon l'invention, la fumée est mise en contact avec une solution absorbante comprenant, de préférence constituée par, au moins une aminé, de l'eau et au moins un thioalcanol en C2-C4.
Le thioalcanol en C2 à C4 a pour formule R-S- (alkylène en C2-C4) -OH où R est un groupement quelconque, par exemple un groupement alkyle (généralement en Ci à Ce) ou un groupement alcool ou un groupement thiol ou un groupement alkylthioalcanol (généralement en Ci à Ce) .
Selon une forme de réalisation préférée, le thioalcanol en C2 à C4 est une molécule dimérique.
Un exemple de thioalcanol en C2 à C4 qui peut être utilisé selon l'invention est l'éthylène dithioéthanol de formule (HO-CH2-CH2) -S- (CH2-CH2) -S- (CH2- CH2-OH) .
Le thioalcanol préféré est le thiodiéthylène glycol ou thiodiglycol (TDG) qui est le composé de formule S (CH2-CH2-OH) 2.
Outre le TDG, d'autres thioalcanols en C2-C4 peuvent encore être utilisés selon l'invention, notamment le méthylthioéthanol . On peut également utiliser un mélange de plusieurs thioalcanols.
Toute aminé peut être utilisée dans la solution absorbante qu'il s'agisse d'une aminé primaire, secondaire, ou tertiaire, cyclique, ou aromatique. Cependant, l' aminé utilisée doit généralement être soluble dans l'eau aux concentrations utilisées dans la solution absorbante.
Par « aminé primaire » au sens de l'invention, on entend généralement un composé comprenant au moins une fonction aminé primaire.
Par « aminé secondaire » au sens de l'invention, on entend généralement un composé comprenant au moins une fonction aminé secondaire.
Par « aminé tertiaire » au sens de l'invention, on entend généralement un composé comprenant au moins une fonction aminé tertiaire et de préférence comprenant uniquement des fonctions aminé tertiaire.
Ces aminés primaires, secondaires ou tertiaires peuvent être choisies parmi les aminés aliphatiques , les aminés cycliques ou autres.
Des exemples d' aminés qui peuvent être utilisées selon l'invention sont donnés notamment dans le document US-Al-2010/0288125, ou dans le document FR-A-2 898 284 à la description desquels on pourra se référer .
De préférence, la au moins une aminé est choisie parmi les alcanolamines .
Ces alcanolamines peuvent être primaires, secondaires, ou tertiaires.
Rappelons que les alcanolamines, sont des aminés comprenant au moins un groupement hydroxyalkyle lié à l'atome d'azote.
Les alcanolamines tertiaires peuvent être des trialcanolamines , des alkyldialcanolamines ou des dialkylalcanolamines .
Les alcanolamines secondaires peuvent être des dialcanolamines , ou des alkylalcanolamines , et les alcanolamines primaires sont des monoalcanolamines .
Les groupes alkyles et les groupes hydroxyalkyles des alcanolamines peuvent être linéaires ou ramifiés et comprennent généralement de 1 à 10 atomes de carbone, de préférence les groupes alkyles comprennent de 1 à 4 atomes de carbone, et les groupes hydroxyalkyles comprennent de 2 à 4 atomes de carbone.
Des exemples de ces alcanolamines sont le 2- aminoéthanol (monoéthanolamine, MEA) , la N,N-bis(2- hydroxéthyl ) aminé (diéthanolamine, DEA) , la N,N-bis(2- hydroxypropyl ) aminé (diisopropanolamine, DIPA) , la tris (2-hydroxyéthyl) aminé ( triéthanolamine, TEA) , la tributanolamine, la bis (2-hydroxyéthyl) -méthylamine (méthyldiéthanolamine, MDEA) , le 2-diéthylaminoéthanol (diéthyléthanolamine, DEEA) , le 2-diméthylaminoéthanol (diméthyléthanolamine, DMEA) , le 3-diméthylamino-l- propanol (N, -diméthylpropanolamine) , le 3- diéthylamino-l-propanol, le 2-diisopropylaminoéthanol (DIEA) , la N, N-bis (2-hydroxypropyl) méthylamine
(méthyldiisopropanolamine, MDIPA) , le 2-amino-2-méthyl- 1-propanol (AMP) , le l-amino-2-méthyl-propan-2-ol, le 2-amino-l-butanol (2-AB) .
Des exemples d' aminés tertiaires et notamment d' alcanolamines tertiaires sont donnés dans le document US-A1-2008/0025893 à la description duquel on pourra se reporter .
II s'agit notamment de la N-
Méthyldiéthanolamine (MDEA) , de la N,N-
Diéthyléthanolamine (DEEA) , de la N,N-
Diméthyléthanolamine (DMEA) , du 2-
Diisopropylaminoéthanol (DIEA), de la Ν,Ν,Ν',Ν'- Tétraméthylpropanediamine (TMPDA) , de la Ν,Ν,Ν',Ν'- Tétraéthylpropanediamine (TEPDA) , du Diméthylamino-2- diméthylamino-éthoxyéthane (Niax) , et de la N,N- Diméthyl-N' , N' -diéthyléthylène-diamine (DMDEEDA) .
Des exemples d' alcanolamines tertiaires qui peuvent être utilisées dans le procédé selon l'invention sont aussi donnés dans le document US-A1-2010/0288125, à la description duquel on pourra se référer.
Il s'agit notamment de la tris (2- hydroxyéthyl ) aminé ( triéthanolamine, TEA) , la tris (2- hydroxypropyl ) aminé (triisopropanol) , la tributyléthanolamine (TEA) , la bis (2- hydroxyéthyl ) méthylamine (méthyldiéthanolamine, MDEA), du 2-diéthylaminoéthanol (diéthyléthanolamine, DEEA) , du 2-diméthylaminoéthanol (diméthyléthanolamine DMEA) , du 3-diméthylamino-l-propanol, du 3-diéthylamino-l- propanol, du 2-diisopropylaminoéthanol (DIEA) , de la N, -bis (2-hydroxypropyl) méthylamine
(méthyldiisopropanolamine, MDIPA) .
D'autres exemples d' alcanolamines tertiaires qui peuvent être utilisées dans le procédé selon l'invention sont donnés dans le document US-A-5, 209, 914 à la description duquel on pourra se référer. Il s'agit notamment des N-méthyldiéthanolamine, triéthanolamine, N-éthyldiéthanolamine, 2-diméthylaminoéthanol, 2- diméthylamino-1 -propanol , 3-diméthylamino-1 -propanol , 1-diméthylamino-2 -propanol , N-méthyl-N- éthyléthanolamine, 2-diéthylaminoéthanol, 3- diméthylamino-l-butanol, 3-diméthylamino-2-butanol, N- méthyl-N-isopropyléthanolamine, N-méthyl-N-éthyl-3- amino-l-propanol, 4-diméthylamino-l-butanol, 4- diméthylamino-2-butanol , 3-diméthylamino-2-méthyl-l- propanol, l-diméthylamino-2-méthyl-2-propanol, 2- diméthylamino-l-butanol et 2-diméthylamino-2-méthyl-l- propanol .
L' aminé peut aussi être choisie parmi les aminoéthers .
Des exemples de tels aminoéthers sont le 2-2- (Aminoéthoxy) éthanol (AEE) , le 2- (2-t- butylaminoéthoxy) éthanol (EETB) , et la 3- méthoxypropyldiméthylamine .
L' aminé peut également être choisie parmi les hétérocycles saturés à 3, 5, 6, ou 7 chaînons comprenant au moins un groupement NH contenu dans le cycle .
Le cycle peut éventuellement comprendre en outre un ou deux autres hétéroatome ( s ) dans le cycle choisi (s) parmi l'azote et l'oxygène, et peut être éventuellement substitué par un ou plusieurs substituants choisis parmi les radicaux alkyles contenant de 1 à 6 atomes de carbone comme les radicaux éthyle ou méthyle, les radicaux aminoalkyles comprenant de 1 à 6 atomes de carbone, et les groupes hydroxyalkyles comprenant de 1 à 6 atomes de carbone.
Des exemples de tels hétérocycles sont la pipérazine, la 2-méthylpipérazine, la N- méthylpipérazine, la N-éthylpipérazine, la N- aminoéthylpipérazine (AEPZ) , 1 ' aminopropylpipérazine la N-hydroxyéthylpipérazine (HEP), l' homopipérazine, la bis (hydroxyéthyl) pipérazine, la pipéridine,
1 ' aminoéthylpipéridine (AEPD) , l' aminopropylpipéridine, la furfurylamine (FA) et la morpholine (MO) .
L' aminé utilisée selon l'invention peut également être choisie parmi les polyamines telles que les polyamines d'alkylènes notamment les diamines d'alkylènes, les bis (diamines tertiaires) et les polyamines de polyalkylènes .
Parmi les diamines d'alkylènes, on peut citer 1' hexaméthylènediamine, le 1 , 4-diaminobutane, le 1,3- diaminopropane, le 2 , 2-diméthyl-l , 3-diaminopropane, la 3-méthylaminopropylamine, la N(2- hydroxyéthyl) éthylènediamine, la 3 (diméthylaminopropylamine ) (DMAPA) , la 3
(diéthylamino) propylamine, et la N,N'-bis(2- hydroxyéthyl ) éthylène diamine.
Parmi les bis (diamines tertiaires) , on peut citer la N, , ' , ' -tétraméthyléthylènediamine, la N,N- diéthyl-N' , ' -diméthyléthylènediamine, la Ν,Ν,Ν',Ν',- tétraéthyléthylènediamine, la N, N, Ν' , Ν' -tétraméthyl- 1, 3-propanediamine (TMPDA) , la Ν,Ν,Ν' ,Ν' -tétraéthyl- 1 , 3-propanediamine (TEPDA) , la N, N-diméthyl-N' , N' - diéthyléthylènediamine (DMDEEDA) , le l-diméthylamino-2- diméthylaminoéthoxy-éthane (bis [2-
(diméthylamino) éthyl ] éther) , mentionnés dans le document US-A1-2010/0288125 à la description duquel on pourra se référer.
Parmi les polyamines de polyalkylènes , on peut citer la dipropylènetriamine (DTPA) , la diéthylènetriamine (DETA) , la triéthylènetétramine
(TETA) , la tétraéthylènepentamine (TEPA) ,
1 ' hexaméthylènediamine (HMDA) , la tris (3- aminopropyl) aminé, et la tris (2-aminoéthyl) aminé .
Dans un mode de réalisation, la solution absorbante comprend seulement des aminés comprenant seulement des groupes aminés tertiaires et/ou des groupes aminés stériquement encombrés.
Des aminés préférées comprenant seulement des groupes aminés tertiaires sont la tris (2- hydroxyéthyl ) aminé ( triéthanolamine, TEA) , la tris (2- hydroxypropyl ) aminé (triisopropanol) , la tribu- tanolamine, la bis (2-hydroxyéthyl) méthylamine
(méthyldiéthanolamine, MDEA) , le 2-diéthylaminoéthanol
(diéthyléthanolamine, DEEA) , le 2- diméthylaminoéthanol (diméthyléthanolamine DMEA) , le 3- diméthylamino-l-propanol, le 3-diéthylamino-l-propanol, le 2-diisopropylaminoéthanol (DIEA) , la N,N-bis(2- hydroxypropyl ) méthylamine (méthyldiisopropanolamine, MDIPA) . Des aminés préférées comprenant seulement des groupes aminés stériquement encombrés sont le 2-amino- 2-méthyl-l-propanol (AMP) et le l-amino-2-méthylpropan- 2-ol.
L' aminé préférée de la solution absorbante selon l'invention est choisie parmi la MEA, la DEA, la DIPA, et leurs mélanges.
Dans un mode de réalisation, la solution absorbante comprend, de préférence est constituée par, de l'eau, au moins une aminé tertiaire, au moins un activateur, et au moins un thioalcanol en C2-C4.
De préférence, l' aminé tertiaire est choisie parmi les alcanolamines tertiaires.
Des exemples d' aminés tertiaires et notamment d' alcanolamines tertiaires ont déjà été donnés plus haut .
De préférence, dans ce mode de réalisation, 1' aminé tertiaire est choisie parmi la N- méthyldiéthanolamine (MDEA) , la triéthanolamine (TEA) , la tributanolamine (TBA) , et leurs mélanges.
L' activateur peut être choisi parmi tous les activateurs connus de l'homme du métier dans ce domaine de la technique mais il peut de préférence être choisi parmi les aminés primaires et les aminés secondaires, de préférence encore l' activateur peut être choisi parmi les alcanolamines primaires et les alcanolamines secondaires .
Des exemples d' aminés primaires et secondaires et notamment d' alcanolamines primaires et secondaires ont déjà été donnés plus haut. L'activateur peut également être choisi parmi les hétérocycles saturés à 3, 5, 6, ou 7 chaînons comprenant au moins un groupement NH contenu dans le cycle déjà mentionnés plus haut.
Des exemples d' activateurs sont donnés dans le document US-A1-2008/0025893, il s'agit de la 3- méthylaminopropylamine (MAPA) , de la pipérazine, de la 2-méthyl-pipérazine, de la N-Méthylpipérazine, de 1' homopipérazine, de la pipéridine, et de la morpholine.
D' autres exemples d' activateurs qui peuvent être utilisés dans le procédé selon l'invention sont donnés dans le document WO-A1-2004/071624 : il s'agit de la pipérazine, de 1 ' hydroxyéthylpipérazine (HEP), et de la bis (hydroxyéthyl ) pipérazine, et de leurs mélanges .
Encore d' autres exemples d' activateurs qui peuvent être utilisés dans le procédé selon l'invention sont donnés dans les documents US-A-5, 209, 914 ; US-A-5, 277, 885 ; et US-A-5, 348, 714, il s'agit de polyamines comme la dipropylènetriamine (DPTA) , la diéthylènetriamine (DETA) , la triéthylènetétramine (TETA) et la tétraétylènepentamine (TEPA) . D'autres activateurs cités dans ces documents et qui peuvent être utilisés dans le procédé selon l'invention sont 1 ' aminoéthyléthanolamine (AEEA) , 1 ' hexaméthylènediamine (HMDA) , la diméthylaminopropylamine (DMAPA) et le 1,2- diaminocyclohexane (DACH) , ainsi que la méthoxypropylamine (MOPA) , l' éthoxypropylamine, 1 ' aminoéthylpipérazine (AEPZ) , l' aminopropylpipérazine, 1 ' aminoéthylpipéridine (AEPD) , l' aminopropylpipéridine, la furfurylamine (FA) et 1 ' éthylmonoéthanolamine (EMEA) .
Dans un mode de réalisation préféré, l'activateur est choisi parmi la monoéthanolamine (MEA) , la butyléthanolamine (BEA) , la diéthanolamine (DEA) , 1 ' aminoéthyléthanolamine (AEEA) , la pipérazine, 1 ' hydroxyéthylpipérazine (HEP), 1 ' aminoéthylpipérazine (AEP) , et leurs mélanges.
Avantageusement, dans ce mode de réalisation ou la solution absorbante comprend de l'eau, au moins une aminé tertiaire, au moins un activateur et au moins un thioalcanol en C2-C4, le thioalcanol est choisi de préférence parmi, l'éthylène dithioéthanol ou le ThioDiGlycol (TDG) .
Généralement, la solution absorbante comprend, de préférence est constituée par :
de 20% à 60%, de préférence de 30% à 50%, de préférence encore de 35% à 45% en masse par rapport à la masse totale de la solution absorbante, d'au moins une aminé;
de 20% à 60%, de préférence de 30% à 50%, de préférence encore de 35% à 45% en masse par rapport à la masse totale de la solution absorbante, d'eau ;
de 10% à 40%, de préférence de 10% à 30%, de préférence encore de 10% à 20% en masse par rapport à la masse totale de la solution absorbante, d'au moins un thioalcanol.
Parmi ces solutions absorbantes, les solutions absorbantes qui comprennent la MEA en tant qu'aminé , le TDG en tant que thioalcanol, et de l'eau dans les proportions précitées sont préférées. Une solution absorbante préférée entre toutes est la solution absorbante constituée par de l'eau, de la MEA, et du TDG dans les proportions respectives de 45%, 40%, et 15% en masse.
Dans le mode de réalisation où la solution absorbante comprend de l'eau, au moins une aminé tertiaire, au moins un activateur et au moins un thioalcanol en C2-C4, la solution absorbante comprend généralement, de préférence, est constituée par:
- de 35% à 45% en masse par rapport à la masse totale de la solution absorbante, d'au moins une aminé tertiaire ;
de 4% à 12% en masse par rapport à la masse totale de la solution absorbante d' au moins un activateur choisi de préférence parmi les aminés primaires et les aminés secondaires ; la teneur totale en aminé tertiaire et en activateur étant de 38% à 50% en masse par rapport à la masse totale de la solution absorbante, la concentration totale en aminé tertiaire et en activateur étant comprise entre 3,8 et 4,2 mol/L ;
de 10% à 20% en masse par rapport à la masse totale de la solution absorbante d'au moins un thioalcanol en C2 à C4 ;
- le reste d'eau pour atteindre 100 % en masse .
Cette solution absorbante comprend des composants spécifiques dans des quantités spécifiques.
En effet, cette solution absorbante comprend avantageusement un mélange d' aminés spécifiques, à savoir un mélange d'une aminé tertiaire et d'une aminé primaire ou secondaire jouant le rôle d' activateur .
Chacune de ces aminés, tertiaire d'une part, et primaire ou secondaire d' autre part est respectivement présente dans une quantité spécifique, définie par une plage étroite, et le mélange de ces aminés est également présent dans une quantité spécifique également définie par une plage étroite.
Les autres constituants du mélange, à savoir l'eau et le thioalcanol en C2-C4 sont également présents dans des quantités spécifiques, définies par des plages étroites .
Dans ce mode de réalisation, une solution absorbante préférée est une solution constituée par de l'eau, de la MDEA, de la HEP et/ou de la pipérazine et du TDG, dans les proportions respectives de 35%, 42%, 8%, et 15% en masse.
Avantageusement, l'étape de mise en contact est réalisée à une température de 20°C à 100°C, de préférence de 25°C à 50°C et à une pression de 1 à 15 bar.
Avantageusement, le procédé de décarbonatation tel que décrit plus haut comprend en outre, après l'étape de mise en contact, une étape de régénération de la solution absorbante chargée en CO2.
Avantageusement, cette étape de régénération de la solution absorbante est réalisée à une pression de 0 à 5 bar, de préférence de 1 à 2,5 bar, de préférence encore de 1 à 2 bar, et à une température de 100 °C à 140°C. L' invention peut être mise en œuvre dans toute installation classique d'absorption et de régénération mettant en œuvre des solutions absorbantes chimiques.
Une telle installation est notamment décrite dans le document WO-A1-2007/083012 à la description duquel on pourra se référer.
Tout appareil de contact gaz-liquide peut être utilisé pour réaliser l'étape de mise en contact, d' absorption .
En particulier, tout type de colonne peut être utilisé en tant que colonne d'absorption. Il peut s'agir notamment d'une colonne à plateaux perforés, d'une colonne à clapets ou encore d'une colonne à cloches .
Les colonnes à garnissage, en vrac ou structuré peuvent aussi être utilisées.
On peut aussi utiliser des mélangeurs de solvants en ligne, ou statiques.
Dans ce qui suit, on utilise par simplification les termes « colonne d'absorption » ou « colonne » pour désigner l'appareil de contact liquide-liquide mais il est bien entendu que tout appareil de contact liquide- liquide peut être mis en œuvre pour réaliser l'étape d' absorption .
Ainsi, l'étape de mise en contact de la fumée avec la solution absorbante, ou étape d'absorption, peut-elle être mise en œuvre dans une colonne d'absorption à une température généralement de 20 °C à 100°C, de préférence de 25°C à 50°C.
La pression dans la colonne d'absorption est généralement de 1 à 15 bar. L'absorption est réalisée par mise en contact des fumées avec la solution absorbante à un débit de fumées généralement de 3xl06 Nm3/jour à 30xl06 Nm3/j our et à un débit de solution absorbante généralement de 5000 à 50000 m3/jour.
Avantageusement, comme on l'a déjà mentionné, le procédé de décarbonatation tel que décrit plus haut comprend en outre une étape de régénération de la solution absorbante chargée en CO2.
Cette étape de régénération de la solution absorbante est généralement réalisée à une pression de 0 à 5 bar, de préférence de 1 à 2,5 bar, et à une température de 100°C à 140°C.
L'étape de régénération de la solution absorbante est mise en œuvre classiquement par chauffage et séparation du CO2 absorbé de la solution dans une colonne de régénération.
En effet, la solution d' aminés chargée en CO2 -dite aminé riche- issue du fond de la colonne d'absorption est ensuite réchauffée dans un échangeur amine/amine par l' aminé chaude du fond du régénérateur, et éventuellement partiellement vaporisée puis recyclée pour alimenter la colonne de régénération.
L' aminé régénérée qui est donc aussi appelée aminé pauvre est ensuite recyclée vers l'étape d' absorption .
Un rebouilleur génère de la vapeur qui remonte à contre-courant dans la colonne de régénération, entraînant le CO2. Cette désorption est favorisée par la faible pression et la haute température régnant dans le régénérateur. En tête de colonne de régénération, les gaz sont refroidis dans un condenseur. L'eau condensée est séparée du CO2 dans un ballon de reflux et renvoyée soit en tête de colonne de régénération, soit directement au bac de solution d' aminé pauvre.
L' aminé régénérée qui est donc aussi appelée aminé pauvre est ensuite recyclée vers l'étape d' absorption .
Un mode de fonctionnement semi-régénéré peut également être envisagé.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Dans ce qui suit, l'invention est décrite en référence à l'exemple suivant, donné à titre illustratif et non limitatif.
Exemple .
Dans cet exemple, réalisé dans une installation pilote, on montre que l'addition de TDG à une solution absorbante comprenant de l'eau et de la DEA permet d'obtenir un taux d'élimination élevé du CO2 dans un mélange gazeux représentatif d'une fumée en sortie de chaudière, et une diminution de la consommation de vapeur utilisée pour la régénération de la solution absorbante.
Description sommaire de l'installation pilote .
L' installation pilote de traitement de gaz par lavage mise en œuvre dans cet exemple permet de traiter de 50 à 1500 Nm3/h de gaz sous une pression de 10 à 40 bar avec un débit de solvant de 100 à 3500 L/h et elle comprend :
• une boucle d'absorption, composée d'une colonne contenant 11 plateaux chacun d'un diamètre de 20 cm, et d'un système de compresseurs, éjecteurs et échangeurs assurant la circulation du gaz.
• une section de flash composée d'un ballon et d'une pompe de reprise.
• une section de régénération composée d'une colonne garnie d'un diamètre de 30 cm, d'un préchauffeur, d'un rebouilleur vapeur, d'une pompe de reprise, d'un condenseur de tête à eau, d'un condenseur de tête avec un groupe froid, et d'une décompression du gaz acide.
· une section de stockage composée d'un refroidisseur à eau, d'un bac de stockage et d'une pompe de reprise.
Conditions des essais et résultats.
• Absorption .
Les essais ont été réalisés à une pression de 2 bar absolus.
Le débit de gaz à traiter est fixé à 150 kg/h.
Le gaz à traiter est majoritairement constitué d'azote et de dioxide de carbone CO2.
La concentration en CO2 est de 9% en volume, composition typique d'une fumée en sortie de chaudière.
Le gaz est saturé en eau, pour une température de 40°C et une pression de 2 bar absolus. Le gaz est mis au contact de la solution absorbante dans la colonne d'absorption.
Le débit de solvant est fixé à 400 L/h pour les essais . Les essais ont été conduits avec une solution absorbante eau-DEA-TDG 45-40-15% en masse fournie à 45°C.
Les teneurs en CO2 du gaz à traiter et du gaz traité (gaz à l'issue du traitement) sont mesurées par chromatographie en phase gazeuse.
Dans les conditions décrites ci-dessus, un taux d'élimination de 91 % a été mesuré au cours des essais.
• Régénération.
La solution absorbante utilisée, chargée en CO2, a ensuite été envoyée dans la section de régénération de l'installation pilote.
La solution absorbante a été régénérée de façon nécessaire et suffisante, afin d'obtenir un taux d'élimination du CO2 supérieur à 90% dans la section d' absorption .
Dans les conditions imposées par les caractéristiques de l'installation pilote, il est nécessaire d'utiliser 100 kg de vapeur à 4 bar par tonne de solution absorbante.
Dans les mêmes conditions de mise en œuvre dans les sections d'absorption et de régénération, l'utilisation d'une solution absorbante solvant eau-DEA 60-40% en masse nécessite selon les mesures la mise en œuvre de 119 kg de vapeur par tonne de solvant.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de décarbonatation d'une fumée contenant du dioxyde de carbone, comprenant une étape de mise en contact de ladite fumée avec une solution absorbante comprenant, de préférence constituée par, au moins une aminé, de l'eau et au moins un thioalcanol en C2-C4.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la fumée à traiter comprend, en pourcentages en volume par rapport au volume total de la fumée à traiter :
60% à 95% en volume, par exemple 85% à 92% en volume, d'azote,
2% à 25% en volume, par exemple 4% à 15% en volume, de dioxyde de carbone,
0,1% à 10% en volume, par exemple 2% à 5% en volume, d'oxygène.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la fumée à traiter comprend en outre une ou plusieurs impureté (s) choisie (s) parmi les oxydes de soufre SOx, les oxydes d'azote NOx, l'argon, et les particules solides.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la ou les impureté (s) représente (nt) au total moins de 2% en volume du volume total de la fumée à traiter.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel préalablement à l'étape de mise en contact avec la solution absorbante, la fumée à traiter, subit un traitement d'extinction, et/ou une filtration, par exemple à l'aide de filtres électrostatiques .
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la fumée à traiter est fournie à une température comprise entre 20°C et 180°C, et à une pression inférieure à 15 bar.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la fumée est choisie parmi les fumées de combustion, notamment les fumées issues de la combustion d'hydrocarbures, par exemple de gaz, de pétrole, ou de charbon.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le thioalcanol est l'éthylène dithioéthanol le ThioDiglycol (TDG) .
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la au moins une aminé est choisie parmi les alcanolamines .
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l' aminé est choisie parmi parmi la MEA, la DEA, la DIPA, et leurs mélanges.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la solution absorbante comprend, de préférence est constituée par: de 20% à 60%, de préférence de 30% à 50%, de préférence encore de 35% à 45% en masse par rapport à la masse totale de la solution absorbante, d'au moins une aminé;
- de 20% à 60%, de préférence de 30% à 50%, de préférence encore de 35% à 45% en masse par rapport à la masse totale de la solution absorbante, d'eau ;
de 10% à 40%, de préférence de 10% à 30%, de préférence encore de 10% à 20% en masse par rapport à la masse totale de la solution absorbante, d'au moins un thioalcanol.
12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la solution absorbante est constituée par de l'eau, de la MEA, et du TDG dans les proportions respectives de 45%, 40%, et 15% en masse.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la solution absorbante comprend, de préférence est constituée par, de l'eau, au moins une aminé tertiaire, au moins un activateur, et au moins un thioalcanol en C2-C4.
14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel la solution absorbante comprend, de préférence, est constituée par :
de 35% à 45% en masse par rapport à la masse totale de la solution absorbante, d'au moins une aminé tertiaire ;
- de 4% à 12% en masse par rapport à la masse totale de la solution absorbante d' au moins un activateur choisi de préférence parmi les aminés primaires et les aminés secondaires ; la teneur totale en aminé tertiaire et en activateur étant de 38% à 50% en masse par rapport à la masse totale de la solution absorbante, et la concentration totale en aminé tertiaire et en activateur étant comprise entre 3,8 et 4,2 mol/L ;
de 10% à 20% en masse par rapport à la masse totale de la solution absorbante d'au moins un thioalcanol en C2 à C4 ;
- et le reste d'eau pour atteindre 100% en masse .
15. Procédé selon la revendication 13 ou 14, dans lequel l' aminé tertiaire est choisie parmi les alcanolamines tertiaires.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, dans lequel l' activateur est choisi parmi les aminés primaires et les aminés secondaires, de préférence parmi les alcanolamines primaires et les alcanolamines secondaires.
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, dans lequel l' aminé tertiaire est choisie parmi la N-méthyldiéthanolamine (MDEA) , la triéthanolamine (TEA) , la tributanolamine et leurs mélanges, et l' activateur est choisi parmi la monoéthanolamine (MEA) , la butyléthanolamine (BEA) , la diéthanolamine (DEA) , 1 ' aminoéthyléthanolamine (AEEA) , la pipérazine, l' hydroxyéthylpipérazine,
1 ' aminoéthylpipérazine et leurs mélanges.
18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 17, dans lequel la solution absorbante est constituée par de l'eau, de la MDEA, de la HEP et/ou de la pipérazine et du TDG, dans les proportions respectives de 35%, 42 et 15% en masse .
19. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape de mise en contact est réalisée à une température de 20°C à 100°C, de préférence de 25°C à 50°C et à une pression de 1 à 15 bar.
20. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes qui comprend en outre une étape de régénération de la solution absorbante chargée en CO2 après l'étape de mise en contact.
21. Procédé selon la revendication 20, dans lequel étape de régénération de la solution absorbante est réalisée à une pression de 0 à 5 bar, de préférence de 1 à 2,5 bar, de préférence encore de 1 à 2 bar, et à une température de 100°C à 140°C.
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