Brevet FR2714302A1 — publié le 19950630

La présente invention concerne l'utilisation d'aminals cycliques de l'acide glyoxylique pour le piégeage de l'hydrogène sulfuré. L'hydrogène sulfuré est un gaz toxique, inflamma- ble, explosif et corrosif, notamment vis à vis des métaux ferreux. Les gaz naturels sont très souvent pollués par de l'hydrogène sulfuré qu'il est nécessaire d'éliminer le plus rapidement et le mieux possible avant de les expédier sur les lieux de transformation ou de consommation. Pour ce faire, il a été proposé de traiter ces gaz pollués avec de l'hydrogène sulfuré avec, soit des aldéhydes tels que le formaldéhyde, l'acroléïne, l'isobutyraldéhyde, le glyoxal, en solution aqueuse ou en émulsion, en présence éventuellement d'émulsi- fiants ou d'amines telles que la butylamine, la monoéthanola- mine, l'aminoéthyl-4 diamino-l,8 octane, la N,N'-diméthylé- thylènediamine (Brevets des Etats Unis d'Amérique N'1 991 765, 3 459 852, 4 501 668, 4 532 117, 4 680 127, 4 767 860, 4 978 512, 5 085 842, 5 152 916, 5 225 103, 5 223 175, demandes de brevet européen N' 383 499, 405 719, 411 745, 475 641, 475 642 et 540 666), soit avec des oxydes métalliques tels que les oxydes de fer ou de zinc, soit avec des oxydants tels que le nitrite de sodium, le peroxyde d'hydrogène, le chlorite de sodium, le dioxyde de chlore (brevet des Etats Unis d'Amérique Ne 4 515 759, Brevet canadien N 1 207 269, demandes de brevet européen N 082 513, 261 974 et 389 150). Quoique ces produits présentent d'intéressantes propriétés pour capter l'hydrogène sulfuré, on recherche aujourd'hui des produits plus économiques, plus efficaces, agissant plus rapidement et ne générant aucun produit insoluble. Or, la demanderesse a découvert avec étonnement que certains aminals cycliques de l'acide glyoxylique présentaient d'excellentes propriétés pour capter l'hydrogène sulfuré présent dans un fluide. C'est pourquoi, la présente invention a pour objet l'utilisation des aminals cycliques de l'acide glyoxy- lique de formule (I) NH (CH/)n N > CH-COOM (I) dans laquelle M représente un atome d'hydrogène, de lithium, de sodium ou de potassium, ou un groupement NH4 et n repré- sente 2 ou 3, à titre de capteurs d'hydrogène sulfuré. Il est connu que la condensation de l'acide glyoxylique avec une diamine de formule (II) H2N - (CH2), - NH2 (II) dans laquelle n a la signification donnée précédemment, conduit au produit de formule (I) correspondant dans laquelle M représente un atome d'hydrogène qui peut être ensuite salifié selon les méthodes usuelles (A.HILTON et al, J. Amer. Chem. Soc., 1971, 93, 6831-6836 et D.C CRAIG et al, J.Org. Chem., 1993, 58, 5753-5758). Les produits de formule (I) présentent d'inté- ressantes propriétés vis à vis de l'hydrogène sulfuré. Ces propriétés justifient leur utilisation pour le piégeage de l'hydrogène sulfuré et l'invention a pour objet, l'applica- tion, à titre de capteurs d'hydrogène sulfuré, des produits tels que définis par la formule (I) ci-dessus. L'invention a plus particulièrement pour objet l'application, à titre de capteurs d'hydrogène sulfuré, des produits de formule (I) ci-dessus caractérisés en ce que dans la formule (I), M représente un atome d'hydrogène ou un atome de sodium. Parmi ces derniers produits, l'invention a tout spécialement pour objet, à titre de capteurs d'hydrogène sulfuré, de: - l'imidazolidinecarboxylate-2 de sodium, - le perhydropyrimidinecarboxylate-2 de sodium. Selon l'invention, les produits de formule (I) sont utilisés en solution aqueuse, à un pH supérieur à 7. Dans des conditions préférentielles de mise en oeuvre de l'invention, les produits de formule (I) sont utilisés en solution aqueuse, à un pH supérieur à 7 et à une concentra- tion pondérale comprise entre 10 et 50 % et plus spécialement5 à une concentration pondérale de 25 + 10 %. Les produits de formule (I) permettent de réduire et même d'éliminer l'hydrogène sulfuré présent dans un fluide rapidement et sans produire de produits insolubles soufrés. Dans cette utilisation, les produits de formule (I) peuvent être employés à une dose pouvant varier de 0,1 à 2 moles par mole d'hydrogène sulfuré. Selon un mode de réalisation préférentiel de cette utilisation, on peut employer par mole d'hydrogène sulfuré à éliminer, 0,5 0,2 mole de produit de formule (I), mais ces quantités peuvent varier en fonction du15 taux d'élimination désiré. La présente invention a aussi pour objet l'utili- sation d'un produit de formule (I) tel que défini ci-dessus pour la préparation d'une composition de piégeage de l'hydro- gène sulfuré. La présente invention a enfin pour objet un procédé d'élimination d'hydrogène sulfuré dans un fluide caractérisé en ce que l'on met en contact un fluide chargé en hydrogène sulfuré avec au moins un produit de formule (I) tel que défini ci-dessus. On utilise de préférence les produits de formule (I) aux doses indiquées ci-dessus. Selon l'invention, si le fluide à traiter est gazeux, on le fait, par exemple, barboter dans une solution aqueuse contenant la quantité nécessaire d'un ou plusieurs produits de formule (I) de manière à obtenir le taux d'élimi- nation désire de l'hydrogène sulfuré contenu dans ce fluide gazeux. Dans le cas o le fluide à traiter est un liquide, de préférence on le traite, avantageusement sous agitation, avec une solution aqueuse contenant la quantité nécessaire d'un ou plusieurs produits de formule (I) pour obtenir le taux d'élimination d'hydrogène sulfuré désiré. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois la limiter. EXEMPLE i On mélange sous agitation, à la température ambiante, i 332 g d'une solution aqueuse d'acide glyoxylique à 50 % en poids avec 720 g d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 50 % en poids. Puis, dans cette solution agitée et maintenue à 25'C par un refroidissement extérieur, on introduit lentement 541 g (9 moles) d'éthylènediamine, et on abandonne ensuite la solution réactionnelle une heure à la10 température ambiante. On obtient ainsi 2 593 g d'une solution aqueuse contenant 1 243 g (9 moles) d'imidazolidinecarboxylate-2 de sodium présentant un pH d'environ 11 + 0,5. Un échantillon de cette solution aqueuse a été concentré à sec sous pression réduite puis le produit solide obtenu, séché à poids constant sous pression réduite, à la température ambiante, analysé en RMN du proton et du 13C a donné des spectres en accord avec la structure attendue. EXEMPLE 2 Dans une solution de 130,15 g (1 mole) d'acide perhydropyrimidinecarboxylique-2, préparé selon D.C Craig et al, J.Org. Chem., 1993, 58, 5757 et présentant un point de fusion de 109 + 1IC, dans 130,15 g d'eau, on introduit sous agitation, en maintenant la température à 20'C, 40 g (1 mole) d'hydroxyde de sodium en solution dans 40 g d'eau. On obtient ainsi 340 g d'une solution aqueuse contenant 152,14 g (1 mole) de perhydropyrimidinecarboxylate-2 de sodium. EXEMPLE 3 A partir des solutions aqueuses obtenues aux exemples 1 et 2, on prépare par simple dilution avec de l'eau, une solution désignée A, contenant par litre, 200 g (1,45 mole) d'imidazolidinecarboxylate-2 de sodium et une solution, désignée B, contenant par litre 246,5 g (1,62 mole) de perhydropyrimidinecarboxylate-2 de sodium. Par ailleurs, pour comparaison, on prépare une solution aqueuse désignée C, contenant par litre 248,3 g (4,28 moles) de glyoxal. Dans 290 ml de ces trois solutions aqueuses, A, B et C, on fait barboter à la température ambiante, avec un débit constant de 2,4 moles/heure, de l'hydrogène sulfuré et l'on détermine en fonction du temps, exprimé en minutes, le nombre de moles d'hydrogène sulfuré captées par ces solu- tions. Pour ce faire, on recueille dans de la soude 3,75 N10 l'hydrogène sulfuré non capté par la solution testée, puis on détermine, sur des échantillons prélevés régulièrement, la quantité d'hydrogène sulfuré captée par cette solution sodique, par dosage potentiométrique & l'aide d'une solution aqueuse de nitrate d'argent 0,1 N, avec une électrode de mesure en argent et une électrode de référence Ag/AgCl. Par différence, on calcule ensuite la quantité d'hydrogène sulfuré captée par les solutions A, B et C. Les résultats trouvés sont mentionnés dans le tableau I. On constate que les produits de formule (I) absorbent beaucoup plus rapide- ment l'hydrogène sulfuré que le glyoxal, de plus, leur efficacité est bien meilleure. sagsTTTqn sanaqdeo Op sT10U ap seaqmoN = 9ToeoT;; sepqdeo SzH ap salou ap a8qu[oN sGTnpoaquT SZH sp ssTom ap aquIoN 001 x = (%);usupusu sep4deo SZH sp salom u Sp aquloN 9910 L0'Z Z'TS 9'9s Z8'0 L8'0 9'1 0t C9'0 Z0'Z L'SS L'09 8L'0 58'0 9' SE '0 St'Z L6'1 0'09 8'6 Z'69 ZL'0 Sl'I ú8'0 Z'l 0E O S'0 90'Z C6'I 0'Z9 0'L6 0'I8 Z9'0 L6'0 18'0 O'T SZ 9t'0 99'1 I8'1 Z'IL S'L6 0'56 LS'0 81L'0 9L'0 8'0 OZ SZ'I 0t'1 C'86 ú'86 65'0 65'0 9'0 ST Z'0 58'0 96'0 S'ZL 5'66 001 6Z'0 86C'0 9'0 '0 01I 0 0 0 0 0 0 0 0 8 V 3 8 V 3 8 V sagdeo SZH saTnpolluT SZH ap (UTW) IoTeoJJ (%) quaeiapuaeu ap saloui ap aquioN salou ap aaquoN SdwRL T VBO=T REVENDICATION8 1. Application d'un produit de formule (I) NH (CH2), / > CH-COOM (I) NNH dans laquelle M représente un atome d'hydrogène, de lithium, de sodium ou de potassium, ou un groupement NH4 et n repré- sente 2 ou 3, à titre de capteur d'hydrogène sulfuré. 2. Application d'un produit tel que défini à la revendication 1, caractérisé en ce que dans la formule (I), M représente un atome d'hydrogène ou de sodium, à titre de capteur d'hydrogène sulfuré. 3. Application de l'imidazolidinecarboxylate-2 de sodium, à titre de capteur d'hydrogène sulfuré. 4. Application du perhydropyrimidinecarboxylate-2 de sodium, à titre de capteur d'hydrogène sulfuré. 5. Utilisation d'un produit de formule (I) tel que défini à la revendication 1 pour la préparation d'une composition de piégeage de l'hydrogène sulfuré. 6. Procédé d'élimination d'hydrogène sulfuré dans un fluide caractérisé en ce que l'on met en contact un fluide chargé en hydrogène sulfuré avec au moins un produit de formule (I) tel que défini à la revendication 1. 7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que la concentration en produit de formule (I) dans le fluide est de 0,1 à 2 moles d'hydrogène sulfuré contenu dans le fluide.