Un método para recuperar dióxido de carbono de alta pureza de una fuente gaseosa que comprende las etapas de:

a. alimentar un gas (G1) que comprende dióxido de carbono, oxígeno y compuestos de nitrógeno a una columna de absorción (A1),

b. absorber el gas (G1) en un agente absorbente que contiene alcanolamina, mediante el cual el gas (G1) se separa en un gas empobrecido en dióxido de carbono (G2) y un líquido rico en dióxido de carbono (L1),

c. presurizar y calentar el líquido (L1) obtenido en la etapa b con el fin de proporcionar el líquido (L2),

d. separar mediante evaporación súbita el líquido (L2) obtenido en la etapa c en un gas rico en NOx y en oxígeno (G3) y un líquido empobrecido en oxígeno y NOx que sale de la columna de evaporación súbita (A3),

e. presurizar el líquido que sale de la columna de evaporación súbita (A3) en la etapa d, con el fin de proporcionar el líquido (L3),

f. separar el líquido (L3) obtenido en la etapa e en un gas rico en dióxido de carbono (G4) y un líquido empobrecido en dióxido de carbono (L4) mediante separación, y

g. purificar el gas (G4) obtenido en la etapa f con el fin de producir dióxido de carbono de alta pureza, que está sustancialmente exento de óxidos de nitrógeno

Un método para la recuperación de dióxido de carbono de alta pureza de una fuente gaseosa que comprende compuestos de nitrógeno.

La presente invención se refiere a un método para recuperar dióxido de carbono de alta pureza de una fuente gaseosa y a usos del mismo. Más en particular, la presente invención se refiere a la producción de dióxido de carbono de alta pureza, que está sustancialmente exento de óxidos de nitrógeno. La presente invención también se refiere a una instalación para la recuperación de dióxido de carbono de alta pureza de un gas.

Antecedentes de la invención

El dióxido de carbono es un gas bien conocido, que está presente en la atmósfera. Se libera a la atmósfera en grandes cantidades en procedimientos de fermentación, calcinaciones de caliza y todas las formas de procedimientos de combustión de carbón y compuestos de carbono. En las últimas décadas ha aumentado la atención en relación con dicha emisión, a causa del problema medioambiental debido al futuro cambio climático por el efecto invernadero. Por consiguiente, se ha realizado un trabajo exhaustivo en estos años con el fin de desarrollar procedimientos para la eliminación del dióxido de carbono de los gases de combustión. Si es posible, una posterior recuperación del dióxido de carbono puede hacer que estos procedimientos sean económicamente viables.

Un tipo de procedimiento convencional para recuperar el dióxido de carbono de una fuente gaseosa es el método de absorción, en el que el dióxido de carbono es absorbido en un agente absorbente. Si hay otros gases presentes en la fuente gaseosa, tales como oxígeno, dichos otros gases también pueden absorberse química y/o físicamente. Este será el caso si se usa alcanolamina como agente absorbente.

Se sabe de la técnica anterior que cuando hay O₂ presente en la fuente gaseosa que contiene dióxido de carbono, dicho O₂ será transferido al agente absorbente que contiene alcanolamina durante el procedimiento de absorción. Como consecuencia se producirá una degradación no deseada de la alcanolamina, así como problemas de corrosión, debido a la presencia de O₂. Por lo tanto, la eliminación de O₂ del agente absorbente mejorará la eficacia del procedimiento de absorción.

Muchos documentos de la técnica anterior se refieren a este problema. El documento EP 1059110 describe un sistema para recuperar un absorbato tal como dióxido de carbono, usando un fluido absorbente de alcanolamina, en el que el absorbente cargado se calienta en un procedimiento de calentamiento en dos etapas, antes de la separación del absorbato del absorbente, y en el que el absorbente cargado se desoxigena después de la primera etapa de calentamiento y antes de la segunda etapa de calentamiento. La desoxigenación se produce mediante despresurización.

El documento US 3266220 describe una invención relacionada con un disolvente selectivo para eliminar gases ácidos de mezclas con constituyentes no ácido, y más en particular, a un procedimiento mejorado para eliminar el dióxido de carbono de una mezcla gaseosa de hidrocarburos y/u otros constituyentes no ácido que contienen dióxido de carbono, mediante el uso de un disolvente selectivo.

El documento US 5832712 describe el uso de etanolamina para absorber un volumen grande de CO₂ en un método similar para eliminar CO₂ de los gases de escape (columna 2, líneas 41-53).

En el documento EP 1061045 se describe un sistema para recuperar absorbato, tal como dióxido de carbono, de una mezcla que contiene oxígeno, en el que el dióxido de carbono se concentra en un fluido de absorción que contiene alcanolamina, se separa el oxígeno del fluido de absorción y el dióxido de carbono se destila por arrastre de vapor del fluido de absorción y se recupera. En este sistema, el oxígeno se separa del fluido de absorción pasando el absorbente cargado de dióxido de carbono que comprende oxígeno disuelto, en contracorriente en transferencia de masa en contacto con gas depurador de oxígeno.

En otros casos pueden estar presentes óxidos de nitrógeno (también llamados NOx) además del O₂ en la fuente gaseosa. Estos gases NOx también serán absorbidos química y físicamente en el agente absorbente, cuando se usa alcanolamina como agente absorbente. Cuando se separa el dióxido de carbono del agente absorbente en un procedimiento de separación de componentes volátiles posterior, parte de los NOx absorbidos serán liberados en el gas de separación junto con productos de degradación, en especial acetaldehído. El gas de separación contendrá además N₂ y O₂ en ciertas cantidades.

Cuando se produce dióxido de carbono de calidad alimentaria o en otras aplicaciones del dióxido de carbono, en las que se requiere una alta pureza, estos componentes deben eliminarse del gas de separación en la instalación corriente abajo con el fin de obtener la pureza requerida. La tecnología convencional disponible para separar los NOx implica lavado, oxidación, adsorción y destilación.

Debido al equilibrio químico: NO + O₂ <-> NO₂, la composición de los NOx (NO, NO₂) cambiará durante el procedimiento de purificación siempre que se produzcan cambios en la temperatura, presión y/o concentraciones, y esto hace difícil reducir el contenido de NOx en el producto final.

Por lo tanto, un objetivo de la presente invención, es proporcionar un método para recuperar dióxido de carbono de alta pureza, que esté sustancialmente exento de óxidos de nitrógeno.

El autor de la presente invención ha encontrado sorprendentemente que introduciendo una columna de evaporación súbita entre la columna de absorción y el separador, el contenido de NOx en el gas de separación se puede reducir notablemente.

Esto se debe al hecho de que cuando se cambia con cuidado el estado de equilibrio del líquido que sale de la columna de absorción, justo antes de alimentar dicho líquido a la columna de evaporación súbita, se producirá un estado en el que dicho líquido no está saturado con respecto al O₂ y NOx, y por consiguiente dichos gases se transferirán de la fase líquida a la fase gaseosa durante el procedimiento de evaporación súbita. De esta forma sustancialmente todo el O₂ y la mayor parte de los NOx son eliminados de la fase líquida en la columna de evaporación súbita y por lo tanto nunca llegarán al separador.

En la siguiente etapa, el líquido que sale de la columna de evaporación súbita se alimenta a la columna de separación, en la que se separan los gases del agente absorbente. Como consecuencia de la muy baja cantidad de O₂ que llega a la columna de separación, la concentración de O₂ en el gas de separación será muy baja. Por lo tanto, en el gas de separación el equilibrio químico: NO + O₂ <-> NO₂, está muy desplazado a la izquierda, y las trazas de NOx presentes estarán principalmente en forma de NO. Por lo tanto, el posterior procedimiento de purificación, que es necesario para eliminar dichas cantidades en trazas de NOx, siempre que se produzca dióxido de carbono de alta pureza, es mucho más fácil y barato, debido al control del equilibrio químico mencionado antes.

Descripción de la invención

En un aspecto la presente invención se refiere a un método para recuperar dióxido de carbono de alta pureza de una fuente gaseosa, en el que dicho dióxido de carbono de alta pureza está sustancialmente exento de óxidos de nitrógeno.

El método de acuerdo con la presente invención comprende las etapas de:

a. alimentar un gas que comprende dióxido de carbono, oxígeno y compuestos de nitrógeno a una columna de absorción,

b. absorber el gas de alimentación en un agente absorbente que contiene alcanolamina, mediante el cual el gas de alimentación se separa en un gas empobrecido en dióxido de carbono y un líquido rico en dióxido de carbono,

c. presurizar y calentar el líquido obtenido en la etapa b con el fin de proporcionar un líquido presurizado y calentado,

d. separar mediante evaporación súbita el líquido obtenido en la etapa c en un gas rico en NOx y en oxígeno y un líquido empobrecido en oxígeno y NOx que sale de la columna de evaporación súbita,

e. presurizar el líquido que sale de la columna de evaporación súbita en la etapa d, con el fin de proporcionar un líquido presurizado,

f. separar...

1. Un método para recuperar dióxido de carbono de alta pureza de una fuente gaseosa que comprende las etapas de:

a. alimentar un gas (G1) que comprende dióxido de carbono, oxígeno y compuestos de nitrógeno a una columna de absorción (A1),

b. absorber el gas (G1) en un agente absorbente que contiene alcanolamina, mediante el cual el gas (G1) se separa en un gas empobrecido en dióxido de carbono (G2) y un líquido rico en dióxido de carbono (L1),

c. presurizar y calentar el líquido (L1) obtenido en la etapa b con el fin de proporcionar el líquido (L2),

d. separar mediante evaporación súbita el líquido (L2) obtenido en la etapa c en un gas rico en NOx y en oxígeno (G3) y un líquido empobrecido en oxígeno y NOx que sale de la columna de evaporación súbita (A3),

e. presurizar el líquido que sale de la columna de evaporación súbita (A3) en la etapa d, con el fin de proporcionar el líquido (L3),

f. separar el líquido (L3) obtenido en la etapa e en un gas rico en dióxido de carbono (G4) y un líquido empobrecido en dióxido de carbono (L4) mediante separación, y

g. purificar el gas (G4) obtenido en la etapa f con el fin de producir dióxido de carbono de alta pureza, que está sustancialmente exento de óxidos de nitrógeno.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la temperatura del líquido (L2) obtenido en la etapa c está en el intervalo de 70ºC a 140ºC, más preferido en el intervalo de 90ºC a 120ºC, y lo más preferido en el intervalo de 95ºC a 110ºC, y la presión de dicho líquido (L2) está en el intervalo de 0,1 bar a 3 bar, más preferido en el intervalo de 0,2 a 2 bar, y lo más preferido en el intervalo de 1 bar a 2 bar.

3. Un método de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, en el que el gas de alimentación (G1) es gas de combustión.

4. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la alcanolamina en el agente absorbente se selecciona del grupo que consiste en monoetanolamina, dietanolamina, diisopropilamina, metildietanolamina y trietanolamina, y mezclas de los mismos.

5. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el líquido (L4) obtenido en la etapa f se recicla y se mezcla con el agente absorbente que contiene alcanolamina usado para absorber el gas (G1) en la etapa b.

6. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el gas (G3) obtenido en la etapa d se recicla a la etapa de absorción b.

7. Uso de un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, para producir dióxido de carbono de alta pureza.