Método para recuperación de dióxido de carbono de alta pureza.

Un método para la eliminación de contaminantes, que incluyen al menos benceno, de una corriente líquida de alimentación de dióxido de carbono

(L1), procediendo dicha corriente líquida de alimentación de dióxido de carbono de una corriente gaseosa de alimentación de dióxido de carbono, que comprende los pasos de:

c. opcionalmente, presurizar y calentar la corriente líquida de alimentación de dióxido de carbono (L2); y

d. introducir la corriente líquida (L2), obtenida opcionalmente en el paso c, en una columna flash (A3) para proporcionar una corriente líquida (L3) y una corriente gaseosa rica en dióxido de carbono (G3);

e. opcionalmente, presurizar el líquido L3 que sale de la columna flash (A3) en el paso d; y

f. separar el líquido (L3) obtenido en el paso d o e en un gas residual del separador rico en dióxido de carbono (G3') y un líquido empobrecido en dióxido de carbono (L5) por medio de separación en una columna separadora (A2),

caracterizado por que una fracción gaseosa del gas residual del separador rico en dióxido de carbono (G3') se alimenta por el fondo de la columna flash (A3) del paso d.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DK2009/050190.

Solicitante: UNION ENGINEERING A/S.

Inventor/es: FIND,RASMUS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Separación de gases o de vapores; Recuperación... > B01D53/14 (por absorción)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA INORGANICA > ELEMENTOS NO METALICOS; SUS COMPUESTOS (procesos... > Carbono; Sus compuestos (C01B 21/00, C01B 23/00  tienen... > C01B31/20 (Dióxido de carbono)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > APARATOS DE COMBUSTION; PROCESOS DE COMBUSTION > RETIRADA O TRATAMIENTO DE LOS PRODUCTOS O RESIDUOS... > Colocación de dispositivos para el tratamiento de... > F23J15/04 (utilizando fluidos de lavado)

PDF original: ES-2476640_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Mïtodo para recuperaciïn de diïxido de carbono de alta pureza.

La presente invenciïn se refiere a un mïtodo para recuperaciïn de diïxido de carbono de alta pureza a partir de una fuente gaseosa y usos del mismo. Mïs especïficamente, la presente invenciïn se refiere a la producciïn de diïxido de carbono de alta pureza, que estï sustancialmente exento de nitrïgeno, oxïgeno, ïxidos de nitrïgeno, compuestos de azufre y contaminantes orgïnicos volïtiles, particularmente benceno. La presente invenciïn se refiere tambiïn a un mïtodo para eliminaciïn de benceno de una corriente de alimentaciïn de diïxido de carbono asï como al uso de dicho diïxido de carbono de alta pureza en productos alimenticios.

Antecedentes de la invención El diïxido de carbono es un gas bien conocido, que estï presente en la atmïsfera. El mismo se libera a la atmïsfera en grandes cantidades por procesos de fermentaciïn, calcinaciones de caliza, y todas las formas de procesos de combustiïn de carbono y compuestos de carbono. En las ïltimas dïcadas, la atenciïn con respecto a dicha emisiïn ha sido creciente, por causa del problema ambiental debido a los cambios climïticos futuros por el efecto invernadero. Por consiguiente, se han llevado a cabo trabajos extensos a lo largo de los aïos a fin de desarrollar

procesos para la eliminaciïn de diïxido de carbono de los gases de combustiïn. En caso de ser posible, una recuperaciïn subsiguiente de diïxido de carbono puede hacer dichos procesos econïmicamente factibles.

Un tipo de mïtodo convencional para la recuperaciïn de diïxido de carbono de una fuente gaseosa es el mïtodo de absorciïn, en el cual el diïxido de carbono es absorbido en un agente absorbente. Si estïn presentes otros gases, tales como oxïgeno, en la fuente gaseosa, dichos otros gases pueden absorberse tambiïn quïmica y/o fïsicamente.

ïste serï el caso si se utiliza como el agente absorbente un agente basado en aminas.

Es bien conocido por la tïcnica anterior que cuando estï presente O2 en la fuente gaseosa que contiene diïxido de carbono, y cuando se utiliza alcanolamina como el agente absorbente, dicho O2 se transferirï al agente absorbente que contiene alcanolamina durante el proceso de absorciïn. Como consecuencia, ocurrirï una degradaciïn no deseada de la alcanolamina, asï como problemas de corrosiïn debidos a la presencia de O2.

Muchos documentos de la tïcnica anterior se refieren a este problema. EP 1.059.110 describe un sistema para recuperaciïn de un absorbato tal como diïxido de carbono utilizando un fluido absorbente de alcanolamina, en donde el absorbente cargado se calienta en un procedimiento de calentamiento de dos pasos antes de la separaciïn del absorbato del absorbente, y en donde el absorbente cargado se desoxigena despuïs del primer paso de calentamiento y antes del segundo paso de calentamiento. La desoxigenaciïn tiene lugar por medio de despresurizaciïn.

En EP 1.061.045 se describe un sistema para recuperaciïn de un absorbato tal como diïxido de carbono de una mezcla que contiene oxïgeno, en donde el diïxido de carbono se concentra en un fluido de absorciïn que contiene alcanolamina, se separa oxïgeno del fluido de absorciïn, y el diïxido de carbono se separa con vapor del fluido de absorciïn y se recupera. En este sistema, el oxïgeno se separa del fluido de absorciïn mediante el paso del

absorbente cargado con diïxido de carbono que comprende oxïgeno disuelto en contacto de transferencia de masa en contracorriente con un gas de barrido de oxïgeno.

En otros casos, pueden estar presentes ïxidos de nitrïgeno (denominados tambiïn NOx) , compuestos sulfurosos y compuestos orgïnicos volïtiles como contaminantes ademïs de O2 en la fuente gaseosa. Estos contaminantes se absorberïn tambiïn quïmica y/o fïsicamente en el agente absorbente, cuando se utiliza como agente absorbente un agente basado en aminas.

En una planta convencional para producciïn de diïxido de carbono de alta pureza, el diïxido de carbono es absorbido primeramente en un agente absorbente y despuïs de ello el diïxido de carbono y el agente absorbente se separan en una columna separadora. Sin embargo, parte de los contaminantes presentes en el gas de alimentaciïn es absorbida junto con diïxido de carbono durante el paso de absorciïn. Cuando se separa el diïxido de carbono 45 del agente absorbente de un proceso subsiguiente de separaciïn, parte de los contaminantes absorbidos se liberarïn tambiïn en el gas residual del separador junto con el diïxido de carbono. El gas residual del separador contendrï adicionalmente N2 y O2 en ciertas cantidades.

Cuando se produce diïxido de carbono de grado alimentario u otras aplicaciones de diïxido de carbono, en las que se requiere una pureza elevada, estos contaminantes tienen que eliminarse del gas procedente del separador en 50 equipo situado aguas abajo a fin de obtener la pureza requerida. La tecnologïa convencional disponible para la eliminaciïn de tales contaminantes incluye lavado, oxidaciïn, adsorciïn y destilaciïn.

El primer paso de la purificaciïn aguas abajo del gas residual del separador es en la mayorïa de los casos un proceso de oxidaciïn. En este paso de oxidaciïn, cualesquiera NOx's presentes se oxidan a nitrato, que puede separarse subsiguientemente como fase lïquida. Adicionalmente, si estï presente azufre como sulfuro de hidrïgeno, 55 este compuesto se oxida a azufre libre. Lamentablemente, esta oxidaciïn requiere un suministro intensivo de productos quïmicos. Pueden utilizarse diversos agentes de oxidaciïn. En particular, es ampliamente utilizado el

permanganato de potasio. No obstante, este producto quïmico particular es muy peligroso y, adicionalmente, dado que el permanganato de potasio puede utilizarse para la producciïn de explosivos, es de esperar que el uso comercial de este producto quïmico pueda prohibirse en cualquier momento.

En el paso siguiente de la purificaciïn aguas abajo, el gas que contiene diïxido de carbono se pasa a un deshidratador. En este deshidratador, cualquier cantidad de agua presente en el gas es absorbida y separada con ello de la corriente de gas. No obstante, si estïn presentes en el gas cualesquiera residuos de acetaldehïdo y/o compuestos oxigenados volïtiles, estos compuestos se separan tambiïn en el deshidratador.

En el ïltimo paso de la purificaciïn aguas abajo, el diïxido de carbono gaseoso se licïa en un condensador. En elcondensador, es posible separar cualesquiera residuos de NO, que puede estar presente todavïa. ïste, sin embargo, no es el caso para cualesquiera residuos de NO2. De hecho, si estï presente cualquier cantidad de NO2 cuando el gas llega al condensador, o si se produce cualquier cantidad de NO2 en el interior del condensador, por ejemplo debido a oxidaciïn de NO, dicho NO2 se transferirï a la fase lïquida en el condensador y despuïs de ello serï prïcticamente imposible su eliminaciïn.

En WO 2008/086812 y WO 2007/009461, este problema se abordaba proporcionando un mïtodo para recuperaciïn de diïxido de carbono de alta pureza en el que, en un primer paso, se extrae diïxido de carbono en un agente absorbente, eliminïndose subsiguientemente N2, NOx y oxïgeno de la corriente por los pasos de sometimiento del agente absorbente que contiene diïxido de carbono a presurizaciïn y calentamiento y un paso de destilaciïn flash. El lïquido que sale de la columna de destilaciïn flash estï empobrecido en NOx, NO2 y oxïgeno, y la corriente lïquida se recupera ulteriormente por presurizaciïn, separaciïn y enfriamiento del gas procedente del separador. Asï pues, este mïtodo reducïa espectacularmente el contenido de NOx's en el producto final.

Adicionalmente, las corrientes... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un mïtodo para la eliminaciïn de contaminantes, que incluyen al menos benceno, de una corriente lïquida de alimentaciïn de diïxido de carbono (L1) , procediendo dicha corriente lïquida de alimentaciïn de diïxido de carbono de una corriente gaseosa de alimentaciïn de diïxido de carbono, que comprende los pasos de:

c. opcionalmente, presurizar y calentar la corriente lïquida de alimentaciïn de diïxido de carbono (L2) ; y

d. introducir la corriente lïquida (L2) , obtenida opcionalmente en el paso c, en una columna flash (A3) para proporcionar una corriente lïquida (L3) y una corriente gaseosa rica en diïxido de carbono (G3) ;

e. opcionalmente, presurizar el lïquido L3 que sale de la columna flash (A3) en el paso d; y

f. separar el lïquido (L3) obtenido en el paso d o e en un gas residual del separador rico en diïxido de carbono (G3') y un lïquido empobrecido en diïxido de carbono (L5) por medio de separaciïn en una columna separadora (A2) ,

caracterizado por que una fracciïn gaseosa del gas residual del separador rico en diïxido de carbono (G3') se alimenta por el fondo de la columna flash (A3) del paso d.

2. El mïtodo conforme a la reivindicaciïn 1, en donde los contaminantes se seleccionan del grupo constituido por compuestos que contienen nitrïgeno, tales como NOxs, compuestos de azufre, y compuestos orgïnicos volïtiles tales como aromïticos.

3. El mïtodo conforme a la reivindicaciïn 2, en donde la concentraciïn de benceno en la corriente gaseosa de alimentaciïn de diïxido de carbono varïa.

4. El mïtodo conforme a las reivindicaciones 1, 2 ï 3, en donde la concentraciïn de benceno en la corriente gaseosa de alimentaciïn de diïxido de carbono es 1 ppm (mol/mol) o mayor.

5. El mïtodo conforme a la reivindicaciïn 4, en donde la concentraciïn de benceno en la corriente gaseosa de alimentaciïn de diïxido de carbono es 10 ppm (mol/mol) o mayor.

6. El mïtodo conforme a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la corriente gaseosa rica en diïxido de carbono (G3) que sale de la columna flash (A3) se recupera.

7. El mïtodo conforme a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el paso flash d va precedido por los pasos de:

a. alimentar un gas (G1) que comprende diïxido de carbono, oxïgeno, N2, ïxidos de nitrïgeno, contaminantes orgïnicos volïtiles, particularmente benceno, a una columna de absorciïn (A1) ,

b. absorber el gas (G1) en un agente absorbente, por lo cual el gas se separa en un gas pobre en diïxido de carbono (G2) y un lïquido rico en diïxido de carbono (L1) , y

c. presurizaciïn y calentamiento del lïquido (L1) obtenido en el paso b a fin de proporcionar el lïquido (L2) .

8. El mïtodo conforme a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la fracciïn del gas rico en diïxido de carbono alimentada a la columna flash (A3) es al menos 1% (mol/mol) , preferiblemente 1-8% (mol/mol) del gas residual total del separador (G3') .

9. El mïtodo conforme a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el mïtodo va seguido por al menos uno de los pasos de:

h. lavar el gas (G3') obtenido en el paso f por medio de una columna de lavado (A4) a fin de producir un gas (G5) sustancialmente exento de contaminantes solubles; y/o

j. deshidratar el gas (G3' o G5) obtenido en el paso f o h por medio de un deshidratador (A5) y proporcionar con ello un gas seco (G7) sustancialmente exento de agua, compuestos oxigenados, tales como acetaldehïdo y trazas de metanol, y compuestos orgïnicos volïtiles; y/o

k. separar los gases (G3', G5 o G7) obtenidos en los pasos f, h o j en una mezcla gaseosa de lïquido rico en diïxido de carbono (L6) y gases no condensables (G8) por medio de un condensador (A6) ; y/o

l. destilar el lïquido rico en diïxido de carbono (L6) obtenido en el paso k en una columna de destilaciïn (A7) a fin de producir diïxido de carbono lïquido de alta pureza (L7) que estï sustancialmente exento de ïxidos de nitrïgeno, compuestos de azufre y compuestos orgïnicos volïtiles, y/o

m. almacenar la corriente rica en diïxido de carbono (L7) en un tanque de almacenamiento,

en donde una fracciïn de al menos una de las corrientes ricas en diïxido de carbono (G5, G7, L6, L7) de cualquiera de los pasos h, j, k, l ï m se recircula y se alimenta por el fondo de la columna flash (A3) del paso d.

10. El mïtodo conforme a la reivindicaciïn 9, en donde la fracciïn del gas rico en diïxido de carbono alimentado 5 a la columna flash es al menos 1% (mol/mol) del gas total de la al menos una corriente que se recircula.

11. El mïtodo conforme a cualquiera de las reivindicaciones 9-10, en donde la fracciïn del gas rico en diïxido de carbono alimentado a la columna flash es 1 a 8% (mol/mol) del gas total de la al menos una corriente que se recircula.

12. El mïtodo conforme a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la corriente gaseosa de 10 alimentaciïn de diïxido de carbono (G1) es gas de chimenea.

13. El mïtodo conforme a cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, en donde el agente absorbente es un agente absorbente basado en amina.

14. El uso de un gas enriquecido en diïxido de carbono obtenido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores

como componente en productos alimenticios, dispositivos hospitalarios o en la recuperaciïn o secuestraciïn 15 mejorada de petrïleo.

15. Uso conforme a la reivindicaciïn 14, en donde el material alimenticio es una bebida.