PROCEDIMIENTOS E INSTALACIÓN PARA PROPORCIONAR MONÓXIDO DE CARBONO GASEOSO Y/O UNA MEZCLA QUE CONTIENE MONÓXIDO DE CARBONO.

Un procedimiento para suministrar monóxido de carbono gaseoso y/o una mezcla gaseosa que contiene al menos 10% de monóxido de carbono,

en el cual: a) un gas (1) de alimentación que contiene monóxido de carbono como al menos uno de sus componentes principales y, preferentemente, al menos uno de nitrógeno, metano e hidrógeno como otro de los componentes principales, es purificado usando una etapa de adsorción en uno de al menos dos lechos de adsorbente (3) para producir un gas de alimentación purificado para ser enviado a una unidad de separación, b) la unidad de separación separa el gas de alimentación para producir monóxido de carbono gaseoso, en que el monóxido de carbono gaseoso es un producto final (37) y/o una mezcla gaseosa (73) es un producto final que contiene al menos 10% de monóxido de carbono, posiblemente mezclando monóxido de carbono gaseoso (72) con al menos otro gas (71) de la unidad de separación, c) el monóxido de carbono líquido es almacenado en un recipiente (47) de almacenamiento, d) el monóxido de carbono líquido es retirado del recipiente de almacenamiento y al menos parte (61) del líquido es vaporizado para producir monóxido de carbono gaseoso, formando el monóxido de carbono gaseoso al menos parte del producto de monóxido de carbono gaseoso y/o siendo mezclado con otro gas para formar al menos parte de la mezcla gaseosa que contiene al menos 10% de monóxido de carbono, caracterizado porque en la retirada y vaporización del monóxido de carbono líquido tiene lugar durante al menos parte del período al comienzo de la etapa de adsorción antes de que el lecho de adsorbente esté saturado con monóxido de carbono y, opcionalmente i) si hay una reducción en la cantidad de gas de alimentación enviado a la unidad de separación, y/o ii) cuando los requisitos del producto sobrepasan la capacidad máxima de la unidad de separación

Esta invención se refiere a procedimientos e instalaciones para proporcionar monóxido de carbono gaseoso y/o una mezcla que contiene al menos 10% de monóxido de carbono y comprende las características del preámbulo de la reivindicación 1 y reivindicación 10, respectivamente, que son conocidas a partir del documento EP-1-1.245.533. En particular, se refiere al suministro de monóxido de carbono mediante vaporización de monóxido de carbono líquido cuando una instalación industrial, como una unidad de separación, no puede proporcionar la totalidad o parte del producto de monóxido de carbono gaseoso.

Al comienzo del ciclo de la unidad de purificación usado para purificar el gas de alimentación enviado a la unidad de separación de monóxido de carbono, cuando uno de los lechos de adsorbentes pasa desde la etapa de regeneración a la etapa de adsorción, el monóxido de carbono es absorbido en grandes cantidades por los adsorbentes, conduciendo a una reducción de la cantidad de monóxido de carbono producida por la unidad de separación. Este efecto es descrito, por ejemplo, en el documento EP-A-0.748.765. Los gránulos pueden contener adsorbentes como alúmina o zeolitas, como tamices moleculares.

Para reducir este efecto, como se describe en la solicitud de patente francesa FR-A-2838183, el ciclo de purificación puede ser adaptado de forma que a continuación de la etapa de regeneración, solamente una cantidad limitada de gas de alimentación es enviado al lecho al comienzo de la etapa de adsorción (aproximadamente un 5% del flujo de alimentación normal).

Frecuentemente, incluso estas mediciones no son suficientes para asegurar que la cantidad de monóxido de carbono producido no se desvíe de la cantidad necesaria en más de un cierto porcentaje. Otra solución es este caso puede ser usar un reactor más grande para producir el gas de alimentación, lo que naturalmente supone costes adicionales.

Todos los porcentajes anteriormente mencionados son porcentajes en moles y todas las presiones son presiones absolutas.

Los documentos EP-A-083031 y EP-A-1245533 muestran un recipiente de almacenamiento de monóxido de carbono líquido incorporado en la parte superior de una columna de separación de monóxido de carbono metano, siendo usado el monóxido de carbono líquido para proporcionar un reflujo para la columna y para proporcionar un enfriamiento para la columna de lavado de metano y, en el caso del documento EP-A-0837031, para el intercambiador de calor principal, en el que se usa gas de síntesis a su temperatura de destilación. En los documentos US-A-3886756 y US-A-4102659, recipientes independientes recogen el monóxido de carbono líquido usado en el ciclo de monóxido de carbono usado en el procedimiento de lavado de metano.

Según la presente invención, se proporciona un procedimiento según la reivindicación 1.

Según características adicionales de la invención:

- el monóxido de carbono gaseoso separado de la unidad es separado en forma gaseosa de una columna o condensador superior de la columna de la unidad o un dispositivo de permeación de la unidad o un lecho de purificación de la unidad,

- la unidad de separación funciona mediante destilación criogénica, permeación o adsorción;

- la unidad de separación funciona mediante destilación criogénica y comprende las etapas de purificar el gas de alimentación usando una etapa de adsorción en uno de al menos dos lechos adsorbentes, para producir un gas de alimentación purificado para ser enviado a la unidad de separación, enfriar al menos parte del gas de alimentación purificado en un intercambiador de calor para formar gas de alimentación purificado enfriado, alimentar la unidad de separación con al menos parte del gas de alimentación purificado enfriado y separar el gas de alimentación purificado mediante destilación criogénica en un sistema de columnas, para producir monóxido de carbono gaseoso y/o para ser mezclado con otro gas para formar una mezcla gaseosa que contiene al menos 10% de monóxido de carbono como producto(s) final(es);

- la unidad de separación criogénica comprende una columna de CO/CH4 para separar una mezcla que contiene principalmente monóxido de carbono y metano, formando preferentemente el recipiente de almacenamiento una parte integral de esta columna;

- al menos parte del producto gaseoso de monóxido de carbono es retirado de la columna de CO/CH4 y el monóxido de carbono líquido que va a ser enviado al recipiente de almacenamiento se forma licuando monóxido de carbono de un ciclo de refrigeración de monóxido de carbono que forme parte de la unidad de separación y/o separando monóxido de carbono líquido de la columna de CO/CH4 y/o licuando monóxido de carbono gaseoso en un intercambiador de calor mediante intercambio de calor entre el monóxido de carbono gaseoso y un fluido más frío derivado

de una fuente externa, por ejemplo, nitrógeno líquido;

- la unidad de separación comprende una columna de lavado de metano y en la que es vaporizado un primer flujo de monóxido de carbono líquido para enfriar la columna de lavado de metano, un segundo flujo de monóxido de carbono líquido es vaporizado en el intercambiador de calor y un tercer flujo de monóxido de carbono líquido en vaporizado solamente si se cumple una de las condiciones i) a iii) de la reivindicación 1;

- el líquido retirado es presurizado antes de la vaporización usando al menos una bomba o el líquido vaporizado es comprimido en un compresor;

- el recipiente de almacenamiento almacena el monóxido de carbono líquido a una presión entre 1 y 60 bares, preferentemente a la presión de suministro del monóxido de carbono gaseoso y/o una mezcla gaseosa que contiene al menos 10% de monóxido de carbono;

- el monóxido de carbono líquido vaporizado del vaporizador es comprimido usando un compresor de un ciclo de refrigeración de monóxido de carbono y/o un compresor de producto de monóxido de carbono.

Según otro aspecto de la invención, se proporciona una instalación según la reivindicación 10.

Esta instalación está adaptada para funcionar según el procedimiento de la reivindicación 1.

Según características adicionales de la invención:

- la unidad de separación es una unidad de destilación criogénica, una unidad de adsorción o una unidad de permeación;

- la unidad de separación incluye una caja fría, un sistema de columnas que comprende al menos una columna de destilación criogénica; medios para enviar gas de alimentación purificado y enfriado que contiene monóxido de carbono como un componente principal y al menos uno de nitrógeno, metano e hidrógeno como otros componentes principales para el sistema de columnas y que comprende adicionalmente un intercambiador de calor y una unidad de adsorción;

- las columnas de separación criogénica incluyen una columna de lavado de metano asociada a un intercambiador de calor usado para enfriar la columna por intercambio de calor con vaporización de monóxido de carbono y el vaporizador es un intercambiador de calor distinto del asociado a la columna de lavado de metano;

- las columnas de separación criogénica comprenden una columna de lavado de metano, una columna de separación de metano/monóxido de carbono y una columna de supresión o separador de fases, y la caja fría contiene un conducto para alimentar líquido inferior desde la columna de lavado de metano hasta la columna de supresión o hasta el separador de fases, un conducto para alimentar líquido inferior desde la columna de supresión o desde el separador de fases hasta la columna de separación de metano/monóxido de carbono, un conducto para separar monóxido de carbono de la columna de separación de metano/monóxido de carbono, un conducto para separar metano de la columna de separación de metano/monóxido de carbono y un conducto para enviar metano desde la columna de separación de metano/monóxido de carbono hasta la parte superior de la columna de lavado de metano;

- el recipiente de almacenamiento está dentro de la caja fría y es alimentado con monóxido de carbono líquido derivado de una de las columnas de separación criogénica, preferentemente desde una columna de separación de monóxido de carbono/metano;

- el vaporizador está situado fuera de la caja fría de la unidad de separación criogénica y preferentemente permite el intercambio de calor con la atmósfera o un fluido calentado del monóxido de carbono que va a ser vaporizado.

La invención se describirá seguidamente más en detalle con respecto a la figura, que está altamente simplificada pero contiene los elementos principales de... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para suministrar monóxido de carbono gaseoso y/o una mezcla gaseosa que contiene al menos 10% de monóxido de carbono, en el cual:

a) un gas (1) de alimentación que contiene monóxido de carbono como al menos uno de sus componentes principales y, preferentemente, al menos uno de nitrógeno, metano e hidrógeno como otro de los componentes principales, es purificado usando una etapa de adsorción en uno de al menos dos lechos de adsorbente (3) para producir un gas de alimentación purificado para ser enviado a una unidad de separación,

b) la unidad de separación separa el gas de alimentación para producir monóxido de carbono gaseoso, en que el monóxido de carbono gaseoso es un producto final (37) y/o una mezcla gaseosa (73) es un producto final que contiene al menos 10% de monóxido de carbono, posiblemente mezclando monóxido de carbono gaseoso (72) con al menos otro gas (71) de la unidad de separación,

c) el monóxido de carbono líquido es almacenado en un recipiente (47) de almacenamiento,

d) el monóxido de carbono líquido es retirado del recipiente de almacenamiento y al menos parte (61) del líquido es vaporizado para producir monóxido de carbono gaseoso, formando el monóxido de carbono gaseoso al menos parte del producto de monóxido de carbono gaseoso y/o siendo mezclado con otro gas para formar al menos parte de la mezcla gaseosa que contiene al menos 10% de monóxido de carbono,

caracterizado porque en la retirada y vaporización del monóxido de carbono líquido tiene lugar durante al menos parte del período al comienzo de la etapa de adsorción antes de que el lecho de adsorbente esté saturado con monóxido de carbono y, opcionalmente

i) si hay una reducción en la cantidad de gas de alimentación enviado a la unidad de separación, y/o

ii) cuando los requisitos del producto sobrepasan la capacidad máxima de la unidad de separación.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que la unidad de separación funciona mediante destilación criogénica, permeación o adsorción.

3. Un procedimiento según la reivindicación 2, en el que la unidad de separación funciona mediante destilación criogénica y comprende las etapas de enfriar al menos parte del gas de alimentación purificado en un intercambiador de calor (5) para formar gas de alimentación purificado enfriado, alimentar la unidad de separación con al menos parte del gas de alimentación purificado enfriado y separar el gas de alimentación purificado mediante destilación criogénica en un sistema de columnas (7, 19, 27) para producir monóxido de carbono gaseoso y/o una mezcla gaseosa que contiene al menos 10% de monóxido de carbono como producto(s) final(es).

4. Un procedimiento según la reivindicación 2 ó 3, en el que la unidad de separación criogénica comprende una columna (27) de CO/CH4 para separar una mezcla que contiene principalmente monóxido de carbono y metano, formando preferentemente el recipiente (47) de almacenamiento una parte integral de esta columna.

5. Un procedimiento según la reivindicación 4, en el que al menos parte del producto de monóxido de carbono gaseoso es retirado de la columna (27) de CO/CH4 y el monóxido de carbono líquido que va a ser enviado al recipiente de almacenamiento se forma licuando monóxido de carbono de un ciclo de refrigeración de monóxido de carbono que forma parte de la unidad de separación y/o retirando monóxido de carbono líquido de la columna de CO/CH4 y/o licuando monóxido de carbono gaseoso en un intercambiador de calor mediante intercambio de calor entre el monóxido de carbono gaseoso y un fluido más frío derivado de una fuente externa, por ejemplo, nitrógeno líquido.

6. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en el que la unidad de separación comprende una columna (7) de lavado de metano y en el que un primer flujo (57) de monóxido de carbono líquido es vaporizado para enfiar la columna de lavado de metano, un segundo flujo de monóxido de carbono líquido (61) es vaporizado en el intercambiador de calor y un tercer flujo de monóxido de carbono líquido (51) es vaporizado solamente si se cumple una de las condiciones i) a ii) de la reivindicación 1.

7. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el monóxido de carbono líquido retirado (51) es presurizado antes de la vaporización usando al menos una bomba o el monóxido de carbono líquido vaporizado es comprimido en un compresor (35).

8. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el recipiente (47) de almacenamiento almacena el monóxido de carbono líquido a una presión entre 1 y 60 bares, preferentemente a la presión de suministro del monóxido de carbono gaseoso y/o de la mezcla gaseosa que contiene al menos 10% de monóxido de carbono.

9. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el monóxido de carbono líquido vaporizado del vaporizador es comprimido usando un compresor (35) de un ciclo de refrigeración de monóxido de carbono y/o un compresor (35) del producto de monóxido de carbono.

10. Una instalación para suministrar monóxido de carbono gaseoso y/o una mezcla gaseosa que contiene al menos 10% de monóxido de carbono mediante vaporización de monóxido de carbono líquido, que incluye

a) una unidad de separación y una unidad (3) de adsorción en dirección ascendente de la unidad de separación para purificar el gas de alimentación,

b) un recipiente (47) de almacenamiento

c) un vaporizador (53)

d) un conducto (43) para enviar monóxido de carbono líquido al recipiente de almacenamiento

e) un conducto (51) para retirar monóxido de carbono líquido del recipiente de almacenamiento y para enviar monóxido de carbono líquido al vaporizador, en el que es vaporizado

f) un conducto (55) para retirar monóxido de carbono vaporizado del vaporizador

g) conductos para enviar un gas (1) de alimentación que contiene al menos monóxido de carbono como un componente principal y, preferentemente, al menos uno de nitrógeno, metano e hidrógeno como otro componente principal, a la unidad (3) de adsorción y para enviar el gas de alimentación purificado a la unidad de separación y un conducto para retirar monóxido de carbono gaseoso de la unidad de separación y caracterizado porque comprende medios para enviar el monóxido de carbono líquido al vaporizador durante al menos parte del período al comienzo de la etapa de adsorción antes de que el lecho de adsorbente esté saturado con monóxido de carbono y, opcionalmente

i) si hay una reducción en la cantidad de gas de alimentación enviado a la unidad de separación y/o

ii) cuando los requisitos del producto sobrepasan la capacidad máxima de la unidad de separación.

11. Una instalación según la reivindicación 10, en la que la unidad de separación es una unidad de destilación criogénica, una unidad de adsorción o una unidad de permeación.

12. Una instalación según la reivindicación 10, en la que la unidad de separación incluye una caja fría, un sistema de columnas que comprende al menos una columna (7, 19, 27) de destilación criogénica, medios para enviar gas (1) de alimentación purificado enfriado que contiene monóxido de carbono como un componente principal y al menos uno de nitrógeno, metano e hidrógeno como otros componentes principales al sistema de columnas y que comprende adicionalmente un intercambiador de calor (5) y una unidad (3) de adsorción.

13. Una instalación según la reivindicación 12, en la que las columnas de separación criogénica incluyen una columna (7) de lavado de metano asociada a un intercambiador (59) de calor usado para enfriar la columna por intercambio de calor con monóxido de carbono (57) en vaporización y el vaporizador (53) es un intercambiador de calor distinto del asociado con la columna de lavado de metano.

14. Una instalación según la reivindicación 12 ó 13, en la que las columnas de separación criogénica comprenden una columna (7) de lavado de metano, una columna (37) de separación de metano/monóxido de carbono y una columna (19) de supresión o un separador de fases, y la caja fría contiene un conducto (13) para alimentar líquido de la parte inferior desde la columna de lavado de metano a la columna de supresión o al separador de fases, un conducto (23) para alimentar líquido de la parte inferior desde la columna de supresión o desde el separador de fases hasta la columna de separación de metano/monóxido de carbono, un conducto (49) para retirar monóxido de carbono de la columna de separación de metano/monóxido de carbono, un conducto (29) para retirar metano de la columna de separación de metano/monóxido de carbono y un conducto (9) para enviar metano desde la columna de separación de metano/monóxido de carbono hasta la parte superior de la columna de lavado de metano.

15. Una instalación según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, en la que el recipiente de almacenamiento está dentro de la caja fría y es alimentado con monóxido de carbono líquido derivado de una de las columnas de separación criogénica, preferentemente desde una columna (37) de separación de monóxido de carbono/metano.

16. Una instalación según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, en la que el vaporizador (53) está situado fuera de la caja fría de la unidad de separación criogénica.