Procedimiento de desacidificación de un gas por solución absorbente con control de la desmixión.

Procedimiento de desacidificación de un efluente gaseoso que lleva al menos un compuesto ácido del grupo constituido por el hidrógeno sulfurado (H2S) y el dióxido de carbono (CO2),

en el cual se efectúan las siguientes etapas:

a') se selecciona una solución absorbente que es monofásica cuando su temperatura es inferior a una temperatura crítica y que forma dos fases líquidas separables cuando ha absorbido una cantidad de compuestos ácidos y se calienta, estando compuesta la solución absorbente por una solución acuosa que lleva al menos un compuesto reactivo, y se determina dicha temperatura crítica a partir de la cual dicha solución absorbente se separa en dos fases líquidas;

a) se pone en contacto el efluente gaseoso con una solución absorbente introduciendo el efluente gaseoso en la parte inferior de una zona de absorción e introduciendo la solución absorbente en la parte superior de la zona de absorción, para obtener un efluente gaseoso empobrecido en compuestos ácidos y una solución absorbente cargada de compuestos ácidos;

b) se efectúa al menos un enfriamiento de al menos una porción de solución absorbente en circulación en la zona de absorción, siendo efectuado el enfriamiento por intercambio de calor indirecto con un fluido refrigerante, y siendo efectuado el enfriamiento hasta alcanzar una temperatura inferior a dicha temperatura crítica, de manera que la solución absorbente sea monofásica en la zona de absorción;

c) se calienta la solución absorbente cargada de compuestos ácidos de tal manera que la solución absorbente se separa en dos fracciones líquidas: una primera fracción de solución absorbente empobrecida en compuestos ácidos y una segunda fracción de solución absorbente enriquecida en compuestos ácidos;

d) se separan dichas dos fracciones obtenidas en la etapa c);

e) se regenera la segunda fracción para liberar una parte de los compuestos ácidos;

f) se recicla la primera fracción de solución absorbente y la solución absorbente regenerada, como solución absorbente, hacia la etapa a).

Procedimiento de desacidificación de un gas por solución absorbente con control de la desmixión La presente invención se relaciona con el ámbito de la desacidificación de un efluente gaseoso por medio de una solución absorbente.

El procedimiento según la invención permite retirar los compuestos ácidos, tales como el dióxido de carbono (CO2) y el hidrógeno sulfurado (H2S) , contenidos en un efluente gaseoso. Puede aplicarse al tratamiento de un gas natural, de un gas de síntesis o de humos procedentes de un proceso de combustión.

La regeneración de la solución absorbente cargada de compuestos ácidos es costosa, especialmente en el plano del consumo de energía. Esto representa un inconveniente importante, especialmente cuando se utiliza la solución absorbente para captar el CO2 presente en humos de combustión. En efecto, si se obtiene el calor necesario para regenerar la solución absorbente por combustión de un combustible fósil, se puede llegar a producir una cantidad suplementaria de CO2 que haría que no fuera interesante la captación de CO2 por absorción.

El documento FR 2.898.284 propone fraccionar por calentamiento la solución absorbente cargada de compuestos ácidos en dos partes, una fracción rica en compuestos ácidos y una parte pobre en compuestos ácidos, y no regenerar por destilación más que la fracción que está enriquecida en compuestos ácidos, con el fin de minimizar la energía necesaria para la regeneración de la solución absorbente. Sin embargo, el calentamiento de la solución absorbente provocado por la reacción exotérmica entre los compuestos ácidos y dicha solución absorbente puede eventualmente provocar la separación de la solución absorbente en dos fases en la columna de absorción. Tal situación no permitiría al procedimiento funcionar de manera óptima. La formación de dos fases líquidas en la columna de absorción limitaría la transferencia de compuestos ácidos entre el gas que se ha de desacidificar y la solución absorbente. Los compuestos ácidos ya no podrían ser eficazmente absorbidos por la solución absorbente.

La presente invención propone controlar el fenómeno de desmixión en la columna de absorción por medio de uno o más enfriamientos de la solución absorbente que circula en la columna de absorción, con el fin de evitar la separación de las fases en la columna y de obtener la separación de las fases en una etapa ulterior del procedimiento de desacidificación. Se conoce la utilización de un enfriamiento lateral por EE.UU. 2006/0032377, por EE.UU. 2004/0226441 o por WO/2004/026441.

En general, la invención describe un procedimiento de desacidificación de un efluente gaseoso que lleva al menos un compuesto ácido del grupo constituido por el hidrógeno sulfurado (H2S) y el dióxido de carbono (CO2) , donde se efectúan las etapas siguientes:

a') se selecciona una solución absorbente que es monofásica cuando su temperatura es inferior a una temperatura crítica y que forma dos fases líquidas separables cuando ha absorbido una cantidad de compuestos ácidos y se calienta, estando compuesta la solución absorbente por una solución acuosa que lleva al menos un compuesto reactivo, y se determina dicha temperatura crítica a partir de la cual dicha solución absorbente se separa en dos fases líquidas; a) se pone en contacto el efluente gaseoso con una solución absorbente introduciendo el efluente gaseoso en la parte inferior de una zona de absorción e introduciendo la solución absorbente en la parte superior de la zona de absorción para obtener un efluente gaseoso empobrecido en compuestos ácidos y una solución absorbente cargada de compuestos ácidos; b) se efectúa al menos un enfriamiento de al menos una porción de solución absorbente en circulación en la zona de absorción, efectuándose el enfriamiento por intercambio de calor indirecto con un fluido refrigerante, y efectuándose el enfriamiento hasta alcanzar una temperatura inferior a una temperatura umbral determinada de manera que la solución absorbente sea monofásica en la zona de absorción, es decir, que no se separe en dos fases líquidas; c) se calienta la solución absorbente cargada de compuestos ácidos de manera que la solución absorbente se separe en dos fracciones líquidas: una primera fracción de solución absorbente empobrecida en compuestos ácidos y una segunda fracción de solución absorbente enriquecida en compuestos ácidos; d) se separan dichas dos fracciones obtenidas en la etapa c) ; e) se regenera la segunda fracción para liberar una parte de los compuestos ácidos; f) se reciclan la primera fracción de solución absorbente y la solución absorbente regenerada, como solución absorbente, a la etapa a) .

Según la invención, en la etapa b) , se puede efectuar al menos una recogida de una porción de la solución absorbente de la zona de absorción, se enfría dicha porción de solución absorbente a una temperatura inferior a la temperatura umbral y luego se reintroduce la porción de solución absorbente enfriada en la zona de absorción. En la etapa b) , se pueden efectuar al menos dos recogidas de solución absorbente a niveles diferentes en la zona de absorción.

En cada recogida efectuada en la etapa b) , se puede trasegar entre un 20% y un 100% del caudal de la solución absorbente introducida en la zona de absorción.

Según la invención, en la etapa b) , se puede igualmente enfriar dicha porción de solución absorbente por intercambio de calor en el interior de la zona de absorción.

En general, en la etapa b) , se puede enfriar la porción de solución absorbente a una temperatura comprendida entre 0 y 70º C.

En la etapa c) , se puede calentar la solución absorbente cargada de compuestos ácidos a una temperatura comprendida entre 50º C y 150º C.

En la etapa e) , se puede destilar la segunda fracción de solución absorbente para producir una solución absorbente regenerada empobrecida en compuestos ácidos liberando compuestos ácidos en forma gaseosa.

La etapa a) puede ser efectuada en una columna, introduciendo la primera fracción de solución absorbente y la solución absorbente regenerada en cabeza de la columna.

La etapa a) puede ser efectuada en una columna, introduciendo la solución absorbente regenerada en cabeza de la columna e introduciendo la primera fracción de solución absorbente a un nivel intermedio entre el fondo y la cabeza de la columna.

En la etapa d) , se puede utilizar una de las técnicas de separación siguientes: decantación, centrifugación o filtración.

La solución absorbente puede llevar un compuesto reactivo en fase acuosa, siendo seleccionado el compuesto reactivo entre el grupo constituido por: las aminas, las alcanolaminas, las poliaminas, los aminoácidos, las sales alcalinas de aminoácidos, las amidas, las ureas, los fosfatos, los carbonatos y los boratos de metales alcalinos.

El efluente gaseoso puede ser seleccionado entre el grupo constituido por el gas natural, el gas de síntesis, los humos de combustión, los gases de refinería, los gases obtenidos en cola del procedimiento Claus y los gases de fermentación de biomasa.

En la etapa b) , se puede enfriar dicha porción de solución absorbente a una temperatura inferior en al menos 10º C con respecto a la temperatura crítica.

El control de la temperatura por enfriamiento en la columna de absorción permite evitar la desmixión de la solución absorbente y, por lo tanto, conservar los rendimientos de absorción de la solución.

Otras características y ventajas de la invención serán mejor comprendidas y aparecerán con claridad a la lectura de la descripción que se hace a continuación haciendo referencia a los dibujos, entre los cuales:

- la figura 1 presenta un modo de realización del procedimiento según la invención,

- las figuras 2, 3 y 4 esquematizan variantes del procedimiento de la figura 1,

- la figura 5 representa la curva de evolución de la temperatura crítica de desmixión en función de la composición de la solución absorbente y

- la figura 6 muestra perfiles de temperatura en una columna de absorción.

En la figura 1, el efluente gaseoso que se ha de desacidificar que circula en el conducto 1 entra en contacto en la columna de absorción C1 con la solución absorbente que llega por el conducto 4. El procedimiento de desacidificación según la invención puede ser aplicado a diferentes efluentes gaseosos. Por ejemplo, el procedimiento permite descarbonatar humos de combustión... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de desacidificación de un efluente gaseoso que lleva al menos un compuesto ácido del grupo constituido por el hidrógeno sulfurado (H2S) y el dióxido de carbono (CO2) , en el cual se efectúan las siguientes etapas:

a') se selecciona una solución absorbente que es monofásica cuando su temperatura es inferior a una temperatura crítica y que forma dos fases líquidas separables cuando ha absorbido una cantidad de compuestos ácidos y se calienta, estando compuesta la solución absorbente por una solución acuosa que lleva al menos un compuesto reactivo, y se determina dicha temperatura crítica a partir de la cual dicha solución absorbente se separa en dos fases líquidas; a) se pone en contacto el efluente gaseoso con una solución absorbente introduciendo el efluente gaseoso en la parte inferior de una zona de absorción e introduciendo la solución absorbente en la parte superior de la zona de absorción, para obtener un efluente gaseoso empobrecido en compuestos ácidos y una solución absorbente cargada de compuestos ácidos; b) se efectúa al menos un enfriamiento de al menos una porción de solución absorbente en circulación en la zona de absorción, siendo efectuado el enfriamiento por intercambio de calor indirecto con un fluido refrigerante, y siendo efectuado el enfriamiento hasta alcanzar una temperatura inferior a dicha temperatura crítica, de manera que la solución absorbente sea monofásica en la zona de absorción; c) se calienta la solución absorbente cargada de compuestos ácidos de tal manera que la solución absorbente se separa en dos fracciones líquidas: una primera fracción de solución absorbente empobrecida en compuestos ácidos y una segunda fracción de solución absorbente enriquecida en compuestos ácidos; d) se separan dichas dos fracciones obtenidas en la etapa c) ; e) se regenera la segunda fracción para liberar una parte de los compuestos ácidos; f) se recicla la primera fracción de solución absorbente y la solución absorbente regenerada, como solución absorbente, hacia la etapa a) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el cual, en la etapa b) , se efectúa al menos una recogida de una porción de la solución absorbente de la zona de absorción, se enfría dicha porción de solución absorbente a una temperatura inferior a la temperatura umbral y se reintroduce después la porción de solución absorbente enfriada en la zona de absorción.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el cual, en la etapa b) , se efectúan al menos dos recogidas de solución absorbente a niveles diferentes en la zona de absorción.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 y 3, en el cual, en cada recogida efectuada en la etapa b) , se trasiega entre un 20% y un 100% del caudal de la solución absorbente introducida en la zona de absorción.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el cual, en la etapa b) , se enfría dicha porción de solución absorbente por intercambio de calor en el interior de la zona de absorción.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el cual, en la etapa b) , se enfría la porción de solución absorbente a una temperatura comprendida entre 0 y 70º C.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el cual, en la etapa c) , se calienta la solución absorbente cargada de compuestos ácidos a una temperatura comprendida entre 50º C y 150º C.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual, en la etapa e) , se destila la segunda fracción de solución absorbente para producir una solución absorbente regenerada empobrecida en compuestos ácidos, liberando compuestos ácidos en forma gaseosa.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual se efectúa la etapa a) en una columna, siendo introducidas la primera fracción de solución absorbente y la solución absorbente regenerada en cabeza de la columna.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el cual se efectúa la etapa a) en una columna, siendo introducida la solución absorbente regenerada en cabeza de la columna y siendo introducida la primera fracción de solución absorbente a un nivel intermedio entre el fondo y la cabeza de la columna.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual, en la etapa d) , se utiliza una de las técnicas de separación siguientes: decantación, centrifugación o filtración.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual se selecciona el compuesto reactivo entre el grupo constituido por: las aminas, las alcanolaminas, las poliaminas, los aminoácidos, las sales alcalinas de aminoácidos, las amidas, las ureas y los fosfatos, los carbonatos y los boratos de metales alcalinos.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual se selecciona el efluente gaseoso entre el grupo constituido por el gas natural, el gas de síntesis, los humos de combustión, los gases de refinería, los gases obtenidos en cola del procedimiento Claus y los gases de fermentación de biomasa.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual, en la etapa b) , se enfría dicha porción de solución absorbente a una temperatura inferior en al menos 2º C con respecto a la temperatura crítica.