Procedimiento e instalación para la regeneración de una solución de lavado con aminas obtenida durante la depuración de gases.

Procedimiento para la regeneración de una solución de lavado con aminas obtenida durante la depuración degases,

en la que se ligan químicamente CO2 y compuestos sulfúricos, en el que la solución de lavado contaminadase calienta en varias etapas a respectivamente una temperatura más alta y por lo tanto se separan las impurezas dela solución de lavado, y la solución de lavado depurada se enfría mediante recuperación de calor, caracterizado porel hecho de que

a) se calienta la solución de lavado contaminada hasta una temperatura de al menos 110 °C y se comprimea una presión de al menos 4 bar y a continuación se expande en una primera fase de expansión, donde laproporción predominante de CO2 y compuestos sulfúricos se separa como flujo de gas de la solución delavado,

b) la solución de lavado extraída se calienta a una temperatura de al menos 130 °C y se comprime a unapresión de al menos 4 bar y en una segunda fase de expansión se expande a una presión, que es al menos 0,5 barmás alta que la presión de expansión de la primera fase de expansión, donde la proporción predominante deCO2 y compuestos sulfúricos aún presente se separa como flujo de gas de la solución de lavado,

c) la solución de lavado extraída de la segunda fase de expansión se enfría hasta una temperatura pordebajo de 70 °C y en una tercera fase de expansión se expande a presión normal, donde se separancantidades restantes de CO2 soluble aún presentes y esta corriente parcial se enfría hasta temperatura normalcomo solución de lavado completamente depurada, y

d) la solución de lavado extraída después de la primera fase de expansión y/o segunda fase de expansiónse divide en dos corrientes parciales, donde una corriente parcial se reconduce en el circuito a lacorrespondiente fase de expansión y en cuanto a temperatura y presión se ajusta a las condiciones de la fase deexpansión correspondiente, donde durante la expansión se separan de esta corriente parcial cantidades restantes aún presentes de compuestos sulfúricos, y la otra corriente parcial se sigue tratando bien según laetapa de procedimiento b) o c).

Procedimiento e instalación para la regeneración de una solución de lavado con aminas obtenida durante la depuración de gases.

La invención se refiere a un procedimiento para la regeneración de una solución de lavado con aminas obtenida durante la depuración de gases, en la que hay ligados químicamente CO2 y compuestos sulfúricos, así como a una instalación adecuada para la realización del procedimiento. Diferentes gases, como p.ej. biogás, gases de escape de procesos químicos, gas de refinería o gas asociado al petróleo, contienen CO2 y compuestos sulfúricos, que antes del uso posterior o de la derivación de estos gases a la atmósfera han de eliminarse de éstos mediante un lavado. Para ello se utilizan entre otros, procesos de depuración de gas físicos o químicos, donde un lavado químico se realiza preferiblemente mediante una solución de lavado con aminas, en la que se ligan químicamente CO2 separado y compuestos sulfúricos. Por motivos económicos, es útil regenerar la solución de lavado con aminas contaminada, para que ésta pueda ser conducida al circuito para un nuevo uso.

En el documento DE 10 2005 051 952 B3 se describe en relación con la fabricación de metano y dióxido de carbono líquido a partir de gas de refinería o biogás un modo de proceder para la regeneración de una solución de lavado con aminas, en la que hay ligado exclusivamente CO2. En este caso se comprime la solución de lavado contaminada saliente de una columna de absorción a una presión de 65 bar y se calienta en un intercambiador de calor a una temperatura de aprox. 175 °C. En estas condiciones ya escapa aproximadamente un 10 % del dióxido de carbono contenido en el agua de lavado a la fase de gas. Con un calentamiento adicional de la solución de lavado a una temperatura de 209 °C se alcanza una eliminación de más del 99% del dióxido de carbono de la solución de lavado. La solución de lavado se introduce a continuación en una columna de desorción, en la que se lleva a cabo la eliminación del dióxido de carbono restante con suministro adicional de calor. La solución de lavado regenerada se enfría a continuación gradualmente hasta 10 °C con recuperación de calor.

Son desventajas la alta presión de funcionamiento y las altas temperaturas. Esto último conduce a pérdidas de solución de lavado y aumenta el riesgo de disgregaciones. La solución de lavado depurada contiene aún pequeñas cantidades de impurezas, que repercuten desfavorablemente en la reutilización.

El documento WO 2004/052511 A divulga la regeneración de un disolvente físico en una serie de fases de expansión.

El documento WO 2005/044355 A divulga la regeneración de un disolvente en una columna de expansión de alta presión y en otra columna de expansión o serie de columnas de expansión.

La invención se basa en la tarea de crear un procedimiento para la regeneración de una solución de lavado con aminas que se obtiene en la depuración de gases, en la que hay ligados químicamente CO2 y compuestos sulfúricos, que permita un funcionamiento más económico y con el que se obtenga una solución de lavado altamente pura.

Además, debe crearse una instalación adecuada para la realización del procedimiento. Según la invención, la tarea se soluciona de forma técnica con las características indicadas en la reivindicación 1. Formas de realización ventajosas del modo de proceder se indican en las reivindicaciones 2 hasta 10. Una instalación adecuada para la realización del procedimiento es objeto de la reivindicación 11. Configuraciones ventajosas de la instalación se indican en las reivindicaciones 12 y 13.

La solución de lavado contaminada se calienta hasta una temperatura de al menos 110 °C, eventualmente hasta 135 °C, preferiblemente 125 °C, y se comprime a una presión de al menos 4 bar, preferiblemente 6 hasta 12 bar, y a continuación, se expande en una primera etapa de expansión preferiblemente a una presión de 1 hasta 8 bar, donde la proporción predominante de CO2 y compuestos sulfúricos se separa como flujo de gas de la solución de lavado (etapa de procedimiento a) ) .

A continuación, la solución de lavado extraída se calienta a una temperatura de al menos 130 °C, eventualmente hasta 160 °C, preferiblemente 145 °C, y se comprime a una presión de al menos 4 bar, preferiblemente 5 hasta 8 bar, y en una segunda etapa de expansión se expande a una presión, que es al menos 0, 5 bar, eventualmente hasta 3 bar, más alta que la presión de expansión de la primera etapa de expansión, donde la proporción predominante de CO2 y compuestos sulfúricos aún presentes se separa como flujo de gas de la solución de lavado (etapa de procedimiento b) ) . En la primera y segunda etapa de expansión, la expansión ocurre preferiblemente como expansión flash.

La solución de lavado extraída de la segunda etapa de expansión se enfría hasta una temperatura por debajo de 70 °C y en una tercera etapa de expansión se expande a una presión normal, se separan cantidades restantes aún presentes de CO2 soluble y esta corriente parcial se enfría como solución de lavado completamente depurada hasta una temperatura normal (etapa de procedimiento c) ) .

La solución de lavado extraída después de la primera etapa de expansión y/o segunda etapa de expansión se divide en dos corrientes parciales. Una corriente parcial se reconduce en circuito a la respectiva etapa de expansión, y en cuanto a temperatura y presión se ajusta a las condiciones de la correspondiente etapa de expansión. Durante la expansión se separan de esta corriente parcial cantidades restantes aún presentes de compuestos sulfúricos. La otra corriente parcial no separada, se sigue tratando bien según la etapa de procedimiento b) o c) .

La solución de lavado separada se comprime por ejemplo a una presión de 5 hasta 10 bar y se calienta a una temperatura, que es al menos 2 hasta 10 °C más alta que la temperatura de funcionamiento en la respectiva fase de expansión.

En la segunda fase de expansión se separan cantidades restantes aún presentes de CO2 soluble y compuestos sulfúricos. En la tercera fase de expansión se da con las presentes condiciones (temperatura y presión) una redisolución de CO2, que escapa de la solución de lavado. La solución de lavado posee ahora un grado máximo posible de pureza. Una vez se ha efectuado el enfriamiento a temperatura normal, ésta se puede reconducir al ciclo de lavado para la separación de CO2 y compuestos sulfúricos del biogás.

El modo de proceder propuesto permite una regeneración de la solución de lavado contaminada con materias de diversas cargas con presiones y temperaturas comparativamente bajas, debido a la expansión multietapa prevista de presión y temperatura ajustadas. Además, se mantiene la proporción de agua contenida en la solución de lavado, puesto que mediante los vapores se añaden de nuevo a la solución de lavado depurada partes de agua evaporada separadas tras la realización de la condensación.

La expansión multietapa de la solución de lavado contaminada permite una separación más selectiva de CO2, H2S y COS (compuestos sulfúricos orgánicos) . Condicionado por las diferentes condiciones de presión y temperatura, la cantidad de agua que escapa de la solución de lavado en las expansiones flash individuales puede reducirse de manera notable. Puesto que el agua posee un calor de evaporación más alto alrededor del coeficiente 5 que el de los componentes a eliminar de los gases, puede reducirse con ello considerablemente la entrada de energía necesaria para la regeneración necesaria.

La mezcla de gases de dióxido de carbono, agua y compuestos sulfúricos extraída como vapor en las fases de expansión según las etapas de procedimiento a) y b) se utiliza como medio de transferencia térmica para el calentamiento de la solución de lavado contaminada y se enfría por lo tanto hasta la temperatura normal.

La solución de lavado depurada obtenida de la segunda fase de expansión se utiliza como medio de transferencia térmica para el calentamiento de la solución de lavado contaminada.

De esta forma se permite un modo de procedimiento especialmente ventajoso energéticamente, en el que además se obtiene adicionalmente agua caliente.

A partir de la mezcla de gases enfriada a temperatura normal (vapor) se separa agua condensada en un separador. Ésta se mezcla en cantidad dosificada con la solución de lavado completamente depurada para el mantenimiento... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la regeneración de una solución de lavado con aminas obtenida durante la depuración de gases, en la que se ligan químicamente CO2 y compuestos sulfúricos, en el que la solución de lavado contaminada se calienta en varias etapas a respectivamente una temperatura más alta y por lo tanto se separan las impurezas de la solución de lavado, y la solución de lavado depurada se enfría mediante recuperación de calor, caracterizado por el hecho de que a) se calienta la solución de lavado contaminada hasta una temperatura de al menos 110 °C y se comprime a una presión de al menos 4 bar y a continuación se expande en una primera fase de expansión, donde la proporción predominante de CO2 y compuestos sulfúricos se separa como flujo de gas de la solución de lavado, b) la solución de lavado extraída se calienta a una temperatura de al menos 130 °C y se comprime a una presión de al menos 4 bar y en una segunda fase de expansión se expande a una presión, que es al menos 0, 5 bar más alta que la presión de expansión de la primera fase de expansión, donde la proporción predominante de CO2 y compuestos sulfúricos aún presente se separa como flujo de gas de la solución de lavado, c) la solución de lavado extraída de la segunda fase de expansión se enfría hasta una temperatura por debajo de 70 °C y en una tercera fase de expansión se expande a presión normal, donde se separan cantidades restantes de CO2 soluble aún presentes y esta corriente parcial se enfría hasta temperatura normal como solución de lavado completamente depurada, y d) la solución de lavado extraída después de la primera fase de expansión y/o segunda fase de expansión se divide en dos corrientes parciales, donde una corriente parcial se reconduce en el circuito a la correspondiente fase de expansión y en cuanto a temperatura y presión se ajusta a las condiciones de la fase de expansión correspondiente, donde durante la expansión se separan de esta corriente parcial cantidades restantes aún presentes de compuestos sulfúricos, y la otra corriente parcial se sigue tratando bien según la etapa de procedimiento b) o c) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la mezcla de gases de dióxido de carbono, agua y compuestos sulfúricos que se extrae como vapor en las fases de expansión según las etapas de proceso a) y b) se utiliza como medio de transferencia térmica para el calentamiento de la solución de lavado contaminada y se enfría hasta temperatura normal.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por el hecho de que a partir de la mezcla de gases enfriada a temperatura normal (vapor) se separa agua condensada y se mezcla en cantidad dosificada con la solución de lavado completamente depurada.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 hasta 3, caracterizado por el hecho de que la solución de lavado contaminada se comprime antes de la expansión hasta una presión de 6 hasta 12 bar y durante la expansión se expande hasta una presión de 1 hasta 8 bar.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 hasta 4, caracterizado por el hecho de que en las fases de expansión, según las etapas de proceso a) y b) se realiza una expansión flash.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 hasta 5, caracterizado por el hecho de que la solución de lavado depurada obtenida en la segunda fase de expansión se utiliza como medio de transferencia térmica para el calentamiento de la solución de lavado contaminada.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 hasta 6, caracterizado por el hecho de que al menos el flujo de gas extraído de la primera y la segunda fase de expansión se desulfura en un dispositivo de desulfuración conectado a continuación.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 hasta 7, caracterizado por el hecho de que durante la primera fase de expansión la solución de lavado se somete a un tratamiento por ultrasonido.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 hasta 8, caracterizado por el hecho de que el valor del pH de la solución de lavado depurada se mide y sirve como magnitud regulada para el ajuste de la temperatura de la solución de lavado contaminada en las fases de expansión.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 hasta 9, caracterizado por el hecho de que en una fase de expansión la proporción entre la cantidad de la corriente parcial reconducida a la respectiva fase de expansión y la cantidad de solución de lavado contaminada suministrada es de 0, 2 a 5.

11. Instalación para la realización del procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que se prevé un circuito de circulación (1, 2, 3, 3a, 4) para la conducción de la solución de lavado, donde en dirección de flujo se dispone en éste una primera bomba (P1) , al menos un intercambiador de calor (W1, W2, W3) , al menos dos dispositivos de expansión (F1, F2) conectados en serie, donde

entre los dos dispositivos de expansión (F1, F2) se disponen una segunda bomba (P2) y un intercambiador de calor (W4) conectado a continuación, y se inserta un primer separador (A1) , y al menos después de un dispositivo de expansión (F2) se inserta en el circuito de circulación (3) un bucle de conducción (3b) conectado con el dispositivo de expansión (F2) para la separación de una cantidad parcial de solución de lavado depurada, donde en el bucle de conducción (3a) se integran una tercera bomba (P3) y un intercambiador de calor (W7) .

12. Instalación según la reivindicación 11, caracterizada por el hecho de que en el cabezal de los dispositivos de expansión (F1, F2) se dispone una conducción (6) para la eliminación de los vapores, que está en contacto con un segundo separador (A2) para la separación del agua condensada, donde en esta conducción se integra al menos un intercambiador de calor (W1, W6) para la refrigeración de los vapores, y el segundo separador está conectado mediante una conducción (7) para la conducción de agua condensada con el primer separador (A1) .

13. Instalación según una de las reivindicaciones 11 o 12, caracterizada por el hecho de que para el calentamiento gradual de la solución de lavado contaminada a la temperatura de funcionamiento necesaria antes del primer dispositivo de expansión (F1) se disponen tres intercambiadores de calor conectados serie (W1, W2, W3) , donde el primer intercambiador de calor (W1) está integrado en la conducción (6) de conducción de vapor y el segundo intercambiador de calor (W2) en la conducción (3a) de conducción de solución de lavado depurada caliente, y el tercer intercambiador de calor (W3) es calentable mediante un medio de transferencia térmica externo y es conectable temporalmente.