Configuraciones y métodos de captura de carbono.
Una planta que comprende:
- una secadora (710) configurada para recibir un gas de síntesis desplazado (702) y que comprende undesecante adecuado para la conversión de sulfuro de hidrógeno del gas de síntesis desplazado en sulfuro decarbonilo;
- un intercambiador de calor (720) acoplado a la secadora (710) para permitir el enfriamiento de un gas desíntesis secado y desplazado de la secadora (710), en la que el intercambiador de calor (720) se configura parausar:
- un contenido de refrigeración de una corriente inferior (734) de una columna de absorción (730), en el que lacorriente inferior (734) comprende una mezcla de dióxido de carbono y sulfuro de carbonilo; y
- un contenido de refrigeración de una descarga gaseosa (742) de una primera unidad de auto-refrigeración(740);
- la primera unidad de auto-refrigeración (740) que está acoplada de forma fluida a la columna de absorción (730)y está configurada para recibir un producto de cabeza del absorbedor (732) desde la columna de absorción (730)y para formar una corriente líquida de dióxido de carbono (736); y
- la columna de absorción (730), que está configurada para recibir el gas de síntesis secado, desplazado yenfriado del intercambiador de calor (720) y que está configurada adicionalmente para permitir el uso de lacorriente líquida de dióxido de carbono (736) para lavar el gas de síntesis desplazado enfriado, absorbiendo asíel sulfuro de carbonilo del gas de síntesis secado, desplazado y enfriado;
caracterizada por que la planta comprende adicionalmente:
- un separador (770) que está configurado para recibir la corriente inferior (734) y que está configuradoadicionalmente para permitir la separación de una corriente inferior de sulfuro de carbonilo (774) de una corrientede cabeza de dióxido de carbono (772).
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2004/010248.
Solicitante: FLUOR CORPORATION.
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 3 POLARIS WAY ALISO VIEJO, CA 92698 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.
Inventor/es: REDDY,Satish, SCHERFFIUS,Jeffrey, VYAS,SUNIL.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- B01D1/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL. › B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B; aparato de vórtice B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › Evaporación (secado de materiales sólidos y objetos por evaporación de líquidos retenidos F26B).
- B01D53/14 B01D […] › B01D 53/00 Separación de gases o de vapores; Recuperación de vapores de disolventes volátiles en los gases; Depuración química o biólogica de gases residuales, p. ej. gases de escape de los motores de combustión, humos, vapores, gases de combustión o aerosoles (recuperación de disolventes volátiles por condensación B01D 5/00; sublimación B01D 7/00; colectores refrigerados, deflectores refrigerados B01D 8/00; separación de gases difícilmente condensables o del aire por licuefacción F25J 3/00). › por absorción.
- B01D53/26 B01D 53/00 […] › Secado de gases o vapores.
- B01D53/40 B01D 53/00 […] › Componentes ácidos (B01D 53/44 tiene prioridad).
- C01B3/52 QUIMICA; METALURGIA. › C01 QUIMICA INORGANICA. › C01B ELEMENTOS NO METALICOS; SUS COMPUESTOS (procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la preparación de elementos o de compuestos inorgánicos excepto anhídrido carbónico C12P 3/00; producción de elementos no metálicos o de compuestos inorgánicos por electrólisis o electroforesis C25B). › C01B 3/00 Hidrógeno; Mezclas gaseosas que contienen hidrógeno; Separación del hidrógeno a partir de mezclas que lo contienen; Purificación del hidrógeno (producción de gas de agua o gas de síntesis a partir de materias carbonosas sólidas C10J). › por contacto con líquidos; Regeneración de los líquidos usados.
- F25J3/02 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F25 REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS DE CALEFACCION Y DE REFRIGERACION; SISTEMAS DE BOMBA DE CALOR; FABRICACION O ALMACENAMIENTO DEL HIELO; LICUEFACCION O SOLIDIFICACION DE GASES. › F25J LICUEFACCION, SOLIDIFICACION O SEPARACION DE GASES O MEZCLAS GASEOSAS POR PRESION Y ENFRIAMIENTO (bombas criogénicas F04B 37/08; recipientes para almacenamiento de gas, gasómetros F17; llenado o descarga de recipientes con gases comprimidos, licuados o solidificados F17C; máquinas, instalaciones o sistemas de refrigeración F25B). › F25J 3/00 Procedimientos o aparatos para separar los constituyentes de las mezclas gaseosas implicando el empleo de una licuefacción o de una solidificación. › por rectificación, es decir, por intercambio continuo de calor y de materia entre una corriente de vapor y una corriente de líquido (F25J 3/08 tiene prioridad).
- F25J3/04 F25J 3/00 […] › para aire.
- F25J3/06 F25J 3/00 […] › por condensación parcial (F25J 3/08 tiene prioridad; por rectificación F25J 3/02).
PDF original: ES-2433717_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Configuraciones y métodos de captura de carbono
Campo de la invención El campo de la invención es la eliminación de gas ácido de un gas de alimentación, y especialmente la eliminación de gases ácidos del gas de síntesis antes de la combustión del gas de síntesis (descarbonización por precombustión) .
Antecedentes de la invención La gasificación de diversos alimentadores se integra a menudo con una unidad de energía de ciclo combinado para formar una planta GICC que normalmente muestra una eficacia relativamente alta en la generación de energía eléctrica a partir de materias primas carbonosas con un valor relativamente bajo. El gas de combustión de la turbina de combustión de dichas plantas GICC contiene normalmente aproximadamente un 2-4 % de dióxido de carbono, que se libera frecuentemente a la atmósfera. Sin embargo, como ahora se cree que las descargas de dióxido de carbono a la atmósfera tienen un impacto negativo sobre el clima de la Tierra, se han realizado diversos intentos para eliminar el dióxido de carbono del gas de combustión de las GICC y de otras plantas.
Por ejemplo, en la Figura 1 de la Técnica Anterior se representa una configuración típica de una planta GICC, en la que el dióxido de carbono del gas de combustión de la turbina de combustión se elimina usando una absorción en la post-combustión de dióxido de carbono en un disolvente. Existen numerosas configuraciones y métodos de eliminación de dióxido de carbono conocidos en la técnica y los métodos a modo de ejemplo se describen, por
ejemplo, en “Recover y of CO2 from Flue Gases: Commercial Trends by D. Chapel, et al. (presentado en la 49º Conferencia CSChE, Saskatoon, Saskatchewan, Canadá, 3 - 6 octubre, 1999) . Sin embargo, todos o casi todos de estos procesos tienden a ser caros e ineficaces a nivel energético debido a las presiones parciales relativamente bajas de dióxido de carbono en el gas de combustión. Se desvelan procesos adicionales de la técnica anterior en los documentos US 4.270.937 y US 4.449.994.
En otro ejemplo, los gases ácidos se eliminan a partir del gas de síntesis bruto antes de la combustión tal y como se describe en la Patente de Estados Unidos Nº 6.090.356 de Jahnke et al., permitiendo ventajosamente la concentración y la recuperación independiente de H2S, COS y CO2, que se usa como un moderador con el gas de síntesis purificado en una turbina de combustión. Sin embargo, la separación de H2S y COS del gas de síntesis todavía requiere un disolvente líquido, del que se elimina el CO2 agotando el disolvente con nitrógeno. Por consiguiente, dichos procesos todavía son relativamente caros, especialmente debido a la regeneración del disolvente.
Como alternativa, el dióxido de carbono puede eliminarse usando un adsorbente en fase sólida. Existen diversos adsorbentes en fase sólida conocidos en la técnica, y los adsorbentes y métodos a modo de ejemplo se describen en la Patente de Estados Unidos Nº 3.511.595 de Fuchs (carbonato de metal alcalino revestido sobre un soporte de elevada área superficial) , la Patente de Estados Unidos Nº 3.865.924 de Gidaspow et al. (carbonato de metal alcalino molido junto con alúmina) o la Patente de Estados Unidos Nº 4.433.981 de Slaugh et al. (óxido calcinado o sal degradable de un metal alcalino o metal alcalinotérreo) . Aunque usar adsorbentes en fase sólida es 45 generalmente menos caro o menos problemático a nivel medioambiental que la absorción basada en disolventes, la regeneración de los adsorbentes en fase sólida requiere normalmente calor en la operación de oscilación de la temperatura, por lo que se aumenta significativamente el consumo energético de la planta.
Por consiguiente, aunque se conocen en la técnica diversas configuraciones y métodos de eliminación de dióxido de carbono, todos o casi todos tienen uno o más inconvenientes. De este modo, todavía existe la necesidad de proporcionar métodos y configuraciones para la eliminación mejorada de dióxido de carbono y, especialmente, de los gases de GICC.
Sumario de la invención 55 La presente invención se refiere a una planta de acuerdo con la reivindicación 1 para la eliminación de gas ácido de un gas de alimentación y, especialmente, la eliminación de dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno del gas de síntesis. El sulfuro de hidrógeno en el gas de alimentación se convierte en sulfuro de carbonilo (COS) , que posteriormente se absorbe del gas de alimentación usando dióxido de carbono licuado que se prepara a partir del dióxido de carbono presente en el gas de alimentación.
La planta de procesamiento de gas incluye un absorbedor en el que el dióxido de carbono líquido que se produce a partir del dióxido de carbono contenido en un gas de alimentación absorbe el sulfuro de carbonilo que se produce a partir del sulfuro de hidrógeno contenido en el gas de alimentación. En dicha planta, el sulfuro de carbonilo se forma 65 a partir del sulfuro de hidrógeno en una secadora, en la que la secadora se acopla de forma fluida y aguas arriba respecto al absorbedor.
La planta incluye una secadora que comprende un desecante y está configurada para recibir un gas de alimentación que comprende sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono, en la que el desecante tiene suficiente afinidad por el agua para convertir al menos parte del sulfuro de hidrógeno en sulfuro de carbonilo. Se acopla una fuente de dióxido de carbono líquido de forma fluida a la secadora y se configura para recibir el sulfuro de carbonilo y el dióxido de carbono de forma que el dióxido de carbono líquido en el absorbedor absorba al menos parte del sulfuro de carbonilo.
El gas de alimentación comprende gas de síntesis, en el que el gas de síntesis se proporciona mediante un conversor de desplazamiento que se acopla de forma fluida y aguas arriba respecto al absorbedor. Preferentemente, 10 se acopla un separador de forma fluida y aguas abajo respecto al absorbedor, en el que el separador está configurado adicionalmente para separar el sulfuro de carbonilo del dióxido de carbono líquido. Además, el dióxido de carbono líquido se proporciona mediante una unidad de auto-refrigeración que se acopla de forma fluida y aguas abajo respecto al absorbedor (en el que la unidad de auto-refrigeración puede producir un gas que contiene hidrógeno que se proporciona de forma opcional a una turbina de combustión) . Adicional u opcionalmente, las plantas contempladas incluirán una unidad de adsorción oscilante de presión que se acopla de forma fluida a la unidad de auto-refrigeración y que recibe al menos parte del gas que contiene hidrógeno. Puede incluirse adicionalmente una segunda unidad de auto-refrigeración que recibe una descarga gaseosa desde la unidad de adsorción oscilante de presión.
Diversos objetos, características, aspectos y ventajas de la presente invención serán más evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferidas de la invención.
Breve descripción de los dibujos Técnica anterior
La Figura 1 es un diagrama esquemático de una planta GICC conocida en la que el azufre se elimina antes de la combustión del gas de alimentación, y en la que el dióxido de carbono se elimina después de la combustión del gas de alimentación.
La Figura 2 es una configuración a modo de ejemplo para la descarbonización por pre-combustión en la que el sulfuro de hidrógeno y el dióxido de carbono se eliminan de forma secuencial usando la absorción por disolvente y un proceso de separación por membranas.
La Figura 3 es un esquema de una vista detallada de la configuración a modo de ejemplo de la Figura 2.
La Figura 4 es otra configuración a modo de ejemplo para la descarbonización por pre-combustión en la que el sulfuro de hidrógeno y el dióxido de carbono se eliminan de forma secuencial usando dióxido de carbono líquido y un proceso de auto-refrigeración.
La Figura 5 es otra configuración a modo de ejemplo adicional para la descarbonización por pre-combustión en la que el sulfuro de hidrógeno y el dióxido de carbono se eliminan de forma secuencial usando dióxido de carbono líquido y un proceso de auto-refrigeración, incluyendo adicionalmente una unidad PSA.
La Figura 6 es otra configuración a modo de ejemplo adicional para la descarbonización por pre-combustión en la que el sulfuro de hidrógeno y el dióxido de carbono se eliminan de forma secuencial usando dióxido de carbono líquido y un proceso de auto-refrigeración, incluyendo adicionalmente una unidad PSA y una segunda unidad de auto-refrigeración.
La Figura 7 es un esquema de una vista detallada de la configuración a modo de ejemplo de la Figura 4.
La... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Una planta que comprende:
- una secadora (710) configurada para recibir un gas de síntesis desplazado (702) y que comprende un desecante adecuado para la conversión de sulfuro de hidrógeno del gas de síntesis desplazado en sulfuro de carbonilo;
- un intercambiador de calor (720) acoplado a la secadora (710) para permitir el enfriamiento de un gas de
síntesis secado y desplazado de la secadora (710) , en la que el intercambiador de calor (720) se configura para 10 usar:
- un contenido de refrigeración de una corriente inferior (734) de una columna de absorción (730) , en el que la corriente inferior (734) comprende una mezcla de dióxido de carbono y sulfuro de carbonilo; y
- un contenido de refrigeración de una descarga gaseosa (742) de una primera unidad de auto-refrigeración 15 (740) ;
- la primera unidad de auto-refrigeración (740) que está acoplada de forma fluida a la columna de absorción (730) y está configurada para recibir un producto de cabeza del absorbedor (732) desde la columna de absorción (730) y para formar una corriente líquida de dióxido de carbono (736) ; y
- la columna de absorción (730) , que está configurada para recibir el gas de síntesis secado, desplazado y enfriado del intercambiador de calor (720) y que está configurada adicionalmente para permitir el uso de la corriente líquida de dióxido de carbono (736) para lavar el gas de síntesis desplazado enfriado, absorbiendo así el sulfuro de carbonilo del gas de síntesis secado, desplazado y enfriado;
caracterizada por que la planta comprende adicionalmente:
- un separador (770) que está configurado para recibir la corriente inferior (734) y que está configurado adicionalmente para permitir la separación de una corriente inferior de sulfuro de carbonilo (774) de una corriente de cabeza de dióxido de carbono (772) .
2. La planta de la reivindicación 1 que comprende adicionalmente una unidad de adsorción oscilante de presión (750) que está acoplada de forma fluida a la unidad de auto-refrigeración (740) y configurada para recibir un gas de síntesis descarbonizado y desulfurado (742) desde la primera unidad de auto-refrigeración (740) , en la que la unidad de adsorción oscilante de presión (750) está configurada para producir hidrógeno puro y una descarga gaseosa de
PSA (752) .
3. La planta de la reivindicación 2 que comprende adicionalmente una segunda unidad de auto-refrigeración (760) que está configurada para recibir la descarga gaseosa de PSA desde la unidad de adsorción oscilante de presión (750) , en la que el dióxido de carbono aislado se combina con la corriente de dióxido de carbono (736) de la primera unidad de auto-refrigeración (740) .
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