Procedimiento para la purificación de gases y la recuperación de gases de carácter ácido.

Procedimiento para la eliminación de gases de carácter ácido desde un gas en bruto (1),

siendo aportado el gasen bruto (1) a una columna de absorción (40) y entrando en contacto allí con un agente de absorción (16) a unapresión elevada de funcionamiento, realizándose que el agente de absorción (5) cargado con gases de carácterácido y con gases útiles abandona la columna de absorción (40) por el sumidero, caracterizado por que el agentede absorción (5) cargado es aportado a una columna de separación por arrastre a alta presión (43), de forma qye orimedio de yb vaoir de atrastre (8) los gases útiles absorbidos concomitantemente en el agente de absorción sonexpulsados y retirados por la cabeza de la columna de separación por arrastre a alta presión (43), realizándose queel agente de absorción, contenido en los vapores de la cabeza, es licuado y devuelto de nuevo a la columna deseparación por arrastre a alta presión (43), y que el agente de absorción (7) cargado todavía con gases de carácterácido, que abandona el sumidero de la columna de separación por arrastre a alta presión (43), es aportado a unacolumna de regeneración a alta presión (47), en la que los gases de carácter ácido son separados y retirados bajouna alta presión por la cabeza de la columna de regeneración a alta presión (47), realizándose que por lo menosuna parte de la fracción de gases de carácter ácido resulta como una fase líquida en la cabeza de la columnade regeneración a alta presión (47) y que el agente de absorción regenerado se retira por el sumidero de lacolumna de regeneración a alta presión (47) y se devuelve a la columna de absorción (40).

Procedimiento para la purificación de gases y la recuperación de gases de carácter ácido El invento se refiere a un procedimiento para la eliminación de gases de carácter ácido desde un gas en bruto, siendo aportado el gas en bruto a una columna de absorción y entrando en contacto allí con un agente de absorción a una elevada presión de funcionamiento, realizándose que el agente de absorción cargado abandona la columna de absorción por el sumidero. Un tal procedimiento se conoce por ejemplo a partir del documento de solicitud de patente internacional WO 2004/105 919 A1 o respectivamente del documento de patente de los EE.UU. US 4345918.

Unos gases en bruto, tales como, por ejemplo, un gas natural o un gas de síntesis, contienen, junto a unos componentes de materiales valiosos, también ciertas impurezas, tales como, por ejemplo, sulfuro de hidrógeno, dióxido de carbono o ciertos componentes orgánicos de azufre. En el caso de las impurezas orgánicas que contienen azufre se trata en particular de mercaptanos y óxido-sulfuro de carbono. Por causa del aprovechamiento ulterior, estas impurezas tienen que ser eliminadas desde los gases en bruto. Por ejemplo, el azufre en forma de sulfuro de hidrógeno u óxido-sulfuro de carbono es un veneno para muchos catalizadores, que bloquea su actividad. También ciertas estipulaciones legales obligan a disminuir la expulsión de azufre. Debido al calentamiento climático también es necesaria una reducción de la emisión de dióxido de carbono, cuya presencia en un gas natural disminuye, además de esto, el poder calorífico. Para la purificación del gas en bruto con respecto de los componentes antes mencionados, que en lo sucesivo son designados como gases de carácter ácido, está a disposición un gran número de procedimientos técnicos, en los cuales el gas es purificado con un agente de absorción. Para la eliminación de los gases de carácter ácido se pueden utilizar o bien unos agentes químicoss de absorción o unos agentes físicos de absorción.

Los requisitos planteados en cuanto al grado de pureza dependen de la utilización ulterior del gas de producto y del tipo del gas de carácter ácido. En el caso de los componentes de azufre, para el aprovechamiento técnico ulterior, es necesario por regla general eliminar a éstos desde el gas en bruto hasta dejar unos contenidos del orden de unas pocas ppm (partes por millón) . En el caso del dióxido de carbono, correspondientemente a la utilización ulterior del gas de producto, el dióxido de carbono se elimina o bien completamente, en parte o también solamente lo menos que sea posible.

En el caso de la eliminación de los componentes de azufre, usualmente el gas de carácter ácido, separado en la regeneración del agente de absorción, es elaborado ulteriormente en una instalación de Claus para dar azufre. Esto trae consigo unos costes adicionales de inversión para la instalación de Claus. Debido a la excesiva oferta mundial, para el azufre producido, apenas se pueden conseguir unos ingresos dignos de mención por la venta, de tal manera que estos costes de inversión sólo se amortizan difícilmente. Como una alternativa a la obtención de azufre elemental se toma en consideración por lo tanto, de manera cada vez más frecuente, el almacenamiento de los gases de carácter ácido en cavernas para gases. En este caso, los gases de carácter ácido son comprimidos por medio de unos costosos compresores a una presión, que hace posible transportar los gases de carácter ácido a los almacenes subterráneos de gases previstos para ello, por ejemplo, a un campo ya explotado de gas natural. Para esta finalidad, es especialmente ventajoso, por lo tanto, que los gases de carácter ácido, que resultan al realizar la regeneración, se presenten a un nivel de presiones lo más alto que sea posible, puesto que con ello se ahorran unos considerables costes de inversión y funcionamiento para la compresión de los gases de carácter ácido. También para el secuestro de dióxido de carbono es ventajoso que el dióxido de carbono retirado sea recuperado a una presión de regeneración lo más alta que sea posible.

En el caso de unos agentes químicos de absorción, la presión de regeneración, a la que resultan los gases de carácter ácido, se puede aumentar sólo insignificantemente, puesto que en caso contrario se llega a una descomposición acelerada del agente químico de absorción, ya que una elevación de la presión de regeneración da lugar a una elevación de la temperatura de ebullición.

En el caso de unos agentes físicos de absorción, en principio es posible recuperar una parte de los gases de carácter ácido a un nivel más alto de presiones. Para esto, la regeneración se lleva a cabo por disminución de la presión por medio de varias etapas de evaporación súbita conectadas unas tras de otras. Los gases de carácter ácido, que se liberan en las etapas de evaporación súbita, son aportados en este caso a la etapa de compresión, que corresponde al correspondiente nivel de presiones de la respectiva etapa de evaporación súbita. Mediante este modo de proceder, se puede disminuir ciertamente el gasto en energía para la recompresión de los gases de carácter ácido, pero a pesar de todo la mayor parte de los gases de carácter ácido tienen que ser comprimidos desde la presión atmosférica hasta la presión final de almacenamiento. Además, una regeneración mediante disminución de la presión por medio de unas etapas de evaporación súbita hace posible solamente una eliminación restringida de los componentes de los gases de carácter ácido, puesto que en el caso de la regeneración por evaporación súbita siempre queda una cierta carga residual de gases de carácter ácido en el agente de absorción. Esto da lugar a que no se alcance la pureza exigida en el gas de producto. Por ejemplo, una eliminación del sulfuro de hidrógeno efectuada de acuerdo con las especificaciones requiere una pureza del gas de producto de hasta unas pocas ppm de los componentes de los gases de carácter ácido. Los agentes físicos de absorción tienen, además de

esto, la desventaja, de que ellos no actúan tan selectivamente, en lo que respecta a los componentes de materiales valiosos, como los agentes químicos de absorción. Junto a los gases de carácter ácido se absorben concomitantemente unas considerables cantidades de gases útiles. En el caso de estos gases útiles se trata, por ejemplo, de hidrógeno y monóxido de carbono en el caso de la producción de un gas de síntesis, o respectivamente de metano en el caso de la purificación de un gas natural.

Una misión del presente invento consiste en poner a disposición un procedimiento, en el que los gases de carácter ácido eliminados resulten a una alta presión de regeneración, para que el gas en bruto sea liberado hasta dejar a unas pocas ppm de los componentes de los gases de carácter ácido y que los gases útiles absorbidos concomitantemente sean separados con respecto de los gases de carácter ácido antes de la regeneración del agente de absorción.

El problema planteado por esta misión se resuelve conforme al invento mediante el recurso de que el agente de absorción cargado es aportado a una columna de separación por arrastre a alta presión, en la que se produce un vapor de arrastre mediante una evaporación de una parte del agente de absorción, realizándose que los gases útiles absorbidos concomitantemente en el agente de absorción son expulsados por medio del vapor de arrastre, y son retirados por la cabeza de la columna de separación por arrastre a alta presión, realizándose que el agente de absorción, que está contenido asimismo en los vapores de la cabeza, es licuado y devuelto de nuevo a la columna de evaporación por arrastre a alta presión, y que el agente de absorción, que abandona el sumidero de la columna de separación por arrastre a alta presión y que está cargado todavía con gases de carácter ácido, es aportado a una columna de regeneración a alta presión, en la que los gases de carácter ácido son separados y retirados bajo una alta presión por la cabeza de la columna de regeneración a alta presión, resultando como una fase líquida por lo menos una parte de la fracción de gases de carácter ácido junto a la cabeza de la columna de regeneración a alta presión (47) , y realizándose que el agente de absorción regenerado junto al sumidero de la columna de regeneración a alta presión es retirado y devuelto a la columna de absorción.

De manera preferida, se emplea un agente físico de absorción con un bajo punto de ebullición. En este caso, el metanol se manifiesta como especialmente favorable. El metanol se puede evaporar incluso a una alta presión, sin que la temperatura de ebullición sobrepase un límite,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la eliminación de gases de carácter ácido desde un gas en bruto (1) , siendo aportado el gas en bruto (1) a una columna de absorción (40) y entrando en contacto allí con un agente de absorción (16) a una presión elevada de funcionamiento, realizándose que el agente de absorción (5) cargado con gases de carácter ácido y con gases útiles abandona la columna de absorción (40) por el sumidero, caracterizado por que el agente de absorción (5) cargado es aportado a una columna de separación por arrastre a alta presión (43) , de forma qye ori medio de yb vaoir de atrastre (8) los gases útiles absorbidos concomitantemente en el agente de absorción son expulsados y retirados por la cabeza de la columna de separación por arrastre a alta presión (43) , realizándose que el agente de absorción, contenido en los vapores de la cabeza, es licuado y devuelto de nuevo a la columna de separación por arrastre a alta presión (43) , y que el agente de absorción (7) cargado todavía con gases de carácter ácido, que abandona el sumidero de la columna de separación por arrastre a alta presión (43) , es aportado a una columna de regeneración a alta presión (47) , en la que los gases de carácter ácido son separados y retirados bajo una alta presión por la cabeza de la columna de regeneración a alta presión (47) , realizándose que por lo menosuna parte de la fracción de gases de carácter ácido resulta como una fase líquida en la cabeza de la columna de regeneración a alta presión (47) y que el agente de absorción regenerado se retira por el sumidero de la columna de regeneración a alta presión (47) y se devuelve a la columna de absorción (40) .

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que se emplea un agente físico de absorción con un bajo punto de ebullición.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que en la columna de regeneración a alta presión (47) , mediante una evaporación de una parte del agente de absorción, se produce un vapor de arrastre (11) ,

realizándose que los gases de carácter ácido son expulsados desde el agente de absorción mediante el vapor de arrastre (11) .

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la fase líquida, resultante junto a la cabeza de la columna de regeneración a alta presión (47) , es transportada por medio de una bomba (50) a un lugar 30 de almacenamiento.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el agente de absorción (5) cargado, que abandona la columna de absorción (40) por el sumidero, es calentado previamente en un intercambiador de calor

(42) con la solución (13) regenerada caliente. 35

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la columna de absorción (40) se hace funcionar a una presión de funcionamiento de 5 a 150 bares.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el agente de absorción (5) cargado, que

abandona la columna de absorción (40) por el sumidero, experimenta una elevación de la temperatura desde 50 hasta 250 °C, antes de que él sea aportado a la columna de separación por arrastre a alta presión (43) .

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la columna de separación por arrastre a alta presión (43) se hace funcionar a una presión de funcionamiento de 5 a 150 bares. 45

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la columna de separación por arrastre a alta presión (47) se hace funcionar a una presión de funcionamiento de 5 a 100 bares.

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que los gases no condensados, retirados

por la cabeza de la columna de separación por arrastre a alta presión (43) , son devueltos a la columna de absorción (40) .

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que los gases no condensados,

procedentes del producto de cabeza de la columna de regeneración a alta presión (47) , son devueltos a la columna 55 de absorción (40) .

12. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 10 y 11, caracterizado por que los gases no condensados, procedentes de los productos de cabeza de la columna de separación por arrastre a alta presión (43) y de la columna de regeneración a alta presión (47) , son devueltos a la columna de absorción (40) por medio de un 60 compresor común.

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el agente de absorción (10) regenerado transfiere una parte de su calor al hervidor (44) de la columna de separación por arrastre a alta presión (43) .

14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el vapor de arrastre (8) se produce mediante una evaporación de una parte del agente de absorción.

15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que al sumidero de la columna de separación por arrastre a alta presión (43) se le aporta un medio externo de arrastre.

16. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que al sumidero de la columna de regeneración a alta presión (47) se le aporta un medio externo de arrastre.