Método para recuperación de dióxido de carbono a partir de un gas.

Un método para recuperación de CO2 a partir de un gas que contiene CO2,

que comprende los pasos de:

a. alimentar una planta con un gas presurizado que contiene CO2 y/o comprimir el gas que contiene CO2durante la alimentación,

b. enfriar el gas comprimido obtenido en el paso a,

c. separar el gas obtenido en el paso b, por el uso de un procedimiento de condensación, por el cual dichogas se separa en un líquido rico en CO2 (L1) y un gas que contiene CO2 (G1),

d. absorber el gas G1 obtenido en el paso c por medio de un agente absorbente físico, por el cual el gas G1se separa en un líquido (L2) y un gas pobre en CO2 (G2),

e. separar el líquido L2 obtenido en el paso d a fin de obtener un gas que contiene CO2 (G3) y un líquido L3,

f. comprimir el gas G3 obtenido en el paso e a fin de obtener un gas que contiene CO2 (G4), y

g. destilar el líquido L1 obtenido en el paso c a fin de recuperar CO2 líquido (L5) y un gas (G5)sustancialmente exento de CO2, en donde

el gas que contiene CO2 es un gas residual procedente de la fabricación de hidrógeno y los gases G2 y G5 sereciclan a la planta para fabricación de hidrógeno.

Método para recuperación de dióxido de carbono a partir de un gas.

La presente invención se refiere a un método para recuperación de dióxido de carbono a partir de un gas. Más particularmente, la presente invención se refiere a un método de dos pasos para recuperación de dióxido de carbono por condensación a una temperatura próxima a pero superior al punto triple del dióxido de carbono y una absorción subsiguiente del dióxido de carbono gaseoso, que no se licuó durante la condensación.

Antecedentes de la invención El dióxido de carbono es un gas bien conocido, que está presente en la atmósfera. El mismo se desprende a la atmósfera en grandes cantidades por procesos de fermentación, calcinación de la piedra caliza, y todas las formas de procesos de combustión de carbono y compuestos de carbono. En las últimas décadas, la atención con respecto a dicha emisión ha sido creciente, debido al problema ambiental causado por el cambio climático futuro por el efecto invernadero. Como consecuencia, se han realizado trabajos extensos a lo largo de los años a fin de desarrollar procesos para la eliminación de dióxido de carbono procedente de los gases de combustión. En caso de ser posible, una recuperación subsiguiente del dióxido de carbono puede hacer tales procesos económicamente factibles.

Se conocen en la técnica diversos métodos para eliminación de un componente gaseoso de una corriente de gases. Especialmente, se ha mencionado la absorción como método adecuado para eliminación de componentes de corrientes gaseosas residuales. En US 3.266.220 se propuso eliminar el dióxido de carbono de mezclas gaseosas por utilización de disolventes que tienen una solubilidad selectiva del dióxido de carbono. Como ejemplos de disolventes selectivos se mencionan agua, alcohol metílico, acetona y carbonato de propileno.

Es bien sabido que el punto triple para el dióxido de carbono puro está situado a -56, 6ºC y 5, 2 bar. Esto significa que el dióxido de carbono no puede encontrarse en forma líquida a la presión atmosférica con indiferencia de la temperatura. Con objeto de obtener un líquido tiene que aplicarse una temperatura superior a -56, 6ºC y una presión de al menos 5, 2 bar.

Un método para licuefacción de dióxido de carbono a partir de la fermentación de alcohol o de otras fuentes gaseosas por condensación subsiguiente a compresión se da a conocer en la Solicitud de Patente Europea EP

1.308.502. En este método, la concentración tiene lugar preferiblemente a -20ºC hasta -55ºC y a una presión comprendida en el intervalo de 19-20 bar. Sin embargo, no se menciona en dicho escrito ningún esfuerzo adicional para recuperación del dióxido de carbono no condensado.

En WO 03/01035221 se describe un proceso para producción de dióxido de carbono líquido a partir de un gas de combustión a presión normal que comprende pasos iniciales de absorción/desorción seguidos por licuefacción. La finalidad del proceso es que la absorción y desorción tienen lugar a la misma temperatura y con objeto de evitar el suministro de calor externo esto se consigue efectuando los procesos en un cierto intervalo de temperatura favorable tanto para la absorción como para la desorción.

En US 3.001.373 se describe un proceso para separación de dióxido de carbono de al menos una corriente de gas hirviente, y en particular hidrógeno. El método descrito incluye un enfriamiento inicial del gas de alimentación hasta por debajo del punto de rocío a fin de proporcionar una mixtura de dióxido de carbono líquido y gaseoso, alimentar la mixtura a un absorbedor donde el dióxido de carbono condensado se extrae por el fondo de la columna mientras que el gas está siendo absorbido en hidrocarburos ligeros. El gas absorbido se desprende por ejemplo utilizando aire de barrido, y la fracción condensada extraída por el fondo del absorbedor se utiliza para enfriar el gas de alimentación de entrada y el absorbente pobre a fin de mantener una temperatura baja en el absorbedor en caso requerido.

En US 4.581.052 se describe un proceso en el cual se separan gases por un proceso de cristalización. El gas puede comprender dióxido de carbono, pero el dióxido de carbono es sólo un subproducto del proceso. La sección relativa a la separación del dióxido de carbono describe un proceso en el cual se enfría gas presurizado a fin de condensar parte del dióxido de carbono. El enfriamiento del gas se efectúa por medio de dióxido de carbono líquido aislados en otros lugares del sistema. El gas se recupera ulteriormente para dióxido de carbono por contacto con dióxido de carbono sólido mezclado con un vehículo líquido con lo cual el gas más caliente se condensa y el sólido más frío se funde proporcionando dióxido de carbono líquido. El líquido formado se reduce luego en presión y se transfiere a un separador-absorbedor en donde los gases ligeros capturados en el primer paso se separan junto con el dióxido de carbono. El líquido se somete luego a evaporación súbita a presión reducida para separar dióxido de carbono líquido de los gases ligeros, utilizando dichos gases como gas de desprendimiento. El dióxido de carbono líquido se somete luego a evaporación súbita en una serie de pasos de evaporación súbita para proporcionar dióxido de carbono puro.Éste se desecha o se utiliza.

US 5.974.819 se refiere a un método para recuperación de dióxido de carbono a partir de una corriente de alimentación fría de entrada que contiene bw concentración de dióxido de carbono. El proceso separa en primer lugar agua de la corriente de alimentación, que preferiblemente se recupera en forma de vapor a partir de un congelador que utiliza dióxido de carbono líquido como el refrigerante. Otros componentes separados en el proceso son nitrógeno y oxígeno procedentes del aire ambiente. El proceso de D5 incluye varios separadores, en los cuales se separa agua para dar una corriente de dióxido de carbono más seca. Los separadores van seguidos en la mayoría de los casos por un compresor en donde la corriente de vapor calentada se comprime ligeramente por encima de la presión del punto triple del dióxido de carbono. Después de la eliminación del agua, la corriente se alimenta a lechos de secado para eliminar otros contaminantes. La corriente de gas seco se hace pasar a través de un rehervidor de una columna de destilación donde aquélla se enfría hasta cerca del punto de rocío del dióxido de carbono. La corriente de dióxido de carbono líquido resultante se somete a intercambio de calor y se condensa parcialmente contra amoníaco después de lo cual se alimenta a la columna de destilación para purificación final.

El objeto de la presente invención es proporcionar un método de recuperación de dióxido de carbono a partir de un gas residual que contiene CO2 procedente de la fabricación de hidrógeno.

Sorprendentemente, el autor de la presente invención ha encontrado que puede obtenerse un método mejorado para recuperación de dióxido de carbono a partir de un gas por un nuevo método de dos pasos. Por combinación de una condensación inicial del gas a tratar con una absorción subsiguiente del dióxido de carbono gaseoso, que no se condensó en el primer paso, es posible recuperar dióxido de carbono con rendimientos mucho mayores que los conocidos en la técnica y de una manera más factible en términos económicos.

Descripción de la invención La presente invención se refiere a un método para recuperación de dióxido de carbono a partir de un gas, el uso de dicho método, y una planta para recuperación de dióxido de carbono a partir de un gas.

El método de acuerdo con la presente invención comprende los pasos de:

a. alimentar una planta con un gas presurizado que contiene CO2 y/o comprimir el gas que contiene CO2 durante la alimentación,

b. enfriar el gas comprimido obtenido en el paso a,

c. separar el gas obtenido en el paso b, por el uso de un procedimiento de condensación por el cual dicho gas se separa en un líquido rico en CO2 (L1) y un gas que contiene CO2 (G1) ,

d. absorber el gas G1 obtenido en el paso c por medio de un agente absorbente físico, por el cual el gas G1 se separa en un líquido (L2) y un gas pobre en CO2 (G2) ,

e. separar el líquido L2 obtenido en el paso d a fin de obtener un gas que contiene CO2 (G3) y un líquido L3,

f. comprimir el gas G3 obtenido en el paso e a fin de obtener un gas que contiene CO2 (G4) , y

g. destilar el líquido L1 obtenido en el paso c a fin de recuperar CO2 líquido (L5) y un gas (G5) sustancialmente exento de CO2, en donde

el gas que contiene CO2 es un gas residual procedente de la fabricación de hidrógeno y los gases G2... [Seguir leyendo]

1.Un método para recuperación de CO2 a partir de un gas que contiene CO2, que comprende los pasos de:

a. alimentar una planta con un gas presurizado que contiene CO2 y/o comprimir el gas que contiene CO2 durante la alimentación,

b. enfriar el gas comprimido obtenido en el paso a,

c. separar el gas obtenido en el paso b, por el uso de un procedimiento de condensación, por el cual dicho gas se separa en un líquido rico en CO2 (L1) y un gas que contiene CO2 (G1) ,

d. absorber el gas G1 obtenido en el paso c por medio de un agente absorbente físico, por el cual el gas G1 se separa en un líquido (L2) y un gas pobre en CO2 (G2) ,

e. separar el líquido L2 obtenido en el paso d a fin de obtener un gas que contiene CO2 (G3) y un líquido L3,

f. comprimir el gas G3 obtenido en el paso e a fin de obtener un gas que contiene CO2 (G4) , y

g. destilar el líquido L1 obtenido en el paso c a fin de recuperar CO2 líquido (L5) y un gas (G5) sustancialmente exento de CO2, en donde

el gas que contiene CO2 es un gas residual procedente de la fabricación de hidrógeno y los gases G2 y G5 se reciclan a la planta para fabricación de hidrógeno.

2.Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho gas que contiene CO2 en el paso a se alimenta a la planta como un gas presurizado que tiene una presión de al menos 20 bar, o se comprime durante la alimentación de tal manera que la presión es al menos 20 bar.

3.Un método de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en donde el gas comprimido en el paso b se enfría hasta que se alcanza una temperatura inferior a -20ºC.

4.Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el procedimiento de condensación en el paso c es una destilación súbita.

5.Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la temperatura del gas G1 que contiene CO2 obtenido en el paso c está comprendida en el intervalo de -30ºC a -70ºC, más preferiblemente -44, 1ºC a -56ºC, aún más preferiblemente desde -46, 1 a -50, 1ºC, muy preferiblemente desde -47, 6ºC a -48, 6ºC, y la presión de dicho gas está comprendida en el intervalo de 10 bar a 200 bar, más preferiblemente de 12 bar a 50 bar, aún más preferiblemente de 20 bar a 40 bar, y muy preferiblemente de 28 bar a 32 bar, y la temperatura del líquido L1 obtenido en el paso c está comprendida en el intervalo de -30ºC a -55ºC, más preferiblemente desde -45ºC a -53ºC, aún más preferiblemente desde -47ºC a -51ºC, y muy preferiblemente desde -48, 5ºC a -49, 5ºC, y la presión de dicho líquido está comprendida en el intervalo de 10 bar a 200 bar, más preferiblemente desde 14 bar a 27 bar, aún más preferiblemente desde 16 bar a 22 bar, y muy preferiblemente desde 17, 5 bar a 18, 5 bar.

6.Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el agente absorbente en el paso d es un agente líquido seleccionado del grupo que comprende metanol y carbonato de propileno.

7.Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la separación del líquido L2 en el paso e es un proceso de destilación súbita.

8.Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el líquido L2 se somete a destilación súbita en uno o más pasos consecutivos de destilación súbita y en donde los gases obtenidos de cada paso de destilación súbita se comprimen antes o después de la mezcladura.

9.Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde el método comprende adicionalmente el paso de separar agua del gas antes del enfriamiento del gas en el paso b.

10.Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el líquido G3 obtenido en el paso e se recircula y se mezcla con el agente absorbente utilizado para absorber el gas G1 en el paso d.

11.Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde el método comprende adicionalmente el paso de filtración del gas G4 obtenido en el paso f.

12.Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde la corriente líquida L1 y la corriente gaseosa G4 se destilan por separado o se combinan en la columna de destilación.

13.Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde el CO2 líquido (L5) producido tiene preferiblemente una pureza de al menos 99, 5%.

FIGURA 2