Proceso e instalación de purificación de un flujo gaseoso.

Proceso de purificación de un flujo gaseoso que comprende un compuesto principal en el cual un flujo licuado producto,

enriquecido en el compuesto principal, es vaporizado a al menos 2 niveles de presión; dos flujos gaseosos a 2 niveles de presión son así recuperados; el primer flujo gaseoso recuperado a la presión más baja es comprimido con la ayuda de un medio de compresión intermedio a la presión del segundo flujo recuperado antes de ser mezclado con éste y por fin el flujo mezclado enriquecido en el compuesto principal es introducido en un equipo "final" que no soporta una fluctuación de caudal y/o de presión superior a un porcentaje crítico, estando dicho proceso caracterizado por que el flujo mezclado enriquecido en compuesto principal es introducido en un depósito tampón antes de ser introducido en el equipo final.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2011/052075.

Solicitante: L'AIR LIQUIDE, SOCIETE ANONYME POUR L'ETUDE ET L'EXPLOITATION DES PROCEDES GEORGES CLAUDE.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 75, QUAI D'ORSAY 75007 PARIS FRANCIA.

Inventor/es: BRIGLIA,Alain, DARDE,ARTHUR, TRAVERSAC,XAVIER, SZAMLEWSKI,CHRISTOPHE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D53/00 SECCION B — 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). › 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).
  • F04B13/02 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F04 MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO; BOMBAS PARA LIQUIDOS O PARA FLUIDOS COMPRESIBLES.F04B MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO; BOMBAS (bombas de inyección de combustible para motores F02M; máquinas de líquido, o bombas, de tipo pistón rotativo u oscilante F04C; bombas de desplazamiento no positivo F04D; bombeo de fluido por contacto directo con otro fluido o por utilización de la inercia del fluido a bombear F04F; cigüeñales, cabezas de biela, bielas F16C; volantes F16F; transmisiones para convertir un movimiento rotativo en movimiento alternativo y viceversa, en general F16H; pistones, vástagos de pistones, cilindros, en general F16J; bombas iónicas H01J 41/12; bombas electrodinámicas H02K 44/02). › F04B 13/00 Bombas especialmente modificadas para bombear cantidades fijas o predeterminadas (para transvasar líquidos de sus recipientes o depósitos de almacenamiento o granel en vehículos o contenedores portables B67D 7/58). › de dos o más fluidos al mismo tiempo.
  • F04B15/08 F04B […] › F04B 15/00 Bombas adaptadas para funcionar con fluidos particulares, p. ej. por selección de materiales específicos para la bomba o para alguna de sus partes. › teniendo los líquidos, bajos puntos de ebullición.
  • F25J3/00 F […] › 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). › Procedimientos o aparatos para separar los constituyentes de las mezclas gaseosas implicando el empleo de una licuefacción o de una solidificación.
  • F25J3/06 F25J […] › 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 condensación parcial (F25J 3/08 tiene prioridad; por rectificación F25J 3/02).

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Fragmento de la descripción:

Proceso e instalación de purificación de un flujo gaseoso

La presente invención se refiere a un proceso de compresión de al menos dos flujos gaseosos en un compresor único y a su aplicación en un proceso de purificación de un flujo gaseoso que tiene como uno de sus componentes principales dióxido de carbono.

Una de las vías de tratamiento del C2 implica la purificación por condensación parcial de un flujo rico en C2 que comprende, típicamente, más del 3% molar de CO2. Los flujos gaseosos enriquecidos en C2 son habitualmente recuperados a presiones diferentes a la salida de la unidad de purificación. También, cada uno de los flujos recuperados es comprimido en un compresor intermedio a la presión más alta de los flujos recuperados, antes de ser mezclado con los otros flujos recuperados para ser comprimido en un compresor final. El compresor final ve, pues, habltualmente, un flujo constituido por la mezcla de varios flujos que salen de compresores intermedios.

Sin embargo, los compresores intermedios pueden fallar. Hace falta, pues, asegurarse de que la falta repentina de moléculas en la aspiración del compresor final no le haga fallar, lo que entrañaría la pérdida de todas las moléculas de las diferentes fuentes.

Nótese que este problema puede presentarse en cuanto que se tiene un compresor que asegura la compresión de varios flujos gaseosos. En efecto, si la fuente de uno de los flujos gaseosos se agota repentinamente, hace falta poder asegurarse de la falta repentina de moléculas en la aspiración del compresor.

La solicitud de patente francesa publicada con el n° 2 877 939 divulga un proceso de compresión de al menos dos flujos gaseoso por un compresor único, en el cual al menos uno de los flujos gaseosos es Introducido en un depósito tampón antes de ser introducido en el compresor.

La solicitud de patente francesa publicada con el n° 2 918 579 divulga un proceso de purificación de dióxido de carbono en el cual un flujo licuado enriquecido en dióxido de carbono es vaporizado a, al menos, dos niveles de presión para producir dos flujos gaseosos; siendo, a continuación, comprimido el flujo gaseoso de presión inferior, después mezclado con el segundo flujo, después, la mezcla Introducida en un compresor final.

Nótese igualmente que se encuentra de nuevo este mismo problema cuando varios flujos son Introducidos en un equipo que no soporta una fluctuación de caudal y/o de presión superior a un porcentaje crítico.

Una solución es un proceso de compresión de al menos 2 flujos gaseosos por un compresor único que no soporta una fluctuación de caudal y/o de presión superior a un porcentaje crítico, estando caracterizado dicho proceso por que al menos uno de los flujos gaseosos es Introducido en un depósito tampón antes de ser Introducido en el compresor único.

Durante una disminución del caudal de uno de los flujos gaseosos que entraña, en el seno del compresor único, una fluctuación del caudal y/o de la presión superior a dicho porcentaje crítico, al menos una parte del o de los flujos salientes del compresor único puede, así, ser reintroduclda en el depósito tampón.

La presente Invención se refiere a un proceso de purificación de un flujo gaseoso que comprende un compuesto principal en el cual un flujo licuado producto, enriquecido en el compuesto principal, es vaporizado a al menos 2 niveles de presión; dos flujos gaseosos a 2 niveles de presión son así recuperados; el primer flujo gaseoso recuperado a la presión más baja es comprimido con la ayuda de un medio de compresión intermedio a la presión del segundo flujo recuperado antes de ser mezclado con éste y por fin el flujo mezclado enriquecido en el compuesto principal es Introducido en un equipo "final" que no soporta una fluctuación de caudal y/o de presión superior a un porcentaje crítico, estando dicho proceso caracterizado por que el flujo mezclado enriquecido en compuesto principal es Introducido en un depósito tampón antes de ser introducido en el equipo final.

Por depósito tampón, se entiende un depósito cuyo volumen sobrepasa significativamente (al menos el 1%) el volumen estrictamente necesario para enviar las moléculas en las tuberías.

El medio de compresión Intermedio puede ser un compresor dedicado a esta compresión.

Por porcentaje crítico, se entiende el porcentaje de fluctuación del caudal más allá del cual el compresor único sufre un mal funcionamiento.

Según el caso, el proceso según la Invención puede presentar una o varias de las características siguientes:

- durante una disminución del caudal de los dos flujos a 2 niveles de presión, al menos una parte del flujo saliente del equipo final es relntroducido en el depósito tampón. La relntroducción de al menos una parte del flujo saliente del equipo final en el depósito tampón será denominada en los que sigue de la descripción "reciclado/línea antl- bombeo". En efecto, se habla de bombeo del equipo cuando faltan moléculas en la aspiración lo que hace caer la presión de descarga.

- el flujo licuado producto, enriquecido en el compuesto principal, es separado en 3 flujos para ser vaporizado a 3 niveles de presión; tres flujos gaseosos a 3 niveles de presión son así recuperados; el primer y el segundo flujos gaseosos recuperados a las presiones más bajas son comprimidos en dos medios de compresión intermedios a la presión del tercer flujo gaseoso recuperado antes de ser mezclados con éste;

- la presión del primer flujo está comprendida entre 5 y 6,5 bares a (= 5-15 y 6,5-15 Pa); la presión del segundo flujo está comprendida entre 7 y 1 bares a (=7-15 y 1-15 Pa); y la presión del tercer flujo está comprendida entre 8 y 15 bares a (= 8-1sy 15 1é Pa);

- el compuesto principal es CO2-

- el volumen de dicho depósito tampón V expresado en m3 es superior a Q/1, siendo Q el caudal del flujo mezclado enriquecido en el compuesto principal expresado en m3/h.

- el equipo final es un compresor final.

El proceso de compresión según la invención puede ser implementado en una instalación de compresión que comprende:

a) al menos 2 conducciones de envío de al menos 2 flujos gaseosos;

b) al menos un depósito tampón situado en una de las conducciones de envío;

c) un compresor único aguas abajo de las conducciones de envío y del depósito tampón; y

d) una línea anti-bombeo que permite reciclar al menos una parte del o de los flujos salientes del compresor único hacia el depósito tampón.

Nótese que la línea anti-bombeo está, en general, conectada aguas abajo del compresor pero puede, eventualmente, estar conectada aguas arriba del depósito tampón o en el propio depósito.

La presente invención tiene, igualmente, por objeto una instalación de purificación de un flujo gaseoso que comprende al menos el 5% molar de CO2, que comprende:

i) un primer compresor 2 para comprimir el flujo gaseoso;

¡I) un cambiador de calor 3 para enfriar el flujo gaseoso comprimido;

iii) un separador de fase o una columna de destilación 6 para separar el dióxido de carbono del flujo comprimido y

enfriado;

¡v) un divisor 8 para separar en al menos 2 flujos, preferentemente 3 flujos, el C2 líquido 7 que proviene de la columna de destilación 6;

v) al menos 2 válvulas de expansión, preferentemente 3 válvulas de expansión 9, 1, 11 para expandir los 2 o 3 flujos divididos;

vi) al menos un compresor intermedio 12, 13 para comprimir al menos 1 de los 2 o 3 flujos divididos y vaporizados en el cambiador de calor 3;

vil) un mezclador 14 para mezclar aguas abajo del compresor intermedio los 2 flujos divididos y vaporizados;

vlll) un depósito tampón 15 para almacenar momentáneamente el flujo mezclado;

¡x) un compresor final 16 aguas abajo del depósito tampón 15 para comprimir el flujo mezclado; y

x) una línea anti-bombeo 17 que permite reciclar al menos una parte del flujo saliente del compresor final hacia el depósito tampón 15.

Nótese que el mezclador puede ser una simple conexión de dos tuberías en una tubería única.

La presente instalación comprende, preferentemente, un divisor para separar en 3 flujos el CO2 líquido 7 que proviene de la columna de destilación 6; al menos 3 válvulas de expansión 9, 1 y 11 para expandir los 3 flujos divididos; al menos dos compresores intermedios 12 y 13 para comprimir al menos 2 de los 3 flujos divididos y vaporizados en el cambiador de calor; y un mezclador 14 para mezclar aguas abajo de los compresores intermedios los 3 flujos divididos y vaporizados.

El hecho de vaporizar el producto líquido a varios niveles de presión permite producir el... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1.- Proceso de purificación de un flujo gaseoso que comprende un compuesto principal en el cual un flujo licuado producto, enriquecido en el compuesto principal, es vaporizado a al menos 2 niveles de presión; dos flujos gaseosos a 2 niveles de presión son asi recuperados; el primer flujo gaseoso recuperado a la presión más baja es comprimido con la ayuda de un medio de compresión intermedio a la presión del segundo flujo recuperado antes de ser mezclado con éste y por fin el flujo mezclado enriquecido en el compuesto principal es introducido en un equipo "final" que no soporta una fluctuación de caudal y/o de presión superior a un porcentaje crítico, estando dicho proceso caracterizado por que el flujo mezclado enriquecido en compuesto principal es introducido en un depósito tampón antes de ser introducido en el equipo final.

2.- Proceso según la reivindicación 1, caracterizado por que, durante una disminución del caudal de uno los dos flujos a 2 niveles de presión, al menos una parte del flujo saliente del equipo final es reintroducido en el depósito tampón.

3 - Proceso según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que el flujo licuado producto, enriquecido en el compuesto principal, es separado en 3 flujos para ser vaporizado a 3 niveles de presión; tres flujos gaseosos a 3 niveles de presión son así recuperados; el primer y el segundo flujos gaseosos recuperados a las presiones más bajas son comprimidos en dos medios de compresión intermedios a la presión del tercer flujo gaseoso recuperado antes de ser mezclados con éste.

4 - Proceso según la reivindicación 3, caracterizado por que:

- la presión del primer flujo está comprendida entre 5 y 6,5 bares a;

- la presión del segundo flujo está comprendida entre 7 y 1 bares a; y

- la presión del tercer flujo está comprendida entre 8 y 25 bares a;

- Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el compuesto principal es CO2.

6 - Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el equipo final es un compresor.

7 - Instalación de purificación de un flujo gaseoso que comprende al menos el 5% molar de CO2, que comprende:

i) un primer compresor (2) para comprimir el flujo gaseoso;

ii) un cambiador de calor (3) para enfriar el flujo gaseoso comprimido;

iii) un separador de fase o una columna de destilación (6) para separar el dióxido de carbono del flujo comprimido y enfriado;

iv) un divisor (8) para separar en al menos 2 flujos el CO2 líquido (7) que proviene de la columna de destilación (6);

v) al menos 2 válvulas de expansión (9 y/o 1 y/o 11) para expandir los 2 flujos divididos;

vi) al menos un compresor intermedio (12 y/o 13) para comprimir al menos 1 de los 2 flujos divididos y vaporizados en el cambiador de calor (3);

vii) un mezclador (14) para mezclar aguas abajo del compresor intermedio los 2 flujos divididos y vaporizados;

viii) un depósito tampón (15) para almacenar momentáneamente el flujo mezclado;

ix) un compresor final (16) aguas abajo del depósito tampón (15) para comprimir el flujo mezclado; y

x) una línea anti-bombeo (17) que permite reciclar al menos una parte del flujo saliente del compresor final hacia el depósito tampón (15).

8.- Instalación según la reivindicación 7, caracterizada por que dicha instalación comprende:

iv) un divisor (8) para separar en 3 flujos el C2 líquido que proviene de la columna de destilación;

v) al menos 3 válvulas de expansión (9, 1 y 11) para expandir los 3 flujos divididos;

vi) al menos dos compresores intermedios (12 y 13) para comprimir al menos 2 de los 3 flujos divididos y vaporizados en el cambiador de calor (3);

vii) un mezclador (14) para mezclar aguas abajo de los compresores intermedios los 3 flujos divididos y vaporizados;

9.- Instalación según una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizada por que dicha instalación comprende al

menos un sistema de detección situado aguas arriba del compresor final (16) y que permite detectar una bajada del caudal o de la presión y enviar una señal a la válvula de apertura de la línea anti-bombeo (17).


 

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