Eliminación de dióxido de carbono de un gas de alimentación.

Un proceso para eliminar dióxido de carbono de un gas de alimentación,

que comprende las etapas de:

a. introducir un gas de alimentación y un agente absorbente reciclado que contiene dióxido de carbono en una columna de rectificación,

b. rectificar dicho agente absorbente reciclado que contiene dióxido de carbono con el gas de alimentación, obteniendo así un gas que tiene una mayor concentración de dióxido de carbono que el gas de alimentación y un líquido de agente absorbente que comprende pequeñas cantidades de dióxido de carbono,

c. enfriar el gas obtenido en la etapa b,

d. separar el gas enfriado obtenido en la etapa c en un líquido rico en dióxido de carbono y un gas que contiene dióxido de carbono,

e. enfriar el líquido de agente absorbente obtenido en la etapa b,

f. absorber dióxido de carbono del gas obtenido en la etapa d mediante el agente absorbente obtenido en la etapa e, mediante lo cual el gas se separa en un gas, que puede desecharse, y un líquido de agente absorbente que contiene dióxido de carbono, y

g. aumentar la temperatura y/o reducir la presión del líquido obtenido en la etapa f antes de reciclarlo hacia la columna de rectificación.

Eliminación de dióxido de carbono de un gas de alimentación.

La presente invención se refiere a un proceso novedoso de eliminación de dióxido de carbono de un gas de alimentación y a una planta de realizar dicha eliminación. La presente invención también se refiere a diferentes usos del dióxido de carbono recuperado por el proceso.

Antecedentes de la invención

El dióxido de carbono es un gas ampliamente conocido que está presente en la atmósfera. Es liberado a la atmósfera en grandes cantidades debido a procesos de fermentación, calcinaciones de piedra caliza y a todas las formas de procesos de combustión de carbono y compuestos de carbono. En las últimas décadas se ha prestado más atención a dicha emisión debido al problema medioambiental del futuro cambio climático causado por el efecto invernadero. Por consiguiente, se ha realizado un importante trabajo a lo largo de los años para desarrollar procesos para la eliminación del dióxido de carbono de los gases de combustión. Si es posible, una posterior recuperación del dióxido de carbono puede hacer estos procesos económicamente viables.

Un tipo de proceso convencional para la recuperación de dióxido de carbono a partir de una fuente gaseosa es el proceso de absorción, en el que el dióxido de carbono es absorbido en un agente absorbente. En una planta convencional, el dióxido de carbono se separa primero del resto del gas de alimentación absorbiendo el dióxido de carbono en un agente absorbente. Después, el dióxido de carbono se separa del agente absorbente. En casos en los que se utiliza un agente absorbente físico, dicha separación se lleva a cabo normalmente reduciendo la presión en una columna flash o de rectificación. Si fuera necesario, el agente absorbente gastado se regenera antes de aumentar la presión, antes de reciclarse hacia la columna de absorción. El gas de alimentación tratado que sale de la columna de absorción se expulsa a la atmósfera. Sin embargo, estos aumentos y caídas de presión periódicos aumentan los costes de producción, siendo de gran importancia invertir en equipos que aumenten la presión.

De manera sorprendente, los presentes inventores han observado que es posible eliminar dióxido de carbono de un gas de alimentación si el gas de alimentación se introduce en la columna de rectificación en lugar de en la columna de absorción. Esto se debe a que cuando el gas de alimentación en la columna de rectificación rectifica un agente de absorción, en el que se absorbe el dióxido de carbono, la concentración de dióxido de carbono en el gas que sale de la columna de rectificación aumenta. Como consecuencia de esta mayor concentración, es posible condensar el dióxido de carbono gaseoso.

Otra ventaja importante de la presente invención es que es posible hacer funcionar la planta a presión constante. Gracias a este modo de funcionamiento puede omitirse la inversión en equipos que aumenten la presión, suprimiéndose los costes de producción para modificar la presión en la planta.

Descripción de la invención

En un aspecto, la presente invención se refiere a un proceso para eliminar dióxido de carbono de un gas de alimentación. El proceso según la presente invención comprende las etapas de:

a. introducir un gas de alimentación y un agente absorbente reciclado que contiene dióxido de carbono en una columna de rectificación,

b. rectificar dicho agente absorbente reciclado que contiene dióxido de carbono con el gas de alimentación, obteniendo así un gas que tiene una mayor concentración de dióxido de carbono que el gas de alimentación y un líquido de agente absorbente que comprende pequeñas cantidades de dióxido de carbono,

c. enfriar el gas obtenido en la etapa b,

d. separar el gas enfriado obtenido en la etapa c en un líquido rico en dióxido de carbono y un gas que contiene dióxido de carbono,

e. enfriar el líquido de agente absorbente obtenido en la etapa b,

f. absorber dióxido de carbono del gas obtenido en la etapa d mediante el agente absorbente obtenido en la etapa e, mediante lo cual el gas se separa en un gas, que puede desecharse, y un líquido de agente absorbente que contiene dióxido de carbono, y

g. aumentar la temperatura y/o reducir la presión del líquido obtenido en la etapa f antes de reciclarlo hacia la columna de rectificación.

Dependiendo de la naturaleza del gas de alimentación, puede ser beneficioso ajustar la presión del gas de alimentación antes de Introducir el gas en la columna de rectificación en la etapa a del presente proceso. Un experto en la técnica puede determinar la presión de funcionamiento más ventajosa en función de la composición química, la temperatura del gas de alimentación y la selección de un agente absorbente. Sin embargo, es preferible que la presión del gas de alimentación sea superior a 3 bares, más preferiblemente entre 6 y 16 bares e incluso más preferiblemente entre 1 y 4 bares.

El gas de alimentación puede ser cualquier flujo gaseoso que comprenda dióxido de carbono. Sin embargo, gases que se originan en plantas de hidrógeno aguas arriba o aguas abajo de unidades de adsorción por cambio de presión (PSA) y gases que se originan en centrales eléctricas se prefieren como gases de alimentación en el presente proceso.

En la columna de rectificación, el agente absorbente líquido reciclado, que se recicla desde la columna de absorción situada en una etapa posterior del proceso, se rectifica por medio del gas de alimentación (etapa b) para transferir dióxido de carbono del agente absorbente líquido a la fase gaseosa. Por consiguiente, la concentración de dióxido de carbono en el gas que sale de la columna de rectificación es mayor que la concentración en el gas de alimentación. Sin embargo, es inevitable que el agente absorbente también se transfiera hasta cierto punto a la fase gaseosa.

Después, el gas que sale de la columna de rectificación se enfría en la etapa c a una temperatura en la que la pequeña cantidad de agente absorbente y de dióxido de carbono se condensa y extrae de la planta como un flujo de desecho o como un flujo de producto que puede necesitar, o no, una purificación adicional. Como alternativa, el líquido condensado puede usarse como un agente de enfriamiento para el proceso mediante expansión y reevaporación. En este caso, el flujo rico en dióxido de carbono saldrá como un gas que se considerará un desecho o un producto y este flujo puede purificarse adicionalmente.

Después, la fase de gas no condensada restante se lleva a una columna de absorción, en la que el dióxido de carbono se absorbe en el agente absorbente (etapa f). El agente absorbente usado en la etapa de absorción se recicla desde la columna de rectificación y se enfría a una temperatura apropiada para que se produzca el proceso de absorción. Si fuera necesario, se elimina el agua del agente absorbente antes del enfriamiento.

Después, la temperatura del agente absorbente líquido que sale de la columna de absorción aumenta y/o la presión de dicho líquido se reduce antes de que se recicle hacia la columna de rectificación, en la que se rectifica mediante el gas de alimentación (en la etapa b).

El agente absorbente utilizado en el proceso es un agente absorbente físico. Preferiblemente, el agente absorbente se selecciona de entre metanol, selexol y soluciones acuosas de carbonatos, tales como carbonato de sodio, carbonato de potasio, carbonato de propileno y similares. Selexol es una marca muy conocida usada normalmente como un disolvente para la eliminación de gases ácidos, en concreto como una mezcla de éteres de dimetilo de polietilenglicol. En una realización preferida, el agente absorbente físico es metanol.

Si hay agua presente en el gas de alimentación y si el agente absorbente es metanol, toda el agua se transfiere al agente absorbente líquido en la columna de rectificación durante la etapa b del proceso. Esto supone otra ventaja importante del presente proceso en comparación con los procesos convencionales. Dicha agua puede eliminarse del agente absorbente usando procedimientos de tratamientos convencionales conocidos en la técnica, tales como destilación, absorción, adición de un agente de secado y similares. Un procedimiento estándar para un experto en la técnica consiste en seleccionar el procedimiento de tratamiento más adecuado en una situación dada. Por ejemplo, si se elige un agente absorbente que tiene un punto de ebullición bajo (como, por ejemplo, el metanol), cualquier cantidad de agua presente se elimina preferiblemente destilando el agente absorbente líquido que sale de la columna de rectificación. En otra realización preferida, el agua se elimina del gas de alimentación... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para eliminar dióxido de carbono de un gas de alimentación, que comprende las etapas de:

a. introducir un gas de alimentación y un agente absorbente reciclado que contiene dióxido de carbono en una columna de rectificación,

b. rectificar dicho agente absorbente reciclado que contiene dióxido de carbono con el gas de alimentación, obteniendo así un gas que tiene una mayor concentración de dióxido de carbono que el gas de alimentación y un líquido de agente absorbente que comprende pequeñas cantidades de dióxido de carbono,

c. enfriar el gas obtenido en la etapa b,

d. separar el gas enfriado obtenido en la etapa c en un líquido rico en dióxido de carbono y un gas que contiene dióxido de carbono,

e. enfriar el líquido de agente absorbente obtenido en la etapa b,

f. absorber dióxido de carbono del gas obtenido en la etapa d mediante el agente absorbente obtenido en la etapa e, mediante lo cual el gas se separa en un gas, que puede desecharse, y un líquido de agente absorbente que contiene dióxido de carbono, y

g. aumentar la temperatura y/o reducir la presión del líquido obtenido en la etapa f antes de reciclarlo hacia la columna de rectificación.

2. El proceso según la reivindicación 1, en el que la presión del gas de alimentación se ajusta a una presión superior a 3 bares antes de introducir el gas en la columna de rectificación, más preferiblemente a una presión entre 6 y 16 bares, e incluso más preferiblemente a una presión entre 1 y 4 bares.

3. El proceso según las reivindicaciones 1 ó 2, en el que el gas de alimentación se origina en plantas de hidrógeno aguas arriba o aguas abajo de unidades PSA o en centrales eléctricas.

4. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el líquido obtenido en la etapa d se purifica adicionalmente.

5. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el líquido obtenido en la etapa d se convierte en un gas antes de la purificación.

6. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el líquido obtenido en la etapa d se usa como un agente de enfriamiento para el proceso mediante expansión y reevaporación.

7. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el agua se elimina del líquido de agente absorbente obtenido en la etapa b antes del enfriamiento en la etapa e.

8. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el agua se elimina del gas de alimentación antes de introducir dicho gas en la columna de rectificación.

9. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el agente absorbente es un agente absorbente físico, tal como metanol, selexol y soluciones acuosas de carbonatas.

1. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que se incorpora una etapa Intermedia de enfriamiento / separación entre las etapas b y c, en la que el gas obtenido en la etapa b se enfría primero, condensándose así parte del gas, y después se separa en un gas rico en dióxido de carbono, que se enfría posteriormente en la etapa c, y un líquido que comprende el agente absorbente y dióxido de carbono, que se recicla hacia la columna de rectificación después de aumentar la temperatura y/o reducir la presión.

11. El proceso según la reivindicación 1, en el que el líquido que comprende el agente absorbente y el dióxido de carbono obtenido en dicha etapa intermedia se mezcla con el líquido obtenido en la etapa f antes de aumentar la temperatura y/o reducir la presión en la etapa g.

12. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el proceso se lleva a cabo a presión constante.

13. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que se incorpora una etapa de rectificación Intermedia entre las etapas b y c, en la que el gas obtenido en la etapa b se presuriza antes de usarse para rectificar

el líquido de agente absorbente obtenido en la etapa f, tras lo cual dicho liquido rectificado de agente absorbente se recicla hacia la columna de rectificación.

14. El proceso según la reivindicación 13, en el que dicha etapa de rectificación intermedia se lleva a cabo una, dos, tres, cuatro, cinco o seis veces haciendo que el líquido de agente absorbente obtenido en la etapa f haga contacto a contracorriente con el gas obtenido en la etapa b en una unidad de rectificación, que comprende una, dos, tres, cuatro, cinco o seis columnas de rectificación conectadas de manera consecutiva.

15. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el proceso es un proceso para producir dióxido de carbono como un producto.

16. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que el proceso es un proceso para aumentar la producción de hidrógeno.

17. El proceso según la reivindicación 15, en el que el dióxido de carbono obtenido se usa en procesos de recuperación mejorada de petróleo o en el secuestro.

18. Una planta para la eliminación de dióxido de carbono de un gas de alimentación, que comprende una columna de rectificación (A) que presenta una entrada de gas a través de la cual se introduce el gas de alimentación, y una entrada de líquido a través de la cual se introduce un agente absorbente líquido, estando dotada dicha columna de rectificación (A) de una salida de gas y de una salida de líquido conectada a una primera unidad de enfriamiento (N), estando conectada dicha salida de gas a una segunda unidad de enfriamiento (D), que está conectada a un separador de gas / C2 líquido (E) que presenta una salida de gas y una salida de líquido, a través de la cual el dióxido de carbono recuperado se retira de la planta, estando conectada dicha salida de gas del separador de gas / C2 líquido (E) a una columna de absorción (G) que presenta una salida de gas a través de la cual el gas de alimentación tratado se retira de la planta, una entrada de líquido para recibir el agente absorbente líquido desde la primera unidad de enfriamiento (N), y una salida de liquido, estando conectada dicha salida de líquido a la columna de rectificación (A), y donde la salida de líquido de la columna de absorción (G) está conectada a la entrada de líquido de la columna de rectificación (A) a través de medios para calentar y/o reducir la presión del agente absorbente líquido.

19. La planta según la reivindicación 18, en la que una unidad de eliminación de agua (M) está situada entre la salida de líquido de la columna de rectificación (A) y la columna de absorción (G).

2. La planta según las reivindicaciones 18 ó 19, en la que la salida de líquido del separador de gas / C2 líquido (E) está conectada a una válvula.

21. La planta según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 2, en la que la salida de gas de la columna de rectificación (A) está conectada a una unidad de enfriamiento (B), que está conectada a un separador de disolvente / gas (C) que presenta una salida de gas y una salida de líquido, estando conectada dicha salida de gas a la unidad de enfriamiento (D), y donde la salida de líquido del separador de disolvente / gas (C) está conectada a la columna de rectificación (A).

22. La planta según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 2, en la que una unidad de rectificación (A) adicional está situada entre la salida de gas de la columna de rectificación (A) y la unidad de enfriamiento (D), así como entre la salida de líquido de la columna de absorción (G) y la columna de rectificación (A).

23. La planta según la reivindicación 22, en la que dicha unidad de rectificación (A) adicional comprende una, dos, tres, cuatro, cinco o seis columnas de rectificación conectadas de manera consecutiva y a través de las cuales el líquido que se origina en la columna de absorción (G) y el gas que se origina en la columna de rectificación (A) fluyen a contracorriente.