BR102014012207A2 - Processo e aparelho para tratar efluentes gasosos contendo enxofre provindo de um sistema de recuperação de enxofre - Google Patents

Processo e aparelho para tratar efluentes gasosos contendo enxofre provindo de um sistema de recuperação de enxofre Download PDF

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Abstract

PROCESSO E APARELHO PARA TRATAR EFLUENTES GASOSOS CONTENDO ENXOFRE PROVINDO DE UM SISTEMA DE RECUPERAÇÃO DE ENXOFRE A presente invenção refere-se -se a um processo e também a um aparelho para recuperar enxofre (9), onde, em um aparelho de purificação de gás ácido (S) compreendendo uma parte de purificação (SP) e parte de regeneração (RP), componentes de enxofre e dióxido de carbono são seletivamente removidos de um efluente gasoso hidrogenado (2) com ajuda de um agente de purificação em circulação (3), e a fração de gás contendo enxofre (8) produzida durante regeneração de agente de purificação carregado é suprida a um sistema de recuperação de enxofre (SR), onde o efluente gasoso (10) é formado compreendendo dióxido de carbono e componentes de enxofre, que serão hidrogenados (H) e subsequentemente submetidos a uma operação de purificação de gás (Z). A invenção é notável pelo fato de o efluente gasoso hidrogenado (12) ser purificado independentemente do gás (2) a ser tratado, onde o agente de purificação (13) removido do circuito de agente de purificação do aparelho de purificação de gás ácido (S) é usado para depurar componentes de enxofre.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO E APARELHO PARA TRATAR EFLUENTES GASOSOS CONTENDO ENXOFRE PROVINDO DE UM SISTEMA DE RECUPERAÇÃO DE ENXOFRE". [001] A presente invenção refere-se a um processo para recuperar enxofre, onde em um aparelho de purificação de gás ácido compreendendo uma parte de purificação e uma parte de regeneração, componentes de enxofre e dióxido de carbono são seletivamente removidos de gás de síntese com ajuda de um agente de purificação circulatório, e uma fração de gás contendo enxofre produzido durante regeneração de agente de purificação carregado é suprido a um sistema de recuperação de enxofre, onde o dióxido de carbono e também componentes de enxofre são formados, hidrogenados, e subsequentemente submetidos a uma operação de purificação. [002] A presente invenção adicionalmente se relaciona a um aparelho para efetuar o processo. [003] A hidrogenação de efluentes gasosos, neste contexto, deve ser entendida como um meio em que dióxido de enxofre presente no efluente gasoso é hidrogenado para formar sulfeto de hidrogênio. [004] Um processo do tipo descrito é conhecido, por exemplo, a partir da especificação da Patente EP 0054772B1. Neste processo, o efluente gasoso hidrogenado é reciclado em um aparelho de purificação de gás ácido, e submetido a uma operação de purificação de gás junto com gás de síntese cru, ou introduzido no estágio de enriquecimento de sulfeto de hidrogênio da parte de regeneração do aparelho de purificação de gás ácido. Este processo permite uma recuperação praticamente completa em forma elementar do enxofre no gás de síntese cru. No entanto, como o efluente gasoso contendo enxofre chega no sistema de recuperação de enxofre em uma pressão geralmente muito baixa, para compensar as perdas de pressão que surgem ao longo do trajeto em direção ao ponto de introdução no aparelho de purificação de gás ácido e compensar a pressão de operação mais alta que normalmente prevalece no ponto de introdução, a compressão requerida do efluente gasoso incorre em custos operacionais substanciais, que afetam negativamente a economia do processo. Ademais, a necessidade de se conseguir a eficiência mais alta possível, requer que pelo menos algumas partes da facilidade de purificação de gás de síntese sejam projetadas como vasos de pressão, o que aumenta os gastos de capital. [005] Trata-se, por conseguinte, de um objetivo da invenção especificar um processo do tipo descrito acima e também um aparelho para executá-lo, para permitir a recuperação de enxofre, que deve ser efetuado do modo mais econômico possível, de acordo com a técnica anterior. [006] Com respeito ao processo, este objetivo é alcançado de acordo com a invenção por meios de um fluente gasoso hidrogenado que é purificado independente do gás de síntese cru a ser tratado, onde o agente de purificação, removido do circuito de agente de purificação da operação de purificação de gás ácido, é usado para remover componentes de enxofre. [007] O processo de acordo com a invenção permite que a purificação de efluentes gasosos hidrogenados (operação de purificação de efluentes gasosos) seja efetuada em uma pressão substancialmente inferior à pressão de operação do aparelho de purificação de gás ácido que, em um ponto de introdução adequada de acordo com a técnica anterior, é geralmente maior que 200 KPa (2 bar(a)). Em particular, é possível estabelecer um gradiente de pressão entre a fonte de efluentes gasosos do sistema de recuperação de enxofre para a operação de purificação de efluentes gasosos suficientes para levar os efluentes gasosos do sistema de recuperação de enxofre para a operação de purificação sem efetuar sua compressão. Conquanto, em comparação com a técnica anterior, partes adicionais da facilidade precisem ser providas, estas partes podem ser providas a um custo comparativamente mais baixo, em razão da baixa pressão de operação. É preferível efetuar a operação de purificação em uma pressão entre 20 e 500 KPa (0,2 e 5 bar(a)). [008] O agente de purificação carregado com componentes de enxofre durante a operação de purificação de efluentes gasosos é sensivelmente passado para a parte de regeneração do aparelho de purificação de gás ácido para ser regenerado lá.
Em uma modalidade preferida do processo, de acordo com a invenção, a operação de purificação de efluentes gasosos é efetuada usando um agente de purificação que foi pré- carregado com dióxido de carbono durante de purificação do gás de síntese cru, mas praticamente isento de componentes de enxofre. Isto permite uma remoção substancialmente seletiva de componentes de enxofre do efluente gasoso hidrogenado, e, daí, virtualmente todo o dióxido de carbono presente no efluente gasoso permanece na fase gasosa, e pode vir a ser subsequentemente descartado, por exemplo, lançado à atmosfera. [009] Para produzir efluentes gasosos contendo componentes de enxofre, com um gradiente de pressão suficientemente alto com respeito à operação de purificação de efluentes gasosos, pode ser necessário operar o sistema de recuperação de enxofre a uma pressão mais elevada. Para tal, propõe-se que a pressão de operação na parte de regeneração do aparelho de purificação de gás ácido seja elevada a um valor acima da requerida de fato, daí obtendo e suprindo a fração de gás rica em enxofre ao sistema de recuperação de enxofre em pressão elevada. Isto tipicamente requer elevar apenas a pressão de operação da coluna de regeneração térmica, onde a fração de gás rica em enxofre se acumula. Normalmente, suprir um efluente gasoso na condição comprimida compensa o custo que resulta deste modo de operação, quando a pressão de operação na parte de regeneração precisa ser elevada de não mais que 100 KPa (1 bar). [0010] O processo da invenção pode ser efetuado em conjunção com todos os aparelhos físicos/ químicos conhecidos de purificação de gás ácido. No entanto, é preferível que aparelho de purificação de gás ácido seja um aparelho de purificação de metanol, onde o metanol é usado como agente de purificação. [0011] A invenção adicionalmente se relaciona a um aparelho para recuperar enxofre, com aparelho de purificação de gás ácido, compreendendo uma parte de purificação e uma parte de regeneração, onde os componentes de enxofre e dióxido de carbono podem ser seletivamente removidos de um gás de síntese cru, com ajuda de um agente de purificação circulatório, e tendo um sistema de recuperação de enxofre, ao qual uma fração de gás contendo enxofre, acumulado na parte de regeneração, é suprida, e de onde o efluente gasoso compreendendo dióxido de carbono e componentes de enxofre pode ser retirados, e também um aparelho de hidrogenação, onde o efluente gasoso é hidrogenado. [0012] Com respeito ao aparelho, o objetivo estabelecido de acordo com a invenção é alcançado pelo fato de compreender um aparelho de purificação conectado a ambos - aparelho de hidrogenação e circuito de agente de purificação do aparelho de purificação de gás ácido - no qual o efluente gasoso hidrogenado pode ser submetido a uma operação de purificação, sendo que o agente de purificação é suprido a partir do circuito de agente de purificação do aparelho de purificação de gás ácido. [0013] O aparelho de purificação também pode ser vantajosamente conectado à parte de regeneração do aparelho de purificação de gás ácido, de modo que o agente de purificação carregado com componentes de enxofre, durante operação de purificação do efluente gasoso, pode ser introduzido na parte de regeneração para ser regenerado. [0014] Nas modalidades preferidas do aparelho de acordo com a invenção, o aparelho de purificação é projetado como uma coluna tendo envoltório/ quadro estruturado, ou aparelho de purificação tendo bocais de pulverização ou separadores molhados de corrente de Foucault, ou aparelho de purificação Venturi ou absorvedores de filme descendente, e, ademais, configurado para uma pressão de operação entre 20 e 500 KPa (0,2 e 5 bar(a)). [0015] A presente invenção será explicada em mais detalhes com ajuda do exemplo de trabalho esquematicamente ilustrada na Figura 1. [0016] A Figura 1 mostra o esquema de trabalho para uma variante preferida do processo de acordo com a invenção. [0017] No exemplo ilustrado, um gás de síntese cru tendo predominantemente hidrogênio, monóxido de carbono, dióxido de carbono e sulfeto de hidrogênio, alcança o aparelho de purificação de gás ácido S, que, por exemplo, pode ser um aparelho de purificação de metanol, via linha 1, e trocador de calor E1. O aparelho de purificação de gás ácido S inclui uma parte de purificação SP (Scrubing Part) e uma parte de regeneração RP (Regeneration Part), com um agente de purificação circulando entre eles em circuito. Na parte de purificação SP, o dióxido de carbono e sulfeto de hidrogênio são substancialmente seletivamente removidos do gás de síntese cru 2, o citado gás de síntese cru 2 sendo resfriado no trocador de calor E1 com ajuda de um agente de purificação 3 em uma pressão de até 8 MPa (80 bar), para formar um gás de síntese 4, que consiste virtualmente inteiramente de hidrogênio e monóxido de carbono, um fluxo de agente de purificação 6 carregado somente com dióxido de carbono, e também um fluxo de agente de purificação 7 carregado com dióxido de carbono e sulfeto de hidrogênio. Embora o gás de síntese 4, depois de aquecido contra o gás de síntese cru 1 a ser resfriado, é suprido a uma aplicação além dos limites da facilidade via linha 5, os dois fluxos de agente de purificação carregados 6 e 7 são introduzidos na parte de regeneração RP para serem regenerados. Durante regeneração, as substâncias absorvidas pelo agente de purificação são removidos, para formar o agente de purificação regenerado 3 também inter alia, uma fase gasosa rica de sulfeto de hidrogênio 8. A fase gasosa rica de sulfeto de hidrogênio 8 é transferida da parte de regeneração RP para o sistema de recuperação de enxofre SR, para recuperar o enxofre contido na forma elementar 9. O efluente gasoso simultaneamente produzido 10, consistindo predominantemente de dióxido de carbono e dióxido de enxofre, é produzido a uma pressão suficiente para ser introduzido, via aparelho hidrogenado H e sem compressão intermediária no aparelho de purificação Z, operado a uma pressão entre 20 e 500 KPa (0,2 e 5 bar(a)). O dióxido de enxofre presente no efluente gasoso 10 é hidrogenado no aparelho de hidrogenação H, para formar sulfeto de hidrogênio, daí formando efluente gasoso hidrogenado 11, produzindo um fluxo de gás 12 substancialmente composto de dióxido de carbono e sulfeto de hidrogênio, que, depois da remoção da água (não mostrado), e resfriado no trocador de calor E2, é suprido ao aparelho de purificação Z. Um agente de purificação pré-carregado com dióxido de carbono é suprido do circuito do agente de purificação do aparelho de purificação de gás ácido S (via linha 13) e pode ser usado para remover substancialmente seletivamente o sulfeto de hidrogênio do gás 12, daí formando um fluxo 14, composto predominantemente de dióxido de carbono, e também um fluxo de agente de purificação 15 carregado com sulfeto de hidrogênio e dióxido de carbono. Enquanto o dióxido de carbono 14, por exemplo, descarregado na atmosfera, o fluxo de agente de purificação 15, com ajuda da bomba P, alcança a parte de regeneração RP do aparelho de purificação de gás ácido, onde é regenerado.

Claims (10)

1. Processo para recuperar enxofre (9), em que um aparelho de purificação de gás ácido (S) compreendendo uma parte de purificação (SP) e uma parte de regeneração (RP), componentes de enxofre e dióxido de carbono são seletivamente removidos do gás de síntese cru (2) com ajuda de um agente de purificação em circulação (3), e fração de gás contendo enxofre (8) produzida durante a regeneração do agente de purificação carregado, é suprido a um sistema de recuperação de enxofre (SR), no qual um efluente gasoso (1), compreendendo dióxido de carbono e componentes de enxofre, é formado, que é hidrogenado, e subsequentemente submetido a uma operação de purificação de gás (2), caracterizado pelo fato de efluente gasoso hidrogenado (12) ser purificado independentemente do gás de síntese cru (2) a ser tratado, onde o agente de purificação (13) removido do circuito de agente de purificação do aparelho de purificação de gás ácido (S) é usado para depurar componentes de enxofre.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o agente de purificação (15) carregado com componentes de enxofre durante purificação do efluente gasoso (12) ser passado pela parte de regeneração (RP) do aparelho de purificação de gás ácido (S).
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a purificação do efluente gasoso hidrogenado ser efetuada usando um agente de purificação que foi pré-carregado com dióxido de carbono durante a purificação do gás de síntese cru.
4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3 caracterizado pelo fato de a de purificação do efluente gasoso hidrogenado ser efetuada usando um agente de purificação que foi pré-carregado com dióxido de carbono durante purificação do gás de síntese cru.
5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de a parte de regeneração (RP) do aparelho de purificação de gás ácido (S) ser operada em pressão elevada.
6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de o metanol ser usado como agente de purificação (3) no aparelho de purificação de gás ácido (S).
7. Aparelho para recuperar enxofre (9) tendo um aparelho de purificação de gás ácido (S) que compreende uma parte de purificação (SP) e uma parte de regeneração (RP), onde os componentes de enxofre e dióxido de carbono podem ser seletivamente removidos do gás de síntese cru (2) com ajuda de um agente de purificação circulatório (3), tendo um sistema de recuperação de enxofre (SR), ao qual uma fração de gás contendo enxofre (8), acumulada na parte de regeneração (RF) do aparelho de purificação de gás ácido (S), pode ser suprida, e de onde um efluente gasoso (10), compreendendo dióxido de carbono e componentes de enxofre, pode ser retirado, e também tendo um aparelho de hidrogenação (H), onde o efluente gasoso (10) pode ser hidrogenado, caracterizado pelo fato de compreender aparelho de purificação (Z) conectado a ambos - aparelho de hidrogenação (H) e circuito de agente de purificação do aparelho de purificação de gás ácido (S) -onde o efluente gasoso hidrogenado (12) pode ser submetido a uma operação de purificação com o agente de purificação (13) suprido a partir do circuito de agente de purificação do aparelho de purificação de gás ácido (S).
8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o aparelho de purificação (Z) ser conectado à parte de regeneração (RP) do aparelho de purificação de gás ácido (S), de modo que o agente de purificação (15), carregado no aparelho de purificação (Z), possa ser introduzido na parte de regeneração (RP).
9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de o aparelho de purificação (Z) ser projetado como uma coluna tendo envoltório/ quadro estruturado como aparelho de purificação de bocal de pulverização ou separador molhado de corrente de Foucault ou aparelho de purificação Venturi ou absorvedor de filme descendente.
10. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de o aparelho de purificação (2) ser configurado para uma pressão de operação entre 20 e 500 KPa (0,2 e 5 bar(a)).
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