BR112017009639B1 - Processo para capturar dióxido de carbono - Google Patents

Processo para capturar dióxido de carbono Download PDF

Info

Publication number
BR112017009639B1
BR112017009639B1 BR112017009639-0A BR112017009639A BR112017009639B1 BR 112017009639 B1 BR112017009639 B1 BR 112017009639B1 BR 112017009639 A BR112017009639 A BR 112017009639A BR 112017009639 B1 BR112017009639 B1 BR 112017009639B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
adsorbent particles
solid adsorbent
zone
carbon dioxide
gas
Prior art date
Application number
BR112017009639-0A
Other languages
English (en)
Other versions
BR112017009639A2 (pt
Inventor
Gerald Sprachmann
Gerardus Antonius Franciscus Van Mossel
Hendrik DATHE
Tobias Proell
Gerhard Schony
Original Assignee
Shell Internationale Research Maatschappij B.V.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shell Internationale Research Maatschappij B.V. filed Critical Shell Internationale Research Maatschappij B.V.
Publication of BR112017009639A2 publication Critical patent/BR112017009639A2/pt
Publication of BR112017009639B1 publication Critical patent/BR112017009639B1/pt

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/06—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with moving adsorbents, e.g. rotating beds
    • B01D53/10—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with moving adsorbents, e.g. rotating beds with dispersed adsorbents
    • B01D53/12—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with moving adsorbents, e.g. rotating beds with dispersed adsorbents according to the "fluidised technique"
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/06—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with moving adsorbents, e.g. rotating beds
    • B01D53/08—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with moving adsorbents, e.g. rotating beds according to the "moving bed" method
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/62—Carbon oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/81—Solid phase processes
    • B01D53/83—Solid phase processes with moving reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28004—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28011—Other properties, e.g. density, crush strength
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • B01J20/28061—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area being in the range 100-500 m2/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • B01J20/28064—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area being in the range 500-1000 m2/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28069—Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume
    • B01J20/28073—Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume being in the range 0.5-1.0 ml/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28069—Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume
    • B01J20/28076—Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume being more than 1.0 ml/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34—Regenerating or reactivating
    • B01J20/3425—Regenerating or reactivating of sorbents or filter aids comprising organic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34—Regenerating or reactivating
    • B01J20/345—Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture
    • B01J20/3458—Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture in the gas phase
    • B01J20/3466—Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture in the gas phase with steam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34—Regenerating or reactivating
    • B01J20/3483—Regenerating or reactivating by thermal treatment not covered by groups B01J20/3441 - B01J20/3475, e.g. by heating or cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1881—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with particles moving downwards while fluidised
    • B01J8/189—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with particles moving downwards while fluidised moving downwards in a zig-zag manner
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/26—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with two or more fluidised beds, e.g. reactor and regeneration installations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/20—Organic absorbents
    • B01D2252/204—Amines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/20—Organic adsorbents
    • B01D2253/202—Polymeric adsorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/25—Coated, impregnated or composite adsorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0283—Flue gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40083—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40086—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by using a purge gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40083—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40088—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating
    • B01D2259/4009—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating using hot gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40083—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40088—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating
    • B01D2259/40096—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating by using electrical resistance heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/402—Further details for adsorption processes and devices using two beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/65—Employing advanced heat integration, e.g. Pinch technology
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

a presente invenção refere-se a um processo para capturar dióxido de carbono a partir de uma corrente gasosa. a corrente gasosa é contatada com partículas de adsorvente sólido em uma zona de adsorção. a zona de adsorção tem pelo menos dois leitos de partículas de adsorvente sólido fluidizadas e as partículas de adsorvente sólido fluem para baixo de leito para leito. as partículas de adsorvente sólido compreendem 15 a 75% em peso de compostos de amina orgânica. a corrente gasosa que entra na zona de adsorção tem um ponto de condensação que é de pelo menos 5 °c abaixo da temperatura de fluxo dianteiro do meio de resfriamento mais resfriado na zona de adsorção. as partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono são aquecidas e, então, regeneradas. a zona de dessorção tem pelo menos dois leitos de partículas de adsorvente sólido fluidizadas e o gás de remoção é vapor. as partículas regeneradas são resfriadas e recicladas para a zona de adsorção.

Description

Campo da Invenção
[001] A presente invenção refere-se a um processo para capturar dióxido de carbono a partir de uma corrente gasosa. A presente invenção refere-se, especialmente, a um processo para capturar CO2 a partir de uma corrente gasosa de CO2 altamente diluída, tal como gás de combustão.
Antecedentes da Invenção
[002] Durante as últimas décadas houve um aumento global substancial na quantidade de emissão de dióxido de carbono para a atmosfera. Diz-se que as emissões de dióxido de carbono na atmosfera são prejudiciais devido a sua propriedade de “gás de estufa”, que contribui para o aquecimento global. Depois do tratado de Quioto, a emissão de dióxido de carbono tem que ser reduzida de modo a evitar ou contra-atacar alterações indesejadas no clima. Grandes fontes antropogênicas de emissão de dióxido de carbono são os processos que queimam combustíveis fósseis, por exemplo, carvão, gás natural ou produtos de petróleo, para fins de geração de eletricidade, transporte e aquecimento, e para produção de aço e cimento. Esses processos resultam na produção de gases que compreendem dióxido de carbono. Portanto, a remoção de pelo menos uma parte do dióxido de carbono antes da emissão desses gases na atmosfera é desejável.
[003] Processos para remoção de dióxido de carbono de gases são conhecidos na técnica. Diversos processos são com base em processos de absorção de líquido, com composições variadas dos líquidos de absorção. Uma desvantagem desses processos é o alto consumo de energia na unidade de remoção para recuperar o absorvente, o que leva a uma saída de energia total inferior.
[004] Outros processos utilizam-se de adsorventes sólidos.
[005] O efeito de umidade sobre a absorção de CO2 de diversos adsorventes é discutido em “Flue gas treatment via CO2 absorption”, A. Sayari et al., Chem. Eng. J. 171 (2011) 760 a 774, para sistemas para os quais estudos na literatura foram disponíveis. Sayari indica que a umidade afeta adversamente a absorção de CO2 em zeólitos e carbono ativado, e que a umidade afeta adversamente a estabilidade e absorção de CO2 de estruturas de metal orgânico (MOFs) e MOFs semelhantes a zeólito (ZMOFs). Estruturas covalentes orgânicas (COFs) não têm locais de adsorção hidrofílica, porém, mostraram uma adsorção de CO2 baixa. Sayari relata adicionalmente que a umidade realçou a capacidade para CO2 de sílica MCM-41 impregnada por polietileno-imina (PEI). Mono-etanolamina melhorou a tolerância à umidade de zeólito 13X. Sayari indica que dióxido de silício impregnado por PEI (CARiACT) e MPPA impregnada por PEI (Diaion) mostrou capacidade de adsorção realçada devido à umidade.
[006] O documento no EP-A-2463013 descreve um processo para remover dióxido de carbono a partir de uma corrente gasosa de uma maneira energicamente eficiente e relativamente simples colocando-se a corrente gasosa em contato com um adsorvente sólido regenerável em um sistema de leito fluidizado circulador com dois reatores, sendo que cada um tem um leito fluidizado de estágio único. A desvantagem desse processo é que alta eficiência de captura de CO2 (porcentagem de CO2 removido do gás) exige altas taxas de recirculação de sólido e/ou altos fluxos de gás de remoção no regenerador e, portanto, altas quantidades de energia de regeneração.
[007] Há uma necessidade por um processo mais eficiente para a remoção de dióxido de carbono a partir de gases com o uso de adsorventes sólidos.
Sumário da Invenção
[008] Foi verificado, agora, que o dióxido de carbono pode ser removido de maneira eficaz a partir de uma corrente gasosa de uma maneira bastante energeticamente eficiente e relativamente simples quando uma corrente gasosa é contatada com um adsorvente sólido regenerável em um sistema de leito fluidizado de múltiplos estágios contracorrente.
[009] Consequentemente, a presente invenção se refere a um processo para capturar dióxido de carbono a partir de uma corrente gasosa, sendo que o processo compreende as etapas de: (a) colocar a corrente gasosa em contato com partículas de adsorvente sólido em uma zona de adsorção, em que a zona de adsorção tem pelo menos dois leitos de partículas de adsorvente sólido fluidizadas, e em que as partículas de adsorvente sólido fluem para baixo de leito para leito, e em que a corrente gasosa flui para cima, e em que a zona de adsorção tem pelo menos um meio de resfriamento interno em cada um dos leitos de partículas de absorvente sólido fluidizadas, e em que as partículas de adsorvente sólido compreendem 15 a 75% em peso de compostos de amina orgânica, com base no peso total das partículas de adsorvente, e em que a corrente gasosa que entra na zona de adsorção, na pressão em que a mesma entra na zona de adsorção, tem um ponto de condensação que é de pelo menos 5 °C, preferencialmente pelo menos 10 °C, abaixo da temperatura de fluxo dianteiro do meio de resfriamento nos meios de resfriamento interno que têm a temperatura de fluxo dianteiro mais baixa na zona de adsorção; (b) passar partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono obtidas na etapa (a) para uma zona de riser (I) com um gás de riser (I); (c) aquecer pelo menos uma parte das partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono na zona de riser (I), opcionalmente por meio de troca de calor direta ou indireta com partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono na zona de riser (II) da etapa (f); (d) separar as partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono aquecidas do gás de riser (I) no fim da zona de riser (I) em um dispositivo separador; (e) regenerar pelo menos uma parte das partículas de absorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono obtidas na etapa (d) em uma zona de dessorção, em que a zona de dessorção tem pelo menos dois leitos de partículas de adsorvente sólido fluidizadas, e em que as partículas de adsorvente sólido fluem para baixo de leito para leito e um gás de remoção flui para cima, e em que o gás de remoção compreende pelo menos 50% em volume de vapor, compreende, preferencialmente, pelo menos 99% em volume de vapor; sendo que a zona de dessorção tem pelo menos um meio de aquecimento interno em cada um dos leitos de partículas de absorvente sólido fluidizadas; (f) passar partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono obtidas na etapa (e) para uma zona de riser (II) com um gás de riser (II); (g) resfriar pelo menos uma parte das partículas de absorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono em zona de riser (II), opcionalmente por meio de troca de calor direta ou indireta com partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono na zona de riser (I) da etapa (b); (h) separar as partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono do gás de riser (II) no fim da zona de riser (II) em um dispositivo separador; e (i) reciclar pelo menos 50%, preferencialmente pelo menos 80%, mais preferencialmente pelo menos 90%, das partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono obtidas na etapa (h) para a zona de adsorção.
Descrição Detalhada da Invenção
[0010] A presente invenção se refere a um processo para capturar dióxido de carbono a partir de uma corrente gasosa, sendo que o processo compreende as etapas de: (a) colocar a corrente gasosa em contato com partículas de adsorvente sólido em uma zona de adsorção, em que a zona de adsorção tem pelo menos dois leitos de partículas de adsorvente sólido fluidizadas, e em que as partículas de adsorvente sólido fluem para baixo de leito para leito, e em que a corrente gasosa flui para cima, e em que a zona de adsorção tem pelo menos um meio de resfriamento interno em cada um dos leitos de partículas de absorvente sólido fluidizadas, e em que as partículas de adsorvente sólido compreendem 15 a 75% em peso de compostos de amina orgânica, com base no peso total das partículas de adsorvente, e em que a corrente gasosa que entra na zona de adsorção, na pressão em que a mesma entra na zona de adsorção, tem um ponto de condensação que é de pelo menos 5 °C, preferencialmente pelo menos 10 °C, abaixo da temperatura de fluxo dianteiro do meio de resfriamento nos meios de resfriamento interno que têm a temperatura de fluxo dianteiro mais baixa na zona de adsorção; (b) passar partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono obtidas na etapa (a) para uma zona de riser (I) com um gás de riser (I); (c) aquecer pelo menos uma parte das partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono na zona de riser (I), opcionalmente por meio de troca de calor direta ou indireta com partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono na zona de riser (II) da etapa (f); (d) separar as partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono aquecidas do gás de riser (I) no fim da zona de riser (I) em um dispositivo separador; (e) regenerar pelo menos uma parte das partículas de absorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono obtidas na etapa (d) em uma zona de dessorção, em que a zona de dessorção tem pelo menos dois leitos de partículas de adsorvente sólido fluidizadas, e em que as partículas de adsorvente sólido fluem para baixo de leito para leito e um gás de remoção flui para cima, e em que o gás de remoção compreende pelo menos 50% em volume de vapor, compreende, preferencialmente, pelo menos 99% em volume de vapor; sendo que a zona de dessorção tem pelo menos um meio de aquecimento interno em cada um dos leitos de partículas de absorvente sólido fluidizadas; (f) passar partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono obtidas na etapa (e) para uma zona de riser (II) com um gás de riser (II); (g) resfriar pelo menos uma parte das partículas de absorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono em zona de riser (II), opcionalmente por meio de troca de calor direta ou indireta com partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono na zona de riser (I) da etapa (b); (h) separar as partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono do gás de riser (II) no fim da zona de riser (II) em um dispositivo separador; e (i) reciclar pelo menos 50%, preferencialmente pelo menos 80%, mais preferencialmente pelo menos 90%, das partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono obtidas na etapa (h) para a zona de adsorção.
[0011] Para a presente invenção, o ponto de condensação de uma corrente gasosa é definido como a temperatura (em uma dada pressão) na qual a água na corrente gasosa começará a condensar fora da fase gasosa.
[0012] Para a presente invenção, a temperatura de fluxo dianteiro de um meio de resfriamento em um meio de resfriamento interno na zona de adsorção é a temperatura medida com o uso de um dispositivo de medição de temperatura, tal como um termopar ou um termômetro de resistência, disposto no fluxo dianteiro na entrada, ou próximo à mesma, do fluxo na zona de adsorção. Preferencialmente, o dispositivo de medição de temperatura está disposto no fluxo dianteiro 1 a 10 cm antes da entrada do fluxo na zona de adsorção. O dispositivo de medição de temperatura de fluxo dianteiro pode ser configurado em uma modalidade como um sensor de diferença de temperatura.
[0013] As etapas do processo são realizadas, preferencialmente, na ordem na qual estão listadas.
[0014] O processo da presente invenção ocasiona um melhoramento substancial na eficiência de captura de CO2 (= dióxido de carbono) total. A quantidade de CO2 que pode ser adsorvida nas partículas sólidas aumentou. Há um contato de contracorrente eficiente entre o CO2 que contém corrente gasosa e as partículas de adsorvente sólido na zona de adsorção. E há um contato de contracorrente eficiente entre o gás de remoção e as partículas de absorvente sólido a serem removidas do CO2 na zona de dessorção.
[0015] Provou-se possível alcançar uma eficiência de captura de carbono de pelo menos 80%, mais preferencialmente 90%, com o processo da presente invenção. O processo pode ser, portanto, usado para obter uma corrente gasosa empobrecida de dióxido de carbono que compreende menos que 20% do CO2 que estava presente na corrente gasosa que contém dióxido de carbono antes de tratamento. Ainda é possível alcançar uma corrente que compreende menos que 10%, ou mesmo, menos que 5% do CO2 que estava presente na corrente gasosa que contém dióxido de carbono antes de tratamento.
[0016] Uma vantagem adicional do processo da presente invenção é a alta seletividade em direção ao CO2, e a afinidade para CO2, no absorvente. Com o processo é possível capturar principalmente CO2, ou mesmo, somente CO2. E o processo é adequado para tratar gases com uma quantidade baixa de CO2. Por exemplo, gases de combustão, que são frequentemente correntes de CO2 altamente diluídas, podem ser tratados de maneira bastante eficaz com um processo de acordo com a presente invenção.
[0017] Outra vantagem da presente invenção é que, durante o processo, a formação de massas de partículas de adsorvente em bobinas de resfriamento com água condensada é minimizada, ou mesmo evitada.
[0018] Uma vantagem adicional da presente invenção é que o processo tem uma boa integração térmica.
Integração Térmica
[0019] No processo da invenção, exige-se calor para o aquecimento de partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono antes que as mesmas entrem na zona de dessorção, para os meios de aquecimento na zona de dessorção e para a geração de vapor.
[0020] Exige-se resfriamento para o resfriamento de partículas de absorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono antes que as mesmas entrem novamente na zona de adsorção, para os meios de resfriamento na zona de adsorção e, opcionalmente, para resfriar a corrente gasosa que compreende dióxido de carbono que é tratada no processo.
[0021] Foi verificado, agora, que a combinação da faixa de ponto de condensação específica para a corrente gasosa que entra na zona de adsorção na etapa (a) e a regeneração de vapor da etapa (e) resulta em uma integração térmica avançada. Um deslocamento térmico interno entre a zona de adsorção e a zona de dessorção foi observado; consultar também a Figura 3 que é elaborada abaixo na seção para Exemplos A e Figura 3.
[0022] Sem desejar estar vinculado com qualquer teoria, pode ser o caso de a água ser adsorvida nas partículas de absorvente sólido na zona de dessorção. Isso pode levar à liberação de calor. Isso é vantajoso na medida em que a zona de dessorção exige aquecimento para a dessorção de CO2 a partir das partículas de absorvente sólido. Adicionalmente, pode ser o caso de a água ser dessorvida novamente a partir das partículas de absorvente sólido na zona de adsorção. Isso pode levar ao resfriamento. Isso é vantajoso na medida em que a zona de adsorção exige resfriamento para a adsorção de CO2 para as partículas de absorvente sólido. Verificou-se que com um aumento de umidade da corrente gasosa usada na etapa (a) e, portanto, um aumento do ponto de condensação dessa corrente gasosa, esse efeito de deslocamento térmico interno foi reduzido.
[0023] Outra opção para integração térmica é a seguinte. Partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono em zona de riser (I) são, preferencialmente, aquecidas na etapa (c) por meio de troca de calor direta ou indireta com partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono em zona de riser (II). Simultaneamente, partículas de absorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono em zona de riser (II) são, preferencialmente, resfriadas na etapa (g) por meio de troca de calor direta ou indireta com partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono em zona de riser (I).
[0024] Em outras palavras, a troca de calor entre partículas de adsorvente enriquecidas com dióxido de carbono relativamente resfriadas em zona de riser (I) e partículas de adsorvente empobrecidas de dióxido de carbono relativamente aquecidas em zona de riser (II) pode ser realizada por troca de calor direta ou indireta.
[0025] No caso de troca de calor direta, a troca de calor direta contracorrente pode ser aplicada.
[0026] Adicional ou alternativamente, trocadores de calor indiretos podem estar presentes nas zonas de riser. Por exemplo, trocadores de calor tubulares ou trocadores de calor de placa podem ser usados como trocadores de calor indiretos. Os trocadores de calor indiretos estão, preferencialmente, presentes no fundo das zonas de riser. Um meio portador de calor pode ser circulado entre um trocador de calor indireto em zona de riser (I) e um trocador de calor indireto em zona de riser (II).
[0027] Em uma modalidade preferencial, as partículas sólidas entram em cada zona de riser em um nível maior que o gás de riser. Os trocadores de calor indiretos podem estar presentes em cada riser abaixo da entrada de sólidos e acima da entrada de gás de riser. A área de uma zona de riser abaixo da entrada de sólidos pode ter um corte transversal maior que o resto da zona de riser.
[0028] A troca de calor entre partículas de adsorvente enriquecidas com dióxido de carbono relativamente resfriadas em zona de riser (I) e partículas de adsorvente empobrecidas de dióxido de carbono relativamente aquecidas em zona de riser (II) é, portanto, uma opção adicional preferencial para a integração térmica no presente processo.
[0029] Uma opção adicional para a integração térmica é a seguinte. Uma mistura de dióxido de carbono capturado e vapor de remoção deixa a zona de dessorção. Essa mistura pode ser submetida à compressão, por exemplo, compressão de múltiplos estágios. Isso resulta em um aumento da temperatura da mistura de CO2 e vapor para acima da temperatura de operação da zona de dessorção. O calor em excesso pode ser usado para produzir vapor para a zona de dessorção. Após resfriamento da mistura, a água condensada pode ser separada e reciclada.
[0030] Outra opção para a integração térmica é a seguinte. Um sistema de bomba térmica pode ser usado para dispor a troca de calor entre os meios de resfriamento, por exemplo, bobinas de resfriamento, da zona de absorção e os meios de aquecimento, por exemplo, bobinas de aquecimento, da zona de dessorção. O objetivo disso é usar o calor que é liberado pela adsorção de CO2 na zona de adsorção para o aquecimento que é exigido para a dessorção de CO2 na zona de dessorção.
Etapa (A)
[0031] O gás a ser tratado pode ser, por exemplo, gás natural, gás associado, gás de síntese, gás que se origina a partir de gaseificação de carvão, gás de coqueria, gás de refinaria, gás que contém hidrogênio ou gás de combustão. Gás de síntese pode ser obtido, por exemplo, por oxidação parcial (catalítica) e/ou por reforma de metano a vapor de hidrocarbonetos.
[0032] O gás a ser tratado pode compreender na faixa de 0,1 a 70% em volume, preferencialmente de 1 a 45% em volume, de dióxido de carbono, calculado sobre o volume total do gás. No caso de o gás ser um gás de combustão, a quantidade de dióxido de carbono será, de modo geral, baixa. Um gás de combustão pode compreender na faixa de 0,1 a 20% em volume de CO2, preferencialmente 5 a 15% em volume, mais preferencialmente 1 a 10% em volume de CO2.
[0033] O gás de combustão pode compreender oxigênio. O gás de combustão compreende, tipicamente, na faixa de 0,25 a 20% em volume ou de 0,5 a 15% em volume ou 1 a 10% em volume de oxigênio (O2).
[0034] No caso de a temperatura da corrente gasosa a ser tratada ser relativamente alta, a corrente gasosa pode ser resfriada antes de ser submetida à etapa (a). Resfriamento do gás pode ser realizado por meios conhecidos na técnica, por exemplo, com o uso de um ventilador, um resfriador ou um trocador de gás para gás.
[0035] Na etapa (a) do processo uma corrente gasosa que compreende dióxido de carbono é contatada com partículas de adsorvente sólido em uma zona de adsorção. Na etapa (a) uma corrente gasosa empobrecida de CO2 e partículas de adsorvente sólido enriquecidas com CO2 são obtidas. A corrente gasosa empobrecida de CO2 deixa a zona de adsorção no topo da zona de adsorção. Uma parte da corrente gasosa empobrecida de CO2 pode ser usada, em conjunto com o vapor, como o gás de riser na zona de riser (II) na etapa (f). As partículas de adsorvente sólido enriquecidas com CO2 deixam a zona de adsorção no fundo da zona de adsorção.
[0036] A zona de adsorção tem pelo menos dois leitos de partículas de adsorvente sólido fluidizadas. Os leitos estão dispostos uns acima dos outros. As partículas de adsorvente sólido fluem para baixo de leito para leito e a corrente gasosa flui para cima. Isso resulta em uma adsorção de CO2 mais eficiente em comparação com os processos de fluxo de corrente paralela. Isso também resulta em uma adsorção de CO2 mais eficiente em comparação com os processos em que as partículas sólidas são misturadas ao longo de todo um leito fluidizado de estágio único.
[0037] A zona de adsorção compreende, preferencialmente, na faixa de 3 até 30, mais preferencialmente de 4 até 15, leitos de partículas de adsorvente sólido fluidizadas.
[0038] Preferencialmente, os leitos de partículas de adsorvente sólido fluidizadas na zona de adsorção estão presentes acima de placas de peneira e/ou placas de bocal. Preferencialmente, essas placas de peneira e/ou placas de bocal compreendem barragens de transbordamento. Preferencialmente, essas placas de peneira e/ou placas de bocal compreendem tubos de descida. Com maior preferência, as placas de peneira e/ou placas de bocal compreendem tubos de descida e barragens de transbordamento.
[0039] Uma vez que as partículas de adsorvente sólido alcançam o fundo da zona de adsorção, as mesmas se tornam enriquecidas com dióxido de carbono.
[0040] A zona de adsorção tem pelo menos um meio de resfriamento interno em cada um dos leitos de partículas de absorvente sólido fluidizadas. Um exemplo de um meio de resfriamento adequado é uma bobina de resfriamento.
[0041] A corrente gasosa que entra na zona de adsorção, na pressão em que a mesma entra na zona de adsorção, tem um ponto de condensação que é de pelo menos 5 °C, preferencialmente pelo menos 10 °C, abaixo da temperatura de fluxo dianteiro do meio de resfriamento nos meios de resfriamento interno que têm a temperatura de fluxo dianteiro mais baixa na zona de adsorção.
[0042] A temperatura da corrente gasosa na qual a água na corrente gasosa começará a condensar fora da fase gasosa é o ponto de condensação da corrente gasosa. O ponto de condensação é dependente de pressão. A pressão da corrente gasosa na zona de adsorção é maior na entrada da zona de adsorção do que no topo da zona de adsorção.
[0043] Quando a corrente gasosa sai no topo da zona de adsorção como uma corrente gasosa empobrecida de CO2, a pressão da mesma pode ser igual ou próxima à pressão atmosférica. Quando a corrente gasosa entra na zona de adsorção a pressão pode estar acima da pressão atmosférica, por exemplo, 10,5 MPa(a) (1,05 bar(a)). A queda de pressão total sobre a zona de adsorção, por exemplo, uma coluna de adsorção, pode ser relativamente pequena, pode ser, por exemplo, 5 kPa (50 mbar).
[0044] O ponto de condensação da corrente gasosa (na pressão na qual a mesma entra na zona de adsorção) precisa ser pelo menos 5 °C menor que a temperatura de fluxo dianteiro mais baixa do meio de resfriamento na zona de adsorção. Em outras palavras, precisa ser pelo menos 5 °C menor que a temperatura de fluxo dianteiro do meio de resfriamento nos meios de resfriamento interno que têm a temperatura de fluxo dianteiro mais baixa na zona de adsorção. A água na corrente gasosa, portanto, não condensará, ou condensará muito pouco, nos meios de resfriamento, por exemplo, bobinas de resfriamento, na zona de adsorção.
[0045] Conforme mencionado acima, a temperatura de fluxo dianteiro de um meio de resfriamento em um meio de resfriamento interno na zona de adsorção é a temperatura medida com o uso de um dispositivo de medição de temperatura, tal como um termopar ou um termômetro de resistência, disposto no fluxo dianteiro na entrada, ou próximo à mesma, do fluxo na zona de adsorção. Preferencialmente, o dispositivo de medição de temperatura está disposto no fluxo dianteiro 1 a 10 cm antes da entrada do fluxo na zona de adsorção. O dispositivo de medição de temperatura de fluxo dianteiro pode ser configurado em uma modalidade como um sensor de diferença de temperatura.
[0046] Preferencialmente, a temperatura de fluxo dianteiro do meio de resfriamento nos meios de resfriamento interno que têm a temperatura de fluxo dianteiro mais baixa na zona de adsorção é de pelo menos 5 °C, preferencialmente pelo menos 10 °C, abaixo da temperatura média no leito de partículas de adsorvente sólido fluidizadas que compreende esse meio de resfriamento interno. Para um leito de partículas de adsorvente sólido fluidizadas, condições isotérmicas podem ser, frequentemente, assumidas. Nesse caso, determinar a temperatura em um ou dois lugares no leito fluidizado pode bastar para determinar a temperatura média no leito de partículas de adsorvente sólido fluidizadas.
[0047] O ponto de condensação da corrente gasosa que entra na zona de adsorção na etapa (a) pode ser ajustado ajustando-se a umidade da corrente gasosa. Pode ser necessário secar o gás de combustão antes de o mesmo ser usado como corrente gasosa que compreende CO2 na etapa (a). Uma opção é resfriar o gás de combustão até a temperatura de ponto de condensação desejada e separar o gás de toda água condensada.
[0048] As partículas de adsorvente sólido compreendem 15 a 75% em peso de compostos de amina orgânica, com base no peso total das partículas de adsorvente. Preferencialmente, as partículas de adsorvente sólido compreendem 30 a 65% em peso, mais preferencialmente 40 a 60% em peso de compostos de amina orgânica, com base no peso total das partículas de adsorvente.
[0049] Preferencialmente, as partículas de adsorvente sólido compreendem um material portador e um ou mais tipos de compostos de amina orgânica.
[0050] Preferencialmente, os compostos de amina orgânica cobrem pelo menos 50%, mais preferencialmente pelo menos 80%, ainda mais preferencialmente pelo menos 90% da área de superfície total das partículas de adsorvente. A área de superfície total é a superfície externa das partículas mais a área superficial dos poros.
[0051] Com maior preferência, as partículas de adsorvente sólido compreendem um material portador que foi impregnado ou enxertado com um ou mais tipos de compostos de amina orgânica.
[0052] Preferencialmente, as partículas de adsorvente sólido compreendem um ou mais compostos de amina orgânica primária, secundária e/ou terciária escolhidos a partir do grupo de amina de monoetanol (MEA), dietanolamina (DEA), trietanolamina (TEA), diisopropanolamina (DIPA), monometil-etanolamina (MMEA) e metildietanolamina (MDEA) e dietil- monoetanolamina (DEMEA).
[0053] Mais preferencialmente, as partículas de adsorvente sólido compreendem um ou mais compostos de amina orgânica secundária ou terciária escolhidos a partir do grupo de dietanolamina (DEA), diisopropanolamina (DIPA), monometil-etanolamina (MMEA), metildietanolamina (MDEA) e dietil-monoetanolamina (DEMEA), com maior preferência, DIPA e/ou MDEA.
[0054] Ainda mais preferencialmente, as partículas de adsorvente sólido compreendem uma ou mais aminas de polietileno escolhidas a partir do grupo de dietilenotriamina (DETA), trietilenotetramina (TETA), tetraetilenopentamina (TEPA), tetraacetiletilenodiamina (TAED), polietilenohexamina, tais como pentaetilenohexamina (PEHA) e polietilenoimina (PEI), ainda mais preferencialmente, TEPA ou PEI, com maior preferência, PEI. Quando as partículas de adsorvente sólido compreendem PEI, as mesmas podem compreender adicionalmente (3- aminopropil)trietoxisilano (APTES).
[0055] Quando as partículas de adsorvente sólido compreendem um material portador, o material portador é selecionado, preferencialmente, a partir do grupo que consiste em óxidos de metal poroso, carbonos ativados, zeólitos, estruturas de metal orgânico, estruturas de imidazolato zeolítico e polímeros.
[0056] Mais preferencialmente, o material portador é selecionado a partir do grupo que consiste em óxidos de metal mesoporoso e polímeros. Ainda mais preferencialmente, o material portador é selecionado a partir do grupo que consiste em óxidos de metal mesoporoso e polimetacrilato de metilo (PMA).
[0057] Quando o material portador é um óxido de metal mesoporoso, o material portador é selecionado, preferencialmente, a partir do grupo que consiste em sílica, alumina, titânio, zircônia, óxido de magnésio, sílica- aluminas amorfas (ASA) e combinações dos mesmos, mais preferencialmente, sílica.
[0058] Preferencialmente, as partículas de adsorvente sólido têm um volume de poros médio na faixa de 0,9 a 1,8 g/ml, uma densidade aparente na faixa de 0,3 a 0,7 g/ml, preferencialmente 0,4 a 0,6 g/ml, um diâmetro de partícula médio (d50) na faixa de 100 a 800 micrômetros e uma área de superfície total média na faixa de 250 a 1.000 m2/g, preferencialmente na faixa de 250 a 750 m2/g, mais preferencialmente na faixa de 250 a 500 m2/g.
[0059] Preferencialmente, a etapa (a) é conduzida a uma temperatura na faixa de 67 a 140 °C, mais preferencialmente 70 a 120 °C, ainda mais preferencialmente 70 a 80 °C.
[0060] Preferencialmente, a etapa (a) é conduzida a uma pressão na faixa de 0,08 a 0,8 MPa(a) (0,8 a 8 bar(a)), mais preferencialmente 0,08 a 0,4 MPa(a) kPa (0,8 a 4 bar(a)), ainda mais preferencialmente 0,08 a 0,15 MPa(a) (0,8 a 1,5 bar(a)).
[0061] Na zona de adsorção, uma corrente gasosa e partículas de adsorvente sólido estão presentes. O volume da corrente gasosa pode ser maior que o volume de partículas de adsorvente sólido. Na zona de adsorção, a razão do volume da corrente gasosa sobre o volume das partículas sólidas pode estar na faixa de 2 a 200. Na zona de adsorção, a razão da taxa de fluxo volumétrico da corrente gasosa sobre a taxa de fluxo volumétrico das partículas sólidas pode estar na faixa de 2 a 200.
[0062] Na etapa (a) uma corrente gasosa empobrecida de CO2 e partículas de adsorvente sólido enriquecidas com CO2 são obtidas. Preferencialmente, mais que 70%, mais preferencialmente mais que 80%, ainda mais preferencialmente mais que 90%, ainda mais preferencialmente mais que 95% de CO2 é removido, calculado sobre a quantidade total de CO2 na corrente gasosa que é contatada com as partículas de adsorvente sólido na etapa (a).
Etapa (B)
[0063] Na etapa (b) as partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono obtidas na etapa (a) são passadas para uma zona de riser (I) com um gás de riser (I). O gás de riser (I) é usado para transportar as partículas sólidas para cima. Preferencialmente, um gás que compreende pelo menos 80% em volume de CO2, preferencialmente pelo menos 99% em volume de CO2, é usado como o gás de riser na zona de riser (I) na etapa (b). Todas, ou pelo menos uma parte, das partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono obtidas na etapa (a) são passadas para a zona de riser (I).
Etapa (C)
[0064] Na etapa (c) pelo menos uma parte das partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono na zona de riser (I) é aquecida. Preferencialmente, todas, ou pelo menos 99%, das partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono obtidas na zona de adsorção e introduzidas na zona de dessorção por meio da zona de riser (I) são aquecidas na zona de riser (I) na etapa (c).
[0065] Preferencialmente, pelo menos uma parte das partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono é aquecida por meio de troca de calor direta ou indireta com partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono na zona de riser (II) da etapa (f). Conforme explicado na seção “integração térmica”, a troca de calor direta contracorrente pode ser aplicada entre as zonas de riser (I) e (II), e adicional ou alternativamente, os trocadores de calor indiretos podem estar presentes nas zonas de riser (I) e (II).
Etapa (D)
[0066] Na etapa (d) as partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono aquecidas são separadas do gás de riser (I) no fim da zona de riser (I) em um dispositivo separador.
[0067] A separação das partículas sólidas do gás pode ser conduzida, por exemplo, por meio de um ou mais ciclones e/ou filtros e/ou separadores inerciais e/ou separadores de defletor e/ou separadores por gravidade.
Etapa (E)
[0068] Na etapa (e) pelo menos uma parte, preferencialmente pelo menos 90%, mais preferencialmente todas, das partículas de absorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono obtidas na etapa (d) são regeneradas em uma zona de dessorção. Na etapa (e) uma corrente gasosa com um teor de CO2 aumentado e partículas de adsorvente sólido empobrecidas de CO2 são obtidas. A corrente gasosa de remoção enriquecida com CO2 deixa a zona de dessorção no topo da zona de dessorção. As partículas de adsorvente sólido empobrecidas de CO2 deixam a zona de dessorção no fundo da zona de dessorção.
[0069] A zona de dessorção tem pelo menos dois leitos de partículas de adsorvente sólido fluidizadas. Os leitos estão dispostos uns acima dos outros. As partículas de adsorvente sólido fluem para baixo de leito para leito e um gás de remoção flui para cima. Isso resulta em uma dessorção de CO2 mais eficiente em comparação com os processos de fluxo de corrente paralela. Isso também resulta em uma dessorção de CO2 mais eficiente em comparação com os processos em que as partículas sólidas são misturadas ao longo de todo um leito fluidizado de estágio único.
[0070] A zona de dessorção compreende, preferencialmente, na faixa de 3 até 10, mais preferencialmente de 4 até 8, leitos de partículas de adsorvente sólido fluidizadas.
[0071] Preferencialmente, os leitos de partículas de adsorvente sólido fluidizadas na zona de adsorção estão presentes acima de placas de peneira e/ou placas de bocal. Preferencialmente, essas placas de peneira e/ou placas de bocal compreendem barragens de transbordamento. Preferencialmente, essas placas de peneira e/ou placas de bocal compreendem tubos de descida. Com maior preferência, as placas de peneira e/ou placas de bocal compreendem tubos de descida e barragens de transbordamento.
[0072] Uma vez que as partículas de adsorvente sólido alcançam o fundo da zona de dessorção, as mesmas se tornam dióxido de carbono empobrecido.
[0073] O gás de remoção compreende pelo menos 50% em volume de vapor, preferencialmente pelo menos 90% em volume de vapor, compreende, mais preferencialmente, pelo menos 99% em volume de vapor.
[0074] A zona de dessorção tem pelo menos um meio de aquecimento interno em cada um dos leitos de partículas de absorvente sólido fluidizadas. Um exemplo de um meio de aquecimento adequado é uma bobina de aquecimento.
[0075] Preferencialmente, a etapa (e) é conduzida a uma temperatura na faixa de 100 a 140 °C, preferencialmente 110 a 130 °C.
[0076] Preferencialmente, a etapa (e) é conduzida a uma pressão na faixa de 0,08 a 0,8 MPa(a) (0,8 a 8 bar(a)), mais preferencialmente 0,08 a 0,4 MPa(a) (0,8 a 4 bar(a)), ainda mais preferencialmente 0,08 a 0,15 MPa(a) (0,8 a 1,5 bar(a)).
[0077] Na zona de dessorção, um vapor que compreende gás de remoção e partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono estão presentes. O volume do gás de remoção pode ser maior que o volume de partículas de adsorvente sólido. Na zona de dessorção, a razão do volume do gás de remoção sobre o volume das partículas sólidas pode estar na faixa de 2 a 200.
[0078] As partículas de adsorvente empobrecidas de dióxido de carbono obtidas na etapa (e) podem ser reusadas na etapa (a) do processo. Etapa (F)
[0079] Na etapa (f) as partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono obtidas na etapa (e) são passadas para uma zona de riser (II) com um gás de riser (II). O gás de riser (Il) é usado para transportar as partículas sólidas para cima. Preferencialmente, um gás que compreende no máximo 5% em volume de CO2 é usado com gás de riser na zona de riser (II). O gás de riser na zona de riser (II) na etapa (f) compreende, preferencialmente, menos que 3% em volume de O2 e menos que 3% em volume de N2. Preferencialmente, o gás que compreende no máximo 5% em volume de CO2 usado como gás de riser (II) na zona de riser (II) é, ou compreende, gás empobrecido de dióxido de carbono obtido na etapa a). É possível usar uma mistura de vapor e gás empobrecido de dióxido de carbono obtido na etapa a) como gás de riser (II) na etapa (f).
[0080] Mais preferencialmente, uma mistura de vapor e gás empobrecido de dióxido de carbono obtido na etapa a) é usada como gás de riser na zona de riser (II). Nesse caso, não seria necessário reciclar todo o gás empobrecido de dióxido de carbono obtido na etapa a). Uma parte do gás empobrecido de dióxido de carbono obtido na etapa a) bastaria para a mistura de vapor e gás empobrecido de CO2 que pode ser usada como gás de riser (II).
[0081] Todas, ou pelo menos uma parte, das partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono obtidas na etapa (e) são passadas para a zona de riser (II). Preferencialmente, pelo menos 80%, mais preferencialmente pelo menos 90% das partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono obtidas na etapa (e) são recicladas para a zona de adsorção.
Etapa (G)
[0082] Na etapa (g) pelo menos uma parte das partículas de absorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono em zona de riser (II) são resfriadas. Preferencialmente, todas, ou pelo menos 99%, das partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono obtidas na zona de dessorção e recicladas para a zona de adsorção são resfriadas na etapa (g).
[0083] Preferencialmente, pelo menos uma parte das partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono é resfriada por meio de troca de calor direta ou indireta com partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono na zona de riser (I) da etapa (b). Conforme explicado na seção “integração térmica”, a troca de calor direta contracorrente pode ser aplicada entre as zonas de riser (I) e (II), e adicional ou alternativamente, os trocadores de calor indiretos podem estar presentes nas zonas de riser (I) e (II).
Etapa (H)
[0084] Na etapa (h) as partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono são separadas do gás de riser (II) no fim da zona de riser (II) em um dispositivo separador.
[0085] A separação das partículas sólidas do gás pode ser conduzida, por exemplo, por meio de um ou mais ciclones e/ou filtros e/ou separadores inerciais e/ou separadores de defletor e/ou separadores por gravidade.
Etapa (I)
[0086] Na etapa (i) pelo menos 50%, preferencialmente pelo menos 80%, mais preferencialmente pelo menos 90%, das partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono obtidas na etapa (h) são recicladas para a zona de adsorção.
[0087] Preferencialmente, pelo menos 80%, mais preferencialmente pelo menos 90%, ainda mais preferencialmente todas as partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono obtidas na etapa (h) são recicladas para a zona de adsorção.
[0088] Em uma modalidade preferencial, partículas de adsorvente sólido frescas são adicionadas à zona de adsorção. Partículas frescas podem ser adicionadas como corrente de constituição no caso de menos que 100% das partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono obtidas na etapa (e) serem recicladas para a zona de adsorção e/ou no case de menos que 100% das partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono obtidas na etapa (a) serem submetidas à regeneração. As partículas de adsorvente sólido podem ser removidas a partir do processo em bateladas ou de modo contínuo, enquanto se adiciona partículas de adsorvente sólido frescas à zona de adsorção.
[0089] Preferencialmente, a razão de altura para diâmetro da zona de adsorção usada em um processo de acordo com a presente invenção está na faixa de 0,25 a 30. Preferencialmente, a razão de altura para diâmetro da zona de dessorção usada em um processo de acordo com a presente invenção está na faixa de 0,25 a 30. Figuras 1 e 3
[0090] A presente invenção será ilustrada adicionalmente com referência aos desenhos, em que:
[0091] A Figura 1 mostra um diagrama esquemático de uma modalidade de um dispositivo que pode ser usado para um processo de acordo com a invenção.
[0092] A Figura 2 mostra um alinhamento que pode ser usado para um processo de acordo com a invenção, incluindo integração térmica.
[0093] A Figura 3 mostra o perfil de temperatura da zona de dessorção e da zona de adsorção sob dois tipos de gás de remoção.
[0094] A Figura 1 mostra um diagrama esquemático de uma modalidade de um dispositivo que pode ser usado para um processo de acordo com a invenção. O dispositivo mostrado contém um adsorvente, um dessorvente, dois risers e dois separadores de partícula. Um gás de alimentação entra no fundo do adsorvente e um gás de remoção entra no fundo do dessorvente. Partículas de adsorvente sólido fluem sobre barragens de transbordamento e se movem para baixo de leito fluidizado para leito fluidizado no adsorvente, bem como no dessorvente.
[0095] A Figura 2 mostra um alinhamento que pode ser usado para um processo de acordo com a invenção, incluindo integração térmica. Ao aplicar o processo da invenção, pode ser feito o uso de integração térmica. Isso pode ser realizado através de troca de calor entre corrente quente (ou correntes quentes) e corrente fria (ou correntes frias) direta ou indiretamente, ou com equipamento adicional, por exemplo, através da aplicação de bombas térmicas. A Figura 2 mostra a aplicação de um trocador de calor rico e enxuto entre os dois risers. Um fluido de trabalho adicional pode ser usado para essa troca de calor.
Exemplos a e Figura 3
[0096] O aparelho usado nos exemplos A para um processo de acordo com a invenção é caracterizado como a seguir. A zona de adsorção tem um diâmetro interno de 150 mm e compreende leitos fluidizados de 5 estágios; a zona de dessorção tem um diâmetro interno de 110 mm e compreende leitos fluidizados de 5 estágios.
[0097] Em todos os casos a altura de barragem dos leitos fluidizados foi de 60 mm. Os dois risers têm um diâmetro interno de 25 mm.
[0098] O portador de sílica compreende partículas esféricas com um diâmetro de partícula médio (d50) de cerca de 300 micrômetros e um volume de poro de 1,1 ml/g e é impregnado com PEI para chegar a um carregamento de PEI de 50%.
[0099] Em um experimento, uma corrente gasosa seca entrou na zona de adsorção. A Figura 3 mostra o perfil de temperatura da zona de dessorção e da zona de adsorção sob dois tipos de gás de remoção. A temperatura de ambos os tipos de gás de remoção ao entrar na zona de dessorção foi a mesma.
[00100] Quando o gás de remoção foi nitrogênio, a temperatura da zona de dessorção foi maior que a temperatura da zona de adsorção. Quando o gás de remoção foi trocado de nitrogênio para vapor, a temperatura na zona de adsorção diminui levemente, e a temperatura na zona de dessorção foi significativamente aumentada. Isso é exemplificado pelos dados para os Exemplos A com uma corrente gasosa seca na Figura 3.
[00101] Em outro experimento, a corrente gasosa que entra na zona de adsorção na etapa (a) conteve alguma umidade; teve um ponto de condensação de mais que 5 °C abaixo da temperatura de fluxo dianteiro do meio de resfriamento no meio de resfriamento interno que tem a temperatura de fluxo dianteiro mais baixa na zona de adsorção. Quando o gás de remoção foi trocado de nitrogênio para vapor, a temperatura na zona de adsorção diminui levemente, e a temperatura na zona de dessorção foi significativamente aumentada.
[00102] Conforme discutido acima, na seção sobre integração térmica, verificou-se que a combinação da faixa de ponto de condensação específica para a corrente gasosa que entra na zona de adsorção na etapa (a) e a regeneração de vapor da etapa (e) resultou em uma integração térmica avançada. Um deslocamento térmico interno entre a zona de adsorção e a zona de dessorção foi observado.
[00103] Em ainda outro experimento, a corrente gasosa que entra na zona de adsorção na etapa (a) conteve muita umidade. As massas de partículas de catalizador formadas nas bobinas de resfriamento na zona de adsorção devido à condensação de água nas bobinas de resfriamento.
[00104] Então, a secagem de gás de combustão é, frequentemente, desejada de modo a evitar a formação de massa de catalizador na zona de adsorção. Verificou-se, agora, que não é necessário secar o gás de combustão completamente; isso economiza energia. Adicionalmente, um gás com a faixa de ponto de condensação específica mostra uma integração térmica avançada.
[00105] Adicionalmente, verificou-se que o desempenho total foi maior quando o vapor foi usado como gás de remoção em comparação com o uso de nitrogênio como gás de remoção.
Exemplos b e Tabela
[00106] O aparelho usado nos exemplos B para um processo de acordo com a invenção é caracterizado como a seguir. A zona de adsorção tem um diâmetro interno de 150 mm e compreende leitos fluidizados de 5 estágios; a zona de dessorção tem um diâmetro interno de 110 mm e compreende leitos fluidizados de 5 estágios.
[00107] Em todos os casos a altura de barragem dos leitos fluidizados foi de 60 mm. Os dois risers têm um diâmetro interno de 25 mm.
[00108] O portador de sílica compreende partículas esféricas com um diâmetro de partícula médio (d50) de cerca de 300 micrômetros e um volume de poro de 1,1 ml/g e é impregnado com PEI para chegar a um carregamento de PEI de 50%.
[00109] Uma corrente gasosa seca entrou na zona de adsorção. Na zona de dessorção, nitrogênio foi usado como gás de remoção.
[00110] Exemplos B mostraram que alta eficiência de captura pode ser alcançada com o processo da presente invenção; consultar a Tabela abaixo.
Figure img0001
[00111] Os resultados do Exemplo B mostraram que aumentar a taxa de reciclo de sólido melhora a eficiência de captura de CO2 (exemplo 3.1, 3.3 e 2.1). Aumentar a alimentação de gás total resulta em uma eficiência de captura diminuída (exemplo 2.1 e 2.3). Aumentar a concentração de CO2 no gás de alimentação também diminui a eficiência de captura (exemplo 3.3 e 4.2).

Claims (15)

1. Processo para capturar dióxido de carbono a partir de uma corrente gasosa, sendo que o processo é caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: (a) colocar a corrente gasosa em contato com partículas de adsorvente sólido em uma zona de adsorção, em que a zona de adsorção tem pelo menos dois leitos de partículas de adsorvente sólido fluidizadas, e em que as partículas de adsorvente sólido fluem para baixo de leito para leito, e em que a corrente gasosa flui para cima, e em que a zona de adsorção tem pelo menos um meio de resfriamento interno em cada um dos leitos de partículas de absorvente sólido fluidizadas, e em que as partículas de adsorvente sólido compreendem 15 a 75% em peso de compostos de amina orgânica, com base no peso total das partículas de adsorvente, e em que a corrente gasosa que entra na zona de adsorção, na pressão em que a mesma entra na zona de adsorção, tem um ponto de condensação que é de pelo menos 5 °C, preferencialmente pelo menos 10 °C, abaixo da temperatura de fluxo dianteiro do meio de resfriamento nos meios de resfriamento interno que têm a temperatura de fluxo dianteiro mais baixa na zona de adsorção; (b) passar partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono obtidas na etapa (a) para uma zona de riser (I) com um gás de riser (I); (c) aquecer pelo menos uma parte das partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono na zona de riser (I), opcionalmente por meio de troca de calor direta ou indireta com partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono na zona de riser (II) da etapa (f); (d) separar as partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono aquecidas do gás de riser (I) no fim da zona de riser (I) em um dispositivo separador; (e) regenerar pelo menos uma parte das partículas de absorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono obtidas na etapa (d) em uma zona de dessorção, em que a zona de dessorção tem pelo menos dois leitos de partículas de adsorvente sólido fluidizadas, e em que as partículas de adsorvente sólido fluem para baixo de leito para leito e um gás de remoção flui para cima, e em que o gás de remoção compreende pelo menos 50% em volume de vapor, compreende, preferencialmente, pelo menos 99% em volume de vapor; sendo que a zona de dessorção tem pelo menos um meio de aquecimento interno em cada um dos leitos de partículas de absorvente sólido fluidizadas; (f) passar partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono obtidas na etapa (e) para uma zona de riser (II) com um gás de riser (II); (g) resfriar pelo menos uma parte das partículas de absorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono em zona de riser (II), opcionalmente por meio de troca de calor direta ou indireta com partículas de adsorvente sólido enriquecidas com dióxido de carbono na zona de riser (I) da etapa (b); (h) separar as partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono do gás de riser (II) no fim da zona de riser (II) em um dispositivo separador; e (i) reciclar pelo menos 50%, preferencialmente pelo menos 80%, mais preferencialmente pelo menos 90%, das partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono obtidas na etapa (h) para a zona de adsorção.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os leitos de partículas de adsorvente sólido fluidizadas na zona de adsorção e/ou na zona de dessorção estão presentes acima de placas de peneira e/ou placas de bocal, e em que as placas de peneira e/ou placas de bocal compreendem barragens e tubos de descida de transbordamento.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que na etapa (b) um gás que compreende pelo menos 80% em volume de CO2, preferencialmente pelo menos 99% em volume de CO2, é usado como gás de riser na zona de riser (I), e/ou em que na etapa (f) um gás que compreende no máximo 5% em volume de CO2 é usado como gás de riser na zona de riser (II); em que o gás que compreende no máximo 5% em volume de CO2 compreende, preferencialmente, gás empobrecido de dióxido de carbono obtido na etapa a) ou uma mistura de vapor e gás empobrecido de dióxido de carbono obtido na etapa a).
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que pelo menos 80%, preferencialmente pelo menos 90%, das partículas de adsorvente sólido empobrecidas de dióxido de carbono obtidas na etapa (h) são recicladas para a zona de adsorção na etapa (i).
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que partículas de adsorvente sólido frescas são adicionadas à zona de adsorção.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a corrente gasosa usada na etapa a) compreende na faixa de 0,1 a 70% em volume, preferencialmente de 1 a 45% em volume, mais preferencialmente na faixa de 0,1 a 20% em volume, mais preferencialmente 5 a 15% em volume, com maior preferência 1 a 10% em volume de dióxido de carbono.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que as partículas de adsorvente sólido que compreendem 15 a 75% em peso de compostos de amina orgânica compreendem um material portador e um ou mais tipos de compostos de amina orgânica, preferencialmente, um material portador que foi impregnado ou enxertado com um ou mais tipos de compostos de amina orgânica.
8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as partículas de adsorvente sólido compreendem um ou mais compostos de amina orgânica primária, secundária e/ou terciária escolhidos a partir do grupo de amina de monoetanol (MEA), dietanolamina (DEA), trietanolamina (TEA), diisopropanolamina (DIPA), monometil-etanolamina (MMEA) e metildietanolamina (MDEA) e dietil-monoetanolamina (DEMEA); preferencialmente, as partículas de adsorvente sólido compreendem um ou mais compostos de amina orgânica secundária ou terciária escolhidos a partir do grupo de dietanolamina (DEA), diisopropanolamina (DIPA), monometil-etanolamina (MMEA), metildietanolamina (MDEA) e dietil-monoetanolamina (DEMEA), mais preferencialmente, as partículas de adsorvente sólido compreendem DIPA e/ou MDEA.
9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que as partículas de adsorvente sólido compreendem uma ou mais aminas de polietileno escolhidas a partir do grupo de dietilenotriamina (DETA), trietilenotetramina (TETA), tetraetilenopentamina (TEPA), tetraacetiletilenodiamina (TAED), polietilenohexamina, tal como pentaetilenohexamina (PEHA) e polietilenoimina (PEI), preferencialmente, TEPA ou PEI.
10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que as partículas de adsorvente sólido compreendem PEI, ou PEI e (3-aminopropil)trietoxisilano (APTES).
11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 10, caracterizado pelo fato de que o material portador é selecionado a partir do grupo que consiste em óxidos de metal poroso, carbonos ativados, zeólitos, estruturas de metal orgânico, estruturas de imidazolato zeolítico e polímeros, preferencialmente, selecionado a partir do grupo que consiste em óxidos de metal mesoporoso e polímeros, mais preferencialmente, selecionado a partir do grupo que consiste em óxidos de metal mesoporoso e polimetacrilato de metilo (PMA).
12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o material portador é selecionado a partir do grupo que consiste em sílica, alumina, titânio, zircônia, óxido de magnésio, sílica- aluminas amorfas (ASA) e combinações dos mesmos, preferencialmente, sílica.
13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que as partículas de adsorvente sólido têm um volume de poros médio na faixa de 0,9 a 1,8 g/ml, uma densidade aparente na faixa de 0,3 a 0,7 g/ml, um diâmetro de partícula médio na faixa de 100 a 800 micrômetros e uma área de superfície total média na faixa de 250 a 1.000 m2/g, preferencialmente 250 a 750 m2/g, mais preferencialmente 250 a 500 m2/g.
14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a etapa (a) é conduzida a uma temperatura na faixa de 67 a 140 °C, preferencialmente 70 a 120 °C, mais preferencialmente 70 a 80 °C e uma pressão na faixa de 80,08 a 0,8 MPa(a) (0,8 a 8 bar(a)), preferencialmente 0,08 a 0,4 MPa(a) (0,8 a 4 bar(a)), mais preferencialmente 80 a 150 kPa (0,8 a 1,5 bar(a)) e em que a etapa (e) é conduzida a uma temperatura na faixa de 100 a 140 °C, preferencialmente 110 a 130 °C e uma pressão na faixa de 0,08 a 0,8 MPa(a) (0,8 a 8 bar(a)), preferencialmente 0,08 a 0,4 MPa(a) (0,8 a 4 bar(a)), mais preferencialmente 0,08 a 0,15 MPa(a) (0,8 a 1,5 bar(a)).
15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 14, caracterizado pelo fato de que a temperatura de fluxo dianteiro do meio de resfriamento nos meios de resfriamento interno que têm a temperatura de fluxo dianteiro mais baixa na zona de adsorção é de pelo menos 5 °C, preferencialmente pelo menos 10 °C, abaixo da temperatura média no leito de partículas de adsorvente sólido fluidizadas que compreende esse meio de resfriamento interno.
BR112017009639-0A 2014-11-10 2015-11-03 Processo para capturar dióxido de carbono BR112017009639B1 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14192575.0 2014-11-10
EP14192575 2014-11-10
PCT/EP2015/075511 WO2016074980A1 (en) 2014-11-10 2015-11-03 Process for capturing co2 from a gas stream

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR112017009639A2 BR112017009639A2 (pt) 2017-12-19
BR112017009639B1 true BR112017009639B1 (pt) 2022-03-08

Family

ID=51868120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR112017009639-0A BR112017009639B1 (pt) 2014-11-10 2015-11-03 Processo para capturar dióxido de carbono

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10232307B2 (pt)
EP (1) EP3218089B1 (pt)
CN (1) CN107073385A (pt)
AU (1) AU2015345356B2 (pt)
BR (1) BR112017009639B1 (pt)
CA (1) CA2966244C (pt)
WO (1) WO2016074980A1 (pt)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2569366B (en) * 2017-12-15 2022-06-01 Fjell Biodry As Gas-solid reactor
US20210339188A1 (en) * 2018-08-31 2021-11-04 Shell Oil Company A process for capturing carbon dioxide
JP7204392B2 (ja) * 2018-09-18 2023-01-16 株式会社東芝 酸性ガス吸収剤、酸性ガスの除去方法及び酸性ガス除去装置
BR112022012338A2 (pt) * 2019-12-30 2022-09-06 Shell Int Research Adsorvente sólido para capturar dióxido de carbono, processo para capturar dióxido de carbono, sistema para capturar dióxido de carbono, método para preparar um adsorvente sólido, e, uso de uma resina de polímero
US11420150B2 (en) 2020-02-21 2022-08-23 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Aminated magnesium oxide adsorbent and a method of capturing carbon dioxide
US11413600B2 (en) 2020-02-21 2022-08-16 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Magnesium oxide-polyamine adsorbent and a method of capturing carbon dioxide
US20230173427A1 (en) 2020-05-27 2023-06-08 Climeworks Ag Atmospheric steam desorption for direct air capture
US20230201759A1 (en) 2020-05-27 2023-06-29 Climeworks Ag Methods and devices for steam driven carbon dioxide capture
CA3175191A1 (en) 2020-05-29 2021-12-02 Alexander SPITERI Method for capture of carbon dioxide from ambient air and corresponding adsorber structures with a plurality of parallel surfaces
US20240001281A1 (en) 2020-12-18 2024-01-04 Climeworks Ag Improved materials for direct air capture and uses thereof
CN112691507A (zh) * 2020-12-23 2021-04-23 江苏南大环保科技有限公司 一种循环流动床废气处理装置、系统及废气处理方法
CN113856411A (zh) * 2021-10-22 2021-12-31 北京德润晨环保科技有限公司 一种球形固态胺多级薄层鼓泡床二氧化碳捕集及解吸系统和方法
CN114479823B (zh) * 2021-12-31 2023-06-20 宁波锋成先进能源材料研究院有限公司 一种压裂支撑剂及其制备方法与应用
CN114602290B (zh) * 2022-03-31 2023-07-14 上海交通大学 一种两级连续矿化碳捕集系统及运行方法
US11918952B2 (en) * 2022-05-18 2024-03-05 ExxonMobil Technology and Engineering Company Cyclical CO2 capture with integrated heat pump
TW202402388A (zh) * 2022-07-01 2024-01-16 美商Ｘ開發有限責任公司 用於碳捕集之功能化材料及其系統
US20240050885A1 (en) 2022-08-15 2024-02-15 W. L. Gore & Associates, Inc. Structures and methods for enhancing capture of carbon dioxide from ambient air
CN115193246A (zh) * 2022-08-16 2022-10-18 北京德润晨环保科技有限公司 胺系吸附剂解吸二氧化碳捕集装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2545067A (en) * 1946-12-20 1951-03-13 Union Oil Co Adsorption process
NL96855C (pt) 1953-10-15
US2793713A (en) * 1955-01-21 1957-05-28 Exxon Research Engineering Co Fluid adsorption char heating process
DE1267668B (de) * 1957-08-28 1968-05-09 Reinluft G M B H Verfahren zur adsorptiven Abtrennung und Gewinnung von Schwefeldioxid und/oder Stickoxid aus industriellen Gasen, insbesondere Rauchgasen
US4511375A (en) 1984-03-29 1985-04-16 Union Carbide Corporation Process and apparatus for direct heat transfer temperature swing regeneration
JP3348948B2 (ja) * 1993-12-28 2002-11-20 呉羽化学工業株式会社 土壌中有機溶剤の除去装置
US5676738A (en) * 1995-08-22 1997-10-14 Cioffi; Lawrence VOC control/solvent recovery system
US6547854B1 (en) * 2001-09-25 2003-04-15 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Amine enriched solid sorbents for carbon dioxide capture
US6908497B1 (en) 2003-04-23 2005-06-21 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Solid sorbents for removal of carbon dioxide from gas streams at low temperatures
WO2011006059A2 (en) 2009-07-10 2011-01-13 Southern Company Carbon dioxide absorber and regeneration assemblies useful for power plant flue gas
EP2463013A1 (en) 2010-12-13 2012-06-13 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for removing carbon dioxide from a gas stream
US20130291721A1 (en) 2012-04-11 2013-11-07 ADA-ES, Inc. Fluidized bed method and system for gas component capture using low pressure drop distributor
KR101381443B1 (ko) * 2012-06-27 2014-04-04 한국화학연구원 이산화탄소 포집장치
CN103801172B (zh) * 2014-02-19 2015-10-28 中国科学院山西煤炭化学研究所 使用循环流化移动床捕获电厂烟气中co2的工艺及装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10232307B2 (en) 2019-03-19
AU2015345356A1 (en) 2017-05-25
BR112017009639A2 (pt) 2017-12-19
CA2966244A1 (en) 2016-05-19
EP3218089B1 (en) 2020-03-11
AU2015345356B2 (en) 2019-02-14
US20180272266A1 (en) 2018-09-27
CN107073385A (zh) 2017-08-18
EP3218089A1 (en) 2017-09-20
WO2016074980A1 (en) 2016-05-19
CA2966244C (en) 2023-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BR112017009639B1 (pt) Processo para capturar dióxido de carbono
Chao et al. Post-combustion carbon capture
Wang et al. A solid molecular basket sorbent for CO 2 capture from gas streams with low CO 2 concentration under ambient conditions
US8784533B2 (en) Temperature swing adsorption process for the separation of target species from a gas mixture
Yu et al. A review of CO2 capture by absorption and adsorption
US9156020B2 (en) Carbon pyrolyzate adsorbent having utility for CO2 capture and methods of making and using the same
Hinkov et al. Carbon dioxide capture by adsorption
Wang et al. Application of polyethylenimine‐impregnated solid adsorbents for direct capture of low‐concentration CO2
Zhang et al. Development of silica‐gel‐supported polyethylenimine sorbents for CO2 capture from flue gas
CA2798045A1 (en) System and method for carbon dioxide capture and sequestration
Lee et al. Removal and recovery of compressed CO2 from flue gas by a novel thermal swing chemisorption process
US9144766B2 (en) Method and apparatus for rapid adsorption-desorption CO2 capture
JP2018505772A (ja) 吸着材料および使用方法
JP5906074B2 (ja) 水素製造システム
US10449514B2 (en) Core-shell compositions, methods of making the same, and gas separation processes using the same
Zhao et al. Continuous CO2 capture in dual fluidized beds using silica supported amine
Gupta et al. Rotating bed adsorber system for carbon dioxide capture from flue gas
Bukalak et al. Assessment of the sorption capacity and regeneration of carbon dioxide sorbents using thermogravimetric methods
Zhao et al. Post-Combustion CO2 capture demonstration using supported amine sorbents: Design and evaluation of 200 kWth pilot
Wei et al. Integrated two‐stage adsorption for selective removal of CO2 and SO2 by amine‐functionalized SBA‐15
KR20200030507A (ko) Co₂흡착 및 포획을 위한 유형 v 흡착제 및 기체 농축의 용도
JP2014505593A (ja) 再生エネルギーの低減方法
FR2999448A1 (fr) Procede de captage du co2 par adsorption
Aghamiri et al. Investigating the Performance of Amine-Grafted Silica-Base Adsorbents in CO2 Removal from a Natural Gas Stream Using a Diffusion Based Mathematical Model
JP7498106B2 (ja) Ｃｏ２の吸着及び捕捉のためのｖ型吸着剤及びガス濃縮の使用

Legal Events

Date Code Title Description
B06U Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 03/11/2015, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS.