BRPI0709806A2 - processo de adsorÇço com oscilaÇço de pressço a vÁcuo para a recuperaÇço de co2 de uma mistura gasosa de multicomponentes - Google Patents
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Abstract
<B>PROCESSO DE ADSORÇAO COM OSCILAÇçO DE PRESSçO A VÁCUO PARA A RECUPERAÇçO DE CO2 DE UMA MISTURA GASOSA DE MULTICOMIPONENTES<D>A presente invenção diz respeito no geral a processos e aparelhos de adsorçáo com oscilação de pressão a vácuo (VPSA) para recuperar CO~ 2~com uma pureza de aproximadamente <242>molar de correntes contendo pelo menos CO~ 2~ e H~ 2~ (por exemplo, gás de síntese). A alimentação (24) na unidade de VPSA de CO~ 2~ (30) pode estar na pressão superambiente. A unidade de VPSA de CO~ 2~ produz três correntes, uma corrente rica em H~ 2~ (32), uma corrente pobre em H~ 2~ (34) e uma corrente de produto CO~ 2~ (36). Quando a unidade de VPSA de CO~ 2~ é instalada entre um SMIR/reator de deslocamento (16, 20) e uma unidade PSA de H2 (28), espera- se que a recuperação de H~ 2~ seja aumentada pela extração de CO~ 2~, aumentando assim a pressão parcial de H~ 2~ na alimentação de PSA de H~ 2~. O CO~ 2~ recuperado pode ser ainda mais melhorado, seqúestrado ou usado em aplicações tal como recuperação avançada de óleo (EOR).
Description
"PROCESSO DE ADSORÇÃO COM OSCILAÇÃO DE PRESSÃO AVÁCUO PARA A RECUPERAÇÃO DE CO2 DE UMA MISTURAGASOSA DE MULTICOMPONENTES"CAMPO TÉCNICO
A presente invenção diz respeito no geral a processos eaparelhos de adsorção com oscilação de pressão a vácuo (VPSA) pararecuperar CO2 com uma pureza de aproximadamente > 90 % molar decorrentes contendo pelo menos CO2 e H2 (por exemplo, gás de síntese). Aalimentação na unidade de VPSA de CO2 pode estar a pressão superambiente.A unidade de VPSA de CO2 produz três correntes, uma corrente rica em H2,uma corrente pobre em H2 e uma corrente de produto CO2.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Reforma de metano a vapor (SMR) é o processo primário paraproduzir hidrogênio (H2) em quantidades massivas. Depois da conversãocatalítica de gás natural, CO e H2 é produzido como se segue na equação (1):
(1) CH4 + H2O ^ CO + 3 H2
A mistura de gás é deslocada (pela reação de deslocamentoágua-gás) para produzir adicionalmente H2 de acordo com a equação (2):
(2) CO + H2O CO2 + H2
Depois da reação de deslocamento água-gás, gás produtotípico tem uma pressão entre cerca de 100-500 psia (0,69-3,45 MPa atm.),uma temperatura entre cerca de 60-150°F (15,6-65,6°C) e uma composição de60-80 % molar de H2, 15-25 % molar de CO2, 0,1-5 % molar de CO, 3-7 %molar de CH4, 0-5 % molar de N2 e é saturado com água. Esta mistura gasosapode então ser alimentada a uma unidade de adsorção com oscilação depressão (PSA) para produzir H2 de alta pureza (por exemplo, H2 com umapureza de pelo menos 99 %).
Em algumas instalações de produção de H2 atuais, umaunidade de amina é colocada entre o reator de deslocamento e a unidade PSAde H2 para extrair CO2 da corrente produzida pelo reator de deslocamento.Entretanto, este processo é de alto consumo de energia. Além do mais,unidades de amina podem ser difíceis de operar e são conhecidas por terproblemas operacionais, tais como corrosão, perda de fluido e similares.
A patente U.S. 4.171.206 diz respeito à produção de CO2 dealta pureza e H2 de alta pureza a alta recuperação de CO2 de gás de processode SMR. Esta patente revela dois trens de leitos de adsorção, que ficam emcomunicação um com o outro durante as etapas de alimentação erepressurização. Leitos no trem de CO2 empregam uma etapa de rinsagem porCO2 de alta pureza a alta pressão. Despressurização e evacuação do mesmoleito seguem esta etapa. Gás despressurizado é recomprimido e usado pararinsagem a alta pressão. O efluente da etapa de rinsagem de alta pureza e altapressão é reciclado para a alimentação.
A patente U.S. 4.299.596 diz respeito à produção de doisprodutos com alta pureza empregando dois trens de leitos, que são integradosdurante as etapas de alimentação e despressurização co-corrente. O trem queproduz as espécies mais fortemente adsorvidas é purgado pelo gásdespressurizado co-corrente depois de ter sido recomprimido. Parte do gásdespressurizado co-corrente pode ser reciclada para repressurização. Etapasde evacuação e descarga de emergência produzem parte das espécies maisfortemente adsorvidas e parte do gás de purga.
A patente U.S. 4.770.676 diz respeito à produção de metano eCO2 a partir de gás de aterro sanitário. Ela é um processo de adsorção térmica(TSA) e com oscilação de pressão (PSA) integrado. O resíduo produzido apartir do PSA regenera o TSA.
A patente U.S. 4.840.647 diz respeito à produção de > 95 % apartir de uma corrente de alimentação contendo 10-30 % de CO2 à pressãoambiente. As etapas de processo são alimentação, evacuação co-corrente,evacuação contracorrente para produzir produto e uma etapa derepressurização. Gás evacuado co-corrente é usado paraequalizações/repressurização de pressão e misturado com a alimentação.
A patente U.S. 4.857.083 considera a produção de CO2 a partirde uma mistura de gás. No final da etapa de alimentação, a extremidade dedescarga da coluna de alimentação é conectada na extremidade de entrada doleito evacuado para reduzir a pressão neste leito. Dióxido de carbono é entãoproduzido pela evacuação. Isto é seguido pelas etapas de aumento de pressão.
A patente U.S. 4.913.709 diz respeito à produção de doisprodutos de alta pureza. A referência sugere o uso de dois trens de leitos, quesão integrados durante as etapas de alimentação e repressurização. O trem queproduz as espécies mais fortemente adsorvidas é purgado pelas espécies maisfortemente adsorvidas obtidas durante a etapa de evacuação. Esta purga é abaixa pressão e é realizada depois que o leito tiver sido despressurizado.Efluente durante a etapa de purga é recomprimido e reciclado comoalimentação.
A patente U.S. 4.915.711 revela a produção de dois produtosde alta pureza usando um único trem de leitos. O leito é purgado pela espéciemais fortemente adsorvida durante a etapa de evacuação. Esta purga é a baixapressão e é realizada depois que o leito tiver sido despressurizado. Efluentedurante a etapa de purga e etapa de despressurização é recomprimido ereciclado como alimentação.
A patente U.S. 5.026.406 revela a produção de dois produtosde alta pureza empregando um único trem de leitos. O leito é purgado pelasespécies mais fortemente adsorvidas obtidas durante a etapa de evacuação.Esta purga é a baixa pressão e é realizada depois que o leito tiver sidodespressurizado. Efluente durante a etapa de purga e etapa dedespressurização é recomprimido e reciclado como alimentação.
A patente U.S. 5.051.115 produz uma espécie mais fortementeadsorvida a partir de uma mistura gasosa com alta pureza. Uma etapa depurga co-corrente é empregada pela espécie fortemente adsorvida de altapureza. Esta corrente de purga e o produto são obtidos durante a etapa deevacuação. Efluente da etapa de purga é reciclado para repressurização.
A patente U.S. 6.245.127 discute a produção de CO2 a partirde uma mistura gasosa de baixa pressão com pureza constante. Ela empregaetapas de purga e evacuação simultânea. A purga contracorrente é realizadapelas espécies menos fortemente adsorvidas.
Seria desejável prover processos de aparelhos comercialmentebenéficos para recuperação de CO2. Seria ainda mais desejável que taisprocessos e aparelhos fossem mais eficientes e mais fáceis de usar em relaçãoà tecnologia anterior.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
A presente invenção diz respeito no geral a processos eaparelhos de adsorção com oscilação de pressão a vácuo (VPSA) pararecuperar CO2 com uma pureza de aproximadamente > 90 % molar decorrentes contendo pelo menos CO2 e H2 (por exemplo, gás de síntese). Aalimentação na unidade de VPSA de CO2 pode estar na pressãosuperambiente. A unidade de VPSA de CO2 produz três correntes, umacorrente rica em H2, uma corrente pobre em H2 e uma corrente de produto CO2.
Dióxido de carbono produzido de acordo com a presenteinvenção pode ser usado com qualquer propósito desejado. Por exemplo, eembora não devendo ser interpretado como uma limitação, CO2 produzido damaneira aqui descrita pode ser usado para liquefação para produzir produto(s)de qualidade grau alimentício, CO2 supercrítico para recuperação avançada deóleo ou simplesmente CO2 para seqüestração para evitar gases de efeito estufaadicionais na atmosfera a fim de satisfazer exigências regulamentais.
Quando a unidade de VPSA de CO2 é instalada entre umSMR/ reator de deslocamento e uma unidade PSA de H2, espera-se que arecuperação de H2 aumente pela extração de CO2, aumentando assim apressão parcial de H2 na corrente de alimentação de PSA de H2. O CO2recuperado pode ser adicionalmente melhorado, seqüestrado ou usado emaplicações tal como recuperação avançada de óleo (EOR).
A presente invenção utiliza despressurizações de umabsorvente de alta pressão para baixa pressão para aumentar a concentraçãode CO2 no(s) leito(s). Depois que a concentração de CO2 é aumentada, oproduto CO2 é produzido pela redução de pressão adicional. Isto pode serconseguido em virtude do reconhecimento de que, para alguns adsorventes,despressurização de alta para baixa pressão aumenta a concentração de CO2no(s) leito(s) adsorvente(s). Conseqüentemente, a necessidade de etapas derinsagem, purga e/ou reciclagem usadas na tecnologia anterior podem sereliminadas. Isto, por sua vez, permite a eliminação de certas peças demáquinas rotativas (por exemplo, compressor de rinsagem, compressor depurga, compressor de reciclagem) e exigências de potência associadas,provendo assim um processo e aparelho que espera-se sejam mais simples deoperar e mais eficientes do que sistemas da tecnologia anterior. Os processospropostos não exigem vapor e assim espera-se que reduzam o custo deseparação de CO2. Para aumentar a recuperação de CO2 e reduzir perdas deH2, a presente invenção usa o gás despressurizado para acumular ou aumentara pressão nos leitos de baixa pressão. A despressurização do leito portantoaumenta a concentração de CO2 no produto e, pela equalização com outrosleitos na unidade, ao mesmo tempo, aumenta a recuperação de CO2, uma vezque este gás não se perde.
Em modalidades preferidas, nas quais o aparelho VPSA deCO2 é instalado entre um reformador de metano a vapor (SMR) / reator dedeslocamento e uma unidade PSA de H2, a quantidade de CO2 na corrente dealimentação na unidade PSA de H2 é reduzida, permitindo assim maiorrecuperação de H2 da unidade PSA de H2. Em outras modalidades da presenteinvenção, uma corrente de alimentação pode ser provida por um reator deoxidação parcial ou similares. Em qualquer dessas modalidades, a corrente dealimentação na unidade de VPSA de CO2 será uma corrente contendo pelomenos H2 e CO2 a alta pressão (por exemplo, 100-500 psia (0,69-3,45 MPa atm.)). Pela eliminação do equipamento mecânico (isto é, maquináriorotativo) mencionado anteriormente, e exigências de energia correspondentes,espera-se que a presente invenção produza mais eficientemente CO2 a partirde gás de síntese ou outras correntes contendo pelo menos CO2 e H2 emrelação à tecnologia anterior.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
Para um entendimento mais completo da presente invenção ede suas vantagens, deve-se fazer referência à descrição detalhada seguinteconsiderada em conjunto com os desenhos anexos, em que:
A figura 1 ilustra uma modalidade de acordo com a presenteinvenção na qual uma unidade de VPSA de CO2 fica posicionada à montantede uma unidade PSA de H2;
A figura 2 ilustra um gráfico de etapas de ciclo exemplar paraum dado processo de leito com duas equalizações de pressão de acordo com ainvenção;
A figura 3 mostra uma vista esquemática da unidade de VPSAde CO2 para uso com o processo de cinco leitos da figura 2 de acordo com apresente invenção;
A figura 4 mostra a operação das válvulas salientadas noprocesso esquemático da figura 3 de acordo com a presente invenção;
A figura 5 ilustra um gráfico de ciclo para uma modalidadealternativa da presente invenção com oito leitos com duas equalizações depressão;
A figura 6 ilustra um gráfico de etapas de ciclo exemplar paraum processo de seis leitos com três equalizações de pressão de acordo com apresente invenção;
A figura 7 mostra uma vista esquemática da unidade de VPSAde CO2 para uso com o processo de seis leitos da figura 6 de acordo com apresente invenção; e
A figura 8 mostra a operação das válvulas salientadas noprocesso esquemático da figura 7 de acordo com a presente invenção.DESCRIÇÃO DETALHADA
Conforme discutido anteriormente, a presente invenção dizrespeito no geral a processos de aparelhos de adsorção com oscilação depressão a vácuo (VPSA) para recuperar CO2 com uma pureza deaproximadamente > 90 % molar de correntes contendo pelo menos CO2 e H2(por exemplo, gás de síntese). A alimentação no VPSA de CO2 pode estar napressão superambiente. A unidade de VPSA de CO2 produz três correntes,uma corrente rica em H2, uma corrente pobre em H2 e uma corrente deproduto CO2.
Dióxido de carbono produzido de acordo com a presenteinvenção pode ser usado com qualquer propósito desejado. Por exemplo, eembora não devendo ser interpretado como limitação, CO2 produzido damaneira aqui descrita pode ser usado para liquefação para produzir produto(s)qualidade grau alimentício, CO2 supercrítico para recuperação avançada deóleo ou simplesmente CO2 para seqüestração para evitar gases de efeito estufaadicionais na atmosfera a fim de satisfazer exigências regulamentais.
Quando a unidade de VPSA de CO2 é instalada entre umSMR/reator de deslocamento e uma unidade PSA de H2, espera-se que arecuperação de H2 possa ser aumentada pela extração de CO2, aumentandoassim a pressão parcial de H2 na corrente de alimentação PSA de H2. O CO2recuperado pode ser adicionalmente melhorado, seqüestrado ou usado emaplicações tal como recuperação avançada de óleo (EOR).
Conforme mencionado anteriormente, os processos e aparelhosVPSA de CO2 da presente invenção podem ser usados para produzir CO2 comuma pureza de aproximadamente > 90 % molar a partir de correntes contendopelo menos CO2 e H2 (por exemplo, gás de síntese). A alimentação no VPSAde CO2 pode estar na pressão superambiente. A unidade de VPSA de CO2produz três correntes, uma corrente rica em H2, uma corrente pobre em H2 euma corrente de produto CO2.
Em uma modalidade preferida da presente invenção econforme ilustrado na figura 1, o sistema 10 inclui unidade de VPSA de CO230 posicionada à montante da unidade PSA de H2 28. Conforme discutidoantes, gás natural 12 e vapor 14 podem ser reformados em reformador demetano a vapor 16 para produzir a corrente 18, conforme esboçado naequação (1) anterior. A corrente 18 é então alimentada no reator dedeslocamento 20 para produzir a corrente 22 da maneira esboçada na equação(2), também como apresentado anteriormente. A válvula 26 portantotipicamente estará na posição fechada e na sua posição aberta quando aunidade de VPSA de CO2 não estiver sendo usada. Versados na técnicapercebem que a válvula 26 pode alternativamente estar na posiçãoparcialmente aberta, dependendo da capacidade de processo desejada (isto é,recuperação de CO2).
Quando o arranjo mostrado na figura 1 é usado com processose aparelhos de acordo com a presente invenção, a corrente rica em CO2 36(por exemplo, > 90 % molar) pode ser produzida, juntamente comalimentação rica em H2 32 que espera-se resultar em maior recuperação de H238 da unidade PSA de H2 28, e corrente pobre em H2 34 (corrente decombustível) para uso na instalação. A unidade PSA de hidrogênio 28 podetambém produzir corrente de combustível 40 para uso na instalação 10.
A presente invenção reconhece que despressurizações de umacamada adsorvente seletiva de CO2 aumenta a concentração de CO2 no(s)leito(s) adsorvente(s). Mais especificamente, a presente invenção reconhece eutiliza despressurizações de um adsorvente de alta pressão (por exemplo, 100-500 psia (0,69-3,45 MPa atm.)) para baixa(s) pressão(s) (isto é, próximas daspressões ambiente e/ou subambiente) para aumentar a concentração de CO2no leito.
Na forma aqui usada, "uma "corrente de alimentação" que éalimentada na unidade de VPSA de CO2 de acordo com a presente invenção éuma corrente contendo pelo menos H2 e CO2 a uma pressão entre cerca de100-500 psia (0,69-3,45 MPa atm.) (por exemplo, 375 psia (2,59 MPa atm.)).Depois que a concentração de CO2 aumenta por múltiplas despressurizações,ela pode ser usada para produzir o produto CO2 pela redução adicional depressão. Para alguns adsorventes, despressurização de alta para baixa pressãoaumenta a concentração de CO2 no leito adsorvente. Esta etapa no processopode ser usada para eliminar diversas etapas de processo descritas natecnologia anterior. Conseqüentemente, diversas peças do maquinário rotativo(por exemplo, compressor de rinsagem, compressor de purga, compressor dereciclagem) e exigências de potência associadas podem ser eliminadas,provendo assim um processo e sistema que melhoram a operação e aumentama eficiência. Em uma primeira modalidade ilustrativa da presente invençãomostrada nas figuras 2-4, a unidade de VPSA de CO2 inclui cinco leitos eutiliza nove etapas. A qualquer dado momento durante o processo, os leitosestarão em uma das seguintes categorias de etapas: alimentação,despressurizações, evacuação, equalizações de pressão e repressurização.Uma variação no processo de nove etapas mostrado na figura 2 está mostradana figura 5. Na modalidade mostrada na figura 5, oito leitos são usados, emvez de cinco leitos.
Em uma segunda modalidade exemplar alternativa da presenteinvenção mostrada nas figuras 6-8, a unidade de VPSA de CO2 inclui seisleitos e utiliza sete etapas. A qualquer dado momento durante o processo, osleitos estarão em uma das seguintes categorias de etapas: alimentação,despressurizações, evacuação, equalizações de pressão e repressurização.
Em qualquer das modalidades, cada leito é preferivelmenteempacotado com pelo menos duas camadas de adsorventes. O tipo e dimensãoda camada adsorvente em direção à extremidade de alimentação (isto é, umacamada adsorvente seletiva de água) no leito é selecionada para removerumidade na corrente de alimentação de maneira tal que qualquer umidaderesidual não deteriore o desempenho da camada adsorvente principal (isto é,seletiva de CO2). A camada adsorvente seletiva de água é tambémpreferivelmente capaz de remover impurezas (por exemplo, quantidadestraços de enxofre ou componentes de hidrocarbonetos pesados) da corrente dealimentação, até o ponto em que tais impurezas estejam presentes. A segundacamada adsorvente principal (isto é, a camada adsorvente seletiva de CO2) éusada para adsorver seletivamente CO2 da corrente de alimentação depois queumidade suficiente tiver sido removida. Para a primeira camada adsorvente(isto é, a camada adsorvente seletiva de água), adsorventes, tais como aluminaativada, sílica gel ou peneira molecular de zeólito, são preferidos.
Esses adsorventes devem ser ilustrativos, e outros adsorventescapazes de remover umidade suficiente são também adequados para uso deacordo com a presente invenção. Características preferidas para tal(s)adsorvente(s) incluem: altas capacidades de resistência ao esmagamento, altaresistência ao atrito, grande densidade aparente, baixos vazios interpartículas,alta capacidade térmica, grande condutividade térmica, baixa queda depressão e estabilidade em água líquida.
A camada adsorvente principal (isto é, a camada adsorventeseletiva de CO2) após a camada adsorvente seletiva de CO2 preferivelmentetem as seguintes características: alta seletividade, alta capacidade de trabalho,alta cinética e baixo calor de adsorção. Exemplos típicos de tais adsorventesincluem, mas sem limitações: NaY, HY, NaX, sílica gel, e carbono ativado.Outras propriedades físicas desejadas dos adsorventes da camada principal(isto é, a camada seletiva de CO2) incluem alta resistência ao esmagamento,alta resistência ao atrito, grande densidade aparente, baixos vaziosinterpartículas, alta capacidade térmica, grande condutividade térmica e baixaqueda de pressão durante as etapas de alimentação e evacuação.
Versados na técnica percebem que uma camada mista decompósito contendo ambos adsorventes poderia ser usada na presenteinvenção, desde que as características dos adsorventes sejam satisfeitas.Referindo-se agora às figuras 2-4, uma unidade de VPSA de CO2 com cincoleitos (A1-A5) e utilizando nove etapas de processo está mostrada. Estamodalidade da invenção emprega duas equalizações de pressão, conformemostrado. Essas etapas de processo incluem:
1. Etapa de alimentação: A corrente de alimentação 24(mostrada na figura 1) contendo pelo menos Gases CO2 e H2 a uma altapressão entre cerca de 100-500 psia (0,69-3,45 MPa atm.) (por exemplo, cercade 375 psia (2,59 MPa atm.)) e produzida pelo reator de deslocamento 20 édesviada para a unidade de VPSA de CO2 da presente invenção. Efluente dealta pressão 32 isto é, uma corrente rica em H2) da unidade de VPSA de CO2(unidade 30 na figura 1) é levado para a unidade PSA de H2 28, que, por suavez, produz produto H2 de alta pureza e alta pressão (corrente 38 na figura 1).Depois de um tempo predeterminado ou depois da quebra do CO2 do leito naalimentação 24, a etapa de alimentação termina.
2. Despressurização co-corrente (CoC) 1 (DPI): O leito VPSAde CO2, que terminou a etapa de alimentação está agora a alta pressão dealimentação (por exemplo, 100-500 psia (0,69-3,45 MPa atm.)), édespressurizado a uma média pressão (por exemplo, 80-400 psia (0,55-2,76MPa atm.)) na mesma direção (mostrada na figura 2) ou em direção oposta(não mostrada na figura 2) ao fluxo de alimentação.
3. Despressurização co-corrente (CoC) 2 (DP2): O leito VPSAde CO2, que está agora a uma certa pressão média (por exemplo, 80-400 psia(0,55-2,76 MPa atm.)), adicionalmente pressurizado a uma menor pressão(por exemplo, 60-300 psia (0,41-2,07 MPa atm.)) na mesma direção(mostrada na figura 2) ou em direção oposta (não mostrada na figura 2) aofluxo de alimentação.
4. Despressurização co-corrente (CoC) ou contracorrente(CcC) 3 (Combustível): O leito VPSA de CO2, que está agora a uma pressãomenor que no início da etapa 3 (DP2) é despressurizado ainda mais na mesmadireção (mostrada na figura 2) ou em direção oposta (não mostrada na figura2) à direção do fluxo de alimentação para produzir uma corrente pobre em H2.
Esta corrente (corrente 34 na figura 1) contém menos H2 do que o H2 nacorrente 24. A corrente pobre em H2 é opcionalmente e preferivelmentemisturada com a corrente de combustível 40 gerada pela unidade PSA de H228 e é alimentada nos queimadores SMR (unidade 16). Alternativamente, acorrente 34 pode ser levada para um incinerador lançada na atmosfera,dependendo de considerações regulamentares e uso desejado. Esta etapa érealizada a um nível de pressão predeterminado, P*. Para uma pressão dealimentação de cerca de 375 psia (2,59 MPa atm.), P* é na faixa de cerca de30-130 psia (0,21-0,9 MPa atm.) para as modalidades mostradas nas figuras 2-5.
À medida que P* é reduzida, a pureza de CO2 no produtoaumenta e a recuperação de CO2 do processo diminui (e é usada comocorrente 34). dessa maneira, P* para o processo VPSA de CO2 pode serdeterminada e projetada com base na demanda e exigências do cliente.
5. Descarga de Emergência (BD): O leito VPSA de CO2, queestá no nível de pressão predeterminado (P*), é agora despressurizadopróxima à pressão ambiente (por exemplo, cerca de 20 psia (0,14 MPa atm.))na mesma direção (não mostrada na figura 2) ou em direção oposta (mostradana figura 2) ao fluxo de alimentação para produzir produto CO2 36b mostradona figura 3. Esta corrente pode constituir parte do produto CO2 (corrente 36na figura 3).
6. Evacuação CEvac.): O leito VPSA de CO2, que está próximoà pressão ambiente (por exemplo, cerca de 20 psia (0,14 MPa atm.)), éevacuado usando bomba de vácuo 44 a uma baixa pressão predeterminada,isto é, uma pressão subambiente, por exemplo, cerca de 1-12 psia (0,01-0,08MPa atm.)) na mesma direção (não mostrada na figura 2) ou em direçãooposta (mostrada na figura 2) ao fluxo de alimentação. Esta corrente (corrente36a na figura 3) constitui parte do produto CO2 (corrente 36 nas figuras).Opcionalmente, a corrente 36a pode ser comprimida ainda mais usando umsoprador (não mostrado) antes de passar para o tanque 42.
7. Equalização de Pressão Contracorrente (CcC) 2 (PE2): Oleito evacuado tem agora sua pressão equalizada na faixa de pressão do gásproduzido na etapa 3 (DP2) (60-300 psia (0,41-2,07 MPa atm.)) na mesmadireção (não mostrada na figura 2) ou em direção oposta (mostrada na figura
2) ao fluxo de alimentação. Esta etapa aumenta a recuperação de CO2mantendo o CO2 da etapa 3 dentro do sistema VPSA. Isto minimiza a perdade CO2 pela eliminação da necessidade de levar o CO2 para uma correnteresidual ou para a corrente de combustível 34.
8. Equalização de pressão contracorrente (CcC) 1 (PE1): Oleito com pressão equalizada na etapa 7 está adicionalmente equalizado napressão na faixa de pressão do gás produzido na etapa 2 (DPl) (80-400 psia(0,55-2,76 MPa atm.)) na mesma direção (não mostrada na figura 2) ou emdireção oposta (mostrada na figura 2) ao fluxo de alimentação. Esta etapaaumenta ainda mais a recuperação de CO2 mantendo o CO2 da etapa 2 dentrodo sistema VPSA. Isto minimiza a perda de CO2 pela eliminação danecessidade de levar o CO2 para uma corrente residual ou para a corrente decombustível 34.
9. Repressurização (RP): O leito com pressão equalizada érepressurizado a uma pressão de alimentação (100-500 psia (0,69-3,45 MPaatm.) tanto pelo gás de alimentação quanto por parte do efluente gerado porum outro leito na etapa 1 isto é efluente de alimentação). Apósrepressurização na pressão de alimentação, este leito fica assim pronto paravoltar para a etapa 1. Conforme mostrado com detalhes na figura 3, o produtoCO2 36 é formado de CO2 das correntes 36a (etapa 6) e 36b (etapa 5) pelotanque de produto 42. E de se esperar que o produto 36 tenha nível de purezade CO2 de aproximadamente 90 % molar ou mais.
O processo de nove etapas descrito é para um ciclo para umleito na unidade de VPSA de CO2. As nove etapas nesta modalidade sãorealizadas de uma maneira cíclica com os outros 1 na unidade de VPSAde CO2 de maneira tal que a alimentação e o efluen ; alimentação da etapa1 sejam contínuos. Além do mais, a etapa de evacuação é contínua. Istogarante que a bomba de vácuo opera continuamente e que não há interrupçãona alimentação no VPSA DE CO2 ou nas unidades PSA de H2S.
Na modalidade supradescrita, cinco leitos de adsorção sãopreferidos para manter a continuidade das etapas de processo chaves.Conforme descrito, isto pode ser conseguido pela configuração de processoilustrada pelo gráfico de ciclo na figura 2. Um fluxograma esquemáticocorrespondente está mostrado na figura 3. As várias válvulas na figura 3podem ser operadas da maneira ilustrada na figura 4 para realizar as noveetapas em um processo de cinco leitos supradescrito. Com propósitos deilustração, e sem que seja interpretado como limitação, as durações de etapastípicas estão listadas nas colunas mais da esquerda da figura 4. Versados natécnica percebem que tais durações de etapas são apenas exemplares e sãoprovidas com propósitos de ilustração.
Quando o fluxo de alimentação é grande, o arranjo mostradona figuras 2-4 pode ser modificado para usar dois trens de cinco leitos,duplicando assim a capacidade de produção da unidade de VPSA de CO2.Uma alternativa para um arranjo de dois trens de cinco leitos para tais fluxosestá mostrada na figura 5. A variação mostrada na figura 5 é também umprocesso de nove etapas com duas equalizações de pressão supradescritas.Nesta modalidade, entretanto, um trem de oito leitos (A1-A8) é usado. Alémdo mais e conforme mostrado na figura 5, dois leitos estão continuamente emuma etapa de alimentação e pelo menos dois leitos estão continuamente emuma etapa de evacuação.
Uma modalidade alternativa e preferida da presente invençãoestá ilustrada nas figuras 6-8. Esta modalidade permite maior recuperação deCO2. O arranjo mostrado na figuras 6-8 utiliza um trem de seis leitos naunidade de VPSA de CO2. Nesta modalidade, existem sete etapas de processoe três equalizações de pressão.
Conforme mostrado na figura 6, as etapas DP3 e PE3 sãoetapas adicionais relativas à modalidade mostrada nas figuras 2-4. Um ciclode processo para a modalidade mostrada nas figuras 6-8 é o seguinte:
1. Etapa de alimentação: Uma corrente de alimentação 24(mostrada na figura 1) contendo pelo menos Gases CO2 e H2 a uma altapressão entre cerca de 100-500 psia (0,69-3,45 MPa atm.) (por exemplo, cercade 375 psia (2,59 MPa atm.)) e produzida pelo reator de deslocamento 20 édesviada para a unidade de VPSA de CO2 da presente invenção. Efluente dealta pressão 32 (isto é, uma corrente rica em H2) da unidade de VPSA de CO2(unidade 30 na figura 1) é levado para a unidade PSA de H2 28, que, por suavez, produz produto H2 de alta pureza e alta pressão (corrente 38 na figura 1).Depois de um tempo predeterminado ou depois da quebra do CO2 do leito naalimentação 24, a etapa de alimentação termina.
2. Despressurização co-corrente (CoC) 1 (DPI): O leito VPSAde CO2, que terminou a etapa de alimentação, está agora a alta pressão dealimentação (por exemplo, 100-500 psia (0,69-3,45 MPa atm.)), édespressurizado a uma pressão média (por exemplo, 80-400 psia (0,55-2,76MPa atm.)) na mesma direção (mostrada na figura 6) ou em direção oposta(não mostrada na figura 6) ao fluxo de alimentação.
3. Despressurização co-corrente (CoC) 2 (ΌΡ2): O leito VPSAde CO2, que está agora a uma certa média pressão (por exemplo, 80-400 psia(0,55-2,76 MPa atm.)), é despressurizado ainda mais a uma menor pressão(por exemplo, 60-300 psia (0,41-2,07 MPa atm.)) na mesma direção(mostrada na figura 6) ou em direção oposta (não mostrada na figura 6) aofluxo de alimentação.
4. Despressurização co-corrente (CoC) 3 (DP3): O leito VPSAde CO2, que está agora a uma certa pressão média (por exemplo, 60-300 psia(0,41-2,07 MPa atm.)), é despressurizado ainda mais até uma menor pressão(por exemplo, 50-200 psia (0,34-1,38 MPa atm.)) na mesma direção as{mostrada na figura 6) ou em direção oposta (não mostrada na figura 6) aofluxo de alimentação.
5. Despressurização co-corrente (CoC) ou contracorrente(CcC) 4 (Combustível): O leito VPSA de CO2, que está agora a uma pressãomenor que no início da etapa 4 (DP3), é despressurizado ainda mais namesma direção (mostrada na figura 6) ou em direção oposta (não mostrada nafigura 6) à direção do fluxo de alimentação para produzir uma corrente pobreem H2. Esta corrente (corrente 34 na figura 1) contém menos H2 do que o H2na corrente 24. A corrente pobre em H2 é opcionalmente e preferivelmentemisturada com a corrente de combustível 40 gerada pela unidade PSA de H228 e é alimentada nos queimadores SMR (unidade 16). Alternativamente, acorrente 34 pode ser levada para um incinerador ou lançada na atmosfera,dependendo de considerações regulamentares e uso desejado. Esta etapa érealizada a um nível de pressão predeterminado, P*. Para uma pressão dealimentação de cerca de 375 psia (2,59 MPa atm.), P* é na faixa de cerca de30-100 psia (0,21-0,69 MPa atm.) para a modalidade mostrada na figuras 6-8.
À medida que P* é reduzida, a pureza de CO2 no produto aumenta e arecuperação de CO2 do processo diminui (e é usada como corrente 34). Dessamaneira, Ρ* para o processo VPSA de CO2 pode ser determinada e projetadacom base na demanda e exigências do cliente.
6. Descarga de Emergência (BD): O leito VPSA de CO2, queestá no nível de pressão predeterminado (P*), é agora despressurizadopróximo à pressão ambiente (por exemplo, cerca de 20 psia (0,14 MPa atm.))na mesma direção (não mostrada na figura 6) ou em direção oposta (mostradana figura 6) ao fluxo de alimentação para produzir produto CO2 36b mostradona figura 7. Esta corrente pode constituir parte do produto CO2 (corrente 36na figura 7).
7. Evacuação (Evac.): O leito VPSA de CO2, que está próximoà pressão ambiente (por exemplo, cerca de 20 psia (0,14 MPa atm.)), éevacuado usando bomba de vácuo 44 a uma baixa pressão predeterminada(isto é, uma pressão subambiente, por exemplo cerca de 1-12 psia (0,01-0,08MPa atm.)) na mesma direção (não mostrada na figura 6) ou em direçãooposta (mostrada na figura 6) ao fluxo de alimentação. Esta corrente (corrente-36a na figura 7) constitui parte do produto CO2 (corrente 36 nas figuras).Opcionalmente, a corrente 36a pode ser comprimida ainda mais usando umsoprador (não mostrado) antes de passar para o tanque 42.
8. Equalização de pressão contracorrente (CcC) 3 (PE3): Oleito evacuado tem agora sua pressão equalizada na faixa de pressão do gásproduzido na etapa 4 (DP3) (50-200 psia (0,34-1,38 MPa atm.)) na mesmadireção (não mostrada na figura 6) ou em direção oposta (mostrada na figura-6) ao fluxo de alimentação. Esta etapa aumenta a recuperação de CO2mantendo o CO2 da etapa 4 dentro do sistema VPSA. Isto minimiza a perdade CO2 pela eliminação da necessidade de levar o CO2 para uma correnteresidual ou para a corrente de combustível 34.
9. Equalização de pressão contracorrente (CcC) 2 (PE2): Oleito com pressão equalizada na etapa 8 tem agora sua pressão equalizada nafaixa de pressão do gás produzido na etapa 3 (DP2) (60-300 psia (0,41-2,07MPa)) na mesma direção (não mostrada na figura 6) ou em direção oposta(mostrada na figura 6) ao fluxo de alimentação. Esta etapa aumentarecuperação de CO2 mantendo o CO2 da etapa 3 dentro do sistema VPSA. Istominimiza a perda de CO2 pela eliminação da necessidade de levar o CO2 parauma corrente residual ou para a corrente de combustível 34.
10. Equalização de pressão contracorrente (CcC) 1 (PE1): Oleito com pressão equalizada na etapa 9 tem adicionalmente sua pressãoequalizada na faixa de pressão do gás produzido na etapa 2 (DPI) (80-400psia (0,55-2,76 MPa)) na mesma direção (não mostrada na figura 6) ou emdireção oposta (mostrada na figura 6) ao fluxo de alimentação. Esta etapaaumenta ainda mais a recuperação de CO2 mantendo o CO2 da etapa 2 dentrodo sistema VPSA. Isto minimiza a perda de CO2 pela eliminação danecessidade de levar o CO2 para uma corrente residual ou para a corrente decombustível 34.
11. Repressurização (RP): O leito com pressão equalizada isrepressurizado a uma pressão de alimentação (100-500 psia (0,69-3,45 MPa))tanto pelo gás de alimentação quanto por parte do efluente gerado por umoutro leito na etapa 1 isto é efluente de alimentação). Após repressurização napressão de alimentação, este leito fica assim pronto para voltar para a etapa 1.Conforme mostrado com detalhes na figura 7, produto CO2 36 é formado deCO2 das correntes 36b (etapa 6) e 36a (etapa 7) pelo tanque de produto 42. Ede se esperar que o produto 36 tenha um nível de pureza de CO2 deaproximadamente 90 % molar ou mais.
O processo de sete etapas descrito é para um ciclo para um leito na unidade de VPSA de CO2. As sete etapas nesta modalidade sãorealizadas de uma maneira cíclica com os outros leitos na unidade de VPSAde CO2 de maneira tal que a alimentação e o efluente de alimentação da etapa1 sejam contínuos. Além do mais, a etapa de evacuação é contínua. Istogarante que a bomba de vácuo opera continuamente e que não há interrupçãona alimentação no VPSA DE CO2 ou na unidade PSA de H2S.
Na modalidade supradescrita na figuras 6-8, seis leitos deadsorção são preferidos para manter a continuidade das etapas de processochaves. Conforme descrito, isto pode ser conseguido pela configuração deprocesso ilustrada pelo gráfico de ciclo na figura 6. Um fluxogramaesquemático correspondente está mostrado na figura 7. As várias válvulas nafigura 7 podem ser operadas da maneira ilustrada na figura 8 para realizar assete etapas no processo de seis leitos supradescrito. Com propósitos deilustração, e sem que seja interpretado como limitação, as durações de etapastípicas estão listadas nas colunas mais da esquerda da figura 8. Versados natécnica percebem que tais durações de etapas são somente exemplares eprovidas com propósitos de ilustração.
Exemplo
O ciclo de processo de nove etapas da figura 2 supradescritofoi testado em uma unidade de laboratório de um único leito e espera-se queseja facilmente aplicada a em grande escala a um sistema de cinco leitos. Odiâmetro interno (ID) da coluna foi 0,68 polegada (17,3 milímetros) e a alturado leito empacotado foi 5 pés (1.524 milímetros). A coluna foi empacotadacom cerca de 0,5 Ib (227 g) de pelotas de NaY de 1/16 polegada (1,59milímetros) comercialmente disponíveis. A alimentação teve 74 % molar dehélio (para simular H2 por questão de segurança), 16 % molar de CO2 e 10 %molar de CH4 (para simular CH4 + CO + N2). A alimentação foi a cerca de374 psia (2,58 MPa atm.).
O processo correu de uma maneira cíclica até que atingisse umestado estacionário cíclico. O leito foi despressurizado para cerca de 20 psia(0,14 MPa atm.). Isto foi seguido pela evacuação a cerca de 4 psia (0,03 MPaatm.). A quantidade e concentração do gás despressurizado e evacuado forammedidas. Escolhendo-se a pressão no final da quarta etapa (P*) em cerca de40 psia (0,28 MPa atm.), o CO2 total produzido das etapas cinco e seis foiaproximadamente 1 mmol/lb a cerca de 93 % de pureza de CO2 e cerca de 75% de recuperação.
Operando a mesma unidade simples em um processo de seteetapas (incluindo três equalizações de pressão, mostradas na figura 6) descritoanteriormente com referência ao arranjo de seis leitos, a recuperação de CO2aumentou para cerca de 77 % (com cerca de 93 % de pureza). Espera-se quetais resultados sejam facilmente levados para escala maior para um sistema deseis leitos.
Espera-se que a presente invenção possa ser modificada paraproduzir maiores quantidades de CO2. Por exemplo, pode ser necessário oudesejado processar maiores vazões de alimentação do que a que pode sertratada por um único trem a vácuo ou um único vaso (por causa das limitaçõesde fluidização ou transporte). E tais situações, as nove etapas do processopodem ser arranjadas de maneira tal que mais de um leito esteja emalimentação durante todo o tempo, e/ou mais de um leito esteja sob evacuaçãodurante todo o tempo. Conforme discutido a seguir, um exemplo de umarranjo como este está mostrado na figura 5 para um processo com duasequalizações de pressão.
Os processos aqui descritos podem ser operados a pressões dealimentação superiores a 100 psia (0,69 MPa atm.), e mais preferivelmentesuperiores a 300 psia (2,07 MPa atm.) (por exemplo, cerca de 375 psia (2,59MPa atm.)). Dióxido de carbono no gás de alimentação é preferivelmenteacima de 10 % molar, e mais preferivelmente acima de 15 % molar (porexemplo, 15-25 % molar). A temperatura de alimentação pode ser entre cercade 40-200°F (4,4-93,3 MPa atm.), mais preferivelmente entre cerca de 60-150°F (15,6-65,6°C), e acima de tudo preferivelmente cerca de IOO0F(37,8°C).
Em modalidades alternativas da presente invenção, tanques dearmazenamento podem ser adicionados no lugar de alguns dos leitosadsorventes no ciclo de processo para armazenar algumas das correntes de gásintermediárias, tal como o gás despressurizado. O propósito desses tanques dearmazenamento é manter o fluxo para dentro e para fora da unidade de VPSAde CO2 contínuo.
A presente invenção assim fornece processos e aparelhos deadsorção com oscilação de pressão a vácuo (VPSA) para recuperar CO2 comuma pureza de aproximadamente > 90 % molar de correntes contendo pelomenos CO2 e H2 (por exemplo, gás de síntese). De acordo com modalidadespreferidas da presente invenção, existe alimentação constante, produtoconstante sendo produzido e maquinário rotativo preferivelmente funcionacontinuamente de maneira a eliminar tanques desnecessários. Entretanto, sehouver motivos para limitar o número de leitos adsorventes (por exemplo, altocusto do adsorvente) tanques de armazenamento em vez dos vasosadsorventes podem ser usados, da maneira explicada anteriormente. Emboraqualquer leito em um dado ciclo de processo passe pelo mesmo ciclo, onúmero de leitos deve ser minimizado levando-se esses fatores emconsideração.
A alimentação na unidade de VPSA de CO2 pode estar napressão superambiente, e o produto CO2 pode ser produzido em duascorrentes, da maneira supradescrita. Quando a unidade de VPSA de CO2 éinstalada à montante de uma unidade PSA de H2, espera-se que a recuperaçãode H2 aumente pela extração de CO2, aumentando assim a pressão parcial deH2 na corrente de alimentação de PSA de H2. O CO2 recuperado pode serusado da maneira produzida, ou posteriormente melhorado, tal comomostrado no pedido de patente do mesmo requerente U.S. 11/395.137,depositado na mesma data do mesmo e intitulado " Carbon DioxideProduction Method" de Shah et ai., cujos conteúdos nas íntegras estão aquiincorporados pela referência. O CO2 recuperado pode então ser usado,seqüestrado ou usado em aplicações tal como recuperação avançada de óleo(EOR).
Versados na técnica devem perceber que a presente invençãonão está limitada às modalidades onde a unidade de VPSA de CO2 é colocadaà jusante de um SMR/reator de deslocamento e à montante de uma unidadePSA de H2. A presente invenção pode também ser usada, por exemplo, comum reator de oxidação parcial juntamente com qualquer corrente dealimentação definida anteriormente. Percebe-se também que, em algunscasos, as etapas de equalização de pressão poderiam ser eliminadas. Isto podereduzir a recuperação de H2 e/ou CO2, uma vez que mais H2 e/ou CO2 poderiaestar presente na corrente 34. Em tais casos, o número de leitos pode serreduzido.
Versados na técnica devem perceber que as modalidadesespecíficas suprareveladas podem ser facilmente utilizadas como uma basepara modificar ou projetar outras estruturas para realizar os mesmospropósitos da presente invenção. Versados na técnica também percebem quetais construções equivalentes não fogem do espírito e escopo da invençãoapresentada nas reivindicações anexas.
Claims (24)
1. Processo de adsorção com oscilação de pressão a vácuo(VPSA) para a recuperação de CO2 de uma mistura gasosa demulticomponentes contendo pelo menos CO2 e H2 em uma unidade de VPSAcontendo pelo menos um leito de adsorção contendo pelo menos umadsorvente seletivo de CO2, caracterizado pelo fato de que compreende:alimentar a mistura gasosa de multicomponentes contendo opelo menos CO2 e o H2 no pelo menos um leito de adsorção a uma primeirapressão em uma primeira faixa de pressão por um tempo predeterminado paraproduzir uma corrente rica em H2;despressurizar o pelo menos um leito de adsorção em umaprimeira etapa de despressurização da primeira faixa de pressão para umasegunda pressão dentro de uma segunda faixa de pressão na mesma direçãoou na direção oposta ao fluxo de alimentação;despressurizar o pelo menos um leito de adsorção em umasegunda etapa de despressurização da segunda faixa de pressão para umaterceira pressão dentro de uma terceira faixa de pressão menor que a segundafaixa de pressão e na mesma direção ou na direção oposta ao fluxo dealimentação;despressurizar o pelo menos um leito de adsorção em umaterceira etapa de despressurização da terceira faixa de pressão para uma faixade pressão predeterminada (P*) na mesma direção do fluxo de alimentação ouem uma direção oposta ao fluxo de alimentação para produzir uma correntepobre em H2;despressurizar o pelo menos um leito de adsorção em umaetapa de descarga de emergência (BD) da faixa de pressão P* para umapressão próxima à pressão ambiente na mesma direção ou em uma direçãooposta ao fluxo de alimentação para produzir pelo menos uma primeiraporção de produto CO2;evacuar o pelo menos um leito de adsorção da pressão próximaà ambiente para uma pressão abaixo da ambiente em uma direção oposta ouna mesma direção do fluxo de alimentação para produzir pelo menos umasegunda porção de produto CO2;equalizar a pressão do pelo menos um leito de adsorção emuma primeira etapa de equalização de pressão em uma direção oposta ou namesma direção do fluxo de alimentação;equalizar ainda mais a pressão do pelo menos um leito deadsorção em uma segunda etapa de equalização de pressão em uma direçãooposta ou na mesma direção do fluxo de alimentação; erepressurizar o pelo menos um leito de adsorção em uma etapade repressurização (RP) para uma primeira faixa de pressão;em que o processo é repetido ciclicamente.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o pelo menos um leito de adsorção compreende cinco leitos.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o pelo menos um leito de adsorção compreende oito leitos.
4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a primeira faixa de pressão é 100-500 psia (0,69-3,45 MPa atm.).
5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a segunda faixa de pressão é 80-400 psia (0,55-2,76 MPaatm.).
6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a terceira faixa de pressão é 60-300 psia (0,41-2,07 MPaatm.).
7. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a faixa de pressão para a pressão abaixo da ambiente é 1-12psia (0,01-0,08 MPa atm.).
8. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a corrente rica em H2 é alimentada a uma unidade deadsorção com oscilação de pressão (PSA) de H2.
9. Processo de adsorção com oscilação de pressão a vácuo(VPSA) para a recuperação de CO2 de uma mistura gasosa demulticomponentes contendo pelo menos CO2 e H2 em uma unidade de VPSAcontendo pelo menos um leito de adsorção contendo pelo menos umadsorvente seletivo de CO2, caracterizado pelo fato de que compreende:alimentar a mistura gasosa de multicomponentes contendo opelo menos CO2 e o H2 no pelo menos um leito de adsorção a uma primeirapressão em uma primeira faixa de pressão por um tempo predeterminado paraproduzir uma corrente rica em H2;despressurizar o pelo menos um leito de adsorção em umaprimeira etapa de despressurização da primeira faixa de pressão para umasegunda pressão dentro de uma segunda faixa de pressão na mesma direçãoou na direção oposta ao fluxo de alimentação;despressurizar o pelo menos um leito de adsorção em umasegunda etapa de despressurização da segunda faixa de pressão para umaterceira pressão dentro de uma terceira faixa de pressão menor que a segundafaixa de pressão e na mesma direção ou na direção oposta ao fluxo dealimentação;despressurizar o pelo menos um leito de adsorção em umaterceira etapa de despressurização da terceira faixa de pressão para umaquarta pressão dentro de uma quarta faixa de pressão menor que a terceirafaixa de pressão e na mesma direção ou na direção oposta ao fluxo dealimentação;despressurizar o pelo menos um leito de adsorção em umaquarta etapa de despressurização da quarta faixa de pressão para uma faixa depressão predeterminada P* na mesma direção do fluxo de alimentação ou emuma direção oposta ao fluxo de alimentação para produzir uma corrente pobreem H2;despressurizar o pelo menos um leito de adsorção em umaetapa de descarga de emergência (BD) da faixa de pressão P* para umapressão próxima à pressão ambiente na mesma direção ou na direção opostaao fluxo de alimentação para produzir pelo menos uma primeira porção deproduto CO2;evacuar o pelo menos um leito de adsorção da pressão próximaà ambiente para uma pressão abaixo da ambiente na mesma direção ou nadireção oposta ao fluxo de alimentação para produzir pelo menos umasegunda porção de produto CO2;equalizar a pressão do pelo menos um leito de adsorção emuma primeira etapa de equalização de pressão na mesma direção ou nadireção oposta ao fluxo de alimentação;equalizar ainda mais a pressão do pelo menos um leito deadsorção em uma segunda etapa de equalização de pressão na mesma direçãoou na direção oposta ao fluxo de alimentação;equalizar ainda mais a pressão do pelo menos um leito deadsorção em uma terceira etapa de equalização de pressão na mesma direçãoou na direção oposta ao fluxo de alimentação; erepressurizar o pelo menos um leito de adsorção em uma etapade repressurização (RP) em uma primeira faixa de pressão;em que o processo é repetido ciclicamente.
10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que o pelo menos um leito de adsorção compreende seis leitos.
11. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que a primeira faixa de pressão é 100-500 psia (0,69-3,45 MPaatm.).
12. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que a segunda faixa de pressão é 80-400 psia (0,55-2,76 MPaatm.).
13. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que a terceira faixa de pressão é 60-300 psia (),41-2,07 MPaatm.).
14. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que a quarta faixa de pressão é 50-200 psia (0,34-1,38 MPa atm.).
15. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que a faixa de pressão para a pressão igual ou abaixo da ambienteé 1 -12 psia (0,01 -0,08 MPa atm.).
16. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que a corrente rica em H2 é alimentada a uma unidade deadsorção com oscilação de pressão (PSA) de H2.
17. Processo de adsorção com oscilação de pressão a vácuopara a recuperação de CO2 de uma mistura gasosa de multicomponentescontendo pelo menos CO2 e H2 em uma unidade de VPSA contendo pelomenos dois leitos de adsorção, cada leito contendo pelo menos um adsorventeseletivo de CO2, caracterizado pelo fato de que compreende:uma etapa de alimentação, uma etapa de despressurização,uma etapa de evacuação, uma etapa de equalização de pressão e uma etapa derepressurização;em que a etapa de alimentação e a etapa de evacuação sãocontínuas;em que o processo corre de uma maneira cíclica em um estadoestacionário cíclico;em que uma corrente rica em H2, uma corrente pobre em H2 eum produto final CO2 é produzida a partir de duas correntes de produto CO2;eem que o produto CO2 final está a uma pureza deaproximadamente 90 % molar CO2.
18. Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizadopelo fato de que o número de leitos de adsorção compreende cinco leitos.
19. Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizadopelo fato de que o número de leitos de adsorção compreende oito leitos.
20. Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizadopelo fato de que o número de leitos de adsorção compreende seis leitos.
21. Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizadopelo fato de que cada leito contém um adsorvente seletivo de água e umadsorvente seletivo de CO2.
22. Processo de acordo com a reivindicação 21, caracterizadopelo fato de que o adsorvente seletivo de água é selecionado do grupo quecompreende: alumina ativada, sílica gel, peneira molecular de zeólito ecombinações dos mesmos.
23. Processo de acordo com a reivindicação 21, caracterizadopelo fato de que o adsorvente seletivo de CO2 é selecionado do grupo quecompreende: NaY, HY, NaX, sílica gel, carbono ativado e combinações dosmesmos.
24. Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizadopelo fato de que a corrente rica em H2 é alimentada a uma unidade deadsorção com oscilação de pressão (PSA) de H2.
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