BRPI0709807A2 - mÉtodo para produzir uma corrente de produto diàxido de carbono a partir de uma corrente de gÁs de sÍntese formada em uma instalaÇço de hidrogÊnio - Google Patents

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BRPI0709807A2
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Henry Edward Howard
Minish Mahendra Shah
John Fredric Billingham
Ravi Kumar
Bernard Thomas Neu
Dante P Bonaguist
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Abstract

<B>MÉTODO PARA PRODUZIR UMA CORRENTE DE PRODUTO DIàXIDO DE CARBONO A PARTIR DE UMA CORRENTE DE GÁS DE SINTESE FORMADA EM UMA INSTALAÇçO DE IIIDROGÊNIO<D.scrito um método de produzir uma corrente de produto dióxido de carbono (756) a partir de uma corrente de gás de síntese (18) formada em uma instalação de hidrogênio (1), que tem um reator de gás de síntese (10), um reator de deslocamento de gás-água (14), localizado à jusante do reator de gás de síntese para formar a corrente de gás de síntese (18), e uma unidade de adsorçáo com oscilação de pressão de hidrogênio (20) paraproduzir um produto hidrogênio (22) recuperado da corrente de gás de síntese. De acordo com a invenção, o dióxido de carbono é separado da corrente degás de síntese em um sistema de adsorção com oscilação de pressão a vácuo(80) para produzir uma corrente de gás rica em hidrogênio (76) e uma corrente de dióxido de carbono bruto (82), e em seguida purificar a corrente de dióxido de carbono bruto por um processo de destilação à temperatura ambiente para produzir assim o produto dióxido de carbono (756). Uma corrente de alimentação de gás de síntese de hidrogênio (78) para a unidade de adsorçáo com oscilação de pressão de hidrogênio é formada pelo menos em parte a partir da corrente rica em hidrogenio.

Description

"MÉTODO PARA PRODUZIR UMA CORRENTE DE PRODUTODIÓXIDO DE CARBONO A PARTIR DE UMA CORRENTE DE GÁS DESÍNTESE FORMADA EM UMA INSTALAÇÃO DE HIDROGÊNIO"
CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção diz respeito a um método de produziruma corrente de produto dióxido de carbono a partir de uma corrente de gásde síntese formada em uma instalação de hidrogênio que tem um reator de gásde síntese, um reator de deslocamento de gás-água para formar a corrente degás de síntese e uma unidade de adsorção com oscilação de pressão dehidrogênio para formar um produto hidrogênio. Mais particularmente, apresente invenção diz respeito a um método como esse em que o dióxido decarbono é recuperado da corrente de gás de síntese separando sucessivamenteo dióxido de carbono da corrente de gás de síntese por um processo deadsorção com oscilação de pressão a vácuo e um processo de destilação àtemperatura subambiente. Ainda mais particularmente, a presente invençãodiz respeito a um método como esse que tem aplicação no uso da corrente deproduto dióxido de carbono para melhor recuperação de óleo ou paraseqüestração.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Gás de síntese contém monóxido de carbono e hidrogênio, quepodem ser adicionalmente purificados para produzir produtos hidrogênio emonóxido de carbono, ou pode ser reagido adicionalmente em processosquímicos à jusante tais como, por exemplo, os que envolvem a produção demetanol ou processos de gás em líquido conhecidos para combustíveissintéticos por meio do processo Fischer-Thropsch.
Gás de síntese é gerado em um reformador de metano vaporintroduzindo-se uma alimentação contendo hidrocarbonetos, tipicamente gásnatural, nos tubos do reformador de metano vapor localizados em uma seçãoradiante do reformador de metano vapor. Os tubos do reformador sãoempacotados com um catalisador que é usado para promover as reações dereforma de metano vapor. As reações de formação de metano vapor sãoendotérmicas e, conseqüentemente, calor é suprido aos tubos do reformadorpara suportar as reações pelos queimadores que aquecem a seção radiante doreformador de metano vapor. Gás de síntese pode também ser gerado em umreator de oxidação parcial pela reação entre hidrocarbonetos e oxidante (porexemplo, oxigênio), ou em um reformador autotérmico pela reação entrehidrocarbonetos, oxidante e vapor.
Depois que uma corrente de gás de síntese é resfriada, o teorde vapor e monóxido de carbono do gás de síntese pode reagir ainda mais emum reator de deslocamento de gás-água para aumentar o teor de hidrogênio dogás de síntese.
Um sistema de geração de vapor integrado fica localizado nainstalação de gás de síntese para produzir o vapor para a reação de reforma demetano vapor, para a reação de deslocamento de gás-água, e também paraexportação. O vapor exportado pode em si constituir um produto valioso quepode afetar a viabilidade econômica da instalação de hidrogênio.Reformadores de metano vapor tipicamente têm seções de troca de calorconvectivas que são conectadas nas seções radiantes. Os gases combustíveisaquecidos produzidos pelos queimadores que queimam na seção radiantepassam através da seção de convecção para elevar vapor e superaquecer vaporcom os propósitos supracitados. O sistema de geração de vapor tambémutiliza trocadores de calor tanto à montante quanto à jusante do reator dedeslocamento de gás-água. A este respeito, a corrente de gás de síntese geradano reformador de metano vapor tem que ter a temperatura reduzida até umnível adequado para o reator de deslocamento de gás-água e,conseqüentemente, um trocador de calor localizado à montante do reator dedeslocamento de gás-água tanto resfria a corrente de gás de síntese quantoeleva parte do vapor. Uma vez que a reação de deslocamento de gás-água éum processo exotérmico, o calor contido na corrente deslocada énormalmente utilizado em trocadores de calor localizados à jusante do reatorde deslocamento de gás-água para a produção de vapor adicional. Todo talvapor é roteado para um coletor de vapor e em seguida superaquecido naseção convectiva do reformador de metano vapor.
O gás de síntese produzido pelas reações de reforma demetano vapor tem um teor de dióxido de carbono. Depois do reator dedeslocamento de gás-água, o teor de dióxido de carbono do gás de síntese éaumentado ainda mais, em decorrência da reação do vapor com monóxido decarbono. A separação do dióxido de carbono do gás de síntese é geralmentenecessária para processamento à jusante do gás de síntese, por exemplo, naprodução de metanol. Adicionalmente, o próprio dióxido de carbono é umproduto valioso. Por exemplo, processos de recuperação de óleo melhoradosutilizam dióxido de carbono que é injetado no fundo de poço em um poço deinjeção para levar óleo a poços produtivos. Em um processo de recuperaçãode óleo melhorado, injeção de dióxido de carbono no reservatório de óleodiminui a viscosidade do óleo, que permite que o óleo escoe mais facilmente eque a recuperação de óleo do reservatório seja aumentada. Entretanto, deve-senotar que, quando é usado dióxido de carbono para tais propósitos, ele temque ser muito puro e, conseqüentemente, não é facilmente obtido deinstalações de reforma de metano vapor. Adicionalmente, emissões dedióxido de carbono provenientes do uso de hidrocarbonetos tem sido ligadasao aquecimento global. Para abordar este problema, foi proposto que dióxidode carbono seja capturado das fontes industriais e injetados no subsolo emaqüíferos de salmoura ou em oceanos profundos para captura permanente dedióxido de carbono e, assim, para estabilizar os níveis de dióxido de carbonoatmosférico.
Entretanto, vários sistemas de remoção de dióxido de carbonotêm sido integrados com instalações de reforma de metano vapor a fim de, nomínimo, separar o dióxido de carbono do gás de síntese, mas também pararecuperar o dióxido de carbono com propósito de seqüestração ou para usocomo um produto de valor agregado.
A U.S. 5.000.925 descreve um processo para recuperarhidrogênio e dióxido de carbono de uma instalação de hidrogênio empregandoum reformador de metano vapor. No processo, uma corrente de gás de sínteseproduzida por um reator de deslocamento de gás-água é introduzida em umaunidade de adsorção com oscilação de pressão de hidrogênio para gerar umacorrente de hidrogênio produto e uma corrente de gás residual. O gás residualé comprimido e em seguida separado usando uma unidade de adsorção comoscilação de pressão de dióxido de carbono para produzir uma corrente ricaem hidrogênio e uma corrente rica em dióxido de carbono. A corrente rica emdióxido de carbono é comprimida e adicionalmente purificada em umaunidade criogênica para produzir dióxido de carbono líquido. A corrente ricaem hidrogênio é reciclada para o reformador de metano vapor.
A U.S. 6.551.380 revela um processo no qual uma corrente degás de síntese produzida por um reator de deslocamento de gás-água em umainstalação de hidrogênio é convencionalmente introduzida em uma unidade deadsorção com oscilação de pressão de hidrogênio para recuperar hidrogênio eassim produzir uma corrente de gás residual. A corrente de gás residual écomprimida e então processada em uma unidade de adsorção para recuperar odióxido de carbono. O dióxido de carbono da unidade de adsorção é levado aoliquefator para produzir um produto dióxido de carbono líquido purificado, egás de processo proveniente da unidade de adsorção é levado para umasegunda unidade de adsorção com oscilação de pressão de hidrogênio paraproduzir hidrogênio.
Um problema na utilização prática tanto dos processosapresentados nas patentes supralistadas surge do uso comum da corrente degás residual como parte do combustível para o reformador de metano vapor.Qualquer interrupção no combustível fará com que o sistema reformador demetano vapor saia de linha, resultando em uma ré-partida cara, na qual ocombustível primário para o reformador de metano vapor, tipicamente gásnatural, tem que ser utilizado para levar o reformador de volta para suatemperatura operacional, um outro problema na utilização de gás residual éque ele tem que ser comprimido antes de uma corrente de dióxido de carbonobruto poder ser separada em um processo de adsorção com oscilação depressão a vácuo. A etapa de compressão resulta em custos de energia e capitaladicionais.
Conforme será discutido, a presente invenção não extrai odióxido de carbono do gás residual para evitar assim o problemasupradiscutido. Além disso, a presente invenção, em virtude da localização darecuperação do dióxido de carbono na instalação de hidrogênio, temvantagens adicionais em relação à arte anterior.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
A presente invenção fornece um método de produzir umacorrente de produto dióxido de carbono a partir de uma instalação dehidrogênio. A instalação de hidrogênio incorpora um reator de gás de síntese,um reator de deslocamento de gás-água localizado à jusante do reator de gásde síntese e uma unidade de adsorção com oscilação de pressão de hidrogêniopara produzir um produto hidrogênio.
De acordo com um método, dióxido de carbono é recuperadode pelo menos parte de uma corrente de gás de síntese produzida pelo reatorde deslocamento de gás-água separando-se dióxido de carbono de pelo menosparte da corrente de gás de síntese em um processo de adsorção com oscilaçãode pressão a vácuo. Esta separação produz uma corrente de gás de síntese ricaem hidrogênio e uma corrente de dióxido de carbono bruto. A corrente dedióxido de carbono bruto é purificada por um processo de destilação àtemperatura subambiente para produzir assim o produto dióxido de carbonocomo um vapor. Uma corrente de alimentação de gás de síntese de hidrogênioé formada pelo menos em parte a partir da corrente rica em hidrogênio e éintroduzida na unidade de adsorção com oscilação de pressão de hidrogêniopara produzir assim o produto hidrogênio.
Conforme fica evidente pela descrição dada anteriormente, odióxido de carbono é retirado da corrente de gás de síntese, e não da correntede gás residual. Além disso, uma vez que dióxido de carbono é removidoantes do processo de adsorção com oscilação de pressão de hidrogênio, arecuperação de hidrogênio vantajosamente será melhorada.
Preferivelmente, o processo de destilação à temperaturasubambiente inclui comprimir e secar a corrente de dióxido de carbono bruto.A corrente de dióxido de carbono bruto é então resfriada até a temperaturasubambiente e removida dentro de uma coluna de remoção para produzir umproduto dióxido de carbono líquido a partir dos produtos de fundo da colunade líquido e da corrente de topo da torre. Uma corrente de produto dióxido decarbono líquido é expandida pelo menos a uma pressão para produzirrefrigeração e em seguida evaporada para produzir pelo menos uma correntede produto dióxido de carbono como o produto dióxido de carbono.
A corrente de dióxido de carbono bruto pode ser seca em umaunidade de secagem que tem um adsorvente submetido a um processo deadsorção com oscilação de temperatura, em que umidade é dessorvida doadsorvente com o uso de uma corrente de gás de regeneração aquecida. Oprocesso de destilação subambiente pode também incluir refinaradicionalmente uma corrente de topo da coluna composta do produtos de topoda coluna para produzir uma corrente de vapor rica em dióxido de carbono euma corrente de vapor pobre em dióxido de carbono. A corrente de vapor ricaem dióxido de carbono é usada como a corrente de gás de regeneração e é emseguida reciclada para um compressor usado na compressão da corrente dedióxido de carbono bruto. A corrente de vapor pobre em dióxido de carbono éreciclada e alimentada, juntamente com a corrente de gás de síntese, noprocesso de adsorção com oscilação de pressão a vácuo. Uma alternativamenos preferível é combinar a corrente de vapor pobre em dióxido de carbonocom a corrente de gás de síntese rica em hidrogênio para formar a corrente dealimentação de gás de síntese de hidrogênio. Conforme será discutido, umaunidade de secagem não tem que ser usada da maneira esboçada. Em um casodesses, a corrente de vapor rica em dióxido de carbono pode ainda serreciclada para um compressor usado na compressão da corrente de dióxido decarbono bruto.
Em qualquer modalidade, oxigênio pode ser cataliticamenteremovido da corrente de dióxido de carbono bruto, tanto antes quanto depoisdo compressor. Oxigênio pode entrar na corrente de dióxido de carbono brutopor meio de vazamento de ar no processo de adsorção com oscilação depressão a vácuo.
Pelo menos parte da corrente de gás de síntese, à montante doprocesso de adsorção com oscilação de pressão a vácuo pode ser seca em umaunidade de secagem que tem um adsorvente submetido a um processo deadsorção com oscilação de temperatura em que umidade é dessorvida doadsorvente com o uso de uma corrente de gás de regeneração aquecida. Em talcaso, o processo de destilação subambiente inclui refinar adicionalmente umacorrente de topo da coluna composta de produtos de topo da coluna paraproduzir uma corrente de vapor rica em dióxido de carbono e uma corrente devapor pobre em dióxido de carbono. A corrente de vapor rica em dióxido decarbono é reciclada para um compressor usado na compressão da corrente dedióxido de carbono bruto e a corrente de vapor pobre em dióxido de carbono éreciclada e alimentada, juntamente com pelo menos parte da corrente de gásde síntese, no processo de adsorção com oscilação de pressão a vácuo. Acorrente rica em hidrogênio pode ser aquecida e usada para formar a correntede gás de regeneração aquecida. No caso em que o reator de gás de síntese éum reformador de metano vapor, a corrente de gás de regeneração aquecidaadicionalmente é constituída de uma corrente de gás residual produzida peloprocesso de adsorção com oscilação de pressão de hidrogênio. Em seguida, acorrente de gás residual é utilizada como parte de um combustível para osqueimadores localizados em uma seção de troca de calor radiante doreformador de metano vapor. Alternativamente, a corrente de gás deregeneração aquecida adicionalmente pode ser constituída da corrente dealimentação contendo hidrocarboneto que é em seguida reagida dentro dostubos de reação cheios de catalisador localizados em uma seção de troca decalor radiante do reformador de metano vapor.
Em uma outra modalidade da presente invenção, umidadepode ser removida de pelo menos parte da corrente de gás de síntese antes doprocesso de adsorção com oscilação de pressão a vácuo e da corrente de gásde síntese bruto no processo de destilação à temperatura subambiente. Parteda umidade é removida de pelo menos parte da corrente de gás de síntese peloresfriamento de pelo menos parte da corrente de gás de síntese para condensara parte da umidade contida nela e pela remoção do condensado resultante depelo menos parte da corrente de gás de síntese em um tambor de separação.
Em qualquer modalidade da presente invenção, o produtodióxido de carbono pode ser comprimido. Além do mais, a corrente de gás desíntese pode ter um teor de dióxido de carbono entre cerca de 12 porcento ecerca de 25 porcento. A corrente de dióxido de carbono bruto pode ter umteor de dióxido de carbono entre cerca de 70 porcento e cerca de 98 porcento,e teor de oxigênio entre 0 e 5.000 ppm. O produto dióxido de carbono podeter uma pureza entre cerca de 98 e 99,9999 porcento de dióxido de carbono eabaixo de 100 ppm de oxigênio. O produto dióxido de carbono pode sercomprimido a uma pressão entre cerca de 1.200 psia e cerca de 2.500 psia(3,45 MPa) e em seguida introduzido em um processo de recuperação de óleomelhorado ou introduzido em um local de armazenamento de dióxido decarbono para seqüestração.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
Embora a especificação conclua com reivindicaçõessalientando distintamente a matéria objeto que os requerentes consideram suainvenção, acredita-se que a invenção será mais bem entendida quandoconsiderada em conjunto com os desenhos anexos, em que:
A figura 1 é uma ilustração esquemática de um fluxograma deprocesso de um reformador de metano vapor e de um sistema de recuperaçãode dióxido de carbono (mostrado dentro das linhas tracejadas) para realizarum método de acordo com a presente invenção;
A figura 2 é uma ilustração esquemática de um processo deadsorção com oscilação de pressão a vácuo usado com relação ao sistema derecuperação de dióxido de carbono utilizado na figura 1;
A figura 3 é uma ilustração esquemática de uma unidade deadsorção com oscilação de pressão a vácuo usada na realização da ilustraçãodo processo da figura 2;
A figura 4 é um gráfico de abertura da válvula da unidadeilustrada na figura 3;
A figura 5 é uma ilustração esquemática de um aparelho usadona realização de um processo de destilação à temperatura subambiente usadono sistema de recuperação de dióxido de carbono ilustrando na figura 1;
A figura 6 é uma ilustração esquemática de uma unidade desecagem suada com relação ao processo de destilação à temperaturasubambiente ilustrado na figura 5;
A figura 7 é uma modalidade alternativa da figura 1;
A figura 8 é uma modalidade alternativa da figura 1;
A figura 9 é uma modalidade alternativa da figura 1;
A figura 10 é uma modalidade alternativa da figura 1;
A figura 11 é uma modalidade alternativa da figura 1; eA figura 12 é uma modalidade alternativa da figura 1.
A fim de evitar repetição na explicação dos desenhos anexos,nas várias figuras, números de referência iguais foram usados para elementoscom uma descrição comum nos desenhos.
DESCRIÇÃO DETALHADA
Com referência à figura 1, está ilustrada uma instalação dehidrogênio 1 que tem um reformador de metano vapor 10 para gerar umacorrente de gás de síntese bruto 12, um reator de deslocamento de gás-água àjusante 14 e um sistema de recuperação de dióxido de carbono 16 pararecuperar dióxido de carbono de uma corrente de gás de síntese 18 na qual oteor de hidrogênio foi deslocado para cima pelo reator de deslocamento degás-água 14.
Na instalação de hidrogênio 1, é provida uma unidade deadsorção com oscilação de pressão 20 para purificar o hidrogênio em umacorrente de produto hidrogênio 22 de uma maneira conhecida. Por exemplo, aunidade de adsorção de hidrogênio 20 pode ter leitos adsorventes operandofora de fase de maneira que, enquanto um leito está adsorvendo oscomponentes não hidrogênio e produzindo produto hidrogênio purificadocomo um produto de topo, um outro leito está sendo regenerado a uma menorpressão que no leito atualmente em linha para produzir o produto hidrogênio.Um exemplo de adsorventes usados para tais propósitos compreende camadasde componentes de carbono e zeólito ativados por alumina. A purificação dacorrente de gás de síntese 18 na unidade de adsorção com oscilação depressão 20 produz uma corrente de gás residual 24 que contém hidrogênio,dióxido de carbono, monóxido de carbono, nitrogênio, metano e outroshidrocarbonetos.
A corrente de gás residual 24 pode ser combinada com umacorrente de gás natural 30 ou outro combustível contendo hidrocarbonetospara formar uma corrente de combustível 32. A corrente de combustível 32 éintroduzida em um queimador localizado em uma seção de troca de calorradiante 34 do reformador de metano vapor 10 juntamente com uma correntecontendo oxigênio 36, por exemplo, ar, para suportar combustão da correntede combustível 32. Uma corrente contendo hidrocarbonetos 38 que podetambém ser gás natural é combinada com uma corrente de vaporsuperaquecido 40 para produzir uma corrente de reagente 42 e introduzida nostubos do reformador tal como o tubo do reformador 44 localizado na seçãoradiante 34 do reformador de metano vapor 10. No reformador de metanovapor 10, hidrocarbonetos reagem com vapor em reações de reforma demetano vapor conhecidas que são endotérmicas por natureza. Calor é supridoao suporte tais como reformadores de metano vapor pela combustão dacorrente de combustível 32. Os gases combustíveis resultantes de talcombustão passam por uma seção convectiva 46 do reformador de metanovapor 10 que tem um trocador de calor de gás de processo 48 e umsuperaquecedor de vapor 50 que forma parte do sistema de geração de vapor.Os gases combustíveis são descarregados como uma corrente de gáscombustível 52 de uma chaminé como gases de chaminé.
A corrente de gás de síntese bruto 12 é resfriada em umacaldeira de gás de processo 54, que, juntamente com o superaquecedor devapor 50, forma parte do sistema de geração de vapor. A caldeira de gás deprocesso 54 serve para resfriar a corrente de gás de síntese bruto 12 a umatemperatura adequada para as reações de deslocamento de gás-água no reatorde deslocamento de gás-água 14 no qual o teor de hidrogênio é ajustado paracima reagindo-se o conteúdo do vapor da corrente de gás de síntese bruto 12com monóxido de carbono. A corrente de gás de síntese resultante 18,também conhecida na arte como corrente deslocada, pode passar através deum aquecedor de alimentação, não ilustrado, mas que, como é conhecido naarte, é usado para aquecer a alimentação contendo hidrocarbonetos 38. Depoisde ter sido aquecida, a alimentação contendo hidrocarbonetos 38 passa atravésde um hidro-reator que converte espécies de enxofre a sulfeto de hidrogênio eem seguida para um leito adsorvente a base de zinco para remover o sulfetode hidrogênio da alimentação. O hidro-reator e o leito adsorvente não estãoilustrados, mas são muito bem conhecidos da arte.
A corrente de gás de síntese 18 passa através de um aquecedorde água de alimentação fervendo 56 que também forma parte do sistema degeração de vapor. O vapor gerado no aquecedor de água de alimentaçãofervendo 56 e a corrente de vapor que surge na caldeira de gás de processo 54são introduzidos em um tambor de vapor. Vapor é extraído do tambor devapor como uma corrente de vapor 58 e em parte forma corrente de vapor 40usada na formação da corrente de reagente 42. Uma outra porção da correntede vapor superaquecido 58 é usada na formação de uma corrente de vapor deexportação 60.
A corrente de gás de síntese 18 passa então através de umrefrigerador tipo aletas-ventilador 66 e em seguida através de um refrigeradorresfriado a água 68 antes de entrar no sistema de adsorção com oscilação depressão 20. A corrente de gás de síntese 18 tem uma pressão entre cerca de200 psia (1,38 MPa) e cerca de 500 psia (3,45 MPa), uma temperatura entrecerca de 60°F (15,6°C) e cerca de 15O0F (65,6°C), preferivelmente entre cercade 90°F (32,3°C) e cerca de IlO0F (43,3°C) e uma composição entre cerca de60 mol porcento e cerca de 80 porcento de hidrogênio, cerca de 12 molporcento e cerca de 25 mol porcento de dióxido de carbono, cerca de 0,1 molporcento a cerca de 5 mol porcento de monóxido de carbono, cerca de 3 molporcento e cerca de 7 mol porcento de metano, até cerca de 5 mol porcento denitrogênio e é saturada com água.
O fluxo da corrente de gás de síntese 18 com relação aosistema de remoção de dióxido de carbono 16 é controlado por válvulas decontrole 70, 72 e 74. Quando válvulas de controle 72 e 74 estão em umaposição fechada e a válvula de controle 70 está em uma posição aberta, umacorrente de alimentação de gás de síntese de hidrogênio 78 formada completamente da corrente de gás de síntese 18 passa para a unidade deadsorção com oscilação de pressão 20, conforme dito anteriormente. Quandoa válvula de controle 70 está em uma posição fechada e as válvulas decontrole 72 e 74 estão ajustadas em posições abertas, a corrente de gás desíntese 18 passa para o sistema de recuperação de dióxido de carbono 16como a corrente 18a e em seguida retorna como uma corrente de gás rica emhidrogênio 76 que consiste em uma corrente de gás de síntese 18 com odióxido de carbono removido e, assim, um menor teor de dióxido de carbonodo que a corrente de gás de síntese 18. A corrente de alimentação de gás desíntese de hidrogênio 78 em tal caso é completamente formada de corrente degás rica em hidrogênio 76 que é roteada para o sistema de adsorção comoscilação de pressão 20 para produção de hidrogênio. Conforme pode-seperceber, o ajuste das válvulas de controle 72 e 74 na posição fechada permiteque atividades de manutenção sejam conduzidas no equipamento contido nosistema de separação de dióxido de carbono 16. A abertura parcial dasválvulas 70 e 72 pode permitir a recuperação de dióxido de carbono de umaporção da corrente de gás de síntese 18 e, como tal, a corrente 18a consisteem uma porção da corrente de gás de síntese 18. A corrente de gás rica emhidrogênio 76 é retornada pela válvula 74 e misturada com a porção restanteda corrente de gás de síntese 18 para formar a corrente de alimentação de gásde síntese de hidrogênio 78 que passa para a unidade de adsorção comoscilação de pressão de hidrogênio 20. Por causa da remoção do dióxido decarbono da corrente de gás de síntese 18, a carga na unidade de adsorção comoscilação de pressão de hidrogênio 20 é reduzida. É possível que arecuperação de hidrogênio possa melhorar em até 0,5 porcento.
A fim de recuperar o dióxido de carbono na unidade derecuperação de dióxido de carbono 16, a corrente 18a é introduzida em umprocesso de adsorção com oscilação de pressão a vácuo conduzido na unidade80. Isto produz corrente de gás de síntese rica em hidrogênio 76 e umacorrente de dióxido de carbono bruto 82. A corrente de dióxido de carbonobruto 82 é purificada adicionalmente em um processo de destilaçãosubambiente a ser discutido.
Com referência à figura 2, a unidade 80 pode incorporar umprocesso que inclui dez etapas e um aparelho que inclui seis leitos (Ala A6)e está ilustrado na figura 3. Cada um dos seis leitos (Al a A6) contém umacamada de adsorvente de alumina para adsorver umidade, e adsorvente desílica gel para adsorver o dióxido de carbono. As posições de válvulas noaparelho 10 para realizar o processo da figura 2 estão ilustradas na figura 4.As válvulas que utilizam posicionadores de válvula são empregadas paracontrolar o fluxo com propósitos conhecidos na arte. Deve-se perceber quepressões e as durações das etapas mostradas têm propósitos apenasilustrativos. As etapas de processo no geral incluem:
1. Etapa de Alimentação: Corrente 18a a alta pressão (porexemplo, cerca de 375 psia) e produzida pelo reator de deslocamento de gás-água 14 é desviada para a unidade 80. A corrente de gás rica em hidrogênio76 é processada adicionalmente sozinha ou com a corrente de gás de sínteseremanescente 18 na unidade de adsorção com oscilação de pressão dehidrogênio 20. Depois de um tempo predeterminado, ou depois da quebra dodióxido de carbono do leito na corrente 18a, a etapa de alimentação éterminada.
2. Despressurização co-corrente (CoC) 1 (DPI): O leito deadsorção com oscilação de pressão a vácuo de dióxido de carbono ("VPSA"),que terminou a etapa de alimentação está agora a uma alta pressão dealimentação (por exemplo, 100-500 psia (0,69-3,45 MPa)), é despressurizadaa uma média pressão (por exemplo, 80-400 psia (0,55-2,76 MPa) na mesmadireção (mostrada na figura 2) ou em direção oposta (não mostrada na figura2) do fluxo de alimentação.3. Despressurização co-corrente (CoC) 2 (DP2): O leito VPSAde dióxido de carbono, que está agora a uma certa pressão média (porexemplo, 80-400 psia), é despressurizada adicionalmente a uma menorpressão (por exemplo, 60-300 psia (0,41-2,07 MPa)) na mesma direção(mostrada na figura 2) ou em direção oposta (não mostrada na figura 2) dofluxo de alimentação.
4. Despressurização co-corrente (CoC) 3 (DP3): O leito VPSAde dióxido de carbono, que está agora a uma certa pressão média (porexemplo, 60-300 psia (0,41-2,07 MPa)), é despressurizado adicionalmente auma menor pressão (por exemplo, 50-200 psia (0,34-1,38 MPa)) na mesmadireção (mostrada na figura 2) ou na direção oposta (não mostrada na figura2) do fluxo de alimentação.
5. Despressurização final (DPf): O leito VPSA de dióxido decarbono, que está agora a uma pressão menor que no início da etapa 4 (cercade 50-200 psia (0,34-1,38 MPa)) é despressurizado adicionalmente a umapressão próxima da ambiente (cerca de 20 psia (0,14 MPa)) na mesma direção(não mostrada na figura 2) e/ou na direção oposta (mostrada na figura 2) aofluxo de alimentação para produzir produto dióxido de carbono 610 mostradona figura 8. Esta corrente pode constituir parte da corrente de dióxido decarbono bruto 28.
6. Evacuação: O leito VPSA de dióxido de carbono, que estáagora próximo à pressão ambiente (cerca de 20 psia), é evacuado até umabaixa pressão predeterminada, uma pressão subambiente (cerca de 1-12 psia(0,01-0,08 MPa)) na mesma direção (não mostrada na figura 2) ou na direçãooposta (mostrada na figura 2) ao fluxo de alimentação por uma bomba devácuo 609. O gás proveniente do leito em evacuação (corrente 608 na figura
3) constitui parte da corrente de dióxido de carbono bruto 82. Opcionalmente,a corrente 608 pode ser comprimida ainda mais usando um soprador (nãomostrado) antes de passar para o tanque de produto 612.7. Equalização de Pressão Contracorrente (CcC) 3 (PE3): Oleito evacuado está agora com pressão equalizada com uma faixa de pressãodo gás produzido na etapa 4 (DP3) (isto é, cerca de 50-200 psia (0,34-1,38MPa)) na mesma direção (não mostrada na figura 2) ou em direção oposta(mostrada na figura 2) ao fluxo de alimentação. Esta etapa aumenta arecuperação de dióxido de carbono, mantendo o dióxido de carbono da etapa4 no sistema BP SA. Isto minimiza a perda de dióxido de carbono pelaeliminação da necessidade de levar o dióxido de carbono para uma correnteresidual.
8. Equalização de Pressão Contracorrente (CcC) 2 (PE2): Apressão do leito equalizada na etapa 7 está agora na pressão equalizada a umafaixa de pressão do gás produzido na etapa 3 (DP2) (isto é, cerca de 60-300psia (0,41-2,07 MPa)) na mesma direção (não mostrada na figura 2) ou emdireção oposta (mostrada na figura 2) ao fluxo de alimentação. Esta etapaaumenta a recuperação de dióxido de carbono, mantendo o dióxido decarbono da etapa 3 na unidade 80. Isto minimiza a perda de dióxido decarbono pela eliminação da necessidade de levar o dióxido de carbono parauma corrente residual.
9. Equalização de Pressão Contracorrente (CcC) 1 (PE1): Apressão do leito equalizada na etapa 8 tem adicionalmente a pressãoequalizada a uma faixa de pressão do gás produzido pela etapa 2 (DPl) (istoé, cerca de 80-400 psia (0,55-2,76 MPa)) na mesma direção (não mostrada nafigura 2) ou em direção oposta (mostrada na figura 2) ao fluxo dealimentação. Esta etapa aumenta ainda mais a recuperação de dióxido decarbono, mantendo o dióxido de carbono da etapa 2 na unidade 80. Istominimiza a perda de dióxido de carbono pela eliminação da necessidade delevar o dióxido de carbono para uma corrente residual.
10. Ré-pressurização FeRP): O leito com pressão equalizada éré-pressurizado a uma pressão de alimentação (100-500 psia (0,69-3,45 MPa))tanto por um gás de alimentação quanto por parte do efluente gerado de umoutro leito na etapa 1 (isto é, efluente de alimentação). Após ré-pressurizaçãona pressão de alimentação, este leito fica agora pronto para voltar para a etapa1.
Conforme mostrado adicionalmente na figura 2, a corrente dedióxido de carbono bruto 82 é formada de dióxido de carbono das correntes608 (etapa 7) e 610 (etapa 6) e descarregada do tanque de produto 612.Espera-se que a corrente de dióxido de carbono bruto 82 tenha um nível depureza de dióxido de carbono de aproximadamente 80 mols porcento, oumais. O processo de dez etapas descrito é para um ciclo para um leito naunidade BPSA de dióxido de carbono. As dez etapas citadas são realizadas deuma maneira cíclica, de maneira tal que a entrada de alimentação e o efluentede alimentação da etapa 1 sejam contínuos. Isto garante que a bomba devácuo 609 opera continuamente, e que não haja interrupção na entrada dealimentação na unidade 80 ou na unidade de adsorção com oscilação depressão de hidrogênio 20. Deve-se notar que as pressões e as durações dasetapas estão mostradas apenas com propósitos de ilustração, e que, conformeversados na técnica podem perceber, outras combinações de pressões e etapaspodem ser usadas. Na unidade 80, conforme descrito, o gás produzido durantea despressurização final é misturado com o gás evacuado da etapa número 6.Conseqüentemente, a perda de hidrogênio é mínima, ou nula, na unidade 80.
A corrente de dióxido de carbono bruto 82 contém entre cercade 70 porcento em volume e cerca de 98 porcento em volume de dióxido decarbono depois da unidade 80. O restante da corrente de dióxido de carbonobruto 82 é hidrogênio, monóxido de carbono, metano e nitrogênio, caso haja.A corrente de dióxido de carbono bruto 82 é purificada adicionalmente em umprocesso de destilação subambiente que começa comprimindo a corrente dedióxido de carbono bruto 84 em um compressor 700 a uma pressão entrecerca de 100 psia (0,69 MPa) e cerca de 1.000 psia (6,9 MPa), maispreferivelmente entre cerca de 300 psia (2,07 MP) e cerca de 800 psia (5,52mpA). A pressão ideal dependerá da contração de dióxido de carbono. Porexemplo, a uma concentração de dióxido de carbono de dióxido de carbono95 porcento na corrente de dióxido de carbono bruto 82, uma pressão entrecerca de 300 psia (2,07 MPa) e cerca de 500 psia (3,45 MPa) será preferida. Auma concentração de cerca de 80 porcento, uma pressão entre cerca de 500psia (3,45 MPa) e cerca de 800 psia (5,52 MPa) será preferida.
Depois da compressão, a corrente de dióxido de carbono bruto82 é então resfriada em um refrigerador 702 para remover o calor dacompressão e assim condensar umidade presente na corrente de dióxido decarbono bruto 82. O condensado resultante é removido introduzindo-se acorrente de dióxido de carbono em um tambor de separação 704 e a umidadeseparada é descarregada como uma corrente de água 706. A corrente dedióxido de carbono bruto 82 é seca adicionalmente na unidade de secagem708, a ser discutida com detalhes a seguir, e em seguida introduzida em umacaixa fria 710.
Com referência adicional à figura 5, na caixa fria 710, acorrente de dióxido de carbono bruto 82 é introduzida em um trocador decalor principal 720 no qual ela é parcialmente resfriada e em seguidaintroduzida em um refervedor 722 que serve para produzir uma fervura ouiniciar uma fase de vapor ascendente dentro de uma coluna de remoção 724.A corrente de dióxido de carbono bruto 82 é então novamente introduzida notrocador de calor principal 720 no qual ela é completamente resfriada paraliqüefazer pelo menos parcialmente a corrente de dióxido de carbono bruto82. A corrente de dióxido de carbono bruto 82 é então introduzida em umaválvula de expansão 726 na coluna de remoção 724 para iniciar uma faselíquida descendente dentro de tal coluna.
Como é bem conhecido na arte, a coluna de remoção 724,preferivelmente, tem empacotamento estruturado para entrar em contato coma fase vapor ascendente seguinte através do empacotamento com um filmelíquido descendente da fase líquida. Outros elementos em contato vapor-líquido conhecidos na arte poderiam ser usados como bandejas de peneira.Em decorrência do contato, a fase líquida descendente torna-se cada vez maisrica em dióxido de carbono, o componente menos volátil e a fase vaporascendente torna-se cada vez mais rica em impurezas que têm uma maiorvolatilidade do que o dióxido de carbono. A corrente de dióxido de carbonobruto 82 que foi derivada da corrente de gás de síntese 18 contém dióxido decarbono e impurezas tais como hidrogênio, monóxido de carbono e metano.Uma vez que todas tais impurezas são mais voláteis que o dióxido de carbono,elas serão removidas do líquido descendente para produzir corrente de topo dacoluna pobre em dióxido de carbono e produtos de fundo da coluna de líquidoricos em dióxido de carbono .
A corrente de topo da coluna 728 pode ser extraída da colunade remoção 724 que é composta de produtos de topo da coluna pobres emdióxido de carbono e refinada adicionalmente. Isto é realizado introduzindo-se a corrente de topo da coluna 728 em um trocador de calor auxiliar 730 deforma que a corrente de topo de dióxido de carbono 728 seja liqüefeita pelomenos parcialmente. A corrente de topo de dióxido de carbono 730 é entãointroduzida em um separador de fases 732 para produzir uma corrente devapor pobre em dióxido de carbono 734 e uma corrente de líquido rica emdióxido de carbono 736. A corrente de líquido rica em dióxido de carbono736 é expandida dentro de uma válvula de expansão 738 e passa entãojuntamente com a corrente de vapor pobre em dióxido de carbono 734 para otrocador de calor auxiliar 730. A válvula de expansão 738 fornecerefrigeração para a liquefação parcial da corrente de topo de dióxido decarbono 728. A corrente de líquido rica em dióxido de carbono 736 então éevaporada dentro do trocador de calor principal 720 para formar corrente devapor rica em dióxido de carbono 737, e a corrente de vapor pobre emdióxido de carbono 734 aquece ainda mais dentro do trocador de calorprincipal 720.
A corrente de vapor rica em dióxido de carbono 737 é usadapara regenerar a unidade de secagem 708 e é em seguida reciclada para umestágio apropriado de compressão do compressor 700 que é tal que a correntepossa conter cerca de 98 porcento em volume de dióxido de carbono. A esterespeito, a corrente de vapor rica em dióxido de carbono 737 pode ter umapressão entre cerca de 50 psia (0,34 MPa) e cerca de 150 psia (1,03 MPa) epode conter entre cerca de 10 porcento e cerca de 15 porcento do dióxido decarbono na corrente de dióxido de carbono bruto 82. A reciclagem de talcorrente é calculada para poder aumentar a recuperação de dióxido decarbono da corrente de dióxido de carbono bruto em mais que cerca de 99porcento. A corrente de vapor pobre em dióxido de carbono 734 épreferivelmente reciclada para a unidade 80, uma vez que sua concentração dedióxido de carbono é maior que a da corrente de gás de síntese 18 e podeconter entre cerca de 20 mol porcento e cerca de 30 mol porcento de dióxido de carbono.
Uma corrente de produto dióxido de carbono 742 como umlíquido pode ser extraída da coluna de remoção 724 que é composta deprodutos de fundo da coluna de líquido rica em dióxido de carbono. A fim degerar refrigeração, a corrente de produto dióxido de carbono 742 pode serdividida em correntes subsidiárias 746 e 748, e a corrente subsidiária 746 éexpandida a uma menor pressão pelo uso da válvula de expansão 750, e acorrente subsidiária 748 é expandida a uma maior pressão com o uso daválvula de expansão 752. Ambas as correntes subsidiárias 746 e 748 são entãoevaporadas no trocador de calor principal 720. A corrente subsidiária demenor pressão resultante 748 é introduzida em um estágio intermediário docompressor de produto 754. Conforme pode-se perceber, a corrente deproduto dióxido de carbono 742 poderia ser expandida a uma única pressão.Entretanto, conforme pode-se perceber, isto não seria tão eficiente do pontode vista de energia quanto na modalidade ilustrada.
A corrente de produto comprimido resultante 756 pode serintroduzida em uma tubulação para transportá-la para o campo de óleo para oprocesso de recuperação de óleo melhorado no qual a corrente de produtocomprimida é introduzida em um poço de injeção para levar óleo dentro docampo de óleo para poços de produção. Alternativamente, dióxido de carbonopode ser levado para um local de seqüestração para armazenamentopermanente do dióxido de carbono. Tais processos tipicamente exigemdióxido de carbono a uma pressão entre cerca de 1.200 psia (1,38 MPa) ecerca de 2.500 psia (3,45 MPa). A este respeito, tipicamente uma corrente degás de síntese 18 tem um teor de dióxido de carbono entre cerca de 12porcento e cerca de 25 porcento. A invenção supradiscutida pode ser operadade maneira tal que a corrente de dióxido de carbono bruto tenha um teor dedióxido de carbono entre cerca de 70 porcento e cerca de 98 porcento, e teorde oxigênio entre 0 e 5.000 ppm. Adicionalmente, particularmente no caso derecuperação de óleo melhorada, o produto dióxido de carbono deve ter umapureza entre cerca de 98 e 99,9999 porcento de dióxido de carbono e abaixode 100 ppm de oxigênio, preferivelmente abaixo de 10 ppm de oxigênio.
Com referência à figura 6, está ilustrada uma modalidade daunidade de secagem 708. A unidade de secagem 708 tem dois leitos 800 e 802contendo um adsorvente de alumina. Quando o leito 800 está em linhaabsorvendo umidade da corrente de dióxido de carbono bruto 82, as válvulas806 e 808 estão abertas. As válvulas 810 e 812 estão fechadas. Nestemomento, o leito 802 está sendo regenerado, com tais propósitos, o leito 802 ésubmetido a despressurização, aquecimento para dessorver a umidadepreviamente adsorvida, resfriamento e em seguida ré-pressurização para levaro leito 802 de volta para a linha, e adsorção.
Durante a despressurização, a válvula de desvio do secador814 é ajustada na posição aberta e a corrente de vapor rica em dióxido decarbono 737 usada para a regeneração desvia do leito 802 e escoa para ocompressor 700 depois de ter sido resfriada no refrigerador 819. A válvula816 é ajustada em uma posição aberta, permitindo que o leito 802despressurize. Depois que o leito 802 é despressurizado, a válvula 814 fecha eas válvulas 816, 817e818 abrem, permitindo que a corrente de vapor rica emdióxido de carbono 737 passe através de um aquecedor 820 para aquecer acorrente de vapor rica em dióxido de carbono 737 a uma temperatura entrecerca de 300°F e 600°F (148,9 e 315,6°C), passe através do leito 802 e sejadescarregada no compressor 700 depois de ter passado pelo refrigerador 819.Isto faz com que umidade seja dessorvida do adsorvente dentro do leito 802.O leito 802 é então resfriado abrindo-se a válvula de desvio do aquecedor 826e fechando a válvula de regeneração 818. Depois do resfriamento, a válvulade desvio do aquecedor 826 e as válvulas 816 e 817 são fechadas e a válvulade desvio do secador 814 abre. Neste momento, a válvula 828 é aberta,permitindo que parte do dióxido de carbono bruto contido na corrente dedióxido de carbono bruto 82 entre no leito 802 com propósitos de ré-pressurização. Uma vez re-pressurizadas, as válvulas 806 e 808 são ajustadasem uma posição aberta, e as válvulas 828 e 830 são ajustadas em posiçõesabertas, permitindo que o leito 802 seja colocado de novo em linha, e o leito800 seja regenerado ao mesmo tempo que o leito 802, e com o uso de válvulas810e812. O processo é contínuo para permitir fluxo contínuo.
Deve-se notar que, embora o processo de destilação àtemperatura subambiente citado seja preferido, existem outros tipos deprocessos de destilação, conhecidos na arte que são possíveis. Por exemplo, ouso de sucessivas colunas para refinar ainda mais a corrente de topo da coluna728. Também, embora a unidade de secagem seja preferida, outros tipos deunidade de secagem são possíveis de acordo com o escopo da presenteinvenção, bem conhecidos na arte. De fato, trocadores de calor reversíveisconhecidos poderiam ser usados, a despeito da maior despesa e menoreficiência.
Com referência à figura 7, está ilustrada uma modalidadealternativa da figura 1, na qual a corrente de vapor pobre em dióxido decarbono 734 está combinada com uma corrente de gás de síntese rica emhidrogênio 76 para formar uma corrente de alimentação de hidrogênio 78.
Com referência figura 8, está mostrada uma modalidadealternativa da figura 1 na qual oxigênio na corrente de dióxido de carbonobruto 84 é removido por uma unidade desoxo 758 do tipo que contém umleito catalítico conhecido. Embora a unidade desoxo 758 esteja ilustradalocalizada diretamente à jusante do compressor 700, ela poderia também estarlocalizada à montante do compressor 700. A unidade desoxo 758 podetambém ficar localizada à jusante da caixa fria 710 para remover oxigênio dacorrente de vapor pobre em dióxido de carbono 734. Também uma outraalternativa é colocar a unidade desoxo 758 à montante da unidade PSA dehidrogênio 20 para remover oxigênio da corrente rica em hidrogênio 78. Aunidade de adsorção com oscilação de pressão a vácuo 80 durante uma etapade evacuação introduziria oxigênio no sistema, que poderia apresentarproblemas de segurança e pureza. A unidade desoxo 758 elimina taispreocupações, removendo tal oxigênio.
Com referência às figuras 9, 10 e 11, um secador 760 domesmo tipo da unidade de secagem 708 pode ser posicionada à montante daunidade de dessorção com oscilação de pressão a vácuo 80. Nas modalidadesilustradas nessas figuras, toda ou parte da corrente de gás de síntese 18 éusada como a corrente a ser seca no lugar da corrente de dióxido de carbonobruto 82. na figura 9, a corrente de regeneração é corrente de gás rica emhidrogênio 76. Na figura 10, a corrente de regeneração é a corrente de gásresidual 24 e, na figura 10, a corrente de regeneração é a corrente contendohidrocarbonetos 36 a reagir dentro do reformador de metano vapor 11. Deve-se lembra que a corrente de regeneração no caso da unidade de secagem 708 écorrente de vapor rico em dióxido de carbono 737. Conforme mostrado nafigura 12, também uma opção adicional é resfriar a corrente 18a em umaunidade de resfriamento 762 para condensar seu teor de umidade. A corrente18a é então introduzida em um tambor de separação 764 para desprender ocondensado da corrente de gás de síntese. A unidade de secagem 708 émantida nesta modalidade. Nas modalidades mostradas nas figuras 9 a 11, acompleta remoção de umidade impede qualquer possibilidade de dióxido decarbono e água condensarem para formar ácido carbônico corrosivo noequipamento, tal como o compressor de dióxido de carbono bruto,componentes da unidade com oscilação de pressão a vácuo (tais como vasos,válvulas e soprador de dióxido de carbono) e tubulação que conecta essasunidades. Tambores de separação de água normalmente usados entre estágiosdo compressor de dióxido de carbono bruto multi-estágios são tambémeliminados. A modalidade mostrada na figura 12 também oferece alguns dosmesmos benefícios supramencionados, pela remoção de umidade suficientede maneira a manter a corrente de dióxido de carbono bruto 82 acima doponto de orvalho para impedir qualquer condensação.
Exemplo 1
O exemplo calculado seguinte descreve os detalhes de váriascorrentes. A modalidade mostrada na figura 2 foi usada para reportar osresultados mostrados na tabela 1. Os valores são baseados nos dadosexperimentais para a unidade de adsorção com oscilação de pressão a vácuode dióxido de carbono 80 e unidade de adsorção com oscilação de pressão dehidrogênio 20.
A recuperação geral de dióxido de carbono no exemplo citadofoi cerca de 85 porcento, com base na quantidade de dióxido de carbono nacorrente de gás de síntese 18. Se a corrente de vapor pobre em dióxido decarbono 734 for reciclada e misturada com a corrente de gás de síntese 18 deacordo com a modalidade mostrada na figura 1, então a recuperação geral dedióxido de carbono pode ser aumentada para cerca de 95 porcento.
Tabela 1
<table>table see original document page 26</column></row><table>
* Depois da descarga na extremidade quente do trocador de calor principal720
Embora a presente invenção tenha sido descrita com relação amodalidades preferidas, como versados na técnica podem perceber, inúmerasmudanças, adições e omissões podem ser feitas sem fugir do espírito e escopoda presente invenção, apresentada nas reivindicações atualmente pendentes.

Claims (12)

1. Método para produzir uma corrente de produto dióxido decarbono a partir de uma corrente de gás de síntese formada em uma instalaçãode hidrogênio que tem um reator de gás de síntese, um reator de deslocamentode gás-água localizado à jusante do reator de gás de síntese para formar acorrente de gás de síntese, e uma unidade de adsorção com oscilação depressão de hidrogênio para produzir um produto hidrogênio recuperado dacorrente de gás de síntese, caracterizado pelo fato de que compreende:recuperar dióxido de carbono de pelo menos parte de umacorrente de gás de síntese pela separação do dióxido de carbono de pelomenos parte da corrente de gás de síntese em um sistema de adsorção comoscilação de pressão a vácuo, para produzir assim uma corrente de gás desíntese rica em hidrogênio e uma corrente de dióxido de carbono bruto, epurificar a corrente de dióxido de carbono bruto por um processo dedestilação à temperatura subambiente para produzir assim o produto dióxidode carbono como um vapor; eformar uma corrente de alimentação de gás de síntese dehidrogênio pelo menos em parte a partir da corrente rica em hidrogênio eintroduzir a corrente de gás de síntese de hidrogênio na unidade de adsorçãocom oscilação de pressão de hidrogênio, para produzir assim produtohidrogênio.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o processo de destilação à temperatura subambiente incluicomprimir e secar a corrente de dióxido de carbono bruto, resfriar a correntede dióxido de carbono bruto à temperatura subambiente, remover a correntede dióxido de carbono bruto dentro de uma coluna de remoção para produzirum produto dióxido de carbono líquido de produtos de fundo da coluna delíquido e um produto de topo da torre, expandir a corrente de produto dióxidode carbono líquido pelo menos a uma pressão para produzir refrigeração,evaporar a corrente de produto dióxido de carbono líquido para produzir pelomenos uma corrente de produto dióxido de carbono como o produto dióxidode carbono.
3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que:a corrente de dióxido de carbono bruto é seca em uma unidadede secagem que tem um adsorvente sujeito a um processo de adsorção comoscilação de temperatura em que umidade é dessorvida do adsorvente com ouso de uma corrente de gás de regeneração aquecida;o processo de destilação subambiente inclui refinaradicionalmente uma corrente de topo da coluna composta de produtos de topoda coluna para produzir uma corrente de vapor rica em dióxido de carbono euma corrente de vapor pobre em dióxido de carbono;a corrente de vapor rica em dióxido de carbono é usada como acorrente de gás de regeneração e é em seguida reciclada para um compressorusado na compressão da corrente de dióxido de carbono bruto; ea corrente de vapor pobre em dióxido de carbono é reciclada ealimentada, juntamente com a corrente de gás de síntese, no processo deadsorção com oscilação de pressão a vácuo.
4. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que:a corrente de dióxido de carbono bruto é seca em uma unidadede secagem que tem um adsorvente sujeito a um processo de adsorção comoscilação de temperatura em que umidade é dessorvida do adsorvente com ouso de uma corrente de gás de regeneração aquecida;o processo de destilação subambiente incluiu refinaradicionalmente uma corrente de topo da coluna composta de produtos de topoda coluna para produzir uma corrente de vapor rica em dióxido de carbono euma corrente de vapor pobre em dióxido de carbono;a corrente de vapor rica em dióxido de carbono é usada como acorrente do gás de regeneração e é em seguida reciclada para um compressorusado na compressão da corrente de dióxido de carbono bruto; ea corrente de vapor pobre em dióxido de carbono é combinadacom a corrente de gás de síntese rica em hidrogênio para formar a corrente dealimentação de gás de síntese de hidrogênio.
5. Método de acordo com a reivindicação 3 ou reivindicação 4,caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente removercataliticamente oxigênio da corrente de dióxido de carbono bruto tanto antesquanto depois do compressor.
6. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que:o processo de destilação subambiente inclui refinaradicionalmente uma corrente de topo da coluna composta de produtos de topoda coluna para produzir uma corrente de vapor rica em dióxido de carbono euma corrente de vapor pobre em dióxido de carbono;a corrente de vapor rica em dióxido de carbono é recicladapara um compressor usado na compressão da corrente de dióxido de carbonobruto; ea corrente de vapor pobre em dióxido de carbono é reciclada ealimentada, juntamente com pelo menos parte da corrente de gás de síntese,no processo de adsorção com oscilação de pressão a vácuo.
7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de que:pelo menos parte da corrente de gás de síntese, à montante doprocesso de adsorção com oscilação de pressão a vácuo, é seca em umaunidade de secagem que tem um adsorvente sujeito a um processo deadsorção com oscilação de temperatura em que umidade é dessorvida doadsorvente com o uso de uma corrente de gás de regeneração aquecida; ea corrente rica em hidrogênio é aquecida e usada para formar acorrente de gás de regeneração aquecida.
8. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de que: o reator de gás de síntese é um reformador de metano vapor; epelo menos parte da corrente de gás de síntese, à montante doprocesso de adsorção com oscilação de pressão a vácuo, é seca em umaunidade de secagem que tem um adsorvente sujeito a um processo deadsorção com oscilação de temperatura em que umidade é dessorvida doadsorvente com o uso de uma corrente de gás de regeneração aquecida; ea corrente de gás de regeneração aquecida adicional éconstituída de uma corrente de gás residual produzida pelo processo deadsorção com oscilação de pressão de hidrogênio que é em seguida utilizadacomo parte de um combustível para queimadores localizados em uma seçãode troca de calor radiante do reformador de metano vapor.
9. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de que:o reator de gás de síntese é um reformador de metano vapor; epelo menos parte da corrente de gás de síntese, à montante doprocesso de adsorção com oscilação de pressão a vácuo, é seca em umaunidade de secagem que tem um adsorvente sujeito a um processo deadsorção com oscilação de temperatura em que umidade é dessorvida doadsorvente com o uso de uma corrente de gás de regeneração aquecida; ea corrente de gás de regeneração aquecida adicional éconstituída da corrente de alimentação contendo hidrocarbonetos que é emseguida reagida dentro de tubos de reação cheios com catalisador localizadosem uma seção de troca de calor radiante do reformador de metano vapor.
10. Método de acordo com a reivindicação 3 ou reivindicação 4,caracterizado pelo fato de que:umidade é removida de pelo menos parte da corrente de gás desíntese antes do processo de adsorção com oscilação de pressão a vácuo e dacorrente de gás de síntese bruto no processo de destilação à temperaturasubambiente; eparte da umidade é removida de pelo menos parte da correntede gás de síntese pelo resfriamento de pelo menos parte da corrente de gás desíntese para condensar a parte da umidade contida nela e removercondensados resultantes de pelo menos parte da corrente de gás de síntese emum tambor de separação.
11. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que compreende adicionalmente comprimir o produto dióxido decarbono.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizadopelo fato de que compreende adicionalmente:a corrente de gás de síntese que tem um teor de dióxido decarbono entre cerca de 12 porcento e cerca de 25 porcento;a corrente de dióxido de carbono bruto tem um teor de dióxidode carbono entre cerca de 70 porcento e cerca de 98 porcento, e teor deoxigênio entre 0 e 5.000 ppm;o produto dióxido de carbono tem uma pureza entre cerca de-98 e 99,9999 porcento de dióxido de carbono e abaixo de 100 ppm deoxigênio;o produto dióxido de carbono é comprimido a uma pressãoentre cerca de 1.200 psia (1,38 MPa) e cerca de 2.500 psia (17,24 MPa); epelo menos uma corrente de dióxido de carbono é introduzidaem um processo de recuperação de óleo melhorado ou introduzida no local dearmazenamento de dióxido de carbono para seqüestração.
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