ES2219252T3 - Procedimiento psa para la eliminacion de dioxido de carbono de un gas humedo a temperatura elevada. - Google Patents

Procedimiento psa para la eliminacion de dioxido de carbono de un gas humedo a temperatura elevada.

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ES2219252T3 ES00127272T ES00127272T ES2219252T3 ES 2219252 T3 ES2219252 T3 ES 2219252T3 ES 00127272 T ES00127272 T ES 00127272T ES 00127272 T ES00127272 T ES 00127272T ES 2219252 T3 ES2219252 T3 ES 2219252T3
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Abstract

Un proceso de adsorción por oscilación de presión para la separación de una mezcla de gases de alimentación (27) conteniendo al menos un componente adsorbible, incluyendo los pasos de: (a) introducir a una temperatura elevada y a una presión elevada dicha mezcla de gases de alimentación (27) en un extremo de alimentación (15a, 20a, 25a) de una columna adsorbente (15, 20, 25) conteniendo un adsorbente que adsorbe preferentemente dicho al menos único componente adsorbible a dicha temperatura y presión elevadas, sacando de un extremo de producto (15b, 20b, 25b) de dicha columna adsorbente (15, 20, 25) un primer efluente adsorbente agotado de dicho al menos único componente adsorbible; (b) despresionizar dicha columna adsorbente (15, 20, 25) extrayendo de ella un gas de despresionización enriquecido en dicho al menos único componente adsorbible; (c) purgar dicha columna adsorbente (15, 20, 25) a presión subatmosférica introduciendo en dicha columna adsorbente (15, 20, 25) un gas y sacando de dicha columna absorbente (15, 20, 25) un segundo efluente adsorbente incluyendo una mezcla de dicho al menos único componente adsorbible y el gas; (d) presionizar dicha columna adsorbente (15, 20, 25) introduciendo en dicha columna adsorbente (15, 20, 25) un gas presionizante agotado de dicho al menos único componente adsorbible; y (e) repetir los pasos (a) a (d) de forma cíclica, caracterizado porque (f) el vapor calentado a una temperatura a o cerca de la de dicha mezcla de gases de alimentación (27) se usa como gas de purga, porque en dicho paso (d) dicha columna adsorbente (15, 20, 25) es presionizada a aproximadamente dicha presión elevada, porque (g) inmediatamente después de dicho paso de purga (c) dicho proceso incluye el paso adicional de quitar H2O de dicha mezcla de dicho al menos único componente adsorbible y H2O por condensación para obtener dicha corriente de gas rica en dicho al menos único componente adsorbible.

Description

Procedimiento PSA para la eliminación de dióxido de carbono de un gas húmedo a temperatura elevada.
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere a procesos de adsorción por oscilación de presión y vacío para la separación y recuperación de algunos componentes gaseosos tal como dióxido de carbono de mezclas de gases calientes conteniendo una cantidad sustancial de vapor de agua.
Muchos procesos químicos, metalúrgicos y de producción de energía dan lugar a la liberación de dióxido de carbono a la atmósfera que produce varios problemas ambientales tal como el calentamiento global. Si el consumo de combustibles fósiles continúa creciendo a la velocidad actual, se estima que el dióxido de carbono descargado por la combustión de combustibles fósiles elevará por sí mismo la temperatura atmosférica media de la tierra en varios grados en los próximos treinta a sesenta años. Así, es deseable quitar y/o recuperar dióxido de carbono de estos gases por razones medioambientales. También es deseable separar y recuperar dióxido de carbono de varios gases mezclados para usos adicionales, por ejemplo, la fabricación de CO_{2} líquido, o uso de CO_{2} como un material químico para la fabricación de otros productos químicos tal como metanol.
Las formas conocidas de separar y recuperar dióxido de carbono a partir de gases mezclados incluyen (1) absorción selectiva de dióxido de carbono por un solvente físico o químico; (2) permeación selectiva de dióxido de carbono a través de una membrana polimérica; y (3) adsorción selectiva de dióxido de carbono por un proceso de adsorción por oscilación de presión o vacío.
La separación de un gas mezclado bajo el primer método, absorción selectiva, puede producir un producto de dióxido de carbono que tiene un alto grado de pureza, por ejemplo, superior a 99% dióxido de carbono, y una mezcla resultante de gases que es virtualmente libre de dióxido de carbono, por ejemplo, inferior a 100 ppm. En general, los solventes utilizados bajo métodos de absorción selectiva se pueden regenerar calentando con vapor, que produce una corriente de producto enriquecida con dióxido de carbono. Sistemas típicos para separar dióxido de carbono de gases mezclados que utilizan absorción selectiva se describen en "Gas and Liquid Sweetening", 2ª edición., págs. 98-155, por Dr. R.N. Maddox y publicado por John M. Campbell, 1974.
El segundo método, separación por membrana, logra la separación de dióxido de carbono de un gas mezclado poniendo en el recorrido de flujo del gas mezclado una membrana capaz de permear selectivamente dióxido de carbono, diferenciando la presión a través de la membrana, y pasando el gas mezclado a través de esta membrana. La separación de un gas mezclado bajo este método produce en general un producto enriquecido con dióxido de carbono, pero no puro, a presión baja y un gas efluente a alta presión conteniendo una cantidad de dióxido de carbono diluido, por ejemplo, inferior a 2 mol por ciento. Una técnica y aparato para tal separación por membrana de gases se describen en "Spiral-Wound Permeators For Purification and Recovery", págs. 37, por N.J. Schell y C.D. Houston, Chem. Eng. Prog., 33 (1982).
El tercer método, adsorción por oscilación de presión o vacío, efectúa la separación de dióxido de carbono de un gas mezclado por un procedimiento que incluye comprimir el gas mezclado y ponerlo en contacto con un adsorbente, como por ejemplo, zeolitas o carbonos activados, induciendo por ello la adsorción selectiva de dióxido de carbono, y reduciendo después la presión, desorbiendo por lo tanto el dióxido de carbono adsorbido. Bajo los sistemas de adsorción por oscilación de presión, se toma selectivamente CO_{2} del gas mezclado a alta presión parcial de CO_{2} por el adsorbente, y el CO_{2} se libera del adsorbente bajando la presión parcial de fase de gas superincumbente de CO_{2}. Se puede diseñar un sistema de adsorción por oscilación de presión o vacío para producir una corriente esencialmente libre de dióxido de carbono, por ejemplo, inferior a 100 ppm, a presión de gas de alimentación, y una corriente enriquecida en dióxido de carbono, por ejemplo, 30-99 mol por ciento, a cerca de presión ambiente. Los expertos en la materia deberán entender si el paso de adsorción se lleva a cabo a presión superambiente y el paso de desorción se lleva a cabo a o cerca de la presión ambiente, se denomina adsorción por oscilación de presión. Si el paso de adsorción se lleva a cabo a o cerca de presión ambiente y el paso de desorción se lleva a cabo a presión subambiente, se denomina adsorción por oscilación de vacío. A efectos de esta solicitud, el término genérico adsorción por oscilación de presión también incluye el término adsorción por oscilación de vacío. Dos procesos de adsorción por oscilación de presión para la separación de mezclas de metano y gas dióxido de carbono se describen en "Separation of Methane and Carbon Dioxide Gas Mixtures by Pressure Swing Adsorption", págs. 519-528, por S. Sircar, Separation Science and Technology, Vol. 23 (1988).
Los métodos primero y segundo se utilizan en general cuando la mezcla de gases de alimentación está disponible a una alta presión, por ejemplo, superior a 2.068,4280 kPa de sobrepresión (300 psig). Un ejemplo de la aplicación del primer o el segundo método es la extracción de dióxido de carbono a granel, por ejemplo, 10% a 30% dióxido de carbono, de gas natural a una alta presión de aproximadamente 4.826,332 kPa de sobrepresión (700 psig). El tercer método se utiliza en general cuando la mezcla de gases de alimentación está disponible a una presión de baja a moderada, por ejemplo, entre aproximadamente 68,9476-1.723,69 kPa de sobrepresión (10 a 250 psig). Un ejemplo del tercer método es la extracción de dióxido de carbono a granel, por ejemplo, 40% a 60% de dióxido de carbono, de un gas de vertedero a una presión de aproximadamente 689,476 kPa de sobrepresión (100 psig).
Cada uno de los métodos antes mencionados es eficaz al separar dióxido de carbono a granel de una mezcla de gases mientras la separación se realiza a o cerca de temperatura ambiente, por ejemplo, 15-40ºC. Dichos métodos también son muy eficientes cuando el gas de alimentación contiene una cantidad menor de vapor de agua. Dichos métodos son generalmente muy ineficaces al separar dióxido de carbono de gases mezclados a temperaturas más altas, por ejemplo, superiores a 150ºC. Por ejemplo, bajo el primer método explicado anteriormente, la capacidad absorbente de solventes químicos disminuye considerablemente a alta temperatura. El método de separación por membrana polimérica no se puede realizar a temperaturas elevadas, por ejemplo, superiores a 200ºC, porque la membrana se fundirá. Se están desarrollando algunas membranas cerámicas microporosas (sílice y alúmina) para permeación selectiva de CO_{2} de un gas caliente. Tales membranas se describen en "New Pore Size Control Of SiO_{2} Membrane", págs. 275-280, por Y. Ohshima, Y. Seki y H. Maruyama, Key Engrg. Materials, Vol. 159 (1999). Sin embargo, estas membranas son a lo sumo dispositivos de enriquecimiento porque proporcionan solamente permiselectividad de CO_{2} de baja a moderada y así no serán adecuados para recuperación de CO_{2} puro o producción de producto libre de CO_{2}.
Bajo adsorción por oscilación de presión o vacío, incluso en la ausencia de vapor de agua, la capacidad de adsorción y selectividad de los adsorbentes físicos convencionales, tal como alúmina, geles de sílice, zeolitas o carbón activado, disminuye exponencialmente a medida que aumenta la temperatura de la mezcla de gases de alimentación, haciendo inviable el proceso de separación. Incluso a o cerca de temperatura ambiente, algunos de estos adsorbentes convencionales, tal como alúmina y geles de sílice, y zeolitas resultan inefectivos a extracción de CO_{2} donde hay incluso una cantidad pequeña de vapor de agua presente en el gas de alimentación. El vapor de agua se debe quitar del gas de alimentación antes de la separación de dióxido de carbono.
Hay que extraer dióxido de carbono a granel de gases efluentes a alta temperatura donde un alto contenido de vapor de agua puede estar presente tal como en industrias químicas, metalúrgicas y de generación de electricidad, como se ha mencionado anteriormente. Por ejemplo, en una central eléctrica de carbón con oxígeno soplado, el efluente del gasificador, después de la desulfuración, reacción de cambio de gas a agua, y enfriamiento parcial a 300-400ºC contiene aproximadamente 38,5% CO_{2}, aproximadamente 7,1% CO, aproximadamente 52,3% H_{2}, aproximadamente 1,5% N_{2}, aproximadamente 0,1% H_{2}O y aproximadamente 0,005% (H_{2}S+COS) a aproximadamente 2.137,3756 kPa de sobrepresión (310 psig). Este gas calentado se expande después en una turbina para generación de energía. Si el gas se enfría para extracción de CO_{2} por métodos convencionales, después se debe recalentar para expansión antes de ser utilizado en la turbina. Esto da lugar a una enorme cantidad de intercambio térmico que requiere una cantidad considerable de aparatos y costo. Además, los termointercambiadores son algo ineficientes y cada vez que el gas mezclado se enfría y calienta, hay cierta pérdida de calor, por ejemplo, 20 a 30%, que no puede ser recuperado y utilizado por la turbina. Así, se necesita extracción de CO_{2} y recuperación de este gas a aproximadamente 300-400ºC sin enfriamiento. Bajo los métodos de adsorción por oscilación de presión y vacío de la técnica anterior explicados anteriormente, la extracción y recuperación de CO_{2} no pueden tener lugar hasta que la temperatura de los gases efluentes se reduzca primero a temperatura aproximadamente ambiente.
Como un segundo ejemplo, es deseable reciclar a un horno como gas de alimentación a una temperatura elevada sin enfriamiento el gas efluente que resulta de la reducción metalúrgica de mineral de hierro. El gas efluente que resulta del proceso de reducción contiene aproximadamente 17% CO_{2}, 27% CO, 50% H_{2}, 2% H_{2}O, 3% CH_{4}, 1% N_{2} y 100 ppm H_{2}S y está a una temperatura elevada de aproximadamente 260ºC y una presión de aproximadamente 310,2642-413,6856 kPa de sobrepresión (45-60 psig). Para reciclar este gas efluente al horno de reducción como gas de alimentación sin CO_{2}, hay que quitar CO_{2} sin enfriamiento. Bajo los métodos de adsorción por oscilación de presión o vacío de la técnica anterior explicados anteriormente, la extracción y recuperación de CO_{2} no puede tener lugar hasta que la temperatura de los gases efluentes se reduce primero a temperatura aproximadamente ambiente. Así, hay un gran incentivo para la extracción y recuperación de CO_{2} de gases húmedos a la temperatura elevada del gas de alimentación.
Otros ejemplos de métodos para la extracción de CO_{2} de un gas caliente por separación por membrana se describen en "Carbon Dioxide Removal With Inorganic Membranes", págs. 63-70, por R.R. Judkins y D.E. Fain, U. S./Japan Workshop on Global Change Research: Environmental Response Technologies, Honolulu (1993); Patente de Estados Unidos número 5.183.482; y Publicación de la Solicitud de Patente Europea número 0-723-802-A2. Por US-A-5.917.136 se conoce un proceso y aparato de adsorción por oscilación de presión para la separación de una mezcla de gases de alimentación conteniendo al menos un componente adsorbible como se reconoce en las cláusulas iniciales de las reivindicaciones 1 y 25. Este método conocido emplea un paso de purga bietápica, a saber, un primer paso en el que la columna adsorbente se purga en contracorriente con un fluido de purga débilmente adsorbente, incluyendo un gas inerte tal como metano, nitrógeno, hidrógeno, helio y argón, así como la mezcla gaseosa con CO_{2} agotado que se ha sacado de dicha columna adsorbente, y un segundo paso de purga en el que la columna adsorbente se purga en contracorriente con producto.
Se desea tener un proceso eficiente para quitar dióxido de carbono de mezclas gaseosas calientes conteniendo vapor de agua sin la necesidad de enfriar las mezclas.
También es deseable tener un proceso donde los componentes gaseosos específicos se pueden convertir con alta eficiencia en varias sustancias orgánicas útiles, tal como dióxido de carbono, que puede ser recuperado a un bajo costo.
Breve resumen de la invención
Estos objetos se logran con las características de las reivindicaciones 1 y 25.
Se definen realizaciones adecuadas por las características de las reivindicaciones dependientes.
La presente invención se refiere a procesos de adsorción por oscilación de presión y vacío para la separación y recuperación de algunos componentes gaseosos, tal como dióxido de carbono, de mezclas de gases calientes conteniendo vapor de agua. La presente invención también se refiere a un aparato para llevar a cabo estos procesos. Una primera realización implica múltiples pasos. El primer paso es introducir en una columna adsorbente la mezcla de gases calientes conteniendo el componente gaseoso adsorbible, por ejemplo, CO_{2}, a una temperatura y presión elevadas. Esta mezcla de gases calientes también se denomina el gas de alimentación. La columna adsorbente contiene un adsorbente que es capaz de adsorber el componente gaseoso adsorbible de la mezcla de gases calientes a la temperatura y presión elevadas.
El adsorbente se selecciona a partir del grupo que consta de hidrotalcita promovida por K_{2}CO_{3}, alúmina impregnada con Na_{2}O, y extrudatos de sales dobles. Durante el paso de adsorción, se agota el componente gaseoso adsorbible del efluente gaseoso sacado de la columna adsorbente. El paso siguiente es despresurizar la columna adsorbente extrayendo un gas de despresionización enriquecido en el componente gaseoso adsorbible. El paso siguiente es purgar la columna de adsorción introduciendo vapor que se calienta a una temperatura a o cerca de la de la mezcla de gases de alimentación y sacar de la columna adsorbente un efluente adsorbente incluyendo una mezcla del componente gaseoso adsorbible y vapor de agua. El paso de purga se realiza mientras la columna adsorbente se mantiene a presión subatmosférica. El paso siguiente es presionizar la columna adsorbente introduciendo un gas represionizante del que se ha agotado el componente gaseoso adsorbible. Estos pasos se repiten de forma cíclica.
En una variación de la primera realización, el gas de despresionización utilizado en el paso de despresionización fluye en contracorriente a la dirección de la introducción de la mezcla de gases de alimentación.
En otra variación de la primera realización, el vapor utilizado en el paso de purga fluye en contracorriente a la dirección de la mezcla de gases de alimentación.
En otra variación de la primera realización, el gas agotado del componente gaseoso adsorbible fluye en contracorriente a la dirección de la mezcla de gases de alimentación durante el paso de represionización.
En otra variación de la primera realización, el gas de alimentación contiene principalmente CO_{2}, CO, H_{2}, N_{2}, H_{2}O, H_{2}S+COS, la temperatura elevada es aproximadamente 300ºC a 400ºC, y el componente gaseoso adsorbible es CO_{2}.
En otra variación de la primera realización, el gas de alimentación contiene principalmente CO_{2}, CO, H_{2}, N_{2}, H_{2}O, CH_{4}, N_{2}, y H_{2}S, la temperatura elevada es aproximadamente 260ºC, y el componente gaseoso adsorbible es CO_{2}.
En otra variación de la primera realización, la presión de la mezcla de gases de alimentación está entre 689,476-2.757,90 kPa de sobrepresión (100-400 psig).
En otra variación de la primera realización, la presión de la mezcla de gases de alimentación es entre aproximadamente 34,4738 kPa de sobrepresión (5 psig) y aproximadamente 413,6856 kPa de sobrepresión (60 psig).
En otra variación de la primera realización la columna adsorbente se despresioniza durante el paso de despresionización a una presión final cerca de una presión ambiente.
En otra variación de la primera realización, se añade un paso a los pasos de la primera realización. El paso adicional sigue inmediatamente al paso de purga e incluye quitar por condensación el H_{2}O de la mezcla del componente gaseoso adsorbible y H_{2}O para obtener una corriente de gas rica en el componente gaseoso adsorbible.
En otra variación de la primera realización la mezcla de gases de alimentación contiene principalmente CO_{2} y un gas inerte (adsorbente débil) a una presión de aproximadamente 8,62 bar, la temperatura elevada es aproximadamente 200ºC, el al menos único componente adsorbible es CO_{2} y el adsorbente es alúmina impregnada con Na_{2}O.
Una segunda realización tiene un paso además de los pasos de la primera realización. El paso adicional es enjuagar la columna adsorbente con una corriente de gas rica en el componente gaseoso adsorbible donde la corriente de gas fluye en el mismo sentido que la dirección de la introducción de la mezcla de gases de alimentación. bajo esta segunda realización, este paso de enjuague llega antes del paso de despresionización.
Una tercera realización tiene un paso además de los pasos de la primera realización. El paso adicional es enjuagar la columna adsorbente con una corriente de gas rica en el componente gaseoso adsorbible donde la corriente de gas fluye en el mismo sentido que la dirección de la introducción de la mezcla de gases de alimentación. Bajo esta tercera realización, este paso de enjuague sigue al paso de despresionización.
En una variación de la tercera realización el paso que implica introducir el gas de alimentación en la columna adsorbente tiene una duración de aproximadamente 60 segundos, el paso de despresionización tiene una duración de aproximadamente 15 segundos, el paso de enjuague tiene una duración de aproximadamente 15 segundos, el paso de purga tiene una duración de aproximadamente 60 segundos, y el paso de represionización tiene una duración de aproximadamente 30 segundos.
La presente invención también incluye un aparato para la separación y recuperación de algunos componentes gaseosos tal como dióxido de carbono de mezclas de gases calientes conteniendo vapor de agua. El aparato incluye (1) una columna absorbente que contiene un adsorbente que adsorbe preferentemente el componente gaseoso adsorbible de la mezcla de gases calientes a la temperatura y presión elevadas, teniendo la columna adsorbente un extremo de alimentación y un extremo de producto, (2) medios para introducir a una temperatura elevada y a una presión elevada la mezcla de gases de alimentación en el extremo de alimentación de la columna adsorbente y sacar del extremo de producto de la columna adsorbente un efluente adsorbente agotado del componente gaseoso adsorbible, (3) medios para despresionizar la columna adsorbente extrayendo de ella un gas de despresionización enriquecido en el al menos único componente adsorbible, (4) medios para enjuagar la columna adsorbente con una corriente de gas rica en el componente gaseoso adsorbible donde la corriente de gas fluye en el mismo sentido que la dirección de la introducción de la mezcla de gases de alimentación, (5) medios para purgar la columna adsorbente introduciendo en ella un vapor calentado a una temperatura a o cerca de la de la mezcla de gases de alimentación y sacar de la columna adsorbente un efluente adsorbente incluyendo una mezcla del al menos un componente adsorbible y H_{2}O, y, (6) medios para presionizar la columna adsorbente a aproximadamente la presión elevada introduciendo en la columna adsorbente un gas presionizante agotado del al menos un componente adsorbible.
Breve descripción de varias vistas de los dibujos
La figura 1 es un diagrama esquemático de flujo del sistema de adsorción por oscilación de presión de la presente invención empleando tres columnas de adsorción que operan en paralelo.
La figura 2 es un gráfico que muestra una secuencia de pasos incluyendo una tercera realización del sistema PSA de la presente invención, realizándose la secuencia en las tres columnas de adsorción dispuestas en paralelo.
La figura 3 es un gráfico que muestra una secuencia de pasos incluyendo una primera realización del sistema PSA de la presente invención, realizándose la secuencia en las tres columnas de adsorción dispuestas en paralelo.
Y la figura 4 es un gráfico que muestra una secuencia de pasos incluyendo una segunda realización del sistema PSA de la presente invención, realizándose la secuencia en las tres columnas de adsorción dispuestas en paralelo.
Descripción detallada de la invención
Con referencia ahora a los dibujos, donde números de referencia análogos se refieren a partes análogas, en la figura 1 se muestra un diagrama de flujo que ilustra el proceso y aparato 10 de la presente invención. Un grupo de columnas de adsorción se marcan respectivamente 15, 20 y 25. El gas de alimentación 27 a separar se puede suministrar a una columna seleccionada de las columnas de adsorción desde un colector de gas de alimentación 30 abriendo la válvula apropiada de las válvulas 35, 40, o 45 que permiten la comunicación de flujo entre el colector 30 y el extremo de entrada de las columnas de adsorción 15, 20 y 25 mediante las líneas de conexión de gas 50, 51 y 52. Los extremos de entrada de las columnas de adsorción 15, 20 y 25 se designan 15a, 20a y 25a, respectivamente. En el extremo de salida de cada una de las columnas de adsorción 15, 20 y 25, hay una línea de flujo de gas 55, 60 y 65, respectivamente. Las líneas 55, 60 y 65 se pueden conectar a un colector de gas 68 selectivamente por agujeros selectivos de las válvulas 70, 75 y 80, respectivamente.
En una primera realización, un gas de alimentación 27 conteniendo componentes menos adsorbidos, vapor de agua e impureza CO_{2} a granel se suministra a una temperatura elevada (T^{F} o temperatura de alimentación), por ejemplo, 150ºC o más, y se comprime a una presión superatmosférica (P^{F} o presión de alimentación), por ejemplo, en cualquier punto desde cerca de la presión ambiente a 3.447,3800 kPa de sobrepresión (500 psig), desde el colector de alimentación 30 a una de las columnas de adsorción entonces en la carrera de adsorción del ciclo. Por ejemplo, el gas de alimentación suministrado al sistema 10 podría ser un efluente que resulte de una central eléctrica de carbón, conteniendo el efluente aproximadamente 38,5% CO_{2}, 7,1% CO, 52,3% H_{2}, 1,5% N_{2}, 0,1% H_{2}O y 0,005% (H_{2}S+COS) a una temperatura aproximada de entre 300-400ºC y una presión superatmosférica de aproximadamente 2.137,3756 kPa de sobrepresión (310 psig). Alternativamente, el gas de alimentación suministrado al sistema 10 podría ser un efluente que resulte de la reducción metalúrgica de mineral de hierro, conteniendo el efluente aproximadamente 17% CO_{2}, 27% CO, 50% H_{2}, 2% H_{2}O, 3% CH_{4}, 1% N_{2} y 100 ppm H_{2}S a una temperatura de aproximadamente 260ºC y presión superatmosférica de aproximadamente 310,2642-413,6856 kPa de sobrepresión (45-60 psig). Así, si la columna 15 está entonces en corriente, la mezcla de gases de alimentación se introduce en el extremo de entrada 15a de la columna 15 a través de la válvula abierta 35 en la línea de gas 50.
Un adsorbente que adsorbe preferentemente CO_{2} de un gas húmedo a altas temperaturas está empaquetado en la columna. Este adsorbente se puede seleccionar de una familia de quimisorbentes incluyendo hidrotalcita promovida por K_{2}CO_{3}, alúmina impregnada con Na_{2}O, o extrudatos de sales dobles. Cualquiera de estos quimisorbentes puede quitar de forma reversible CO_{2} de un gas húmedo en el rango de temperatura de 150 a 450ºC. Estos quimisorbentes exhiben alta capacidad de adsorción y selectividad de CO_{2} en presencia de cantidades excesivas de vapor. Además, las velocidades de adsorción de CO_{2} en estos quimisorbentes son rápidas a temperaturas elevadas, es decir, entre 150ºC y 450ºC. El método de preparación de tales materiales se muestra, por ejemplo, en la Patente de Estados Unidos número 5.917.136 titulada Proceso de adsorción por oscilación de presión de dióxido de carbono utilizando adsorbentes de alúmina modificados, cuya descripción se incorpora aquí por referencia.
Otros quimisorbentes que adsorben preferentemente CO_{2} de un gas húmedo a altas temperaturas incluyen hidróxidos de capa doble modificados y espinelas no modificadas y modificadas.
Los hidróxidos de capa doble modificados que poseen utilidad como adsorbentes de CO_{2} se representan por la fórmula general:
[M^{II}{}_{(1-x)}M_{x}{}^{III}(OH)_{2}][C^{n-}]_{x/2} \ \cdot \ y \ H_{2}O \ \cdot \ zM^{I}{}_{2(1-r)}M_{r}{}^{II\text{*}} A,
donde
M^{I} = Li^{+}, Na^{+}, K^{+}, Cr^{+} o Rb^{+}, y sus mezclas;
M^{II} = Mg^{2+}, Ca^{2+}, Mn^{2+}, Fe^{2+}, Co^{2+}, Ni2+ o Zn^{2+}, y sus mezclas;
M^{II'} = Mg^{2+}, Ca^{2+}, Sr^{2+}, Ba^{2+}, Zn^{2+}
M^{III} = Al^{3+}, Cr^{3+}, Mn^{3+}, Co^{3+}, Ni^{3+} o La^{3+}, y sus mezclas;
C^{n-} = NO_{3}^{-}, SO_{4}^{2-}, CO_{3}^{2-}, CH_{3}CO_{2}^{-}, Cl^{-}, Br^{-}, F^{-} o I^{-} y
A = O^{2-} o CO_{3}^{2-}; donde
n = 1,2
x = 0,01 a 0,99;
y = 0 a 4;
z = 0,001 a 7; y
r = 0 a 1.
Los hidróxidos de capa doble modificados preferidos se representan por la fórmula:
[Mg_{(1-x)}Al_{x}(OH)_{2}[CO_{3}]_{x/2} \ \cdot \ y \ H_{2}O \ \cdot \ z \ M^{I}{}_{2}CO_{3}
donde
0,09 \leq x \leq 0,40
0 \leq y \leq 3,5, 0 \leq z \leq 3,5 y
M^{I} = Na o K.
Las espinelas modificadas y no modificadas que poseen utilidad como adsorbents de CO_{2} se representan por las fórmulas genéricas:
D^{Td}{}_{(1-P)}E^{Td}{}_{P}D^{oh}{}_{P}E^{oh}{}_{(2-P)}O_{4} \ \cdot \ y \ M^{I}{}_{2(1-x)}M_{x}{}^{II}A
en las que "Td" indica ocupación catiónica de lugar reticular tetrahédrico y "oh" indica ocupación catiónica de lugar reticular octahédrico,
D^{Td} y D^{oh} son cationes metálicos o una combinación de cationes metálicos seleccionados de los grupos I-A, II-A, III-A, IV-A, V-A, I-B, II-B, IV-B, V-B, VI-B, VII-B y VIII de la tabla periódica de elementos;
E^{Td} y E^{oh} son cationes metálicos individualmente seleccionados de los grupos I-A, III-A, IV-A, V-A, I-B, II-B, IV-B, V-B, VI-B, VII-B, VIII de la tabla periódica de elementos; de tal manera que el valor de la relación de longitud de unión octahédrica a tetrahédrica, R, de los cationes metálicos D^{Td}, E^{Td}, D^{oh} y E^{oh} cae dentro del rango de 1,155 > R > 0,886, donde
M^{I} = Li^{+}, Na^{+}, K^{+}, Cs^{+}, Rb^{+}
M^{II} = Mg^{+2}, Ca^{+2}, Sr^{+2}, Zn^{+2}, Ba^{+2}
X = O a I; A = O^{2-}, CO_{3}^{2} e Y = 0 a 7.
Las espinelas preferidas que son adecuadas para ser utilizadas como adsorbente de CO_{2} bajo altas temperaturas en presencia de grandes cantidades de agua se representan por la fórmula Mg [AI_{2}]O_{4} \cdot y K_{2}CO_{3} donde 0 \leq y \leq 3,5.
Cuando el gas de alimentación comprimido sube a través de la columna adsorbente 15, se adsorbe selectivamente CO_{2} para producir gas efluente adsorbente que está agotado o virtualmente libre de CO_{2}. Este gas efluente adsorbente se descarga al colector 68 mediante una válvula abierta 70 en la línea 55. Una porción del gas con CO_{2} agotado se puede sacar para obtener un producto de gas con CO_{2} agotado como se indica en 71. Este producto de gas con CO_{2} agotado se puede usar para otros fines o ventear. El paso de adsorción prosigue durante un período típico, por ejemplo, aproximadamente sesenta segundos, que es corto para permitir que un punto final de CO_{2} en el efluente supere un nivel aceptable predeterminado, por ejemplo, 50 ppm CO_{2}. El paso de adsorción se termina después cerrando las válvulas 35 y 70. Los períodos de tiempo deseados para cada uno de los pasos en el ciclo están predeterminados; estos se preestablecen y controlan de formas conocidas por un temporizador de ciclo o un sistema de analizador-ordenador que detecta la superación del límite de CO_{2}.
A la terminación del paso diseñado de adsorción en la columna 15, las válvulas 35 y 70 se cierran y la introducción de alimentación se conmuta a una columna compañera (20 ó 25) que se ha puesto a presión de adsorción como se describirá más adelante. Así, cada una de las columnas 20 y 25, a su vez, recibirá gas mezclado del colector 30, a través de sus líneas asociadas 51 y 52, respectivamente, y las válvulas 40 y 45, respectivamente, y descargará efluente con CO_{2} agotado al colector 68 a través de líneas asociadas 60 y 65.
A la terminación del paso de adsorción, la columna de adsorción 15 se somete después a un paso de despresionización, por lo que se reduce la presión de la columna de adsorción 15 de P^{F} a cerca de nivel ambiente, es decir, a aproximadamente 1,0 atm, por la extracción de gas de ella en una dirección opuesta o en contracorriente a la del flujo anterior de alimentación de gas a ella. Tal extracción de gas se efectúa mediante la apertura controlada de la válvula 79 que desorbe CO_{2} adsorbido durante el paso anterior en el adsorbente en la columna 15. El efluente que resulta del paso de despresionización, un gas enriquecido con CO_{2}, es venteado típicamente como gas residual, pero puede ser un producto útil en algunas situaciones. El paso de despresionización se termina cerrando la válvula 79. El paso de despresionización dura aproximadamente 15 segundos.
A continuación, se lleva a cabo un paso de purga de vapor donde un gas de purga 115 compuesto de vapor supercalentado a aproximadamente T^{F} (temperatura de alimentación) se pasa a la columna de adsorción 15 a nivel de presión subatmosférica. Así, el paso de purga se realiza al vacío.
Antes de la introducción en la columna de adsorción 15, la presión parcial de CO_{2} en el gas de purga es esencialmente cero. El gas de purga se introduce desde una fuente 115 a la columna adsorbente 15 mediante un conducto 120 en una dirección opuesta, o en contracorriente, a la del gas de alimentación durante el paso de adsorción. Las válvulas 125 y 130 se abren durante este paso. Dado que el gas de purga carece de CO_{2} antes de la introducción en la columna de adsorción 15, proporciona una fuerza motriz suficiente para la desorpción de CO_{2} durante este paso. El gas efluente que resulta de este paso es primariamente una mezcla de CO_{2}, H_{2}O, y componentes no adsorbentes del gas de alimentación, por ejemplo, nitrógeno.
La reducción de presión durante el paso de purga de vapor se puede lograr por cualquier medio, por ejemplo, utilizando una bomba de vacío 145. Preferiblemente, según la presente invención, la reducción de la presión durante el paso de purga de vapor se lleva a cabo pasando el vapor a través de un eyector 140 y condensando el vapor, lo que dará lugar a un vacío en la columna de adsorción 15. El eyector es un medio barato de producir un vacío moderado dentro de la columna de adsorción 15. Si el eyector no es suficiente por sí solo al crear el nivel de vacío necesario, la bomba de vacío 145 se puede unir en serie con él en el conducto 135. Los detalles relativos al diseño y la operación de eyectores son conocidos por los expertos en la materia y no se tienen que explicar aquí más.
A continuación, el gas efluente que resulta del paso de purga de vapor se enfría para condensar el H_{2}O para producir un gas enriquecido con CO_{2}. El CO_{2} producido se puede almacenar en un recipiente 90 y usar parcialmente como un gas de enjuague para un paso de enjuague a describir más adelante en conexión con una segunda realización y una tercera realización de la presente invención. Otra porción del CO_{2} almacenado dentro del recipiente 90 se puede sacar como un gas CO_{2} producido 137.
En el paso final, represionización, la columna de adsorción 15 se pone de nuevo al nivel de presión del gas de alimentación utilizando parte del efluente con CO_{2} agotado obtenido durante el paso de adsorción. El gas represionizante empleado en este paso se puede obtener del gas efluente de otra columna de adsorción, por ejemplo, la columna de adsorción 25, después en el paso de adsorción. La dirección de flujo de gas a la columna de adsorción 15 durante este paso es contraria a la del flujo inicial de alimentación, es decir, es en contracorriente. La columna de adsorción 15 está ahora lista para experimentar otro ciclo de operación según el esquema de esta realización. Alternativamente, el gas de represionización empleado en este paso se puede obtener de un recipiente de almacenamiento (no representado) conteniendo el producto libre de CO_{2} 71 a P^{F} (presión de alimentación).
Con referencia ahora a la figura 3, se expone un diagrama que demuestra el ciclo del proceso de adsorción por oscilación de presión de la presente invención como se describe según la primera realización anterior. Como se representa bien en la figura 3, el tiempo de ciclo total para cada columna de adsorción es aproximadamente tres minutos, durando el paso de adsorción aproximadamente un minuto, durando el paso de despresionización aproximadamente treinta segundos, durando el paso de purga de vapor en contracorriente aproximadamente un minuto, y durando el paso de represionización aproximadamente treinta segundos. Como se representa bien en la figura 3, las columnas de adsorción 15, 20 y 25 experimentan la misma secuencia de operaciones durante el ciclo de tiempo asignado. A su vez, cada una de las columnas 20 y 25 pasa por la misma secuencia de pasos que la descrita con respecto a la columna de adsorción 15. Será obvio a los expertos en la materia que se puede emplear otras combinaciones de tiempo de ciclo usando un tiempo de ciclo total de 20 segundos a 600 segundos para realizar la secuencia descrita en la figura 3.
En una segunda realización, dichos pasos de (1) adsorción, (2) despresionización en contracorriente, (3) purga de vapor en contracorriente y (4) represionización en contracorriente se realizan en ese orden. Sin embargo, en la segunda realización, se lleva a cabo un paso de enjuague de CO_{2} en el mismo sentido, es decir, el paso 1(a), después del paso de adsorción (1) y antes del paso de despresionización en contracorriente (2). La finalidad del paso de enjuague es obtener CO_{2} esencialmente puro en el siguiente paso de despresionización. El paso de enjuague de CO_{2} se describirá ahora con detalle.
Después de realizar el paso de adsorción, los espacios vacíos dentro de la columna de adsorción se llenan esencialmente de los componentes del gas de alimentación. En el paso de enjuague, una corriente de CO_{2} esencialmente puro a T^{F} y cerca de la presión ambiente se introduce desde un recipiente de almacenamiento 90 a través de un conducto de alimentación 95, y se pone hasta la presión de alimentación por medio de un compresor o ventilador 100. La corriente de enjuague se introduce en la columna adsorbente 15 a través de la válvula abierta 105 en la misma dirección que la del flujo de alimentación del paso de adsorción. En otros términos, el paso de enjuague es en el mismo sentido que la dirección de alimentación usando una corriente esencialmente rica en CO_{2}. Durante el paso de enjuague, el gas de alimentación no adsorbido dentro de los espacios vacíos de la columna adsorbente es expulsado por la corriente de CO_{2} esencialmente puro y venteado a través de la válvula 110. Así, los componentes no CO_{2} del gas dentro de la columna adsorbente 15 son sustituidos por CO_{2}. El efluente de la columna adsorbente 15 durante el paso de enjuague incluye vacíos y gases desplazados (adsorbidos) del lecho adsorbente y es de una composición parecida a la del gas de alimentación inicial. Este efluente de enjuague se puede desechar o reciclar como gas de alimentación para un paso de adsorción siguiente. El enjuague de la columna de adsorción 15 se continúa hasta que toda la columna se satura esencialmente con el gas de enjuague. Debido a este paso de enjuague, durante el paso de despresionización que sigue, el gas efluente desorbido de la columna de adsorción es CO_{2} esencialmente puro que se puede sacar en parte como producto enriquecido con CO_{2} o recomprimido en parte y reciclado como gas de enjuague para un paso de enjuague siguiente.
Con referencia ahora a la figura 4, el ciclo del proceso de adsorción por oscilación de presión de la presente invención se ilustra para la segunda realización descrita anteriormente. Como se representa bien en la figura 4, el tiempo de ciclo total para cada columna de adsorción es aproximadamente tres minutos, durando el paso de adsorción aproximadamente un minuto, durando el paso de enjuague de CO_{2} aproximadamente quince segundos, durando el paso de despresionización aproximadamente quince segundos, durando el paso de purga de vapor en contracorriente aproximadamente un minuto, y durando el paso de represionización aproximadamente treinta segundos. Como se representa bien en la figura 4, las columnas de adsorción 15, 20 y 25 experimentan la misma secuencia de operaciones durante el ciclo de tiempo asignado. A su vez, cada una de las columnas 20 y 25 pasa por la misma secuencia de pasos que la descrita con respecto a la columna de adsorción 15. Será obvio a los expertos en la materia que se puede emplear otras combinaciones de tiempo de ciclo usando un tiempo de ciclo total de 20 segundos a 600 segundos para realizar la secuencia descrita en la figura 4.
En una tercera realización, dichos pasos de (1) adsorción, (2) despresionización en contracorriente, (3) purga de vapor en contracorriente y (4) represionización en contracorriente se realizan en ese orden. Sin embargo, en esta realización, se lleva a cabo un paso de enjuague de CO_{2} en el mismo sentido, es decir, paso 2(a), después del paso de despresionización en contracorriente (2) y antes del paso de purga de vapor en contracorriente (3). La finalidad del paso de enjuague es obtener CO_{2} puro (base seca) durante el paso de purga de vapor siguiente. El paso de enjuague de CO_{2} en el mismo sentido realizado en esta realización es sustancialmente el mismo que el descrito en la segunda realización a excepción de que se produce después del paso de despresionización en contracorriente en la tercera realización, más bien que después del paso de adsorción, y así el gas de enjuague no se tiene que presionizar antes de la introducción en la columna de adsorción 15. El paso de enjuague se lleva a cabo a aproximadamente 1,0 atm. Debido a este paso de enjuague, el efluente que resulta de la purga de vapor en contracorriente que sigue es esencialmente una mezcla de CO_{2} y H_{2}O solamente. La extracción de H_{2}O de dicho efluente por condensación produce un producto CO_{2} esencialmente puro, del que parte se puede usar como gas de enjuague en un paso de enjuague siguiente, y del que parte puede retirarse como gas CO_{2} producido.
Con referencia ahora a la figura 2, el ciclo del proceso de adsorción por oscilación de presión de la presente invención se ilustra para la tercera realización antes descrita. Como se representa bien en la figura 2, el tiempo de ciclo total para cada columna de adsorción es aproximadamente tres minutos, durando el paso de adsorción aproximadamente un minuto, durando el paso de despresionización aproximadamente quince segundos, durando el paso de enjuague aproximadamente quince segundos, durando el paso de purga de vapor en contracorriente aproximadamente un minuto, y durando el paso de represionización aproximadamente treinta segundos. Como se representa bien en la figura 2, las columnas de adsorción 15, 20 y 25 experimentan la misma secuencia de operaciones durante el ciclo de tiempo asignado. A su vez, cada una de las columnas 20 y 25 pasa por la misma secuencia de pasos que la descrita con respecto a la columna de adsorción 15. Será obvio a los expertos en la materia que se puede emplear otras combinaciones de tiempo de ciclo usando un tiempo de ciclo total de 20 segundos a 600 segundos para realizar la secuencia descrita en la figura 2.
Es importante observar que en las realizaciones del proceso aquí descrito, la adsorción de CO_{2} de los gases mezclados se logra como resultado de ajustes deliberados de la presión en vez de ajustes deliberados de la temperatura. Aunque la temperatura dentro de la columna de adsorción 15 no se ajusta deliberadamente bajo ninguno de los procesos descritos anteriormente, algunos cambios de temperatura se producirán dentro de la columna de adsorción debido a calentamiento o enfriamiento adiabático. Por ejemplo, se producirá un aumento de la temperatura dentro de una columna de adsorción cuando se adsorba CO_{2} debido a calentamiento adiabático. Igualmente, se producirá una disminución de la temperatura dentro de una columna de adsorción como resultado de la desorpción de CO_{2} en ella.
Las características esenciales de la presente invención se describen completamente en la descripción anterior. Los expertos en la técnica pueden entender la invención y efectuar varias modificaciones sin apartarse del espíritu básico de la invención, y sin desviarse del alcance y equivalencia de las reivindicaciones que siguen a los ejemplos siguientes.
Ejemplo 1
El proceso descrito bajo la primera realización se realiza usando una columna de adsorción empaquetada con 1624,5 gms de quimisorbente de CO_{2} compuesto de Na_{2}O soportado en alúmina. El diámetro de la columna de adsorción es 3,8 cm y su longitud es 183 cm. La columna de adsorción se presioniza inicialmente con N_{2} a una presión de 8,62 bar y a una temperatura de 200ºC. Un gas de alimentación conteniendo 10% (mol) CO_{2} y 90% (mol) N_{2} a una presión de 8,62 bar y a una temperatura de 200ºC se introduce en la columna durante 100 segundos. La cantidad total de gas de alimentación usado es 1,33 gm moles. Un gas efluente conteniendo menos de 25 ppm CO_{2} casi a presión y temperatura de alimentación se retira de la columna. La columna se despresioniza después en contracorriente de 8,62 bar a 1,34 bar y se saca una corriente de gas conteniendo aproximadamente 13,6% CO_{2}. Este gas se puede reciclar como gas de alimentación después de la recompresión. La columna de adsorción se rarifica después en contracorriente utilizando una bomba de vacío y después se purga con vapor a una presión de 0,17 bar con vapor introducido a través del extremo de producto de la columna de adsorción. El gas efluente contiene 55,0% CO_{2} y 45% N_{2} en base seca. Finalmente, la columna de adsorción se presioniza a 8,62 bar utilizando una parte del gas efluente libre de CO_{2} que resulta del paso de adsorción y se repite el ciclo. El gas efluente libre de CO_{2} neto del proceso es 0,75 gm moles. Así, la recuperación neta de N_{2} libre de CO_{2} del gas de alimentación es 62,6%. Esto demuestra que el proceso propuesto se puede usar para sacar CO_{2} de un gas de alimentación a alta temperatura.
Ejemplo 2
El proceso descrito bajo la segunda realización se realiza usando una columna de adsorción empaquetada con 1624,5 gms de quimisorbente de CO_{2} compuesto de NA_{2}O soportado en alúmina. El diámetro de la columna de adsorción es 3,8 cm y su longitud es 183 cm. La columna de adsorción se llena inicialmente de N_{2} a una presión de 8,62 bar y a una temperatura de 200ºC. Un gas de alimentación conteniendo 10% (mol) CO_{2} y 90% (mol) N_{2} a una presión de 8,62 bar y una temperatura de 200ºC se introduce en la columna durante 100 segundos. La cantidad total de gas de alimentación usado es 0,87 gm moles. Un gas efluente conteniendo 2,8% CO_{2} casi a presión de alimentación y temperatura se saca de la columna. La columna se enjuaga después en el mismo sentido con CO_{2} puro a -9,0 bar y 200ºC y el gas efluente se saca mezclándolo con gas de alimentación fresco. La columna de adsorción se despresioniza después en contracorriente de 9,0 bar a 1,34 bar y se saca una corriente de gas conteniendo -99+% CO_{2}. Este gas se puede reciclar como gas de enjuague de CO_{2} después de la recompresión. La columna de adsorción se rarifica después en contracorriente utilizando una bomba de vacío y después se purga con vapor a una presión de 0,17 bar, introduciéndose el vapor a través del extremo de producto de la columna de adsorción. El gas efluente contiene -99+% CO_{2} en base seca. El agua se condensa y se produce una corriente de CO_{2} esencialmente puro. Una parte de esta corriente se recicla como gas de enjuague de CO_{2} después de la recompresión y el equilibrio se saca como producto CO_{2}. La cantidad de este producto es 0,067 gm moles. La columna se presioniza después a 8,62 bar utilizando una parte del 2,8% de gas efluente de CO_{2} obtenido del paso de adsorción y se repite el ciclo. El gas efluente neto con CO_{2} agotado (2,8% CO_{2}) del proceso es 0,78 gm moles. Así, la recuperación neta de gas inerte del gas de alimentación es aproximadamente 100%. La recuperación de CO_{2} puro del gas de alimentación es aproximadamente 78%. Esto demuestra que el proceso propuesto se puede usar para sacar CO_{2} del gas de alimentación a alta temperatura y recuperar simultáneamente CO_{2} como un subproducto puro.
Aunque esta invención se ha ilustrado por referencia a realizaciones específicas y ejemplos, será evidente a los expertos en la técnica que se puede hacer varios cambios y modificaciones que caen claramente dentro del alcance de la invención.

Claims (25)

1. Un proceso de adsorción por oscilación de presión para la separación de una mezcla de gases de alimentación (27) conteniendo al menos un componente adsorbible, incluyendo los pasos de:
(a) introducir a una temperatura elevada y a una presión elevada dicha mezcla de gases de alimentación (27) en un extremo de alimentación (15a, 20a, 25a) de una columna adsorbente (15, 20, 25) conteniendo un adsorbente que adsorbe preferentemente dicho al menos único componente adsorbible a dicha temperatura y presión elevadas, sacando de un extremo de producto (15b, 20b, 25b) de dicha columna adsorbente (15, 20, 25) un primer efluente adsorbente agotado de dicho al menos único componente adsorbible;
(b) despresionizar dicha columna adsorbente (15, 20, 25) extrayendo de ella un gas de despresionización enriquecido en dicho al menos único componente adsorbible;
(c) purgar dicha columna adsorbente (15, 20, 25) a presión subatmosférica introduciendo en dicha columna adsorbente (15, 20, 25) un gas y sacando de dicha columna absorbente (15, 20, 25) un segundo efluente adsorbente incluyendo una mezcla de dicho al menos único componente adsorbible y el gas;
(d) presionizar dicha columna adsorbente (15, 20, 25) introduciendo en dicha columna adsorbente (15, 20, 25) un gas presionizante agotado de dicho al menos único componente adsorbible; y
(e) repetir los pasos (a) a (d) de forma cíclica,
caracterizado porque
(f) el vapor calentado a una temperatura a o cerca de la de dicha mezcla de gases de alimentación (27) se usa como gas de purga,
porque en dicho paso (d) dicha columna adsorbente (15, 20, 25) es presionizada a aproximadamente dicha presión elevada, porque
(g) inmediatamente después de dicho paso de purga (c) dicho proceso incluye el paso adicional de quitar H_{2}O de dicha mezcla de dicho al menos único componente adsorbible y H_{2}O por condensación para obtener dicha corriente de gas rica en dicho al menos único componente adsorbible.
2. Un proceso según la reivindicación 1, donde dicho al menos único componente adsorbible es CO_{2}.
3. Un proceso según la reivindicación 1, donde dicho adsorbente se selecciona a partir del grupo que consta de hidrotalcita promovida por K_{2}CO_{3}, alúmina impregnada con Na_{2}O, y extrudatos de sales dobles.
4. Un proceso según la reivindicación 1, donde dicho gas de despresionización en el paso (b) fluye en contracorriente a dicha mezcla de gases de alimentación (27) en el paso (a).
5. Un proceso según la reivindicación 1, donde dicha corriente en el paso (c) fluye en contracorriente a dicha mezcla de gases de alimentación (27) en el paso (a).
6. Un proceso según la reivindicación 1, donde dicho gas agotado de dicho componente adsorbible en el paso de presionización (d) fluye en contracorriente a dicha mezcla de gases de alimentación (27) en el paso (a).
7. Un proceso según la reivindicación 1, donde, inmediatamente antes de dicho paso de despresionización (b), dicho proceso incluye los pasos adicionales de interrumpir la introducción de dicha mezcla de gases de alimentación (27) y, a dicha presión elevada y temperatura elevada, enjuagar dicha columna adsorbente (15, 20, 25) con una corriente de gas rica en dicho al menos único componente adsorbible, donde dicha corriente de gas fluye en el mismo sentido que dicha mezcla de gases de alimentación (27) en el paso (a).
8. Un proceso según la reivindicación 1, donde, inmediatamente después de dicho paso de despresionización (b), dicho proceso incluye el paso adicional de enjuagar dicha columna adsorbente a temperatura elevada con una corriente de gas rica en dicho al menos único componente adsorbible, donde dicha corriente de gas fluye en el mismo sentido que dicha mezcla de gases de alimentación (27) en el paso (a).
9. Un proceso según la reivindicación 1, donde dicho gas de alimentación contiene principalmente CO_{2}, CO, H_{2}, N_{2}, H_{2}O, H_{2}S+COS, dicha temperatura elevada es aproximadamente 300ºC a 400ºC, y dicho al menos único componente adsorbible es CO2.
10. Un proceso según la reivindicación 1, donde dicho gas de alimentación contiene principalmente CO2, CO, H2, N2, H2O, CH4, N2, y H2S, dicha temperatura elevada es aproximadamente 260ºC, y dicho al menos único componente adsorbible es CO_{2}.
11. Un proceso según la reivindicación 9, donde dicha presión de dicha mezcla de gases de alimentación (27) en el paso (a) está entre 689,476 kPa de sobrepresión (100 psig) y 2.757,90 kPa de sobrepresión (400 psig).
12. Un proceso según la reivindicación 10, donde dicha presión de dicha mezcla de gases de alimentación (27) en el paso (a) es entre aproximadamente 34,4738 kPa de sobrepresión (5 psig) y aproximadamente 413,6856 kPa de sobrepresión (60 psig).
13. Un proceso según la reivindicación 1, donde dicha columna adsorbente se despresioniza durante el paso (b) a una presión final cerca de una presión ambiente.
14. Un proceso según la reivindicación 8, donde dicho paso (a) tiene una duración de aproximadamente 60 segundos, el paso (b) tiene una duración de aproximadamente 15 segundos, dicho paso de enjuague tiene una duración de aproximadamente 15 segundos, el paso (c) tiene una duración de aproximadamente 60 segundos, y el paso (d) tiene una duración de aproximadamente 30 segundos.
15. Un proceso según la reivindicación 1, donde dicha mezcla de gases de alimentación se mantiene a aproximadamente presión ambiente durante el paso (a).
16. Un proceso según la reivindicación 1, donde dicha mezcla de gases de alimentación (27) se mantiene a una presión superatmosférica durante el paso (a).
17. Un proceso según la reivindicación 16, donde dicha presión superatmosférica es entre aproximadamente 68,9476 kPa de sobrepresión (10 psig) y aproximadamente 3.447,3800 kPa de sobrepresión (500 psig).
18. Un proceso según la reivindicación 16, donde dicha presión superatmosférica es aproximadamente 2068,4280 kPa de sobrepresión (300 psig).
19. Un proceso según la reivindicación 7, donde dicho gas de despresionización es CO2 esencialmente puro adecuado para ser utilizado en un paso de enjuague siguiente.
20. Un proceso según la reivindicación 1, donde dicha mezcla de gases de alimentación (27) contiene principalmente CO_{2} y N_{2} a una presión de aproximadamente 8,62 bar, dicha temperatura elevada es aproximadamente 200ºC, dicho al menos único componente adsorbible es CO_{2}, y dicho adsorbente es alúmina impregnada con Na_{2}O.
21. Un proceso según la reivindicación 1, donde dicho gas represionizante es un efluente absorbente que resulta del paso (a).
22. Un proceso según la reivindicación 7, donde dicha corriente de gas rica en dicho al menos único componente adsorbible es CO_{2} que es adecuado para ser utilizado en un paso de enjuague siguiente.
23. Un proceso según la reivindicación 8, donde dicha corriente de gas rica en dicho al menos único componente adsorbible es CO_{2} que es adecuado para ser utilizado en un paso de enjuague siguiente.
24. Un proceso según la reivindicación 1, donde, durante dicho paso de purgar, dicha columna adsorbente (15, 20, 25) se mantiene a una presión subatmosférica entre aproximadamente 10,3421 kPa de presión absoluta (1,5 psia) y 79,2897 kPa de presión absoluta (11,5 psia).
25. Un aparato de adsorción por oscilación de presión para la separación de una mezcla de gases de alimentación (27) conteniendo al menos un componente adsorbible, incluyendo dicho aparato:
(a) una columna de absorción (15, 20, 25) conteniendo un adsorbente que adsorbe preferentemente dicho al menos único componente adsorbible a dicha temperatura y presión elevadas, teniendo la columna adsorbente (15, 20, 25) un extremo de alimentación (15a, 20a, 25a) y un extremo de producto (15b, 20b, 25b);
(b) medios para introducir a una temperatura elevada y a una presión elevada dicha mezcla de gases de alimentación (27) al extremo de alimentación (15a, 20a, de dicha columna adsorbente (15, 20, 25) y sacar del extremo de producto (15b, 20b) de dicha columna adsorbente (15, 20, 25) un primer efluente adsorbente agotado de dicho al menos único componente adsorbible;
(c) medios para despresionizar dicha columna adsorbente (15, 20, 25) extrayendo de ella un gas de despresionización enriquecido en dicho al menos único componente adsorbible;
(d) medios para purgar dicha columna adsorbente (15, 20, 25) introduciendo un gas en dicha columna adsorbente (15, 20, 25) y sacando de dicha columna absorbente (15, 20, 25) un segundo efluente adsorbente incluyendo una mezcla de dicho al menos único componente adsorbible y gas; y
(e) medios para presionizar dicha columna adsorbente (15, 20, 25) introduciendo en dicha columna absorbente (15, 20, 25) un gas presionizante agotado de dicho al menos único componente adsorbible,
caracterizado por
(g) utilizar como gas de purga vapor calentado a una temperatura a o cerca de la de dicha mezcla de gases de alimentación (27); y
(h) inmediatamente después de dichos medios purga, medios para sacar H_{2}O de dicha mezcla de dicho al menos único componente adsorbible y H_{2}O por condensación para obtener dicha corriente de gas rica en dicho al menos único componente adsorbible.
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