ES2271422T3 - Procedimiento y dispositivo de depuracion de gas. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de depuración de gases y/o de recuperación de materias en forma de vapor de corriente de gas, en el que se depura el gas bruto en al menos un primer intercambiador de calor (1) por condensación y/o congelación de los contaminantes con ayuda de un primer refrigerante y a continuación se alimenta dicho gas bruto a al menos otro intercambiador de calor (11) solicitado con el primer refrigerante, evacuándose dicho gas bruto del intercambiador de calor (11) después de su intercambio de calor con el primer refrigerante, y en el que se alimenta el primer refrigerante en el intercambiador de calor (11) a al menos otro intercambiador de calor (17) solicitado con un segundo refrigerante y, después de su intercambio de calor con el segundo refrigerante, se le alimenta de nuevo a al menos el primer intercambiador de calor (1), caracterizado porque el gas predepurado evacuado del intercambiador de calor (1) es enfriado adicionalmente antes de su alimentación al intercambiador de calor (11)y es utilizado para enfriar el primer refrigerante en el intercambiador de calor (11).
Description
Procedimiento y dispositivo de depuración de
gas.
La invención concierne a un procedimiento y a un
dispositivo de depuración de gases con intercambiadores de calor
dotados de las características del preámbulo de la reivindicación 1
y a un dispositivo adecuado para la puesta en práctica del
procedimiento según las características del preámbulo de la
reivindicación 8.
En una depuración de gas de esta clase conocida,
por ejemplo, por el documento DE 196 45 487 C1 se depura un gas
bruto cargado con contaminantes en al menos un primer intercambiador
de calor por condensación y/o congelación de los contaminantes con
ayuda de un primer refrigerante, por ejemplo con nitrógeno
gaseoso.
El potencial frigorífico del gas puro
ampliamente liberado de contaminantes en el primer intercambiador de
calor es aprovechado para reducir la potencia frigorífica necesaria
para depurar el gas bruto en el primer intercambiador de calor, con
lo que es posible una depuración de gas barata.
A este fin, el primer refrigerante enfriado con
ayuda del gas puro es alimentado a al menos otro intercambiador de
calor solicitado con un segundo refrigerante, por ejemplo con
nitrógeno líquido, y seguidamente vuelve a ser aportado al primer
intercambiador de calor. Sin embargo, esta depuración de gas
convencional es problemática en en el caso de la depuración de
gases brutos cargados con contaminantes de, especialmente, fácil
ebullición, tal como, por ejemplo, con disolventes de fácil
ebullición.
Por este motivo, la invención se basa en el
problema de mejorar la depuración de gas citada al principio de tal
manera que se pueda realizar una depuración barata de incluso gases
cargados con contaminantes de, especialmente, fácil ebullición.
Este problema se resuelve según la invención con
un procedimiento dotado de las características de la reivindicación
1 y con un dispositivo dotado de las características de la
reivindicación 8.
El gas alimentado a al menos un primer
intercambiador de calor con una temperatura de +100ºC a
-50ºC y liberado parcialmente en éste de sus constituyentes en forma de vapor con ayuda de un primer refrigerante es enfriado en al menos otro intercambiador de calor con ayuda de un segundo refrigerante hasta una temperatura de hasta -196ºC.
-50ºC y liberado parcialmente en éste de sus constituyentes en forma de vapor con ayuda de un primer refrigerante es enfriado en al menos otro intercambiador de calor con ayuda de un segundo refrigerante hasta una temperatura de hasta -196ºC.
El gas puro criogenizado depurado también de sus
constituyentes de, especialmente, fácil ebullición, tales como, por
ejemplo, disolventes, por medio del enfriamiento a muy baja
temperatura es alimentado a al menos otro intercambiador de calor y
es puesto en intercambio de calor en el intercambiador de calor con
el refrigerante alimentado desde el primer intercambiador de calor
por medio de un soplante o una bomba y a continuación - por
separado o junto con nitrógeno gaseoso sobrante (GAN) - es evacuado
del intercambiador de calor.
El primer refrigerante enfriado por el gas puro
criógeno es alimentado a al menos otro intercambiador de calor
juntamente con el segundo refrigerante utilizado para enfriar el gas
puro a muy baja temperatura. Después del intercambio de calor
realizado entre los dos refrigerantes en el intercambiador de calor
se alimenta nuevamente el primer refrigerante al primer
intercambiador de calor.
Asimismo, se ha previsto según la invención
utilizar al menos un adsorbedor a muy baja temperatura para el
enfriamiento del gas puro a muy baja temperatura de conformidad con
la invención.
El adsorbedor a muy baja temperatura utilizable
en lugar del intercambiador de calor a muy baja temperatura o junto
con dicho intercambiador de calor a muy baja temperatura presenta
pequeñas dimensiones, es además relativamente barato y también es
seguro y fiable en su utilización.
Como refrigerante se puede utilizar de manera
especialmente ventajoso nitrógeno líquido debido a su alto contenido
de frío y a la relativa alta seguridad de funcionamiento y al modo
de procedimiento económico en intercambiadores de calor enfriados
por nitrógeno, especialmente en el caso de un empleo combinado de
nitrógeno líquido y gaseoso como agente frigorífico proveniente de
solamente una única fuente, por ejemplo un recipiente de
reserva.
Además, se ha previsto según la invención que
dos o más de los intercambiadores de calor necesarios estén
integrados en un aparato individual y que el intercambio de calor se
realice por vías de flujo diferentes en las superficies de
intercambio de calor comunes.
Debido al enfriamiento según la invención del
gas puro evacuado del primer intercambiador de calor hasta una
temperatura muy baja se retiran casi completamente del gas las
materias de, especialmente, fácil ebullición, tales como, por
ejemplo, disolventes, presentes aún en el gas puro después del
primer paso de depuración. El gas puro producido según la invención
satisface en toda su extensión las disposiciones de pureza
legales.
La invención utilizable ventajosamente en la
depuración de gas conocida por el documento DE 196 45 487 C1 es
especialmente adecuada para una depuración barata de gases cargados
con contaminantes de, especialmente, fácil ebullición.
La invención sirve no solo para la depuración de
corrientes de gas, sino también para la recuperación de materias
útiles de corrientes de gas de proceso.
A continuación, se explica con más detalle la
invención haciendo referencia a un ejemplo de realización
representado en el dibujo.
Muestran:
La figura 1, una representación esquemática de
una depuración de gas según la invención con una disposición de
intercambiadores de calor; y
La figura 2, una representación esquemática de
la depuración de gas según la invención con una disposición de
adsorbedor-intercambiadores de calor.
Según la figura 1, se alimenta a un primer
intercambiador de calor 1 a través de una tubería 2 un gas bruto
(gas de proceso) cargado con materias de, especialmente, fácil
ebullición, tales como, por ejemplo, disolventes, con una
temperatura de, por ejemplo, +10ºC. El gas bruto alimentado al
intercambiador de calor 1 es enfriado hasta una temperatura de, por
ejemplo, -130ºC con ayuda de un primer refrigerante, por ejemplo un
nitrógeno gaseoso, alimentado al intercambiador 1 a través de una
tubería 3 y evacuado del intercambiador de calor 1 a través de una
tubería 4, retirándose del gas bruto la mayor parte de las materias
en forma de vapor por condensación y/o congelación de las mismas.
El gas predepurado de esta manera es alimentado del primer
intercambiador de calor 1 a otro intercambiador de calor 6 a través
de una tubería 5.
En el intercambiador de calor 6 el gas
predepurado es enfriado hasta una temperatura de, por ejemplo,
-160ºC con ayuda de un segundo refrigerante, por ejemplo por medio
de nitrógeno líquido, alimentado al intercambiador de calor 6 desde
un recipiente de reserva 7 a través de una tubería 8 y alimentado de
nuevo, a través de una tubería 9, a un intercambiador de calor 11
concebido como recuperador, con lo que las materias de,
especialmente, fácil ebullición, tales como, por ejemplo,
disolventes, son retiradas también del gas predepurado por
condensación y/o congelación.
El gas puro frío, con una temperatura de, por
ejemplo, -160ºC, es alimentado del intercambiador de calor 6 a un
intercambiador de calor pospuesto 11 a través de una tubería 10 y,
después del intercambio de calor realizado con el primer
refrigerante, es extraído del intercambiador 11 a través de una
tubería 12, al igual que también es extraído del intercambiador de
calor 11 nitrógeno gaseoso sobrante (GAN) a través de una tubería
19.
Para el intercambio de calor con el gas puro en
el intercambiador de calor 11 se introduce el primer refrigerante
en el intercambiador de calor 11 desde el primer intercambiador 1 a
través de una tubería 14 y por medio de un soplante o una bomba 13
instalados en la tubería 4.
Después del intercambio de calor realizado con
el gas puro en el intercambiador de calor 11 se alimenta el primer
refrigerante a otro intercambiador de calor 17 a través de una
tubería 15 y se pone este refrigerante en intercambio de calor con
el segundo refrigerante alimentado del recipiente de reserva 7 al
intercambiador de calor 17 a través de la tubería 8 y una tubería
18. Después del intercambio de calor realizado entre los dos
refrigerantes en el intercambiador de calor 17 se aporta nuevamente
el primer refrigerante con una temperatura de, por ejemplo, -140ºC
al primer intercambiador de calor 1 a través de la tubería 3 y se
aporta el segundo refrigerante con una temperatura de, por ejemplo,
-160ºC al intercambiador de calor 11 a través de una tubería 16.
Como se representa en la figura 2, el gas
predepurado evacuado del intercambiador de calor 1 puede ser
depurado también en un adsorbedor 20 a muy baja temperatura
dispuesto en la tubería 5 por adsorción de sus materias de,
especialmente, fácil ebullición, tales como, por ejemplo,
disolventes.
El gas predepurado alimentado del primer
intercambiador de calor 1 al adsorbedor 20 a muy baja temperatura,
con una temperatura de, por ejemplo,
-130ºC, se calienta ligeramente en el adsorbedor 20 a muy baja temperatura hasta una temperatura de, por ejemplo -125ºC y se le alimenta seguidamente al intercambiador de calor 11 a través de la tubería 10, siendo retirado de dicho intercambiador de calor 11 después de realizado el intercambio de calor. El intercambio de calor en el intercambiador de calor 11 tiene lugar de manera análoga a la figura 1.
-130ºC, se calienta ligeramente en el adsorbedor 20 a muy baja temperatura hasta una temperatura de, por ejemplo -125ºC y se le alimenta seguidamente al intercambiador de calor 11 a través de la tubería 10, siendo retirado de dicho intercambiador de calor 11 después de realizado el intercambio de calor. El intercambio de calor en el intercambiador de calor 11 tiene lugar de manera análoga a la figura 1.
Es posible también que el adsorbedor 20 a muy
baja temperatura sea utilizado en forma adicionalmente refrigerada.
En este caso, el gas puro evacuado del adsorbedor 20 a muy baja
temperatura puede presentar una temperatura más baja que la que
tenía al ser alimentado al adsorbedor 20 a muy baja temperatura.
- 1
- Intercambiador de calor
- 2
- Tubería
- 3
- Tubería
- 4
- Tubería
- 5
- Tubería
- 6
- Intercambiador de calor
- 7
- Recipiente de reserva
- 8
- Tubería
- 9
- Tubería
- 10
- Tubería
- 11
- Intercambiador de calor
- 12
- Tubería
- 13
- Soplante o bomba
- 14
- Tubería
- 15
- tubería
- 16
- Tubería
- 17
- Intercambiador de calor
- 18
- Tubería
- 19
- Tubería
- 20
- Adsorbedor a muy baja temperatura
- 21
- Tubería
Claims (11)
1. Procedimiento de depuración de gases y/o de
recuperación de materias en forma de vapor de corriente de gas, en
el que se depura el gas bruto en al menos un primer intercambiador
de calor (1) por condensación y/o congelación de los contaminantes
con ayuda de un primer refrigerante y a continuación se alimenta
dicho gas bruto a al menos otro intercambiador de calor (11)
solicitado con el primer refrigerante, evacuándose dicho gas bruto
del intercambiador de calor (11) después de su intercambio de calor
con el primer refrigerante, y en el que se alimenta el primer
refrigerante en el intercambiador de calor (11) a al menos otro
intercambiador de calor (17) solicitado con un segundo refrigerante
y, después de su intercambio de calor con el segundo refrigerante,
se le alimenta de nuevo a al menos el primer intercambiador de calor
(1), caracterizado porque el gas predepurado evacuado del
intercambiador de calor (1) es enfriado adicionalmente antes de su
alimentación al intercambiador de calor (11) y es utilizado para
enfriar el primer refrigerante en el intercambiador de calor
(11).
2. Procedimientos según la reivindicación 1,
caracterizado porque el gas evacuado del intercambiador de
calor (1) es enfriado en al menos un intercambiador de calor (6)
y/o es conducido a través de al menos un adsorbedor (20) a muy baja
temperatura.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque se enfría el gas predepurado en el
intercambiador de calor (6) con un gas licuado utilizado como
segundo refrigerante.
4. Procedimientos según la reivindicación 3,
caracterizado porque se utiliza nitrógeno líquido en calidad
de gas licuado.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se enfría el gas
puro a una temperatura de hasta -196ºC con ayuda del gas licuado en
el intercambiador de calor (6).
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el gas licuado
utilizado como refrigerante para el gas puro es alimentado
directamente desde un recipiente de reservas (7) al intercambiador
de calor (6).
7. Procedimientos según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque se depura el gas puro en el
adsorbedor (20) a muy baja temperatura.
adsorbedor (20) a muy baja temperatura.
8. Dispositivo de depuración de gases con al
menos un primer intercambiador de calor (1) dotado de al menos una
tubería (2) para la alimentación del gas bruto y de al menos una
tubería (5) para la evacuación del gas puro frío, al cual están
asociadas al menos una tubería (3) para la alimentación de un primer
refrigerante y al menos un tubería (4) para la evacuación de dicho
refrigerante,
con al menos un intercambiador de calor (11)
dotado de al menos una tubería (10) para la alimentación del gas
puro frío y de al menos una tubería (12) para la evacuación del gas
puro, al cual están asociadas al menos una tubería (14) para la
alimentación del primer refrigerante alimentado desde el
intercambiador de calor (1) por medio de un soplante o una bomba
(13) y al menos una tubería (15) para la evacuación del primer
refrigerante desde el intercambiador de calor (11),
con al menos un intercambiador de calor (17)
dotado de al menos una tubería (15) para la alimentación del primer
refrigerante proveniente del intercambiador de calor (11) y de al
menos una tubería (3) para la alimentación del primer refrigerante
proveniente del intercambiador de calor (17) al primer
intercambiador de calor (1), caracterizado porque en la
tubería (5) que une el intercambiador de calor (1) con el
intercambiador de calor (11) están dispuestos al menos un
intercambiador de calor (6) y/o al menos un adsorbedor (20) a muy
baja temperatura.
9. Dispositivos según la reivindicación 8,
caracterizado porque el intercambiador de calor (6) está
unido, a través de al menos una tubería (8), con un recipiente de
reserva (7) que contiene el segundo refrigerante.
10. Dispositivos según la reivindicación 9,
caracterizado porque el recipiente de reserva (7) que
contiene gas licuado en calidad de segundo refrigerante está unido
con el intercambiador de calor (17) a través de la tubería (8) y
por medio de al menos una tubería (18).
11. Dispositivos según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque los
intercambiadores de calor (6, 11, 17) están integrados en un único
aparato y el intercambio de calor se realiza por vías de flujo
diferentes en las superficies de intercambio de calor comunes.
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