ES2378610A1 - Sistema para la separación de gases auto-refrigerado para la captura y compresión de dióxido de carbono - Google Patents

Sistema para la separación de gases auto-refrigerado para la captura y compresión de dióxido de carbono Download PDF

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Abstract

Sistema para la separación de gases auto-refrigerado para la captura y compresión de dióxido de carbono.Un sistema y método para capturar y separar dióxido de carbono de corrientes mixtas de gas. La corriente de gas se procesa en una estructura que incluye un módulo de compresión que comprende una pluralidad de compresores, enfriadores intermedios y separadores de condensación entre etapas. El camino de flujo desde el módulo de compresión incluye una pluralidad de separadores de flujo, divisores de corriente de gas, intercambiadores de calor y al menos un primer mezclador y un primer expansor. La corriente de gas se comprime y enfría secuencialmente para formar condensado de proceso y separarlo de la corriente de gas comprimida. Después la corriente de gas se seca y enfría para licuar dióxido de carbono y separarlo de la parte no condensable. La expansión selectiva de corrientes de dióxido de carbono líquido proporciona enfriamiento al sistema, y se alcanza una mayor eficiencia energética reciclando selectivamente pociones de corrientes de gas, permitiendo equipos compactos y funcionamiento económico, al mismo tiempo que proporciona corrientes de producto de alta pureza de dióxido de carbono.

Description

Sistema para la separación de gases auto-refrigerado para la captura y compresión de dióxido de carbono.
Campo de la Invención
La invención se refiere a sistemas para capturar y separar dióxido de carbono de corrientes de gases mixtas. En particular, la invención se refiere a un sistema auto-refrigerado y a un método para separar dióxido de carbono usando múltiples etapas de compresión, refrigeración intermedia y separación de condensados y reciclado selectivo de gas.
Antecedentes de la Invención
El objetivo de la captura del dióxido de carbono es afrontar el problema creciente de los efectos de la emisión de dióxido de carbono (un gas invernadero) a la atmósfera, separando el dióxido de carbono de los productos gaseosos de varios procesos y proporcionar el dióxido de carbono separado para uso adicional, procesamiento y almacenamiento. Recientemente, se ha considerado mucho la posibilidad de almacenamiento subterráneo en formaciones geológicas profundas, pero las dificultades económicas y prácticas de la separación del dióxido de carbono de las corrientes de gases mixtas no se han afrontado satisfactoriamente.
Actualmente, existen tres estrategias principales para capturar el dióxido de carbono de la combustión de combustibles fósiles, concretamente, captura pre-combustión, captura post-combustión y combustión oxi-combustible. Para una central carboeléctrica de aire convencional, en la que la concentración normal de dióxido de carbono en el gas de combustión de salida de la caldera puede ser de aproximadamente del 15% en volumen, la captura post-combustión puede ser una opción apropiada. En este proceso, el dióxido de carbono del gas de combustión puede eliminarse lavando con disolventes químicos, tales como disolución de amina, o varios absorbentes. Sin embargo, las tecnologías avanzadas tales como gasificación o combustión oxi-combustible pueden hacer posible medios alternativos de captura de dióxido de carbono. Para un sistema de gasificación, el dióxido de carbono puede eliminarse más eficientemente usando sistemas de captura pre-combustión usando disolventes físicos o tecnología de membranas. La combustión oxicombustible proporciona una estrategia ventajosa para la captura de dióxido de carbono, mediante la cual la combustión tiene lugar en un entorno enriquecido en oxígeno, produciendo así una corriente de gas de combustión que es rica en dióxido de carbono y que puede así capturarse y comprimirse fácilmente usando procesos no basados en disolventes, tales como separación de gas a baja temperatura, para el transporte en gasoducto. La selección de un proceso de captura de dióxido de carbono apropiado para una aplicación particular depende así de varios factores incluyendo la tecnología de combustión adoptada, la composición y condición del gas de combustión y el requisito del consumidor final.
Los procesos conocidos para la captura de dióxido de carbono y purificación posterior mediante un sistema de compresión y enfriamiento se han confinado principalmente a aplicaciones en la industria alimentaria y algunas aplicaciones de plantas químicas. En muchas de estas aplicaciones, la concentración de dióxido de carbono en la corriente de gas de entrada es frecuentemente mayor del 90% y casi no contiene la clase de contaminantes típicos de la mayor parte de los procesos de combustión, por ejemplo, SOx y NOx. Una central de captura típica consiste en una etapa de pre-limpieza, una etapa de compresión y una etapa de licuefacción. En la etapa de prelimpieza la corriente de gas de entrada se limpia de partículas sólidas y/o impurezas tales como mercurio, SOx, etc., y se pasa a través de una unidad de separación de partículas líquidas inicial antes de entrar en la etapa de compresión. En la etapa de compresión, la corriente de gas se comprime, se enfría (lo que puede ser en múltiples etapas y forma condensados que pueden eliminarse en recipientes separadores de condensado) y se pasa a través de un secador, para secar más la corriente de gas. En la etapa de licuefacción, la corriente de gas se enfría más para licuar el dióxido de carbono y separarlo de los gases no condensables para formar la corriente de producto de dióxido de carbono. Los gases no condensables tales como argón y oxígeno o nitrógeno, se ventea junto con un pequeño porcentaje de dióxido de carbono en forma gaseosa a la atmósfera. Algunos sistemas ventean parcialmente los gases no condensables a través del secador para ayudar en la regeneración del material del secador. Dependiendo del proceso aguas abajo, el dióxido de carbono puede enviarse a tanques de almacenamiento aislados, usarse directamente o transportarse en un gasoducto u otros medios de transporte para almacenamiento subterráneo.
Para la separación del dióxido de carbono de las corrientes del gas de combustión de sistemas de conversión de energía fósil, se conocen y usan varios procesos diferentes. Estos procesos incluyen actualmente el uso de membranas, disolventes químicos y físicos, absorbentes, separación criogénica o de baja temperatura. Los factores principales implicados en la selección de un proceso de separación adecuado incluyen el sistema de conversión de la energía, la concentración de dióxido de carbono esperada en la corriente del gas de combustión, el requerimiento de pureza de la corriente de producto de dióxido de carbono, el consumo de energía y el coste y eficacia de la captura. Para corrientes de gas de combustión con mayores concentraciones de dióxido de carbono, la estrategia preferida es usar un proceso que incluye la separación a baja temperatura de las mezclas de gas. Esto puede hacerse mediante un proceso simple de múltiples etapas de compresión directa y enfriamiento, o procesos más complejos que podrían implicar diferentes formas de enfriamiento, compresión o reciclado del gas de combustión para licuar y separar el dióxido de carbono de otros gases.
Sin embargo, cada uno de estos procesos presenta varias desventajas, en particular la complejidad de los sistemas y el tamaño del equipo, o la cantidad de energía requerida y por lo tanto los costes de capital y operación de los componentes adicionales de la central y los costes asociados con el suministro de la energía necesaria para la refrigeración
Ahora se ha encontrado que un sistema puede proporcionar una separación de dióxido de carbono más eficiente y económica a partir de corrientes de gas ricas en dióxido de carbono emitidas a partir de centrales de combustibles fósiles y otra centrales industriales usando un nuevo proceso de separación de gas a baja temperatura que incluye tanto autorefrigeración como reciclado de gas. En particular, se ha encontrado que puede seleccionarse una estrategia que proporciona compresión a las corrientes de gas entrada en múltiples etapas con enfriamiento intermedio y eliminación del condensado, a la vez que se usa la energía en el gas comprimido para proporcionar enfriamiento a la corriente entrante y al mismo tiempo se usa una etapa de expansión antes de reciclar una parte del gas de nuevo al compresor, en alguna etapa intermedia en las múltiples etapas de compresión. Además, se ha encontrado que puede proporcionarse un nueva disposición de las vías de flujo del proceso respecto a los recipientes de separación, intercambiadores de calor de múltiples pasos, vías de reciclado del gas y reducción del gas para reducir la demanda energética global y la temperatura del proceso sin el uso de medios externos de refrigeración, en un sistema simple y compacto, sin las desventajas de los procesos y sistemas conocidos.
Resumen de la Invención
La presente invención proporciona un sistema de captura de dióxido de carbono de una entrada de corriente de gas mixta y métodos para operar el sistema y proporciona varias configuraciones y opciones para el sistema y los métodos.
En cada una de las realizaciones de la invención, el gas de alimentación rico en dióxido de carbono se envía a una unidad de separación a baja temperatura de la invención y el dióxido de carbono se licua y se separa como el producto primario, mientras que las impurezas no condensables se separan como una ventilación y se envían para un procesamiento adicional o a la atmósfera.
La corriente de gas rica en dióxido de carbono entrante se pretrata preferiblemente según sea necesario para eliminar las partículas sólidas específicamente elegidas como diana y/o las impurezas tales como partículas, mercurio y SOx. La corriente de gas entrante también se seca preferiblemente después de la compresión y antes de la recuperación del dióxido de carbono, en el proceso que incluye compresión y enfriamiento en diferentes etapas con la eliminación de condensados, y licuefacción y separación posterior del dióxido de carbono como la corriente de producto, mientras se usa la energía de la corriente de gas comprimida para proporcionar enfriamiento a las etapas anteriores, y reciclado de parte de la corriente de gas comprimida, sin la necesidad de ningún enfriamiento externo, proporcionando así una ventaja comercial y técnica significativa sobre el estado de la técnica anterior.
El sistema de la presente invención es capaz de manejar una corriente de gas de alimentación con una concentración de dióxido de carbono al menos tan baja como el 30% y preferiblemente mayor, hasta o superior al 90%. Se ha encontrado que para concentraciones de dióxido de carbono de la corriente de gas de alimentación entre el 30% y el 90%, la pureza del dióxido de carbono en la corriente del producto permanece al menos 94%, más específicamente en algunos casos mayor del 97% y más específicamente en pocos casos mayor del 99%.
Preferiblemente, el sistema se hace operar con una presión máxima no superior a aproximadamente 35 a 45 bares absoluta, con el propósito de ahorrar energía y eficacia global, y en algunos casos preferiblemente 25 bares a 35 bares absoluta.
En una primera realización amplia, la invención busca, por lo tanto, proporcionar un método para separar dióxido de carbono de una corriente de gas mixta, comprendiendo el método las etapas de:
(a)
proporcionar una estructura de procesamiento que incluye un módulo de compresión que comprende al menos una pluralidad de compresores, una pluralidad de refrigeradores intermedios con separadores del condensado intermedios, incluyendo además la estructura de procesamiento una pluralidad de separadores de flujo, una pluralidad de divisores de la corriente de gas, una pluralidad de intercambiadores de calor y al menos un primer mezclador y un primer expansor;
(b)
suministrar la corriente de gas mixta al módulo de compresión;
(c)
comprimir y enfriar la corriente de gas mixta a través de cada uno de la pluralidad de compresores y refrigeradores intermedios en secuencia y unos de la pluralidad de intercambiadores de calor para generar una corriente de salida que incluye dióxido de carbono líquido y una corriente gaseosa;
(d)
eliminar selectivamente el dióxido de carbono líquido de la corriente de salida en unos seleccionados de la pluralidad de separadores de flujo para generar de cada separador de flujo seleccionado una corriente de dióxido de carbono líquida y una corriente gaseosa separada;
(e)
mezclar selectivamente en el primer mezclador al menos dos de las corrientes de dióxido de carbono líquidas generadas en la etapa (d) para formar una corriente de dióxido de carbono líquida mixta;
(f)
pasar la corriente de dióxido de carbono líquida mixta a través de uno de los intercambiadores de calor para formar una corriente de dióxido de carbono mixta y eliminar dicha corriente de dióxido de carbono mixta de la estructura de procesamiento;
(g)
dividir las seleccionadas de las corrientes gaseosas separadas para enfriar más las corrientes divididas para formar dióxido de carbono líquido y repetir selectivamente la etapa (d) para separar el dióxido de carbono líquido de otros gases y eliminar selectivamente los demás gases de la estructura de procesamiento;
(h)
reciclar selectivamente la corriente gaseosa separada de al menos uno de los separadores de flujo a al menos uno de los compresores seleccionados de un segundo compresor y un compresor posterior en la secuencia en el módulo de compresión;
(i)
expandir selectivamente al menos partes de la corriente gaseosa separada y expandir selectivamente al menos partes de la corriente dividida para recuperar energía y para proporcionar enfriamiento a la estructura de procesamiento;
(j)
reducir partes seleccionadas de la corriente de dióxido de carbono líquida separada de la etapa (d) y/o la etapa (e) para proporcionar enfriamiento a la estructura de procesamiento; y
(k)
repetir unas seleccionadas de las etapas (c) a (j) de una manera seleccionada entre periódicamente y continuamente.
En la primera realización amplia del método de la invención, preferiblemente el método comprende además una operación de arranque en la que la etapa (e) comprende además desviar una parte seleccionada de la corriente de dióxido de carbono líquida mixta a través de un segundo mezclador y un segundo de los intercambiadores de calor antes de eliminar la parte desviada de la estructura de procesamiento en la etapa (f).
Dependiendo de los contenidos de la corriente de gas mixta de entrada, el método puede comprender además antes de la etapa (c) la etapa de (b.1) pretratar la corriente de gas mixta eliminando al menos uno de agua, materia en partículas, mercurio y otros metales pesados, cloruro de hidrógeno, fluoruro de hidrógeno, óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre y otros derivados del azufre de la corriente de gas mixta.
En una segunda realización amplia, la invención busca proporcionar un método para separar dióxido de carbono de una corriente de gas mixta, comprendiendo el método las etapas de:
(a)
suministrar la corriente de gas mixta a una estructura de procesamiento;
(b)
comprimir la corriente de gas mixta en al menos dos etapas de compresión y someter la corriente de gas mixta a etapas de enfriamiento y separación después de cada etapa de compresión para producir una corriente de gas comprimida;
(c)
pasar la corriente de gas comprimida a través de un primer intercambiador de calor para formar un primer flujo de dos fases;
(d)
separar el primer flujo de dos fases en una primera corriente líquida que comprende al menos un 90% de dióxido de carbono y una primera corriente de gas que incluye dióxido de carbono residual;
(e)
dividir la primera corriente de gas en un primer ramal de la corriente de gas y un segundo ramal de la corriente de gas;
(f)
pasar el primer ramal de la corriente de gas a través de un segundo intercambiador de calor para formar un segundo flujo de dos fases;
(g)
separar el segundo flujo de dos fases en una segunda corriente líquida que comprende al menos un 90% de dióxido de carbono y una segunda corriente de gas que incluye impurezas y dióxido de carbono residual;
(h)
pasar la segunda corriente de gas que incluye impurezas y dióxido de carbono residual, en secuencia a través del segundo intercambiador de calor y el primer intercambiador de calor para formar una cuarta corriente de gas que comprende impurezas y dióxido de carbono residual;
(i)
expandir el segundo ramal de la corriente de gas para producir un tercer flujo de dos fases;
(j)
separar el tercer flujo de dos fases en una tercera corriente líquida que comprende al menos un 90% de dióxido de carbono y una tercera corriente de gas que incluye dióxido de carbono residual;
(k)
pasar la tercera corriente de gas a través del primer intercambiador de calor y reciclarla a una etapa intermedia del compresor;
(l)
pasar la tercera corriente líquida a través de un medio de presurización para elevar la presión de la tercera corriente líquida para igualar la presión con la de la primera corriente líquida y posteriormente mezclar la primera corriente líquida con la tercera corriente líquida en un primer mezclador para formar una cuarta corriente líquida mixta;
(m)
pasar la segunda corriente líquida a través del segundo intercambiador de calor;
(n)
mezclar la cuarta corriente líquida mixta con la segunda corriente líquida para formar una quinta corriente líquida;
(o)
pasar la quinta corriente líquida a través de una válvula de regulación para formar una primera corriente regulada fría que incluye una parte gaseosa y una parte líquida;
(p)
pasar la primera corriente regulada fría a través del segundo intercambiador de calor y el primer intercambiador de calor, en secuencia, para formar una corriente de producto que comprende al menos un 90% de dióxido de carbono.
Opcionalmente, el método comprende además después de la etapa (o) la etapa de:
(o.1) pasar la primera corriente estrangulada fría a un primer separador adicional para eliminar la parte gaseosa de la primera corriente estrangulada fría para formar una sexta corriente de gas, formando la parte líquida de la primera corriente estrangulada fría una sexta corriente líquida;
(o.2) pasar la sexta corriente líquida a través del segundo intercambiador de calor y el primer intercambiador de calor, en secuencia, para formar una corriente de producto que comprende al menos un 90% de dióxido de carbono; y
(o.3) reciclar la sexta corriente de gas a una etapa intermedia después de la primera y antes de la última de las al menos dos etapas de compresión de la etapa (b).
Alternativamente, el método comprende además después de la etapa (o) la etapa de:
(o.4) pasar la primera corriente regulada fría a un primer separador adicional para eliminar la parte gaseosa de la primera corriente regulada fría para formar una sexta corriente de gas, formando la parte líquida de la primera corriente estrangulada fría una sexta corriente líquida;
(o.5) pasar la sexta corriente líquida a través del segundo intercambiador de calor y el primer intercambiador de calor, en secuencia, para formar una corriente de producto que comprende al menos un 90% de dióxido de carbono;
(o.6) pasar la sexta corriente de gas a un primer compresor adicional para formar una sexta corriente de gas comprimida; y
(o.7) mezclar la sexta corriente de gas comprimida con la corriente de gas comprimida de la etapa (b). Preferiblemente, en esta realización el método comprende además después de la etapa (b), la etapa de:
(b.1) secar la corriente de gas comprimida para formar una corriente de gas comprimida seca que tiene una temperatura del punto de rocío al menos un grado C menor que una temperatura operacional más baja de cada una de las etapas del método.
En la segunda realización amplia del método de la invención, preferiblemente el método comprende además una operación de arranque que comprende las etapas de
(A) realizar las etapas (a) a (l) del método;
(B.1) dividir la cuarta corriente líquida mixta en una corriente de parte principal y una corriente de parte restante;
(B.2) expandir la corriente de parte restante a través de la primera válvula de regulación y el primer intercambiador de calor, en secuencia, para producir una primera corriente de producto que comprende al menos 90% de dióxido de carbono;
(B.3) cuando la etapa (g) comienza a producir una segunda corriente líquida, mezclar la segunda corriente líquida de la etapa (g) con la corriente de parte principal para formar una segunda corriente líquida mixta y posteriormente pasar la segunda corriente líquida mixta en secuencia a través de la segunda válvula de regulación, el segundo intercambiador de calor y el primer intercambiador de calor para producir una segunda corriente de producto que comprende al menos un 90% de dióxido de carbono;
(C)
continuar realizando las etapas (B.1) a (B.3) hasta que la etapa (d) y la etapa (g) producen la primera y segunda corrientes líquidas en sus niveles de estado estacionario respectivos; y posteriormente
(D)
continuar realizando las etapas (a) a (l) del método y realizar las etapas (m) a (p) del método.
Preferiblemente, la operación de arranque comprende además después de la etapa (B.2) la etapa de:
(B.2.1) elevar la presión de la primera corriente de producto hasta una presión ajustada mayor para formar una primera corriente de producto presurizada; y después de la etapa (B.3) la etapa de:
(B.3.1) elevar la presión de la segunda corriente de producto hasta una presión ajustada mayor para formar una segunda corriente de producto presurizada.
También preferiblemente, el método comprende además igualar la presión de la primera corriente de producto presurizada y la segunda corriente de producto presurizada.
En una tercera realización amplia, la invención busca proporcionar un método para separar dióxido de carbono de una corriente de gas mixta, comprendiendo el método las etapas de:
(a)
suministrar la corriente de gas mixta a una estructura de procesamiento;
(b)
comprimir la corriente de gas mixta en al menos dos etapas de compresión y someter la corriente de gas mixta a etapas de enfriamiento y separación después de cada etapa de compresión para producir una corriente de gas comprimida;
(c)
pasar la corriente de gas comprimida a través de un primer intercambiador de calor para formar un primer flujo de dos fases;
(d)
separar el primer flujo de dos fases en una primera corriente líquida que comprende al menos un 90% de dióxido de carbono y una primera corriente de gas que incluye dióxido de carbono residual;
(e)
dividir la primera corriente de gas en un primer ramal de corriente de gas y un segundo ramal de corriente de gas;
(f)
pasar el primer ramal de corriente de gas a través de un segundo intercambiador de calor para formar un segundo flujo de dos fases;
(g)
separar el segundo flujo de dos fases en una segunda corriente líquida que comprende al menos 90% de dióxido de carbono y una segunda corriente de gas que incluye impurezas y dióxido de carbono residual;
(h)
pasar la segunda corriente de gas, que incluye impurezas y dióxido de carbono residual, en secuencia a través del segundo intercambiador de calor y el primer intercambiador de calor para formar una cuarta corriente de gas que comprende impurezas y dióxido de carbono residual;
(i)
expandir el segundo ramal de corriente de gas para producir un tercer flujo de dos fases;
(j)
separar el tercer flujo de dos fases en una tercera corriente líquida que comprende al menos 90% de dióxido de carbono y una tercera corriente de gas que incluye dióxido de carbono residual;
(k)
pasar la tercera corriente de gas a través del primer intercambiador de calor y reciclarla a una etapa intermedia del compresor;
(l)
pasar la tercera corriente líquida a través de un medio de presurización para elevar la presión de la tercera corriente líquida para igualarla con la presión de la primera corriente líquida y posteriormente mezclar la primera corriente líquida con la tercera corriente líquida en un primer mezclador para formar una cuarta corriente líquida mixta;
(m)
pasar la segunda corriente líquida a través del segundo intercambiador de calor;
(n)
mezclar la cuarta corriente líquida mixta con la segunda corriente líquida para formar una quinta corriente líquida;
(o)
pasar la quinta corriente líquida a través del segundo intercambiador de calor;
(p)
dividir la quinta corriente líquida en un primer ramal de corriente líquida y un segundo ramal de corriente líquida;
(q)
pasar el primer ramal de corriente líquida a través de una primera válvula de regulación del ramal para formar un primer ramal de corriente regulada fría que tiene una parte gaseosa y una parte líquida;
(r)
pasar el segundo ramal de corriente líquida a través de una segunda válvula de regulación del ramal para formar un segundo ramal de corriente regulada fría que tiene una parte gaseosa y una parte líquida;
(s)
pasar el primer ramal de corriente regulada fría a través del primer intercambiador de calor para formar una primera corriente de producto que comprende al menos un 90% de dióxido de carbono; y
(t)
pasar el segundo ramal de corriente regulada fría a través del segundo intercambiador de calor y el primer intercambiador de calor en secuencia para formar una segunda corriente de producto que comprende al menos un 90% de dióxido de carbono.
Opcionalmente, el método comprende además después de la etapa (q) la etapa de:
(q.1) pasar el primer ramal de la corriente regulada fría a un primer separador de ramal adicional para eliminar la parte gaseosa del primer ramal de corriente regulada fría para formar una séptima corriente de gas, formando la parte líquida del primer ramal de corriente regulada fría una séptima corriente líquida;
(q.2) pasar el segundo ramal de la corriente regulada fría a un segundo separador de ramal adicional para eliminar la parte gaseosa del segundo ramal de corriente regulada fría para formar una octava corriente de gas, formando la parte líquida del segundo ramal de corriente regulada fría una octava corriente líquida;
(q.3) pasar la séptima corriente líquida a través del primer intercambiador de calor para formar una primera corriente de producto que comprende al menos un 90% de dióxido de carbono;
(q.4) pasar la octava corriente líquida a través del segundo intercambiador de calor y el primer intercambiador de calor, en secuencia, para formar una segunda corriente de producto que comprende al menos un 90% de dióxido de carbono;
(q.5) mezclar la séptima corriente de gas con la octava corriente de gas para formar una primera corriente de gas reciclado; y
(q.6) reciclar la primera corriente de gas reciclado a una etapa intermedia después de la primera y antes de la última de las al menos dos etapas de compresión de la etapa (b).
Opcionalmente además, el método comprende además después de la etapa (q) las etapas de:
(q.7) pasar el primer ramal de la corriente regulada fría a un primer separador de ramal adicional para eliminar la parte gaseosa del primer ramal de corriente regulada fría para formar una séptima corriente de gas, formando la parte líquida del primer ramal de corriente regulada fría una séptima corriente líquida;
(q.8) pasar el segundo ramal de la corriente regulada fría a un segundo separador de ramal adicional para eliminar la parte gaseosa del segundo ramal de corriente regulada fría para formar una octava corriente de gas, formando la parte líquida del segundo ramal de corriente regulada fría una octava corriente líquida;
(q.9) pasar la séptima corriente líquida a través del primer intercambiador de calor para formar una primera corriente de producto que comprende al menos un 90% de dióxido de carbono;
(q.10) pasar la octava corriente líquida a través del segundo intercambiador de calor y el primer intercambiador de calor, en secuencia, para formar una segunda corriente de producto que comprende al menos un 90% de dióxido de carbono;
(q.11) pasar las séptima y octava corrientes de gas a través de un primer compresor adicional para formar una corriente de gas reciclado comprimida; y
(q.12) mezclar la corriente de gas reciclado comprimida con la corriente de gas comprimida de la etapa (b).
Más adicionalmente, en esta realización el método comprende además después de la etapa (b), la etapa de:
(b.1) secar la corriente de gas comprimida para formar una corriente de gas comprimida seca que tiene una temperatura del punto de rocío al menos un grado C menor que una temperatura operacional más baja de cada una de las etapas del método.
Opcionalmente también en esta realización, el método comprende además después de la etapa (s) la etapa de:
(s.1) elevar la presión de la primera corriente de producto hasta una presión mayor ajustada para formar una primera corriente de producto presurizada; y después de la etapa (t) la etapa de:
(t.1) elevar la presión de la segunda corriente de producto hasta una presión mayor ajustada para formar una segunda corriente de producto presurizada; y preferiblemente comprende igualar la presión de la primera corriente de producto presurizada y la segunda corriente de producto presurizada.
Opcionalmente también en esta realización, el método comprende además antes de la etapa (b) la etapa de:
(a.1) pre-tratar la corriente de gas para eliminar al menos uno de agua, materia en partículas, mercurio y otros metales pesados, cloruro de hidrógeno, fluoruro de hidrógeno, óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre y otros derivados del azufre de la corriente de gas.
Opcionalmente también en esta realización, el método comprende además después de la etapa (m) la etapa de:
(m.1) pasar la primera corriente regulada fría a través de un primer separador adicional para eliminar la parte gaseosa de la primera corriente regulada fría para formar una quinta corriente de gas; y la parte líquida de la primera corriente regulada fría para formar una quinta corriente líquida;
(m.2) pasar la quinta corriente de gas a través del primer intercambiador de calor y reciclar la quinta corriente de gas a una etapa intermedia después de la primera y antes de la última de las al menos dos etapas de compresión de la etapa (b); y
(m.3) pasar la quinta corriente líquida a través del primer intercambiador de calor para formar una tercera corriente de producto que comprende al menos un 90% de dióxido de carbono.
En la tercera realización amplia del método de la invención, preferiblemente el método comprende además una operación de arranque que comprende las etapas de
(A) realizar las etapas (a) a (l) del método;
(B.1) dividir la cuarta corriente líquida mixta en una corriente de parte principal y una corriente de parte restante;
(B.2) expandir la corriente de parte restante a través de la primera válvula de estrangulamiento y el primer intercambiador de calor, en secuencia, para producir una tercera corriente de producto que comprende al menos un 90% de dióxido de carbono;
(B.3) cuando la etapa (g) comienza a producir una segunda corriente líquida, mezclar la segunda corriente líquida de la etapa (g) con la corriente de parte principal para formar una segunda corriente líquida mixta y posteriormente realizar la etapa (p) a (t) de la reivindicación 20;
(C)
continuar realizando las etapas (B.1) a (B.3) hasta que la etapa (d) y la etapa (g) producen la primera y segunda corrientes líquidas en sus niveles de estado estacionario respectivos; y posteriormente
(D)
continuar realizando las etapas (a) a (l) del método y realizando las etapas (m) a (t) del método.
Preferiblemente, la operación de arranque comprende además después de la etapa (s) la etapa de:
(s.1) elevar la presión de la primera corriente de producto hasta una presión ajustada mayor para formar una primera corriente de producto presurizada; y después de la etapa (t) la etapa de:
(t.1) elevar la presión de la segunda corriente de producto hasta una presión ajustada mayor para formar una segunda corriente de producto presurizada; y después de la etapa (B.2) la etapa de:
(B.2.1) elevar la presión de la tercera corriente de producto hasta una presión ajustada mayor para formar una tercera corriente de producto presurizada; preferiblemente comprende igualar selectivamente la presión de la primera corriente de producto presurizada, la segunda corriente de producto presurizada y la tercera corriente de producto presurizada.
En cada una de las realizaciones de los métodos de la invención, existen varias características opcionales y ventajosasque pueden incluirse, como se discute más adelante respecto a los dibujos. Éstas incluyen, pero no están limitadas a, las siguientes.
El método puede comprender además eliminar selectivamente el oxígeno de las seleccionadas de cada una de las corrientes de producto antes de eliminar la corriente de producto seleccionada de la estructura de procesamiento.
El medio de presurización comprende preferiblemente una bomba.
La cuarta corriente de gas puede expandirse en un expansor turbo de la corriente de expulsión para recuperar energía y para formar una corriente de expulsión que comprende impurezas y dióxido de carbono residual.
Además la corriente de expulsión puede dividirse en un primer ramal de corriente de expulsión y un segundo ramal de corriente de expulsión; preferiblemente el primer ramal de corriente de expulsión se pasa a través del primer intercambiador de calor para usar la capacidad de enfriamiento residual de dicha corriente, la corriente de gas comprimida se pasa a través de un primer intercambiador de calor adicional, el primer ramal de corriente de expulsión se pasa a través del primer intercambiador de calor adicional y el segundo ramal de corriente de gas y el segundo ramal de corriente de expulsión se pasan cada uno a través de un segundo intercambiador de calor adicional.
El segundo ramal de corriente de gas puede expandirse en un expansor turbo principal para recuperar energía y para producir el tercer flujo de dos fases. Ventajosamente, esta expansión puede realizarse en secuencia a través de una válvula de regulación Joule-Thompson y un refrigerador.
Preferiblemente, los métodos comprenden además elevar la presión de la corriente de producto hasta una presión ajustada mayor para formar una corriente de producto presurizada.
En una cuarta realización amplia, la invención busca proporcionar un sistema para separar dióxido de carbono de una corriente de gas mixta, comprendiendo el sistema una estructura de procesamiento que incluye:
(a)
un módulo de compresión que comprende al menos una pluralidad de compresores y una pluralidad de refrigeradores intermedios con separadores del condensado intermedios, construyéndose y disponiéndose el módulo para comprimir y enfriar la corriente de gas mixta a través de cada uno de la pluralidad de compresores en secuencia para generar una primera corriente de la estructura de procesamiento que comprende una corriente de salida;
(b)
una pluralidad de medios de intercambio de calor para enfriar más la corriente de salida para formar dióxido de carbono líquido y para enfriar las seleccionadas de una pluralidad de corrientes adicionales de la estructura de procesamiento;
(c)
una pluralidad de medios de separación de flujo para eliminar selectivamente el dióxido de carbono líquido de las partes gaseosas de las seleccionadas de las corrientes de la estructura de procesamiento para generar al menos una corriente de dióxido de carbono líquida y al menos una corriente gaseosa separada;
(d)
una pluralidad de medios de división y transferencia para dividir las seleccionadas de las corrientes gaseosas separadas y las corrientes de dióxido de carbono líquidas;
(e)
al menos un primer medio de mezclado para mezclar selectivamente al menos dos corrientes de dióxido de carbono líquidas para formar una corriente de dióxido de carbono líquida mixta;
(f)
medios de reciclado para reciclar selectivamente la corriente gaseosa separada de al menos uno de los medios de separación de flujo a al menos uno de los compresores seleccionado de un segundo compresor y un compresor posterior en la secuencia en el módulo de compresión;
(g)
al menos un medio de expansión para expandir selectivamente al menos partes de la corriente gaseosa separada para recuperar energía y para proporcionar enfriamiento a la estructura de procesamiento; y
(h)
al menos un medio de de regulación para regular selectivamente partes seleccionadas de al menos una corriente de dióxido de carbono líquida.
Preferiblemente, el sistema comprende además un segundo medio de mezclado para recibir y transferir una parte seleccionada de la corriente de dióxido de carbono líquida mixta en una operación de arranque.
Preferiblemente también, el sistema comprende además al menos un medio de pre-tratamiento para eliminar de la corriente de gas mixta al menos uno de agua, materia en partículas, mercurio y otros metales pesados, cloruro de hidrógeno, fluoruro de hidrógeno, óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre y otros derivados del azufre de la corriente de gas mixta.
Preferiblemente también, el sistema comprende además medios para eliminar el oxígeno para eliminar selectivamente el oxígeno de al menos una corriente de dióxido de carbono.
Descripción Breve de los Dibujos
La invención se describirá ahora con referencia a los dibujos, en los que
La Figura 1 es una representación esquemática de una primera realización de la invención;
Las Figuras 2 y 3 son representaciones esquemáticas que muestran características adicionales de la realización de la Figura 1;
La Figura 4 es una representación esquemática de una segunda realización de la invención;
Las Figuras 5 y 6 son representaciones esquemáticas que muestran características adicionales de la realización de la Figura 4;
Las Figuras 7 a 10 son representaciones esquemáticas que muestran características adicionales de realizaciones de la invención;
La Figura 11 es una representación esquemática de una característica de arranque en una tercera realización de la invención;
La Figura 12 es una representación esquemática de una cuarta realización de la invención; y La Figura 13 es una representación esquemática de una quinta realización de la invención.
Descripción Detallada de los Dibujos
En primer lugar, respecto a las Figuras 1 a 3, se muestra esquemáticamente una primera realización del método y sistema de la invención, mostrando las Figuras 2 y 3 variantes de las vías representadas en la Figura 1. Respecto a la Figura 1, la corriente de gas de entrada rica en dióxido de carbono entra en la estructura del proceso como gas de alimentación de entrada en la vía 1 y se comprime en el módulo de compresor CM1 y se deshidrata sustancialmente en el módulo de secado D1. El bloque compresor debe consistir en un mínimo de dos etapas de compresión, preferiblemente tres o cuatro, con refrigeradores intermedios y separadores de condensado. El módulo de secado D1 puede comprender cualquier sistema de secado adecuado, tal como un tamiz molecular, en el que el gas procesado no será contaminado si no sólo secado, para conseguir una temperatura del punto de rocío de agua igual a o menor que la temperatura de la corriente de gas en la vía 9. En el caso en el que esta temperatura del punto de rocío no sea práctica por cualquier razón, basándose factores tales como coste o equipo, la siguiente temperatura aceptable que se usa es la temperatura del punto de rocío en la vía 21. Después de salir del secador, la corriente de gas continúa en la vía 3 hacia el intercambiador de calor E1, en el que se enfría, dando lugar a un flujo de dos fases en la vía 4, del intercambiador de calor E1 al separador S1, en el que se separan las dos fases. La corriente de gas que sale del separador S1 pasa en la vía 5 al divisor SP1, en el que se divide en dos diferentes ramales como sigue.
El primer ramal fluye en la vía 23 hacia y a través del intercambiador de calor E2, dejando la vía 6 como un flujo de dos fases, hacia dentro del separador S2. La corriente de gas que sale del separador S2 consiste en impurezas de fase de gas no condensables, tales como argón, nitrógeno, oxígeno y posiblemente NOx y SOx y dióxido de carbono residual, que han permanecido en el estado gaseoso. Esta corriente fluye en la vía 7 hacia y a través del intercambiador de calor E2 y desde el intercambiador de calor E2 en la vía 14 hacia el intercambiador de calor E1 y fluye desde allí en la vía 15 para ser expulsado a la atmósfera por cualquier medio adecuado (no mostrado) a través de un sistema de expulsión con
o sin un silenciador en la vía 15. La corriente líquida que sale del separador S2 fluye en la vía 8 hacia y a través del intercambiador de calor E2 hacia el mezclador M2, en el que se mezcla con el flujo en la vía 18a, discutido más adelante, y la corriente mixta fluye en la vía 9 a través de la válvula de estrangulamiento TV2, de nuevo a través del intercambiador de calor E2 y fluye en la vía 10 hacia el intercambiador de calor E1 y deja el sistema como en la vía 11 como una corriente de producto.
El segundo ramal del divisor S1 fluye en la vía 19 hacia y a través del módulo de expansión EM1 y al pasar el gas a través del módulo de expansión EM1 se enfría, lo que resulta en un flujo de dos fases hacia el separador S3. El uso del módulo de expansión EM1 permite la producción del enfriamiento necesario para la licuefacción en el sistema, y también un trabajo de salida del eje adicional, incrementando de esta manera el balance energético global y mejorando la eficacia del proceso. Una vez en el separador S3, las fases de gas y líquido se separan. La corriente de gas que sale del separador S3 fluye en la vía 21 a través del intercambiador de calor E1, saliendo del intercambiador E1 en la vía 22 y se recicla a una ubicación seleccionada apropiada en el módulo compresor CM1. Esta ubicación debe ser posterior a la entrada de la vía 1 en el módulo compresor CM1, es decir, la corriente de gas en la vía 22 debe volver a una de las etapas intermedias de compresión dentro del módulo compresor CM1.
La corriente líquida del separador S3 fluye en la vía 20 hacia la bomba P1, donde su presión se eleva para igualar la de la corriente líquida que sale del separador S1 en la vía 12. La corriente líquida en la vía 12 y la corriente líquida que sale de la bomba P1 en la vía 20 se combinan en el mezclador M1. Las corrientes líquidas combinadas fluyen desde el mezclador M1 en la vía 18a hacia el mezclador M2, para mezclarse con el flujo en la vía 8 desde el separador S2 y el intercambiador de calor E2, para fluir en el vía 9 como se ha descrito anteriormente. Esta desviación que tiene lugar en la vía 18a permite el máximo efecto de enfriamiento a partir del proceso de regulación que ocurre en la vía 9.
Esta configuración proporciona sólo una corriente de producto, es decir, el flujo en la vía 11, del proceso global, lo que permite la simplificación del transporte en gasoducto del producto dióxido de carbono y del diseño de múltiples pasos para el intercambiador de calor E1.
La Figura 2 es una representación esquemática de una configuración de alta pureza como una variante de la configuración de la Figura 1. En esta configuración, se añade un separador adicional Sb a la vía 9 aguas abajo de la válvula de estrangulamiento TV2. La corriente líquida del separador Sb es una corriente de producto de dióxido de carbono altamente pura, que fluye en las vías 10 y 11, como en la configuración mostrada en la Figura 1. Sin embargo, la corriente gaseosa que sale del separador Sb se recicla en la vía 25 hacia el módulo compresor CM1.
La Figura 3 es una representación esquemática de una configuración de alta pureza como una variante más de la configuración de la Figura 1. En esta configuración, se proporciona un separador adicional Sb a la vía 9 aguas abajo de la válvula de regulación TV2 de la misma manera que en la Figura 2 y la corriente líquida del separador Sb fluye en las vías 10 y 11 como en las configuraciones mostradas en las Figuras 1 y 2. Sin embargo, la corriente gaseosa del separador Sb fluye en la vía 25 hacia un compresor adicional, el módulo compresor CMb, en el que se comprime más. La corriente comprimida que sale del módulo compresor CMb fluye hacia el mezclador M4, en el que se combina con la corriente de salida que fluye en la vía 3 desde el módulo secador D1 y el flujo mixto pasa desde el mezclador M4 al intercambiador de calor E1. La configuración de la Figura 3 produce la misma alta pureza de dióxido de carbono en la corriente de producto en la vía 11 que en la configuración de la Figura 2, pero la configuración de la Figura 3 proporciona más flexibilidad a la operación global de los procesos variantes de alta pureza.
Ahora respecto a las Figuras 4 a 6, se muestra esquemáticamente una segunda realización del método y sistema de la invención, mostrando las Figuras 5 y 6 variantes de las vías representadas en la Figura 4.
En la configuración mostrada en la Figura 4, el flujo desde el mezclador M1 en la vía 18a se desvía al mezclador M2, como en la configuración mostrada en las Figuras 1 a 3. Sin embargo, la corriente combinada que sale del mezclador M2 en la vía 8 fluye hacia el divisor SP2, en el que se divide en dos corrientes, que fluyen en las vías 9 y 27, respectivamente. La corriente en la vía 9 sigue el mismo camino que en la realización mostrada en las Figuras 1 a 3, para generar la corriente de producto de dióxido de carbono en las vías 10 y 11. Sin embargo, la corriente que fluye desde el divisor SP2 en la vía 27 pasa a través de la válvula de estrangulamiento TVc y proporciona energía de enfriamiento al intercambiador de calor E1, antes de salir del proceso como una segunda corriente de producto dióxido de carbono en la vía 13.
La Figura 5 es una representación esquemática de una variante de la configuración de la Figura 4, en la que se añaden dos separadores, Sc y Sd, en los flujos aguas abajo en las vías 9 y 27, respectivamente. La corriente líquida desde el separador Sc fluye en la vía 10 como una corriente de producto de dióxido de carbono altamente pura; de manera similar, la corriente líquida que fluye desde el separador Sd en las vías 28 y 13 es una corriente de producto de dióxido de carbono altamente pura, Las corrientes gaseosas (Corriente 26 y Corriente 29) de cada uno de los separadores Sc y Sd en las vías 26 y 29, respectivamente, se reciclan al módulo compresor CM1, de nuevo en una etapa intermedia, a través del mezclador M5.
La Figura 6 es una representación esquemática de una variante de la configuración de la Figura 5, en la que las corrientes gaseosas en las vías 26 y 29 de los separadores Sc y Sd, respectivamente, se comprimen por un módulo compresor adicional CMc. La corriente comprimida del módulo compresor CMc fluye en la vía 30 para combinarse con la corriente de salida que fluye en la vía 3 desde el módulo secador DM1 en el mezclador M6, antes de entrar en el intercambiador de calor E1. Esta opción proporciona la misma pureza de dióxido de carbono en las corrientes de producto en las vías 11 y 13, pero proporciona más flexibilidad a la operación global de los procesos alternativos de alta pureza.
Para cada una de las configuraciones mostradas en las Figuras 4, 5 y 6, puede conseguirse una ligera variación, en que la corriente en la vía 8 puede desviarse directamente desde el mezclador M2 al divisor SP2, en lugar de pasar a través del intercambiador de calor E2. Otras variaciones similares serán evidentes para los expertos en la técnica.
Pueden proporcionarse varias opciones a las configuraciones mostradas en cada una de las Figuras 1 a 6. Éstas se ilustran a través de las representaciones esquemáticas de las Figuras 7 a 10.
Respecto a la Figura 7, se añade un segundo módulo de expansión EM2 a la vía 15 en el lado aguas abajo del intercambiador de calor E1, para aprovechar más energía de enfriamiento y trabajo de salida del eje, lo que reduce la demanda energética global e incrementa así la eficacia global del proceso. Además, la corriente que sale del módulo de secado D1 en la vía 3 puede enfriarse más por la corriente del segundo módulo de expansión EM2 en la vía 16, con la adición del intercambiador de calor E1a. Las características ventajosas principales de esta opción de configuración son:
(1)
Uso eficiente de la energía de enfriamiento disponible de la corriente expandida en la vía 16, lo que asegura pérdidas mínimas de la energía de enfriamiento disponible de la corriente en la vía 16;
(2)
La opción de elevar la temperatura de la corriente en la vía 16 a condiciones ambiente antes de ser enviada a la atmósfera sin usar un calentador; y
(3)
Reducción significativa de la carga de enfriamiento en el intercambiador de calor E1 debido a una temperatura de entrada menor de la corriente en la vía 3 comparada con una configuración sin esta opción, lo que permite el uso de un intercambiador de calor E1 menor.
También se muestra en la Figura 7 la adición de un segundo módulo compresor CM2 a las corrientes en las vías 11 y 13 para incrementar la presión de las corrientes de producto de dióxido de carbono en aquellas vías hasta un nivel requerido, por ejemplo, para el transporte en gasoductos. Además, también puede aprovecharse una energía de calentamiento considerable del enfriamiento intermedio del módulo compresor CM2 para usarse en otro sistema de conversión de energía integrado con el que podría estar conectado el sistema de la presente invención.
Ahora respecto a la Figura 8, como una opción más, la corriente que sale del divisor SP1 en la vía 19 puede enfriarse más por la corriente en la vía 16 con la adición del intercambiador de calor E2a. Las características principales de esta opción son:
(1)
Uso eficiente de la energía de enfriamiento disponible de la corriente expandida en la vía 16, lo que asegura pérdidas mínimas de la energía de enfriamiento disponible de la corriente en la vía 16; y
(2)
Capacidad de disminuir la temperatura de la corriente en la vía 19 rápidamente durante el arranque del proceso, para facilitar alcanzar rápidamente la condición de estado estacionario después del arranque.
Ahora respecto a la Figura 9, las opciones de la Figura 7 y la Figura 8 pueden implementarse simultáneamente mediante un divisor SP2. En esta configuración, el divisor SP2 puede ajustarse de 0 a 100% entre las corrientes en las vías 16a y 16b según se desee. Las características ventajosas principales de esta opción, además de las listadas anteriormente respecto a las Figuras 7 y 8, incluyen las características importantes
(1)
Reducción significativa de la carga de enfriamiento en el intercambiador de calor E1 y eventualmente en el intercambiador de calor E2 debido a una temperatura de entrada baja de la corriente en la vía 3, lo que permite el uso de intercambiadores de calor más pequeños que en las configuraciones sin esta opción; y
(2)
Control de la temperatura eficiente y casi óptimo sobre el intervalo completo del proceso durante condiciones de arranque y estado estacionario (operación normal).
Ahora respecto a la Figura 10, el módulo de expansión EM1, que recibe la corriente que fluye en la vía 19 desde el divisor SP1, puede reemplazarse por una Válvula de Expansión Joule-Thompson JT-1 y un refrigerador CH1. Esta opción puede combinarse con la configuración de cualquiera de las opciones discutidas anteriormente.
Para cada realización del sistema y método de la invención, se proporcionan características adicionales para el arranque de operación. Una configuración que ejemplifica el procedimiento de arranque se muestra esquemáticamente en la Figura 11. En esta realización, la presión de la corriente en la vía 20 se incrementa por cualquier dispositivo de aumento de la presión adecuado, tal como la bomba P1, para igualar la presión de la corriente en la vía 12, después de lo cual las corrientes de las vías 12 y 20 pueden combinarse en el mezclador M1. La corriente combinada se desvía proporcionalmente y la proporción puede variarse entre 0 y 100% según se desee, de manera que fluya desde el mezclador M1 en las proporciones deseadas en las vías 18 y 18a. La corriente en la vía 18a se dirige al mezclador M2, y desde allí al intercambiador de calor E2 válvula de regulación TV2, en la vía 9. La corriente en la vía 18 fluye desde el mezclador M1 a la válvula de regulación TV1 al intercambiador de calor E1 y sale como producto en la vía 13. Esta desviación y posterior regulación proporciona un enfriamiento máximo para producir dióxido de carbono líquido suficiente requerido para regular y estabilizar el proceso global. También, esta desviación de la parte de las corrientes combinadas en las vías 12 y 20 que fluye en la vía 18, equilibra la carga de enfriamiento global a los intercambiadores de calor E1, E2.
Ahora respecto a la Figura 12, ésta es una representación esquemática de una configuración de una realización de la invención en la que la pureza del dióxido de carbono en la corriente de producto que fluye en la vía 13 puede ser mayor del 98% en volumen. En esta configuración, se añade un separador adicional Sa después de la válvula de estrangulamiento TV1. El líquido del separador Sa se saca como una corriente de producto de dióxido de carbono altamente pura en las vías 13 ó 18 y la corriente gaseosa en la vía 24 se recicla al módulo compresor CM1 en una etapa intermedia de ese módulo.
Como opciones adicionales, cualquiera de las características opcionales adicionales descritas anteriormente respecto a las Figuras 7 a 10 puede incluirse en la configuración mostrada en la Figura 12.
Ahora respecto a la Figura 13, se muestra una realización adicional, en la que la operación de arranque de ejemplo de la Figura 11 se muestra en relación con la realización de la Figura 6. En esta realización, la corriente combinada en el mezclador M1 se desvía proporcionalmente entre la corriente que fluye en la vía 18a al mezclador M2, como se describe en relación con la Figura 11, y una segunda corriente, que fluye desde el mezclador M1 a la válvula de regulación Tve, y desde allí al intercambiador de calor E1, para salir del sistema como una tercera corriente de producto en la vía 11a.
Las realizaciones descritas anteriormente proporcionan así una separación más eficiente y económica de dióxido de carbono a partir de corrientes de gas ricas en dióxido de carbono, a través del uso de los procesos de separación de gas a baja temperatura de la invención, que incluyen las características descritas que proporcionan auto-refrigeración y reciclado de gas, proporcionando compresión a las corrientes de gas entrantes en múltiples etapas con enfriamiento intermedio y eliminación de condensado, mientras se usa la energía en el gas comprimido para proporcionar enfriamiento a la corriente de entrada, y al mismo tiempo, usando una etapa de expansión antes de reciclar una parte del gas al compresor, en alguna etapa intermedia de las múltiples etapas de compresión. La invención permite la reducción de la demanda energética global y la temperatura del proceso sin el uso de medios de refrigeración externos, en un sistema simple y compacto, sin las desventajas de procesos y sistemas conocidos, usando la nueva disposición de las vías de flujo del proceso, descritas anteriormente en relación con las realizaciones ejemplares y no restrictivas, y definidas más completamente en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (44)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un método para separar dióxido de carbono de una corriente de gas mixta, comprendiendo el método las etapas de:
    (a)
    proporcionar una estructura de procesamiento que incluye un módulo de compresión que comprende al menos una pluralidad de compresores, una pluralidad de refrigeradores intermedios con separadores del condensado intermedios, incluyendo además la estructura de procesamiento una pluralidad de separadores de flujo, una pluralidad de divisores de corriente de gas, una pluralidad de intercambiadores de calor y al menos un primer mezclador y un primer expansor;
    (b)
    suministrar la corriente de gas mixta al módulo de compresión;
    (c)
    comprimir y enfriar la corriente de gas mixta a través de cada uno de la pluralidad de compresores y refrigeradores intermedios en secuencia y unos de la pluralidad de intercambiadores de calor para generar una corriente de salida que incluye dióxido de carbono líquido y una corriente gaseosa;
    (d)
    eliminar selectivamente el dióxido de carbono líquido de la corriente de salida en unos seleccionados de la pluralidad de separadores de flujo para generar de cada separador de flujo seleccionado una corriente de dióxido de carbono líquida y una corriente gaseosa separada;
    (e)
    mezclar selectivamente en el primer mezclador al menos dos de las corrientes de dióxido de carbono líquidas generadas en la etapa (d) para formar una corriente de dióxido de carbono líquida mixta;
    (f)
    pasar la corriente de dióxido de carbono líquida mixta a través de uno de los intercambiadores de calor para formar una corriente de dióxido de carbono mixta y eliminar dicha corriente de dióxido de carbono mixta de la estructura de procesamiento;
    (g)
    dividir las seleccionadas de las corrientes gaseosas separadas para enfriar más las corrientes divididas para formar dióxido de carbono líquido y repetir selectivamente la etapa (d) para separar el dióxido de carbono líquido de otros gases y eliminar selectivamente los demás gases de la estructura de procesamiento;
    (h)
    reciclar selectivamente la corriente gaseosa separada de al menos uno de los separadores de flujo a al menos uno de los compresores seleccionados de un segundo compresor y un compresor posterior en la secuencia en el módulo de compresión;
    (i)
    expandir selectivamente al menos partes de la corriente gaseosa separada y expandir selectivamente al menos partes de la corriente dividida para recuperar energía y para proporcionar enfriamiento a la estructura de procesamiento;
    (j)
    regular partes seleccionadas de la corriente de dióxido de carbono líquida separada de la etapa (d) y/o la etapa
    (e)
    para proporcionar enfriamiento a la estructura de procesamiento; y
    (k)
    repetir unas seleccionadas de las etapas (c) a (j) de una manera seleccionada entre periódicamente y continuamente.
  2. 2.
    Un método según la reivindicación 1, que comprende además una operación de arranque en la que la etapa (e) comprende además desviar una parte seleccionada de la corriente de dióxido de carbono líquida mixta a través de un segundo mezclador y un segundo de los intercambiadores de calor antes de eliminar la parte desviada de la estructura de procesamiento en la etapa (f).
  3. 3.
    Un método según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende además antes de la etapa (c) la etapa de
    (b.1) pretratar la corriente de gas mixta eliminando al menos uno de agua, materia en partículas, mercurio y otros metales pesados, cloruro de hidrógeno, fluoruro de hidrógeno, óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre y otros derivados del azufre de la corriente de gas mixta.
  4. 4.
    Un método para separar dióxido de carbono de una corriente de gas mixta, comprendiendo el método las etapas de:
    (a)
    suministrar la corriente de gas mixta a una estructura de procesamiento;
    (b)
    comprimir la corriente de gas mixta en al menos dos etapas de compresión y someter la corriente de gas mixta a etapas de enfriamiento y separación después de cada etapa de compresión para producir una corriente de gas comprimida;
    (c)
    pasar la corriente de gas comprimida a través de un primer intercambiador de calor para formar un primer flujo de dos fases;
    (d)
    separar el primer flujo de dos fases en una primera corriente líquida que comprende al menos90% de dióxido de carbono y una primera corriente de gas que incluye dióxido de carbono residual;
    (e)
    dividir la primera corriente de gas en un primer ramal de corriente de gas y un segundo ramal de corriente de gas;
    (f)
    pasar el primer ramal de la corriente de gas a través de un segundo intercambiador de calor para formar un segundo flujo de dos fases;
    (g)
    separar el segundo flujo de dos fases en una segunda corriente líquida que comprende al menos 90% de dióxido de carbono y una segunda corriente de gas que incluye impurezas y dióxido de carbono residual;
    (h)
    pasar la segunda corriente de gas que incluye impurezas y dióxido de carbono residual, en secuencia a través del segundo intercambiador de calor y el primer intercambiador de calor para formar una cuarta corriente de gas que comprende impurezas y dióxido de carbono residual;
    (i)
    expandir el segundo ramal de la corriente de gas para producir un tercer flujo de dos fases;
    (j)
    separar el tercer flujo de dos fases en una tercera corriente líquida que comprende al menos 90% de dióxido de carbono y una tercera corriente de gas que incluye dióxido de carbono residual;
    (k)
    pasar la tercera corriente de gas a través del primer intercambiador de calor y reciclarla a una etapa intermedia del compresor;
    (l)
    pasar la tercera corriente líquida a través de un medio de presurización para elevar la presión de la tercera corriente líquida para igualar la presión con la de la primera corriente líquida y posteriormente mezclar la primera corriente líquida con la tercera corriente líquida en un primer mezclador para formar una cuarta corriente líquida mixta;
    (m)
    pasar la segunda corriente líquida a través del segundo intercambiador de calor;
    (n)
    mezclar la cuarta corriente líquida mixta con la segunda corriente líquida para formar una quinta corriente líquida;
    (o)
    pasar la quinta corriente líquida a través de una válvula de regulación para formar una primera corriente regulada fría que incluye una parte gaseosa y una parte líquida;
    (p)
    pasar la primera corriente regulada fría a través del segundo intercambiador de calor y el primer intercambiador de calor, en secuencia, para formar una corriente de producto que comprende al menos 90% de dióxido de carbono.
  5. 5.
    Un método según la reivindicación 4, que comprende además después de la etapa (o) la etapa de:
    (o.1) pasar la primera corriente regulada fría a un primer separador adicional para eliminar la parte gaseosa de la primera corriente regulada fría para formar una sexta corriente de gas, formando la parte líquida de la primera corriente estrangulada fría una sexta corriente líquida;
    (o.2) pasar la sexta corriente líquida a través del segundo intercambiador de calor y el primer intercambiador de calor, en secuencia, para formar una corriente de producto que comprende al menos 90% de dióxido de carbono; y
    (o.3) reciclar la sexta corriente de gas a una etapa intermedia después de la primera y antes de la última de las al menos dos etapas de compresión de la etapa (b).
  6. 6.
    Un método según la reivindicación 4, que comprende además después de la etapa (o) la etapa de:
    (o.4) pasar la primera corriente estrangulada fría a un primer separador adicional para eliminar la parte gaseosa de la primera corriente estrangulada fría para formar una sexta corriente de gas, formando la parte líquida de la primera corriente estrangulada fría una sexta corriente líquida;
    (o.5) pasar la sexta corriente líquida a través del segundo intercambiador de calor y el primer intercambiador de calor, en secuencia, para formar una corriente de producto que comprende al menos 90% de dióxido de carbono;
    (o.6) pasar la sexta corriente de gas a un primer compresor adicional para formar una sexta corriente de gas comprimida; y
    (o.7) mezclar la sexta corriente de gas comprimida con la corriente de gas comprimida de la etapa (b).
  7. 7.
    Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, que comprende además después de la etapa (b), la etapa de:
    (b.1) secar la corriente de gas comprimida para formar una corriente de gas comprimida seca que tiene una temperatura del punto de rocío al menos un grado C menor que una temperatura operacional más baja de cada una de las etapas del método.
  8. 8.
    Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en el que el medio de presurización en la etapa (l) comprende una bomba.
  9. 9.
    Un método según la reivindicación 7, que comprende además después de la etapa (h) la etapa de:
    (h.1) expandir la cuarta corriente de gas en un expansor turbo de corriente de expulsión para recuperar energía y para formar una corriente de expulsión que comprende impurezas y dióxido de carbono residual.
  10. 10.
    Un método según la reivindicación 9, que comprende además después de la etapa (h.1) dividir la corriente de expulsión en un primer ramal de corriente de expulsión y un segundo ramal de corriente de expulsión.
  11. 11.
    Un método según la reivindicación 10, que pasa además el primer ramal de corriente de expulsión a través del primer intercambiador de calor para usar la capacidad de enfriamiento residual de la dicha corriente.
  12. 12.
    Un método según la reivindicación 10, que comprende además después de la etapa (b) y antes de la etapa (c), pasar la corriente de gas comprimida a través de un primer intercambiador de calor adicional; y pasar el primer ramal de corriente de expulsión a través del primer intercambiador de calor adicional.
  13. 13.
    Un método según la reivindicación 10, que comprende además después de la etapa (e) y antes de la etapa (i), pasar el segundo ramal de la corriente de gas a través de un segundo intercambiador de calor adicional; y pasar el segundo ramal de la corriente de expulsión a través del segundo intercambiador de calor adicional.
  14. 14.
    Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 13, que comprende además después de la etapa (p) la etapa de:
    (p.1) elevar la presión de la corriente de producto hasta una presión ajustada mayor para formar una corriente de producto presurizada.
  15. 15.
    Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 14, que comprende además expandir el segundo ramal de la corriente de gas en una expansor turbo principal para recuperar energía y para producir el tercer flujo de dos fases.
  16. 16.
    Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 15, que comprende además expandir el segundo ramal de la corriente de gas en secuencia a través de una válvula de regulación Joule-Thompson y un refrigerador para producir el tercer flujo de dos fases.
  17. 17.
    Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 16, que comprende además una operación de arranque que comprende las etapas de:
    (A) realizar las etapas (a) a (l) del método;
    (B.1) dividir la cuarta corriente líquida mixta en una corriente de parte principal y una corriente de parte restante;
    (B.2) expandir la corriente de parte restante a través de la primera válvula de estrangulamiento y el primer intercambiador de calor, en secuencia, para producir una primera corriente de producto que comprende al menos 90% de dióxido de carbono;
    (B.3) cuando la etapa (g) comienza a producir una segunda corriente líquida, mezclar la segunda corriente líquida de la etapa (g) con la corriente de parte principal para formar una segunda corriente líquida mixta y posteriormente pasar la segunda corriente líquida mixta en secuencia a través de la segunda válvula de estrangulamiento, el segundo intercambiador de calor y el primer intercambiador de calor para producir una segunda corriente de producto que comprende al menos 90% de dióxido de carbono;
    (C)
    continuar realizando las etapas (B.1) a (B.3) hasta que la etapa (d) y la etapa (g) producen la primera y segunda corrientes líquidas en sus niveles de estado estacionario respectivos; y posteriormente
    (D)
    continuar realizando las etapas (a) a (l) del método y realizando las etapas (m) a (p) del método.
  18. 18.
    Un método según la reivindicación 17, que comprende además después de la etapa (B.2) la etapa de:
    (B.2.1) elevar la presión de la primera corriente de producto hasta una presión ajustada mayor para formar una primera corriente de producto presurizada; y después de la etapa (B.3) la etapa de:
    (B.3.1) elevar la presión de la segunda corriente de producto hasta una presión ajustada mayor para formar una segunda corriente de producto presurizada.
  19. 19.
    Un método según la reivindicación 18, que comprende además igualar la presión de la primera corriente de producto presurizada y la segunda corriente de producto presurizada.
  20. 20.
    Un método para separar dióxido de carbono de una corriente de gas mixta, comprendiendo el método las etapas de:
    (a)
    suministrar la corriente de gas mixta a una estructura de procesamiento;
    (b)
    comprimir la corriente de gas mixta en al menos dos etapas de compresión y someter la corriente de gas mixta a etapas de enfriamiento y separación después de cada etapa de compresión para producir una corriente de gas comprimida;
    (c)
    pasar la corriente de gas comprimida a través de un primer intercambiador de calor para formar un primer flujo de dos fases;
    (d)
    separar el primer flujo de dos fases en una primera corriente líquida que comprende al menos 90% de dióxido de carbono y una primera corriente de gas que incluye dióxido de carbono residual;
    (e)
    dividir la primera corriente de gas en un primer ramal de corriente de gas y un segundo ramal de corriente de gas;
    (f)
    pasar el primer ramal de corriente de gas a través de un segundo intercambiador de calor para formar un segundo flujo de dos fases;
    (g)
    separar el segundo flujo de dos fases en una segunda corriente líquida que comprende al menos 90% de dióxido de carbono y una segunda corriente de gas que incluye impurezas y dióxido de carbono residual;
    (h)
    pasar la segunda corriente de gas, que incluye impurezas y dióxido de carbono residual, en secuencia a través de un segundo intercambiador de calor y el primer intercambiador de calor para formar una cuarta corriente de gas que comprende impurezas y dióxido de carbono residual;
    (i)
    expandir el segundo ramal de la corriente de gas para producir un tercer flujo de dos fases;
    (j)
    separar el tercer flujo de dos fases en una tercera corriente líquida que comprende al menos 90% de dióxido de carbono y una tercera corriente de gas que incluye dióxido de carbono residual;
    (k)
    pasar la tercera corriente de gas a través del primer intercambiador de calor y reciclarla a una etapa intermedia del compresor;
    (l)
    pasar la tercera corriente líquida a través de un medio de presurización para elevar la presión de la tercera corriente líquida para igualar la presión con la de la primera corriente líquida y posteriormente mezclar la primera corriente líquida con la tercera corriente líquida para formar una cuarta corriente líquida mixta;
    (m)
    pasar la segunda corriente líquida a través del segundo intercambiador de calor;
    (n)
    mezclar la cuarta corriente líquida mixta con la segunda corriente líquida para formar una quinta corriente líquida;
    (o)
    pasar la quinta corriente líquida a través del segundo intercambiador de calor;
    (p)
    dividir la quinta corriente líquida en un primer ramal de corriente líquida y un segundo ramal de corriente líquida;
    (q)
    pasar el primer ramal de corriente líquida a través de una primera válvula de estrangulamiento del ramal para formar un primer ramal de corriente regulada fría que tiene una parte gaseosa y una parte líquida;
    (r)
    pasar el segundo ramal de corriente líquida a través de una segunda válvula de regulación del ramal para formar un segundo ramal de corriente regulada fría que tiene una parte gaseosa y una parte líquida;
    (s)
    pasar el primer ramal de corriente regulada fría a través del primer intercambiador de calor para formar una primera corriente de producto que comprende al menos 90% de dióxido de carbono; y
    (t)
    pasar el segundo ramal de corriente regulada fría a través del segundo intercambiador de calor y el primer intercambiador de calor en secuencia para formar una segunda corriente de producto que comprende al menos 90% de dióxido de carbono.
  21. 21.
    Un método según la reivindicación 20, que comprende además después de la etapa (q) la etapa de:
    (q.1) pasar el primer ramal de corriente regulada fría a un separador del primer ramal adicional para eliminar la parte gaseosa del primer ramal de corriente estrangulada fría para formar una séptima corriente de gas, formando la parte líquida del primer ramal de corriente estrangulada fría una séptima corriente líquida;
    (q.2) pasar el segundo ramal de corriente estrangulada fría a un separador del segundo ramal adicional para eliminar la parte gaseosa del segundo ramal de corriente estrangulada fría para formar una octava corriente de gas, formando la parte líquida del segundo ramal de corriente estrangulada fría una octava corriente líquida;
    (q.3) pasar la séptima corriente líquida a través del primer intercambiador de calor para formar una primera corriente de producto que comprende al menos 90% de dióxido de carbono;
    (q.4) pasar la octava corriente líquida a través del segundo intercambiador de calor y del primer intercambiador de calor, en secuencia, para formar una segunda corriente de producto que comprende al menos 90% de dióxido de carbono;
    (q.5) mezclar la séptima corriente de gas con la octava corriente de gas para formar una primera corriente de gas reciclado; y
    (q.6) reciclar la primera corriente de gas reciclado a una etapa intermedia después de la primera y antes de la última de las al menos dos etapas de compresión de la etapa (b).
  22. 22.
    Un método según la reivindicación 20 o la reivindicación 21, que comprende además después de la etapa (q) las etapas de:
    (q.7) pasar el primer ramal de la corriente estrangulada fría a un separador del primer ramal adicional para eliminar la parte gaseosa del primer ramal de corriente estrangulada fría para formar una séptima corriente de gas, formando la parte líquida del primer ramal de corriente estrangulada fría una séptima corriente líquida;
    (q.8) pasar el segundo ramal de la corriente estrangulada fría a un separador del segundo ramal adicional para eliminar la parte gaseosa del segundo ramal de corriente estrangulada fría para formar una octava corriente de gas, formando la parte líquida del segundo ramal de corriente regulada fría una octava corriente líquida;
    (q.9) pasar la séptima corriente líquida a través del primer intercambiador de calor para formar una primera corriente de producto que comprende al menos 90% de dióxido de carbono;
    (q.10) pasar la octava corriente líquida a través del segundo intercambiador de calor y el primer intercambiador de calor, en secuencia, para formar una segunda corriente de producto que comprende al menos 90% de dióxido de carbono;
    (q.11) pasar la séptima y octava corrientes de gas a través de un primer compresor adicional para formar una corriente de gas reciclado comprimida; y
    (q.12) mezclar la corriente de gas reciclado comprimida con la corriente de gas comprimida de la etapa (b).
  23. 23.
    Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 22, que comprende además después de la etapa (b), la etapa de:
    (b.1) secar la corriente de gas comprimida para formar una corriente de gas comprimida seca que tiene una temperatura del punto de rocío al menos un grado C menor que una temperatura operacional más baja de cada una de las etapas de dicha una de las reivindicaciones 20 a 22.
  24. 24.
    Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 23, en el que el medio de presurización en la etapa
    (l) comprende una bomba.
  25. 25.
    Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 24, que comprende además después de la etapa
    (h) la etapa de:
    (h.1) expandir la cuarta corriente de gas en un expansor turbo de corriente de expulsión para recuperar energía y para formar una corriente de expulsión que comprende impurezas y dióxido de carbono residual.
  26. 26.
    Un método según la reivindicación 25, que comprende además después de la etapa (h.1) dividir la corriente de
    expulsión en un primer ramal de corriente de expulsión y un segundo ramal de corriente de expulsión. 17
  27. 27.
    Un método según la reivindicación 26, que comprende además pasar el primer ramal de corriente de expulsión a través del primer intercambiador de calor para usar la capacidad de enfriamiento residual de dicha corriente.
  28. 28.
    Un método según la reivindicación 26, que comprende además después de la etapa (b) y antes de la etapa (c), pasar la corriente de gas comprimida a través de un primer intercambiador de calor adicional; y pasar el primer ramal de corriente de expulsión a través del primer intercambiador de calor adicional.
  29. 29.
    Un método según la reivindicación 26, que comprende además después de la etapa (e) y antes de la etapa (i), pasar el segundo ramal de corriente de gas a través de un segundo intercambiador de calor adicional y pasar el segundo ramal de corriente de expulsión a través del segundo intercambiador de calor adicional.
  30. 30.
    Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 29, que comprende además después de la etapa
    (s) la etapa de:
    (s.1) elevar la presión de la primera corriente de producto hasta una presión mayor ajustada para formar una primera corriente de producto presurizada; y después de la etapa (t) la etapa de:
    (t.1) elevar la presión de la segunda corriente de producto hasta una presión mayor ajustada para formar una segunda corriente de producto presurizada.
  31. 31.
    Un método según la reivindicación 30, que comprende además igualar la presión de la primera corriente de producto presurizada y la segunda corriente de producto presurizada.
  32. 32.
    Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 31, que comprende además expandir el segundo ramal de corriente de gas en un expansor turbo principal para recuperar energía y para producir el tercer flujo de dos fases.
  33. 33.
    Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 31, que comprende además expandir el segundo ramal de la corriente de gas en secuencia a través de una válvula de estrangulamiento Joule-Thompson y un enfriador para producir el tercer flujo de dos fases.
  34. 34.
    Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 33, que comprende además antes de la etapa (b) la etapa de:
    (a.1) pretratar la corriente de gas para eliminar al menos uno de agua, materia en partículas, mercurio y otros metales pesados, cloruro de hidrógeno, fluoruro de hidrógeno, óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre y otros derivados del azufre de la corriente de gas.
  35. 35.
    Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 34, que comprende además después de la etapa
    (m) la etapa de:
    (m.1) pasar la primera corriente regulada fría a través de un primer separador adicional para eliminar la parte gaseosa de la primera corriente regulada fría para formar una quinta corriente de gas; y la parte líquida de la primera corriente regulada fría para formar una quinta corriente líquida;
    (m.2) pasar la quinta corriente de gas a través del primer intercambiador de calor y reciclar la quinta corriente de gas a una etapa intermedia después de la primera y antes de la última de las al menos dos etapas de compresión de la etapa (b); y
    (m.3) pasar la quinta corriente líquida a través del primer intercambiador de calor para formar una tercera corriente de producto que comprende al menos 90% de dióxido de carbono.
  36. 36.
    Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 35, que comprende además una operación de arranque que comprende las etapas de:
    (A) realizar las etapas (a) a (l) del método;
    (B.1) dividir la cuarta corriente líquida mixta en una corriente de parte principal y una corriente de parte restante;
    (B.2) expandir la corriente de parte restante a través de la primera válvula de estrangulamiento y el primer intercambiador de calor, en secuencia, para producir una tercera corriente de producto que comprende al menos 90% de dióxido de carbono;
    (B.3) cuando la etapa (g) comienza a producir una segunda corriente líquida, mezclar la segunda corriente líquida de la etapa (g) con la corriente de parte principal para formar una segunda corriente líquida mixta y posteriormente realizar la etapa (p) a (t) de la reivindicación 20;
    (C)
    continuar realizando las etapas (B.1) a (B.3) hasta que la etapa (d) y la etapa (g) producen la primera y segunda corrientes líquidas en sus niveles de estado estacionario respectivos; y posteriormente
    (D)
    continuar realizando las etapas (a) a (l) del método y realizar las etapas (m) a (t) del método.
  37. 37.
    Un método según la reivindicación 36, que comprende además después de la etapa (s) la etapa de:
    (s.1) elevar la presión de la primera corriente de producto hasta una presión ajustada mayor para formar una primera corriente de producto presurizada; y después de la etapa (t) la etapa de:
    (t.1) elevar la presión de la segunda corriente de producto hasta una presión ajustada mayor para formar una segunda corriente de producto presurizada; y después de la etapa (B.2) la etapa de:
    (B.2.1) elevar la presión de la tercera corriente de producto hasta una presión ajustada mayor para formar una tercera corriente de producto presurizada.
  38. 38.
    Un método según la reivindicación 37, que comprende además igualar selectivamente la presión de la primera corriente de producto presurizada, la segunda corriente de producto presurizada y la tercera corriente de producto presurizada.
  39. 39.
    Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 38, que comprende además eliminar selectivamente el oxígeno de seleccionadas de cada una de las corrientes de producto antes de eliminar la corriente de producto seleccionada de la estructura de procesamiento.
  40. 40.
    Un sistema para separar dióxido de carbono de una corriente de gas mixta, comprendiendo el sistema una estructura de procesamiento que incluye:
    (a)
    un módulo de compresión que comprende al menos una pluralidad de compresores y una pluralidad de refrigeradores intermedios con separadores del condensado intermedios, construyéndose y disponiéndose el módulo para comprimir y enfriar la corriente de gas mixta a través de cada uno de la pluralidad de compresores en secuencia para generar una primera corriente de estructura de procesamiento que comprende una corriente de salida;
    (b)
    una pluralidad de medios de intercambio de calor para enfriar más la corriente de salida para formar dióxido de carbono líquido y para enfriar seleccionadas de una pluralidad de corrientes adicionales de la estructura de procesamiento;
    (c)
    una pluralidad de medios de separación de flujo para eliminar selectivamente el dióxido de carbono líquido de partes gaseosas de seleccionadas de las corrientes de la estructura de procesamiento para generar al menos una corriente de dióxido de carbono líquida y al menos una corriente gaseosa separada;
    (d)
    una pluralidad de medios de división y transferencia para dividir seleccionadas de las corrientes gaseosas separadas y las corrientes de dióxido de carbono líquidas;
    (e)
    al menos un primer medio de mezclado para mezclar selectivamente al menos dos corrientes de dióxido de carbono líquidas para formar una corriente de dióxido de carbono líquida mixta;
    (f)
    medios de reciclado para reciclar selectivamente la corriente gaseosa separada de al menos uno de los medios de separación de flujo a al menos uno de los compresores seleccionado de un segundo compresor y un compresor posterior en la secuencia en el módulo de compresión;
    (g)
    al menos un medio de expansión para expandir selectivamente al menos partes de la corriente gaseosa separada para recuperar energía y para proporcionar enfriamiento a la estructura de procesamiento; y
    (h)
    al menos un medio de regulación para regular selectivamente partes seleccionadas de al menos una corriente de dióxido de carbono líquida.
  41. 41.
    Un sistema según la reivindicación 40, que comprende además un segundo medio mezclador para recibir y transferir una parte seleccionada de la corriente de dióxido de carbono líquida mixta en una operación de arranque.
  42. 42.
    Un sistema según la reivindicación 40 o la reivindicación 41, que comprende además al menos un medio de pretratamiento para eliminar de la corriente de gas mixta al menos uno de agua, materia en partículas, mercurio y otros metales pesados, cloruro de hidrógeno, fluoruro de hidrógeno, óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre y otros derivados del azufre de la corriente de gas mixta.
  43. 43.
    Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 40 a 42, que comprende además medios de eliminación de oxígeno para eliminar el oxígeno selectivamente de al menos una corriente de dióxido de carbono.
    expulsión expulsión expulsión expulsión expulsión expulsión expulsión expulsión
    expulsión
    expulsión
    expulsión expulsión expulsión
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 201290013
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 16.04.2010
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : F25J3/06 (2006.01) B01D53/62 (2006.01)
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    A
    US 4762543 A (PANTERMUEHL LEROY A et al.) 09.08.1988, figura 1. 1-43
    A
    US 2008156035 A1 (ASPELUND AUDUN et al.) 03.07.2008, todo el documento. 1-43
    A
    US 2007231244 A1 (SHAH MINISH M et al.) 04.10.2007, todo el documento. 1-43
    A
    US 6070431 A (HOWARD HENRY EDWARD) 06.06.2000, todo el documento. 1-43
    A
    US 2008276800 A1 (LOURENCO JOSE et al.) 13.11.2008, todo el documento. 1-43
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 28.03.2012
    Examinador J. A. Celemín Ortiz-Villajos Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 201290013
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) F25J, B01D Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de
    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201290013
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 28.03.2012
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-43 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-43 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201290013
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    US 4762543 A (PANTERMUEHL LEROY A et al.) 09.08.1988
  44. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    En el estado de la técnica se han encontrado algunos documentos relacionados con el objeto de invención de la patente solicitada, pero que no anulan la novedad ni la actividad inventiva de la misma. A continuación, se comenta el documento más cercano. El documento D01 difunde un método de separación y recuperación de dióxido de carbono en una corriente de gas. Algunas de las características técnicas de la invención solicitada se encuentran en D01, como son (las referencias hacen alusión a D01, ver figura 1): corriente de gas (150) que se suministra al módulo de compresión y se enfría en un enfriador (240); a continuación, en un separador (40) se separa selectivamente el dióxido de carbono líquido de la corriente gaseosa (170); también se mezclan varias corrientes de dióxido de carbono (220 y 210). Sin embargo, los tratamientos posteriores a la separación de ambas corrientes, la corriente líquida de dióxido de carbono y la corriente gaseosa residual, son en general diferentes en D01 de los de la solicitud presentada. Por ejemplo, en D01, no se recicla la corriente gaseosa haciéndola pasar por sucesivos compresores. De todo lo anterior, se puede afirmar que en el estado de la técnica no se han encontrado documentos que contengan todas las características técnicas de la invención solicitada, ni que dichas características técnicas se deduzcan de una manera evidente para un experto en la materia en vista de dicho estado de la técnica. Por tanto, la invención solicitada posee novedad y actividad inventiva, según los artículos 6 y 8 de la ley 11/1986 de Patentes.
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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