ES2486293T3 - Procedimiento y aparato de secado y compresión de una corriente rica en CO2 - Google Patents

Procedimiento y aparato de secado y compresión de una corriente rica en CO2 Download PDF

Info

Publication number
ES2486293T3
ES2486293T3 ES10808911.1T ES10808911T ES2486293T3 ES 2486293 T3 ES2486293 T3 ES 2486293T3 ES 10808911 T ES10808911 T ES 10808911T ES 2486293 T3 ES2486293 T3 ES 2486293T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
water
antifreeze agent
rich
compressor
column
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES10808911.1T
Other languages
English (en)
Inventor
Alain Briglia
Arthur Darde
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Application granted granted Critical
Publication of ES2486293T3 publication Critical patent/ES2486293T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/265—Drying gases or vapours by refrigeration (condensation)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/263—Drying gases or vapours by absorption
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0266—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/22—Carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/50—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using absorption, i.e. with selective solvents or lean oil, heavier CnHm and including generally a regeneration step for the solvent or lean oil
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/80—Separating impurities from carbon dioxide, e.g. H2O or water-soluble contaminants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/80—Separating impurities from carbon dioxide, e.g. H2O or water-soluble contaminants
    • F25J2220/82—Separating low boiling, i.e. more volatile components, e.g. He, H2, CO, Air gases, CH4
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/80—Separating impurities from carbon dioxide, e.g. H2O or water-soluble contaminants
    • F25J2220/84—Separating high boiling, i.e. less volatile components, e.g. NOx, SOx, H2S
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/30—Compression of the feed stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/44—Particular materials used, e.g. copper, steel or alloys thereof or surface treatments used, e.g. enhanced surface
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S62/00—Refrigeration
    • Y10S62/928—Recovery of carbon dioxide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Drying Of Gases (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

Procedimiento de compresión de un fluido rico en CO2 que contiene agua, en el cual el fluido rico en CO2 se comprime en un compresor (5), aguas arriba de la etapa de compresión, el fluido rico en CO2 que contiene agua se divide en dos partes, se inyecta un agente anticongelante en una primera parte del fluido rico en CO2 que contiene agua, una segunda parte del fluido rico en CO2 se envía al depósito de una columna de desgasificación (2-4) y se mezcla un gas de cabeza de la columna con la primera parte del fluido rico en CO2 que contiene el agente anticongelante, se enfría la primera parte y, seguidamente, se envía a un separador de fases (2-3), se extrae el agua (2-04) que contiene el agente anticongelante del separador de fases y se envía a la cabeza de la columna y el fluido refrigerado, depurado de agua (2-00) en el separador de fases, se comprime en el compresor

Description

Procedimiento y aparato de secado y compresión de una corriente rica en CO2
La presente invención se refiere a un procedimiento y a un aparato de secado y compresión de una corriente rica en CO2.
La compresión de corrientes ricas en CO2 y húmedas requiere del uso de un compresor de acero inoxidable, o de materiales todavía más nobles tales como aceros con alto contenido de níquel, con el fin de evitar la corrosión causada por el ácido carbónico u otros ácidos más fuertes resultantes de la presencia de impurezas en la corriente rica en CO2 tales como los óxidos de nitrógeno o de azufre.
Un fluido rico en CO2 contiene entre 1% en moles y 100% en moles en base seca de CO2. El aire ambiente es 25 veces más pobre en CO2 que el límite inferior de 1% en moles.
De esta forma, el estado de la técnica para el tratamiento de tales corrientes ricas en CO2 se representa esquemáticamente como en la Figura 1.
1 = Suministro de la corriente rica en CO2 (ejemplos: salida de una columna de regeneración de un disolvente (tipo aminas) o humos de oxicombustión después de un filtro primario de tipo electrostático o de un filtro de manga).
3 = etapa opcional de depuración fina (hasta un nivel típico del orden en partes por millón) de elementos de azufre.
5 = compresión en un compresor cuyos materiales en contacto con el gas húmedo son de acero resistente a la corrosión.
7 = secado del gas por adsorción (por ejemplo, adsorbentes de tipo de alúmina activada, tamiz molecular, gel de sílice).
9 = depuración opcional del gas rico en CO2 de sus componentes ligeros (oxígeno, argón, hidrógeno, monóxido de carbono, nitrógeno, etc.) y/o de sus componentes más pesados (NO2, N2O4, SO2, etc.); las posibles variantes de esta etapa están ampliamente descritas en solicitudes de patente anteriores.
11 = etapa de compresión del producto final rico en CO2, o de licuefacción del producto final rico en CO2, con el objeto de ponerlo a disposición de un sistema de transporte (por canalización o barco), o para su utilización en un procedimiento.
Por el documento US-A-2862819 se conoce la separación de un caudal de gas rico en CO2 por destilación, después de haberlo mezclado con un agente anticongelante, antes de comprimirlo en el compresor.
Según un objeto de la invención, se prevé un procedimiento de compresión de un fluido rico en CO2 que contiene agua, en el cual el fluido rico en CO2 se comprime en un compresor, en el que aguas arriba de la etapa de compresión, el fluido rico en CO2 que contiene agua se divide en dos partes, se inyecta un agente anticongelante en una primera parte del fluido rico en CO2 que contiene agua, y una segunda parte del fluido rico en CO2 se envía al depósito de una columna de desgasificación y se mezcla un gas de cabeza de la columna con la primera parte del fluido rico en CO2 que contiene el agente anticongelante, se enfría la primera parte y, a continuación, se envía a un separador de fases, se extrae el agua que contiene el agente anticongelante del separador de fases y se envía a la cabeza de la columna y el fluido refrigerado, depurado del agua en el separador de fases, se comprime en el compresor.
Eventualmente:
− el compresor es de acero al carbono o de baja aleación.
− el agua que contiene el agente anticongelante se trata en la columna con el fin de extraer la mayor parte del agente anticongelante, que se recicla aguas arriba de la etapa de refrigeración.
− a la entrada del separador de fases, el gas está a entre -35ºC y -15ºC, o entre -25ºC y -15ºC.
− aguas abajo del compresor, el fluido comprimido se separa a una temperatura menor que la temperatura de solidificación del agua, 0ºC, preferiblemente menor que -10ºC, sin haberlo secado por adsorción aguas arriba.
− se recuperan los condensados ricos en agua y que contienen el agente anticongelante durante la separación a una temperatura menor que 0ºC, y se recicla el agente anticongelante después de la extracción, aguas arriba de la etapa de refrigeración.
− se recuperan los condensados ricos en agua y que contienen el agente anticongelante durante la separación a una temperatura menor que -10ºC, y se recicla el agente anticongelante después de la extracción, antes de la etapa de refrigeración.
− el agente anticongelante se extrae en la columna.
− el fluido rico en CO2 contiene menos de 100 ppm en volumen de óxidos de azufre, incluso menos de 2.000 ppm en volumen de óxidos de azufre, incluso menos de 20.000 ppm en volumen de óxidos de azufre.
Según un aspecto adicional de la invención, se contempla un aparato de compresión de una corriente rica en CO2 que contiene agua, el cual comprende un compresor y, aguas arriba del compresor, un conducto de alimentación de un agente anticongelante para inyectar el agente en una primera parte de la corriente rica en CO2 que contiene agua, medios de refrigeración de la corriente rica en CO2 que contiene un agente anticongelante, un separador de fases para extraer el agua del fluido refrigerado, una columna de desgasificación, medios para enviar una segunda parte del fluido rico en CO2 que contiene agua al depósito de la columna, medios para enviar el agua del separador de fases en la cabeza de columna, medios para enviar el gas de cabeza de la columna para mezclarlo con la primera parte, aguas arriba de los medios de refrigeración, y medios para enviar el fluido refrigerado, depurado de agua, al compresor.
Eventualmente, el compresor es de acero al carbono.
El aparato puede comprender un compresor para comprimir la segunda parte, aguas arriba de la columna.
De este modo, no es necesario tratar todo el fluido rico en CO2 en la columna de destilación, sino solamente la parte destinada a depurar la mezcla de agua y agente anticongelante en la columna de desgasificación.
La presente invención aspira a reducir considerablemente el costo de la unidad de compresión 5 y la eventual unidad de purificación 3 de la corriente rica en CO2, gracias a la retirada de una cantidad suficiente de agua aguas arriba de la etapa de compresión 5, para evitar la condensación de la misma durante las fases sucesivas de compresión y refrigeración en el compresor, lo cual permite el uso de acero al carbono o de baja aleación en lugar de acero inoxidable.
Un segundo aspecto de la invención consiste en reducir el costo de la unidad de secado 7 cuando se desea una purificación por condensación parcial y eventual destilación para mejorar la composición del CO2 producido. Esta unidad tiene como misión esencial retirar una cantidad suficiente de agua de la corriente rica en CO2 para evitar la congelación de la misma durante la refrigeración en la unidad 9. De este modo, pueden ser necesarios contenidos residuales de agua del orden de partes por millón para evitar la congelación a -56ºC, una temperatura de base de acuerdo con la solidificación del CO2.
En un primer tiempo, se debe tener en consideración la forma de proceder en la unidad de secado, enfriando la corriente rica en CO2 a aproximadamente -55ºC.
La invención implica la inyección de un agente anticongelante, por ejemplo metanol, en cantidad suficiente para que el punto de solidificación del agua sea menor que la temperatura más fría de la unidad 9 (por ejemplo, para un punto de solidificación del agua de -54ºC es preciso inyectar al menos 1 kg de metanol por 1 kg de agua contenida en el gas) y, a continuación, enfriar la mezcla hasta la temperatura deseada.
Una mejora consiste en enfriar el gas que contiene el agente anticongelante a una temperatura intermedia, por ejemplo entre -35ºC y -15ºC, claramente superior a la temperatura final deseada, de manera que se condense y, por lo tanto, se recicle una fracción significativa del agua, y del agente anticongelante que ésta contiene, limitando el consumo de agente anticongelante. Cuanto más baja sea la temperatura alcanzada, mayor es la importancia de la condensación del agua. El gas resultante de esta condensación intermedia se enfría a continuación hasta las temperaturas deseadas para el resto del procedimiento.
Es posible contemplar una segunda inyección de agente anticongelante después de esta primera condensación, en función de las fracciones resultantes de agua y de agente anticongelante en la fase gaseosa. El interés de una inyección múltiple será el de reducir la cantidad total que se debe inyectar, puesto que cada inyección estará adaptada a la condensación siguiente. Sin embargo, si el sistema se torna más complejo, el interés de multiplicar las inyecciones de agente anticongelante se determinará por medio de un estudio técnico y económico..
Un abordaje similar permite retirar agua antes de la compresión en cantidad suficiente como para poder usar un compresor de acero al carbono o de baja aleación. Se trata, en este caso, de enfriar la corriente rica en CO2 hasta poder asegurar que no se alcanzará en ningún momento el punto de rocío en las diferentes etapas de compresión y refrigeración del compresor. De este modo, el enfriamiento a -15ºC y 0,9 bar absolutos de una corriente que contiene aproximadamente 90% de CO2 en volumen y en base seca, permite rebajar el punto de rocío en la salida del compresor (20 bar absolutos en este ejemplo) a menos de 30ºC, es decir, una temperatura que se puede garantizar
fácilmente que no se alcanzará en los enfriamientos entre etapas y en la salida del compresor. El control de la temperatura de la corriente comprimida, mediante la regulación del caudal de agua de refrigeración en función de la temperatura del gas a la salida del refrigerante, es un ejemplo que permite mantener la corriente comprimida más allá del punto de rocío y, por lo tanto, de la zona de corrosión.
5 Por consiguiente, en relación con los sistemas actuales, es necesario añadir medios de inyección de un agente anticongelante a la corriente rica en CO2, así como medios de refrigeración forzada para alcanzar temperaturas del orden de -15ºC a presión reducida (en general, una presión próxima a la presión atmosférica).
Las ventajas de esta invención son múltiples:
• El compresor y los refrigerantes entre etapas son, por lo tanto, de acero al carbono o de baja aleación.
10 • Con respecto al estado de la técnica, la temperatura de aspiración está notablemente reducida: entre una aspiración a 20ºC y una aspiración a -15ºC, el caudal de volumen y, por lo tanto, el tamaño de la primera rueda de compresión, que define el tamaño del compresor, disminuye en 7% si se consideran 100 mbar de pérdida de carga para la refrigeración (de 1 bar absolutos a 0,9 bar absolutos). Esto se traduce en una ganancia de inversión en la máquina.
15 • La temperatura de aspiración se estabiliza en el transcurso del año, lo que permite operar exactamente bajo las condiciones diseñadas y, por consiguiente, mejorar la eficacia media de la máquina.
• El compresor no debe estar dimensionado de acuerdo con una temperatura de aspiración elevada, ya que ésta solo se producirá algunos días al año.
• La potencia de compresión se reduce de manera notable, tanto por la ausencia de la mayor parte de las 20 moléculas de agua como por la aspiración más fría.
• El compresor desempeña una función de mezclador muy eficaz para el agente anticongelante en el gas que se debe tratar. Este hecho es fundamental aguas arriba de la unidad de purificación 9, dado que al ser muy bajo el contenido de agua residual (del orden de algunos centenares de partes por millón), la cantidad de agente anticongelante que se debe inyectar también es muy baja, lo cual convierte la inyección del agente
25 anticongelante en una operación muy delicada porque es necesario garantizar que la mezcla sea muy homogénea (anticongelante en el gas).
• De hecho, se observa que la fracción de agente anticongelante que permanece en fase de vapor es básicamente igual a la fracción de agua y asegura, de esta forma, que las inyecciones intermedias de agente anticongelante no sean necesarias.
30 • Se evita el empleo de un costoso equipo de secado por adsorción.
• Se evita la penalización energética de la regeneración de la unidad de adsorción.
Otra variante de la invención consiste en la consideración de que, en ausencia de agua, los óxidos de azufre y los óxidos de nitrógeno no se condensarán en forma de ácidos. En lo que se refiere al ácido nítrico, al ser su punto de rocío próximo al del agua, la situación no varía en una primera estimación, se acepte o no dicha consideración. En lo
35 que respecta al ácido sulfúrico, su punto de rocío varía entre 70ºC y 150ºC aproximadamente, en función de las presiones y concentraciones consideradas.
Por lo tanto, la invención consiste en no depurar la corriente rica en CO2 de óxido de azufre antes de la compresión. Los óxidos de azufre se separarán a alta presión, por ejemplo por destilación, o serán co-secuestrados junto con el CO2 si esa es la aplicación elegida para el CO2.
40 La ganancia sobre la unidad de producción del gas rico en CO2 puede ser considerable si se piensa en una central eléctrica de carbón, en la que se podría considerar no retirar el SO2 de la corriente que se extraerá para el secuestro.
Queda por mencionar el ciclo del agente anticongelante. La mayor parte del agente anticongelante se condensará con el agua, así como otras impurezas de la corriente rica en CO2. Resulta posible llevar a cabo una regeneración del agente anticongelante utilizando un contactor de gas/líquido, que usará una parte del gas rico en CO2 captado
45 antes de cualquier inyección de agente anticongelante. El contactor permitirá recuperar la casi totalidad del agente anticongelante. A continuación, el gas se mezcla con el resto del gas rico en CO2, reduciendo de esta forma el aporte de agente anticongelante a fracciones extremadamente reducidas que permanecen en el producto y en los condensados.
Los condensados se pueden enviar a la caldera, en caso de haberla, para la destrucción de las trazas de agente 50 anticongelante.
Por último, las trazas de agente anticongelante y de agua que permanecen en el producto rico en CO2 no deberían interferir con el secuestro de este último, ni en su uso para la recuperación asistida de petróleo (Enhanced Oil Recovery). No obstante, se debe señalar que cerca del punto crítico de CO2 (74 bar absolutos y 31,1ºC), los agentes anticongelantes (en general, los alcoholes y, en particular, el metanol) y el agua forman fases líquidas
5 independientes del CO2, que puede ser líquido o gaseoso. Por lo tanto, se puede prever una recuperación de una fracción suplementaria del agente anticongelante asociada con una mejora de la pureza del producto de CO2.
La Figura 2 ilustra un procedimiento según la invención.
Un líquido 1-00 rico en CO2 y húmedo se divide en dos partes. Una parte se envía a un ventilador 2-5 que alimenta una columna de desgasificación 2-4. Al resto del fluido rico en CO2 se agrega un aporte de agente anticongelante 210 03, por ejemplo metanol. La mezcla se enfría en un intercambiador 2-2 a una temperatura de entre -35ºC y -15ºC, y se envía a un separador de fases 2-3 para separar en él los condensados ricos en agente anticongelante. Estos condensados se envían a la columna 2-4 y el gas de cabeza 2-02 se recicla hacia el fluido rico en CO2 y húmedo. El líquido del depósito 2-01, rico en agente anticongelante, se devuelve a la refrigeración en el intercambiador 2-2 para limitar el consumo de agente anticongelante. El intercambiador 2-2 se enfría mediante un grupo frigorífico.
15 Preferiblemente, se trata de un intercambiador del tipo de placas de aluminio soldadas. Eventualmente, con el fin de reducir los costos operativos, el fluido rico en CO2 se puede enfriar en múltiples etapas, o ser sometido a numerosas refrigeraciones en serie (agua refrigerante, R134a, amoniaco).
El gas de cabeza 2-00 del separador 2-3 se envía eventualmente a una etapa de depuración fina, tal como ocurre en la técnica anterior y, seguidamente, el gas se comprime en un compresor 5 de acero al carbono o de baja aleación. 20 A continuación, tiene lugar eventualmente una depuración opcional 9 del gas rico en CO2 de sus componentes ligeros (oxígeno, argón, hidrógeno, monóxido de carbono, nitrógeno, etc.) y/o de sus componentes más pesados (NO2, N2O4, SO2, etc.); las variantes posibles de esta etapa están ampliamente descritas en las solicitudes de patente anteriores; eventualmente, se lleva a cabo una etapa de compresión 11 del producto final rico en CO2, o de licuefacción del producto final rico en CO2, con el fin de ponerlo a disposición de un sistema de transporte (por
25 canalización o barco), o para su empleo en un procedimiento.
Preferiblemente, el fluido rico en CO2 que se va a tratar por el procedimiento según la invención no contiene NO2.

Claims (12)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Procedimiento de compresión de un fluido rico en CO2 que contiene agua, en el cual el fluido rico en CO2 se comprime en un compresor (5), aguas arriba de la etapa de compresión, el fluido rico en CO2 que contiene agua se divide en dos partes, se inyecta un agente anticongelante en una primera parte del fluido rico en CO2 que contiene agua, una segunda parte del fluido rico en CO2 se envía al depósito de una columna de desgasificación (2-4) y se mezcla un gas de cabeza de la columna con la primera parte del fluido rico en CO2 que contiene el agente anticongelante, se enfría la primera parte y, seguidamente, se envía a un separador de fases (2-3), se extrae el agua (2-04) que contiene el agente anticongelante del separador de fases y se envía a la cabeza de la columna y el fluido refrigerado, depurado de agua (2-00) en el separador de fases, se comprime en el compresor.
  2. 2.
    Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el compresor (5) es de acero al carbono o de baja aleación.
  3. 3.
    Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que se trata el agua que contiene el agente anticongelante en la columna (2-4), con el fin de extraer la mayor parte del agente anticongelante (2-01), que se recicla aguas arriba de la etapa de refrigeración.
  4. 4.
    Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que, aguas abajo del compresor (5), se separa el fluido comprimido a una temperatura menor que la temperatura de solidificación del agua, 0ºC, preferiblemente menor que -10ºC, sin haberlo secado por adsorción aguas arriba.
  5. 5.
    Procedimiento según la reivindicación 4, en el que se recuperan condensados ricos en agua y que contienen el agente anticongelante (2-05) durante la separación a una temperatura menor que 0ºC, y el agente anticongelante se recicla después de la extracción, aguas arriba de la etapa de refrigeración.
  6. 6.
    Procedimiento según la reivindicación 4, en el que se recuperan condensados ricos en agua y que contienen el agente anticongelante (2-05) durante la separación a una temperatura menor que -10ºC, y el agente anticongelante se recicla después de la extracción, aguas arriba de la etapa de refrigeración.
  7. 7.
    Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 y 6, en el que el agente anticongelante se extrae en la columna (2-4).
  8. 8.
    Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el fluido rico en CO2 (1-00) contiene menos de 100 ppm en volumen de óxidos de azufre, incluso menos que 2.000 ppm en volumen de óxidos de azufre, incluso menos de 20.000 ppm en volumen de óxidos de azufre.
  9. 9.
    Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el gas a la entrada del separador de fases (2-3) está a entre -35ºC y -15ºC, o a entre -25ºC y -15ºC.
  10. 10.
    Aparato de compresión de un fluido rico en CO2 que contiene agua, que comprende un compresor (5), caracterizado por que comprende, aguas arriba del compresor, un conducto de alimentación (2-03) de un agente anticongelante para inyectar el agente en una primera parte del fluido rico en CO2 que contiene agua, medios de refrigeración (2-2) del fluido rico en CO2 que contiene el agente anticongelante, un separador de fases (2-3) para extraer el agua del fluido enfriado, una columna de desgasificación (2-4), medios para enviar una segunda parte del fluido rico en CO2 que contiene agua al depósito de la columna, medios para enviar el agua (2-04) del separador de fases a la cabeza de columna, medios para enviar el gas a la cabeza de columna para mezclarlo con la primera parte, aguas arriba de los medios de refrigeración, y medios para enviar el fluido refrigerado, depurado de agua, al compresor.
  11. 11.
    Aparato según la reivindicación 10, en el que el compresor es de acero al carbono o de acero de baja aleación.
  12. 12.
    Aparato según una de las reivindicaciones 10 y 11, que comprende un compresor (2-5) para comprimir la segunda parte, aguas arriba de la columna (2-4).
ES10808911.1T 2009-12-22 2010-12-21 Procedimiento y aparato de secado y compresión de una corriente rica en CO2 Active ES2486293T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0959370A FR2954179B1 (fr) 2009-12-22 2009-12-22 Procede et appareil de sechage et de compression d'un flux riche en co2
FR0959370 2009-12-22
PCT/FR2010/052858 WO2011086289A1 (fr) 2009-12-22 2010-12-21 Procédé et appareil de séchage et de compression d'un flux riche en co2

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2486293T3 true ES2486293T3 (es) 2014-08-18

Family

ID=42558555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES10808911.1T Active ES2486293T3 (es) 2009-12-22 2010-12-21 Procedimiento y aparato de secado y compresión de una corriente rica en CO2

Country Status (10)

Country Link
US (1) US8852318B2 (es)
EP (1) EP2516041B1 (es)
JP (1) JP5795328B2 (es)
CN (1) CN102665864B (es)
AU (1) AU2010342341B2 (es)
CA (1) CA2784742A1 (es)
ES (1) ES2486293T3 (es)
FR (1) FR2954179B1 (es)
WO (1) WO2011086289A1 (es)
ZA (1) ZA201203624B (es)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2961270B1 (fr) * 2010-06-11 2017-07-28 Air Liquide Procede et appareil de sechage et de compression d'un flux riche en co2
FR2978439B1 (fr) * 2011-07-25 2015-11-06 Air Liquide Procede et appareil de refroidissement et de compression d'un gaz humide riche en dioxyde de carbone
DE102011084733A1 (de) * 2011-10-18 2013-04-18 Victoria Capital Investments Group LTD. Verfahren und Vorrichtung zur Entwässerung eines C02-haltigen Gases
FR3118717A1 (fr) 2021-01-14 2022-07-15 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé et appareil de séchage d’un débit riche en dioxyde de carbone

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2862819A (en) * 1954-08-05 1958-12-02 Miller Brewing Apparatus for and method of removing impurities from highly volatile gas
NL251816A (es) * 1959-05-21 1900-01-01
JPS5532784A (en) * 1978-08-31 1980-03-07 Seitetsu Kagaku Co Ltd Production of liquefied carbon dioxide
US4252548A (en) * 1979-01-02 1981-02-24 Kryos Energy Inc. Carbon dioxide removal from methane-containing gases
DE3416519A1 (de) * 1983-05-20 1984-11-22 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren und vorrichtung zur zerlegung eines gasgemisches
US4704146A (en) * 1986-07-31 1987-11-03 Kryos Energy Inc. Liquid carbon dioxide recovery from gas mixtures with methane
JPH07108368B2 (ja) * 1990-11-02 1995-11-22 住友精化株式会社 混合ガス中の水分除去方法
US20020117391A1 (en) * 2001-01-31 2002-08-29 Beam Craig A. High purity CO2 and BTEX recovery
GB2416389B (en) * 2004-07-16 2007-01-10 Statoil Asa LCD liquefaction process
WO2006037320A1 (en) * 2004-10-08 2006-04-13 Union Engineering A/S Method for recovery of carbon dioxide from a gas
FR2912207B1 (fr) * 2007-02-01 2012-10-26 Air Liquide Procede et appareil de production de monoxyde de carbone par distillation cryogenique
US7819932B2 (en) * 2008-04-10 2010-10-26 Carbon Blue-Energy, LLC Method and system for generating hydrogen-enriched fuel gas for emissions reduction and carbon dioxide for sequestration
EA201170200A1 (ru) * 2008-07-16 2011-08-30 Юнион Инджиниринг А/С Способ очистки диоксида углерода с применением жидкого диоксида углерода
US8585802B2 (en) * 2010-07-09 2013-11-19 Arnold Keller Carbon dioxide capture and liquefaction

Also Published As

Publication number Publication date
AU2010342341B2 (en) 2014-06-19
CA2784742A1 (fr) 2011-07-21
FR2954179A1 (fr) 2011-06-24
EP2516041A1 (fr) 2012-10-31
EP2516041B1 (fr) 2014-04-30
CN102665864A (zh) 2012-09-12
ZA201203624B (en) 2013-01-30
CN102665864B (zh) 2014-11-05
US8852318B2 (en) 2014-10-07
JP5795328B2 (ja) 2015-10-14
AU2010342341A1 (en) 2012-07-05
WO2011086289A1 (fr) 2011-07-21
FR2954179B1 (fr) 2014-03-28
US20120272680A1 (en) 2012-11-01
JP2013515232A (ja) 2013-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2445335T3 (es) Método para recuperación de dióxido de carbono a partir de un gas
ES2604080T3 (es) Procedimiento de recuperación de dióxido de carbono de pureza elevada
ES2215060T3 (es) Procedimiento para eliminar contaminantes de un gas utilizando polietilenglicoles.
CA2875795C (en) Process and apparatus for the separation of a stream containing carbon dioxide, water and at least one light impurity including a separation step at subambient temperature.
EA009089B1 (ru) Установка и способ удаления кислых газов
US9234698B2 (en) Process and apparatus for drying and compressing a CO2-rich stream
ES2486293T3 (es) Procedimiento y aparato de secado y compresión de una corriente rica en CO2
ES2433925T3 (es) Procedimiento para la purificación de gases y la recuperación de gases de carácter ácido
EP3067315A1 (en) Light gas separation process and system
CN101637694B (zh) 一种从含co2混合气中分离回收co2的方法
US20110144407A1 (en) Process for producing purified hydrocarbon has
US9067173B2 (en) Method and equipment for treating CO2-rich smoke
CA3219347A1 (en) Co2 enrichment processing system and method