ES2612585T3

ES2612585T3 - Un método y un aparato para producir energía e hidrógeno

Info

Publication number: ES2612585T3
Application number: ES11173693.0T
Authority: ES
Inventors: Andrew David Wright; Jeffrey Raymond Hufton; Vincent White; Timothy Christopher Golden
Original assignee: Air Products and Chemicals Inc
Current assignee: Air Products and Chemicals Inc
Priority date: 2010-07-13
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2031-07-12
Also published as: EP2407421A1; EP2407421B1; CN102442645B; US20120011856A1; CN102442645A; CA2745359A1; CA2745359C; US8752390B2

Abstract

Un método para generar al mismo tiempo energía y H2 a partir de una mezcla gaseosa que comprende H2 y CO2, en el que el método comprende: alimentar la mezcla gaseosa a una presión superior a la atmosférica a un primer sistema de adsorción por cambio de presión (PSA) que comprende adsorbente que adsorbe selectivamente CO2 a dicha presión, y adsorber selectivamente CO2 desde la mezcla gaseosa con dicho adsorbente y a dicha presión, obteniendo de esta manera una mezcla enriquecida en H2 a una presión superior a la atmosférica; formar una corriente de combustible a partir de una parte de la mezcla enriquecida en 10 H2, quemar dicha corriente de combustible y expandir el efluente de combustión resultante para generar energía; alimentar otra parte de la mezcla enriquecida en H2 a una presión superior a la atmosférica a un segundo sistema de PSA que comprende adsorbente que adsorbe selectivamente CO2 a dicha presión, y adsorber selectivamente CO2 desde dicha parte de la mezcla enriquecida en H2 con dicho adsorbente y a dicha presión, obteniendo de esta manera un producto de H2; desorber CO2 desde el primer sistema de PSA, a una presión inferior a dicha presión a la que se adsorbió selectivamente el CO2 desde la mezcla gaseosa, para formar una mezcla enriquecida en CO2; y desorber CO2 desde el segundo sistema de PSA a una presión inferior a dicha presión a la que se adsorbió selectivamente el CO2 desde la mezcla enriquecida en H2, para formar una mezcla que contiene H2 y CO2; en el que la totalidad o una parte de la mezcla que contiene H2 y CO2 es usada como gas de purgado para el primer sistema de PSA y/o es comprimida y reciclada al primer sistema de PSA para una separación adicional.

Description

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DESCRIPCION

Un metodo y un aparato para producir energla e hidrogeno ANTECEDENTES DE LA INVENCION

La presente invention se refiere a metodos y a aparatos para producir energla e hidrogeno (H2) a partir de una mezcla gaseosa que comprende H2 y dioxido de carbono (CO2), y en particular para producir, de manera concurrente y/o ajustable, energla electrica y un producto de hidrogeno de alta pureza (que tiene preferiblemente una pureza de al menos aproximadamente el 99,9% en moles, mas preferiblemente al menos aproximadamente el 99,99% en moles) a partir de una mezcla gaseosa obtenida a partir de la gasification de un material de alimentation carbonoso o de su reformado.

La gasificacion de un material de alimentacion carbonoso, solido o llquido, o la oxidation parcial o el reformado de metano a vapor de un material de alimentacion carbonoso, gaseoso o llquido, seguido por una separation subsiguiente del hidrogeno desde el efluente del gasificador o reformador, es una tecnica bien conocida de production de hidrogeno, y ha sido un area de investigation y desarrollo durante muchos anos. Tal como se conoce tambien, el producto de hidrogeno separado puede ser utilizado, a continuation, para una serie de usos, dependiendo de su pureza. Por ejemplo, el hidrogeno puede ser usado como combustible, por ejemplo, en una turbina de gas, generando de esta manera energla (en particular, energla electrica), y/o puede ser usado en aplicaciones de refinerla, de productos qulmicos y/o celulas de combustible. Cuando el producto de hidrogeno esta destinado a ser usado como un combustible para una turbina de gas para generar energla, tlpicamente es aceptable una pureza ligeramente inferior que la que se requiere cuando el producto de hidrogeno esta destinado a aplicaciones de refinerla, de productos qulmicos o celulas de combustible (todas las cuales requieren tlpicamente una pureza de H2 de al menos el 99,9% en moles y, mas tlpicamente, al menos el 99,99% en moles).

El efluente del gasificador o del reformador comprende tlpicamente H2, CO2 y monoxido de carbono (CO) como los componentes principales, con cantidades menores de otros componentes, tales como metano (CH4), amonlaco (NH3), nitrogeno (N2), argon (Ar) y, cuando el material de alimentacion contiene azufre, ciertas especies que contienen azufre (predominantemente sulfuro de hidrogeno (H2S), pero puede haber presentes, en menor medida, otras especies tales como sulfuro de carbonilo (COS) y disulfuro de carbono (CS2)). A continuacion, este efluente es sometido frecuentemente a una reaction de desplazamiento agua-gas para convertir, mediante reaction con H2O, parte o la totalidad del CO a CO2 y H2. En circunstancias en las que no se elimina primero cualquier especie que contiene azufre mediante tecnicas absorbentes apropiadas (tal como puede ser necesario cuando se va a usar un catalizador de desplazamiento sensible al azufre), esto puede tener el efecto secundario de aumentar tambien la concentration de H2S en la mezcla de desplazamiento, debido a la conversion de otras especies de azufre en la corriente de gas natural sintetico crudo en H2S durante la reaccion de desplazamiento agua-gas.

Si se desea un producto de H2 adecuado para su uso como un combustible para generar energla o para su uso en aplicaciones de refinerla, de productos qulmicos o de celulas de combustible, tlpicamente se requerira una separacion adicional del H2 de los otros componentes del efluente del gasificador, del reformador o convertidor de desplazamiento. Se han desarrollado y se conocen una serie de tecnologlas para la separacion de H2 a partir de dichas mezclas, y de otras mezclas que comprenden H2 y CO2. Un enfoque es el de utilizar adsorcion por cambio de presion (Pressure Swing Adsorption, PSA), y se han descrito en la tecnica una diversidad de metodos que adoptan este enfoque.

Por ejemplo, el documento US-A1-2007/0178035 (EP-A-1816103) describe un metodo de tratamiento de una mezcla gaseosa, tal como la obtenida a partir de un metodo de gasificacion, que comprende H2, CO2 y uno o mas gases combustibles (es decir, H2S, CO y CH4). El H2 es separado, preferiblemente mediante adsorcion por cambio de presion (PSA), a partir de la mezcla gaseosa para producir un gas de H2 de alta pureza separado y un gas de CO2 crudo que comprende los gases combustibles. El gas de CO2 crudo es quemado para producir calor y un producto de gas de CO2 que comprende los productos de combustion del gas o los gases combustibles. El calor es recuperado desde el producto de gas de CO2 mediante un intercambio de calor indirecto con el gas de H2, al cual puede haberse anadido un diluyente (por ejemplo, N2 o H2O) y, a continuacion, el gas calentado que contiene H2 puede ser alimentado como combustible a una turbina de gas. Cuando el producto o los productos de combustion comprenden SOx (SO2 y SO3), estos pueden ser eliminados mediante un metodo que implica lavar el gas con agua y mantener el gas a presion elevada.

El documento US-A1-2008/0190026 ensena un metodo en el que una corriente de gas natural sintetico desplazado es procesada en una unidad de elimination de gases acidos (unidad AGR, Acid Gas Removal) para proporcionar una corriente de hidrogeno crudo (que comprende, por ejemplo, el 93,81% en moles de H2). A continuacion, parte del hidrogeno crudo es procesada adicionalmente en una unidad de PSA para producir una corriente de hidrogeno puro (que comprende, por ejemplo el 99,82% en moles de H2). Otra parte del hidrogeno en bruto es combinada con la corriente de gas residual PSA (que comprende, por ejemplo, el 60,87% en moles de H2 y el 19,53% en moles de CO2)

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y es enviada a un bloque de turbina de gas/turbina de vapor.

El documento US-A1-2010/0011955 (EP-A-2145665) ensena un metodo en el que un gas natural sintetico desplazado acido es separado por una unidad H2-PSA acida. En una realization, la unidad H2-PSA acida separa el gas natural sintetico desplazado acido en una corriente de hidrogeno de alta pureza y un gas de escape. En otra realizacion, la unidad H2-PSA acida separa el gas natural sintetico desplazado acido en una corriente de hidrogeno y un subproducto acido rico en CO2, en el que la corriente de hidrogeno es quemada con aire en una turbina de gas para producir energla y el subproducto acido rico en CO2 es procesado para producir una corriente rica en CO2, libre de H2S, que puede ser secuestrada o ventilada.

El documento EP-A-1547971 ensena un metodo en el que una corriente de gas natural sintetico es dividida por un modulador de corriente en dos corrientes. Una corriente de gas natural sintetico es quemada en una camara de combustion de la turbina de gas para generar energla. La otra corriente de gas natural sintetico es enviada a un generador de hidrogeno, tal como un reactor de desplazamiento agua-gas, y a un sistema de purification, tal como por ejemplo una unidad de PSA, una unidad absorcion qulmica o separation de membrana, con el fin de proporcionar una corriente de hidrogeno purificada. El modulador de corriente puede ajustar las cantidades relativas de la corriente de gas natural sintetico que son enviadas, respectivamente, a la camara de combustion de la turbina de gas y al generador de hidrogeno.

El documento WO-A-2008/024449 ensena un metodo en el que una corriente de gas natural sintetico desplazado es procesada en una unidad AGR de 2 etapas para proporcionar una corriente de hidrogeno crudo. A continuation, una parte de la corriente de hidrogeno crudo es procesada adicionalmente, despues de una conversion de desplazamiento adicional, en una unidad H2-PSA para proporcionar una corriente de hidrogeno de alta pureza. A continuacion, otra parte de la corriente de hidrogeno crudo es usada para la generation de potencia en un sistema de ciclo combinado (que comprende un generador de turbina de gas, un generador de vapor de recuperation de calor (Heat Recovery Steam Generator, HRSG) y un generador de turbina de vapor). La corriente de gas residual PSA es enviada tambien al HRSG para la generacion de energla.

El documento US 4171206 describe un metodo en el que dos sistemas de PSA, cada uno de los cuales comprende una pluralidad de lechos adsorbentes que funcionan en paralelo, se usan en serie para separar un producto de H2 de alta pureza y un producto de CO2 a partir de un gas de alimentation que comprende H2 y CO2 y uno o mas componentes diluidos, tales como CO y CH4. El gas de alimentacion puede ser producido, por ejemplo, a partir de un convertidor de desplazamiento en una planta de reformado de hidrocarburos. El gas de alimentacion es alimentado al primer sistema de PSA a una presion superior a la atmosferica, y el CO2 es adsorbido. El gas no adsorbido, empujado a traves del primer sistema de PSA, es alimentado a continuacion al segundo sistema de PSA donde los componentes diluidos son adsorbidos, y el gas no adsorbido, empujado a traves del segundo sistema de PSA, es retirado como un producto de H2 de alta pureza. El primer sistema de PSA emplea un metodo de adsorcion por cambio de presion en vaclo, de manera que el gas desorbido obtenido a presiones ambientales y sub-ambientales durante el purgado y la evacuation de los lechos del primer sistema de PSA es retirado como un producto de CO2 de alta pureza. El gas desorbido obtenida a aproximadamente la presion ambiente durante la evacuacion/el purgado de los lechos del segundo sistema de PSA es retirado como un producto que contiene H2, CO y CH4 y que tiene una buena relation de combustible.

Los documentos US 4790858, US 4813980, US 4836833, US 5133785 describen una serie de modificaciones o variaciones en el metodo descrito en el documento US 4171206. El documento US 4790858 describe un metodo en el que el producto que contiene H2, CO y CH4 obtenido a presion atmosferica a partir del segundo sistema de PSA es comprimido y es alimentado a un tercer sistema de PSA, para recuperar parte del H2 presente en dicha alimentacion como un producto de H2 de mas alta pureza. El documento US 4813980 describe el uso de los sistemas de PSA primero y segundo para separar un efluente gaseoso del reformador, que comprende H2, N2, CO2 y cantidades menores de CH4, CO y Ar, en un gas sintetico de amonlaco de alta pureza (por ejemplo, un producto que comprende una proportion 3:1 de H2 a N2), un producto de CO2 de alta elevada y un producto que contiene H2, CH4 y CO que puede ser usado como combustible para los reformadores. El documento US 4836833 describe un metodo en el que la alimentacion al primer sistema de PSA es el reformado desde un reformador de metano con vapor, y el producto desorbido obtenido a partir del segundo sistema de PSA contiene CO, H2 y cantidades menores de CH4 y es separado ademas en un sistema multi-membrana para obtener un producto de CO de alta pureza. El documento US 5133785 describe ciertas modificaciones en el ciclo de PSA descrito en el documento US 4171206 para el funcionamiento de los sistemas de PSA primero y segundo.

El documento US 3102013 describe un metodo de separacion de una mezcla de al menos tres componentes, designados A, B y C, usando al menos dos lechos de PSA en serie. La mezcla es alimentada al primer lecho a alta presion, donde se adsorbe el componente C, y el gas no adsorbido empujado a traves del primer lecho es alimentado al segundo lecho, donde el componente B es adsorbido selectivamente, obteniendo de esta manera un producto que

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comprende el componente A. Una parte de este producto es usada para purgar los lechos a baja presion. El gas purgado desde el primer lecho comprende los componentes A y C y el gas purgado desde el segundo lecho comprende los componentes A y B. A continuation, estos gases purgados son separados en lechos de separation adicionales en los componentes A y C y A y B, respectivamente.

El documento US 4042349 describe metodos de separacion de mezclas usando dos o mas lechos de PSA en serie y/o en paralelo. En una realization, dos lechos se usan en serie, y en paralelo con dos lechos adicionales en serie, para separar una corriente de H2 desde una mezcla de alimentation que comprende H2, N2, CH4, Ar y NH3.

El documento US 4539020 describe un metodo de separacion de CO a partir de un gas de alimentacion que comprende CO2, CO y un componente menos adsorbible que el CO, tal como N2, H2 o CH4, mediante PSA usando en serie al menos dos lechos adsorbentes. El primer lecho adsorbe selectivamente CO2 desde el gas de alimentacion, y el gas sin CO2 empujado a traves del primer lecho es alimentado al segundo lecho que adsorbe selectivamente CO. El gas empujado a traves del segundo lecho comprende CO y los componentes menos adsorbibles y puede ser usado para purgar el primer lecho, siendo el resto utilizable como combustible en vista de su considerable contenido de CO. El gas evacuado desde el segundo lecho bajo vaclo forma el producto de CO de alta pureza. En un ejemplo, el metodo es usado para separar una mezcla gaseosa que comprende CO, CO2, N2, H2 y O2 que es un gas de escape desde un horno convertidor.

El documento US 4696680 describe un metodo para la separacion mayor de una mezcla gaseosa, que comprende predominantemente H2, CO, CH4, CO2 y H2S, derivado de la gasification de carbon. En una realizacion, la mezcla gaseosa se alimenta a aproximadamente presion atmosferica a una primer lecho de PSA que adsorbe selectivamente CO2 y H2S. El gas no adsorbido, que comprende H2, CO y CH4, A partir del primer lecho de PSA se comprime y se alimenta a un segundo lecho de PSA a una presion a la que H2, CO y CH4 son todos adsorbido. La presion en el segundo lecho de PSA se disminuye entonces gradualmente para desorber secuencialmente un producto de H2 de alta pureza, un producto CO enriquecido y un CH4 producto enriquecido. El primer lecho de PSA se regenera al expulsar el CO2 y H2S a una presion inferior a la atmosferica. El CO y CH4 productos enriquecidos pueden ser utilizados como una mezcla para proporcionar gas combustible.

El documento US 4761167 describe un metodo de elimination de N2 desde una corriente de gas combustible que comprende CH4, N2 y CO2. La corriente de gas combustible es alimentada a un sistema de PSA, que comprende una pluralidad de lechos adsorbentes empleados en paralelo que adsorben selectivamente CO2 desde una mezcla. El efluente no absorbido, que consiste sustancialmente en CH4 y N2, que sale del sistema de PSA es alimentado a continuacion a una unidad de rechazo de nitrogeno (Nitrogen Rejection Unit, NRU) que separa el N2 del CH4 mediante destilacion fraccionada. A continuacion, la corriente de nitrogeno obtenida desde la NRU puede ser usada para purgar los lechos del sistema de PSA durante la regeneration de los lechos a presion atmosferica.

El documento US-B1-6340382 describe el diseno y el funcionamiento de un sistema de PSA para la production de un producto de alta pureza (>99,9%) de H2 a partir de una corriente de gas que contiene mas de aproximadamente el 50% en moles de H2, tal como corrientes que contienen del 60 al 90% en moles de H2 e incluyen CO2, H2O, CH4, N2 y CO. El documento tiene tambien referencias cruzadas a una serie de trabajos previos acerca de los ciclos de PSA y las opciones de adsorbentes para la produccion de H2 de alta pureza.

El documento US2007/0199446 describe un metodo de adsorcion por cambio de presion en vaclo (Vacuum Pressure Swing Adsorption,VPSA) para producir una corriente de gas hidrogeno esencialmente libre de CO a partir de una corriente de gas hidrogeno de alta pureza, por ejemplo, grado tuberla, usando uno o dos lechos de adsorcion. La corriente de gas de hidrogeno de alta pureza consiste en aproximadamente el 99,9% en volumen de H2 con hasta aproximadamente 1.000 ppm de impurezas distintas de hidrogeno, y la corriente de gas hidrogeno esencialmente libre de CO contiene menos de 1 ppm de CO. El metodo PSA usa adsorbentes flsicos con calores altos de adsorcion de nitrogeno, calores intermedios de adsorcion de monoxido de carbono y calores bajos de adsorcion de hidrogeno, y usa purgado en vaclo, altas presiones de corriente de alimentacion (por ejemplo, presiones de alimentacion de hasta aproximadamente 1.000 bar (100 MPa)) y tiempos de alimentacion de mas de aproximadamente 30 minutos para producir el hidrogeno esencialmente libre de CO a partir del hidrogeno de grado tuberla.

El documento US-A1-2007/0227353 describe un metodo para separar un producto de CO2 que tiene una pureza de al menos el 80% en moles a partir de una corriente de alimentacion que contiene al menos CO2 y H2 mediante VPSA. La alimentacion puede ser, por ejemplo, una corriente de gas natural sintetico obtenida a partir de reformado de metano con vapor y conversion de desplazamiento de gas natural, que es alimentada a la unidad de VPSA a una presion superior a la atmosferica. El efluente no absorbido enriquecido con H2 es enviado a una segunda unidad de PSA donde es separada adicionalmente para obtener un producto de H2 de alta pureza, de alta presion. El gas desorbido desde la unidad VPSA a una presion inferior a la atmosferica es retirado como el producto de CO2, y el gas desorbido desde la segunda unidad de PSA puede ser usado como una corriente de combustible para el reformador de metano con vapor.

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Los documentos US-B2-7550030 y US-A1-2008/0072752 describen variaciones en el metodo descrito en el documento US-A1-2007/0227353. En el metodo del documento US-B2-7550030, una tercera corriente se obtiene desde la unidad de VPSA, cuya corriente es una corriente sin H2 (con relacion a la alimentacion a la unidad de VPSA), que esta formada a partir del gas desorbido desde el lecho de VPSA durante la despresurizacion de los lechos antes de la evacuacion de los lechos a presion sub-atmosferica. A continuation, esta corriente sin H2 puede ser mezclada con gas desorbido desde la segunda unidad de PSA, para formar una corriente de combustible combinada para el reformador de metano con vapor, o puede ser enviada a un incinerador o puede ser ventilada. En el metodo del documento US-A1- 2008/0072752, una corriente formada a partir del gas desorbido desde los lechos de la unidad de VPSA durante la despresurizacion de los lechos antes de la evacuacion de los lechos a presion sub-atmosferica es reciclada en la alimentacion fresca a la unidad de VPSA.

El documento WO2005/118126 describe un metodo de production de hidrogeno de alta pureza, en el que una alimentacion de hidrocarburos es reformada a alta presion en un reformador por oxidation parcial o de metano por vapor para producir un efluente de alta presion que contiene H2 que es separado en una unidad de PSA para producir una corriente de producto de alta pureza (es decir, el 98% en volumen de H2 o superior). El gas que contiene H2 purgado desde la unidad de PSA puede ser quemado para calentar el aire de alimentacion al reformador. Cuando la alimentacion de hidrocarburos es una alimentacion acida (es decir, contiene H2S), puede usarse un absorbente H2S, que contiene por ejemplo un absorbente tal como oxido de zinc, para eliminar H2S del efluente del reformador antes de la separation en la unidad de PSA.

El documento FR2899890 describe un metodo de PSA para la produccion de un producto de H2 (98-99,5% en moles de pureza) a partir de un gas de alimentacion que contiene hidrogeno, en el que el gas usado para purgar los lechos de la unidad de PSA durante la etapa de purgado del metodo de PSA es un gas rico en H2 que se obtiene al menos parcialmente a partir de una fuente externa, tal como a partir de una unidad petroqulmica o de aceite en una refinerla de petroleo.

Un objetivo de las realizaciones preferidas de la presente invention es proporcionar una produccion eficiente y flexible tanto de energla como de hidrogeno a partir de una mezcla gaseosa que comprende H2 y CO2, tal como por ejemplo una mezcla obtenida a partir de la gasification o el reformado de material de alimentacion de hidrocarburo.

La operation de una planta para generar tanto un H2 de alta pureza, por ejemplo, para la venta a un cliente, como una corriente de H2 de pureza inferior para su uso como un combustible para generar energla mediante su combustion, por ejemplo, en una turbina de gas, puede ser deseable por una serie de razones. En particular, el tener la capacidad de generar tanto energla electrica como H2 de alta pureza tiene el potencial de importantes ventajas de costes. Debido a las economlas de escala, el capital y el coste operativo incremental de la generation de energla junto con el H2 de alta pureza son potencialmente significativamente menores que para la generacion de la misma cantidad de energla y/o de H2 de alta pureza en plantas independientes.

La flexibilidad para variar la produccion entre un H2 de alta pureza para la venta y un H2 de pureza inferior para su uso como un combustible para generar energla puede tener tambien ventajas. Por ejemplo, el precio de la energla electrica puede variar considerablemente, con picos y valles en la demanda en funcion de factores tales como la hora del dla o la estacion del ano. Por lo tanto, podrla ser comercialmente beneficioso poder encender o apagar las turbinas de gas cuando el precio de la energla electrica es bajo y aumentar de manera constante la produccion de H2 de alta pureza cuando puede ser vendido a un precio mayor que la energla. De manera similar, cuando el precio de la energla electrica es alto, podrla ser comercialmente beneficioso poder reducir o detener la produccion de H2 de alta pureza con el fin de aumentar la produccion de energla electrica.

Ademas, puede haber circunstancias en las que no se puede depender completamente de la fuente de la mezcla gaseosa (desde la que se van a generar tanto energla como H2). Por ejemplo, en circunstancias en las que la mezcla gaseosa se obtiene a partir de la gasificacion de un material de alimentacion carbonoso por medio de varios gasificadores, es posible que uno o mas gasificadores, que son conocidos por ser poco fiables, fallen de repente y de manera inesperada durante el funcionamiento normal. Cuando la planta produce normalmente tanto energla como H2 de alta pureza y tiene la capacidad de variar la produccion de los mismos, el operador de la planta puede tener al menos la option de reducir o cesar la produccion de energla o de H2 de alta pureza con el fin de mantener los niveles de produccion deseados del otro. Por ejemplo, Cuando se requiere un suministro continuo de H2 de alta pureza a un cliente, la capacidad de mantener el nivel de suministro al cliente reduciendo o deteniendo (al menos temporalmente), si es necesario, la produccion de energla puede proporcionar al cliente un servicio mas fiable.

BREVE SUMARIO DE LA INVENCION

Segun un primer aspecto de la presente invencion, se proporciona un metodo para producir al mismo tiempo energla y H2 a partir de una mezcla gaseosa que comprende H2 y CO2, en el que el metodo comprende:

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alimentar la mezcla gaseosa a una presion superior a la atmosferica a un primer sistema de adsorcion por cambio de presion (PSA) que comprende adsorbente que adsorbe selectivamente CO2 a dicha presion, y adsorber selectivamente CO2 desde la mezcla gaseosa con dicho adsorbente y a dicha presion, obteniendo de esta manera una mezcla enriquecida en H2 a una presion superior a la atmosferica;

formar una corriente de combustible a partir de una parte de la mezcla enriquecida en H2, quemar dicha corriente de combustible y expandir el efluente de combustion resultante para generar energla;

alimentar otra parte de la mezcla enriquecida en H2 a una presion superior a la atmosferica a un segundo sistema de PSA que comprende adsorbente que adsorbe selectivamente CO2 a dicha presion, y adsorber selectivamente CO2 desde dicha parte de la mezcla enriquecida en H2 con dicho adsorbente y a dicha presion, obteniendo de esta manera un producto de H2;

desorber CO2 desde el primer sistema de PSA, a una presion inferior a dicha presion a la que se adsorbio selectivamente el CO2 desde la mezcla gaseosa, para formar una mezcla enriquecida en CO2; y

desorber CO2 desde el segundo sistema de PSA a una presion inferior a dicha presion a la que se adsorbio selectivamente el CO2 desde la mezcla enriquecida en H2, para formar una mezcla que contiene H2 y CO2;

en el que la totalidad o una parte de la mezcla que contiene H2 y CO2 es usada como gas de purgado para el primer sistema de PSA y/o es comprimida y reciclada al primer sistema de PSA para una separacion adicional.

Segun un segundo aspecto de la presente invention, se proporciona un aparato para poder producir energla y H2 a partir de una mezcla gaseosa que comprende H2 y CO2 segun el metodo del primer aspecto de la invencion, en el que el aparato comprende:

un primer sistema de adsorcion por cambio de presion (PSA), que comprende adsorbente que adsorbe selectivamente CO2 a una presion superior a la atmosferica;

una disposition de conductos para alimentar a una presion superior a la atmosferica la mezcla gaseosa al primer sistema de PSA;

una turbina de gas para quemar una corriente de combustible y expandir el efluente de combustion resultante para generar energla;

un segundo sistema de PSA, que comprende adsorbente que adsorbe selectivamente CO2 a una presion superior a la atmosferica;

una disposicion de conductos para retirar a una presion superior a la atmosferica una mezcla enriquecida en H2 desde el primer sistema de PSA, introducir una corriente de combustible a la turbina de gas formada a partir de una parte de dicha mezcla enriquecida en H2, e introducir otra parte de dicha mezcla enriquecida en H2 al segundo sistema de PSA;

una disposicion de conductos para retirar un producto de H2 desde el segundo sistema de PSA

una disposicion de conductos para retirar una mezcla enriquecida en CO2 desde el primer sistema de PSA a una presion inferior a dicha presion a la que se adsorbio selectivamente el CO2 desde la mezcla gaseosa;

una disposicion de conductos para retirar una mezcla que contiene H2 y CO2 desde el segundo sistema de PSA a una presion inferior a dicha presion a la que se adsorbio selectivamente el CO2 desde la mezcla enriquecida en H2; y

una disposicion de conductos (a) para introducir la totalidad o una parte de la mezcla que contiene H2 y CO2 al primer sistema de PSA como un gas de purgado para el primer sistema de PSA y/o (b) para introducir la totalidad o una parte de la mezcla que contiene H2 y CO2 a un compresor y para reciclar dicha mezcla comprimida que contiene H2 y CO2 al primer sistema de PSA para una separacion adicional.

BREVE DESCRIPCION DE DIVERSAS VISTAS DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 es un diagrama de flujo que representa un metodo y un aparato para producir energla e hidrogeno;

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DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La presente invention proporciona, en un aspecto, un metodo para producir al mismo tiempo energla y H2 a partir de una mezcla gaseosa que comprende H2 y CO2, en el que el metodo comprende:

alimentar la mezcla gaseosa a una presion superior a la atmosferica a un primer sistema de adsorcion por cambio de presion (PSA) que comprende adsorbente que adsorbe selectivamente CO2 a dicha presion, y adsorber selectivamente CO2 desde la mezcla gaseosa con dicho adsorbente y a dicha presion, obteniendo de esta manera un mezcla enriquecida en H2 a una presion superior a la atmosferica;

en el que la totalidad o una parte de la mezcla que contiene H2 y CO2 es usada como un gas de purgado para el primer sistema de PSA y/o es comprimida y reciclada al primer sistema de PSA para una separation adicional.

Tal como se describira mas detalladamente, esta disposition, en la que dos sistemas de PSA se usan en serie para separar un producto de H2 a partir de la mezcla gaseosa, usando una parte de la mezcla enriquecida en H2 intermedia obtenida a una presion superior a la atmosferica desde el primer sistema de PSA para formar una corriente de combustible para generar energla, proporciona un medio eficiente de generation tanto de energla como de un producto de H2 de alta pureza. En particular, esta disposicion proporciona beneficios de eficiencia en comparacion con disposiciones alternativas que podrlan concebirse usando un unico sistema de PSA, dos sistemas de PSA en paralelo o dos sistemas de PSA en serie con la corriente de combustible formada de manera alternativa.

En realizaciones preferidas de la invencion, la division de la mezcla enriquecida en H2 para formar la corriente de combustible y para alimentar el segundo sistema de PSA es ajustable, permitiendo de esta manera que la proportion de la mezcla enriquecida en H2 usada para formar la corriente de combustible sea aumentada reduciendo la proporcion alimentada al segundo sistema de PSA, y viceversa, sin detener la alimentation de la mezcla gaseosa al primer sistema de PSA. Esto proporciona beneficios adicionales en terminos de proporcionar flexibilidad entre los niveles de production de energla y de production de producto de H2.

En los metodos segun la presente invencion, la mezcla gaseosa alimentada al primer sistema de PSA comprende, tal como se ha indicado anteriormente, H2 y CO2. Preferiblemente, el H2 y el CO2 constituyen los componentes principales de la mezcla (es decir, el % en moles de cada uno de estos componentes individualmente es mayor que el de cualquier otro componente individual presente en la mezcla). Preferiblemente, la mezcla comprende: aproximadamente del 20 al 90% en moles, mas preferiblemente aproximadamente del 30 al 75% en moles, de H2; y aproximadamente del 10 al 60% en moles de CO2.

La mezcla gaseosa puede comprender otros componentes ademas de H2 y CO2. Por ejemplo, la mezcla gaseosa puede comprender ademas: otros componentes carbonosos, tales como CO, CH4, y/o hidrocarburos de cadena mas larga; componentes sulfurosos, tales como H2S, COS y/u otros sulfuros (de los cuales H2S sera tlpicamente el componente principal, es decir, presente en un % en moles que es mayor que el de cualquier otro componente sulfuroso individual); uno o mas gases inertes, tales como N2 y/o Ar; y/o agua. En realizaciones preferidas, la mezcla comprende ademas H2S. Cuando hay H2S presente, este esta presente preferiblemente en una cantidad de hasta aproximadamente el 4% en moles, mas preferiblemente hasta aproximadamente el 2% en moles. Cuando hay CO presente, este esta preferiblemente presente en una cantidad no superior al 10% en moles. Cuando hay CH4 presente, este esta preferiblemente presente en una cantidad no superior al 10% en moles.

Preferiblemente, la mezcla gaseosa se obtiene a partir de la gasification o el reformado de material de alimentacion carbonoso. El material de alimentacion carbonoso puede ser, por ejemplo, un material de alimentacion rico en carbono (por ejemplo, carbon) o hidrocarburo (por ejemplo, gas natural). Si hay azufre en el material de alimentacion (por ejemplo, cuando el material de alimentacion es carbon o coque de petroleo), entonces esto resultara tlpicamente en la

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presencia de uno o mas de los componentes sulfurosos indicados anteriormente en la mezcla gaseosa. Cualquier gas inerte tal como N2 y Ar presente en la mezcla gaseosa vendra tipicamente del combustible o el oxidante (por ejemplo, O2 con pureza de aproximadamente el 95% desde una unidad de separacion de aire) usado para la gasificacion/el reformado. La mezcla gaseosa obtenida desde la gasificacion/el reformado puede haber sido sometida tambien a una o mas etapas de reaccion de desplazamiento agua-gas, de manera que al menos parte del CO presente en el efluente inicial desde el gasificador/reformador ha sido convertido mediante reaccion con H2O para obtener H2 y CO2 adicional. De esta manera, puede haber agua presente en la mezcla gaseosa como resultado del metodo de gasificacion/reformado inicial, como resultado de posteriores etapas de reaccion de desplazamiento, y/o como resultado de otras formas de procesamiento del efluente inicial desde el gasificador/reformador (por ejemplo, a partir de una etapa de enfriamiento llevada a cabo sobre el efluente del gasificador para eliminar cenizas y otras particulas).

La presion superior a la atmosferica a la que la mezcla gaseosa es alimentada al primer sistema de PSA esta comprendida preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 1-10 MPa (10-100 bar) absoluta, y mas preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 2-7 MPa (20-70 bar) absoluta. La temperatura de la alimentacion estara comprendida normalmente en el intervalo de aproximadamente 10-60° C, tal como a aproximadamente temperatura ambiente. Sin embargo, cuando el primer sistema de PSA esta destinado a efectuar una reaccion de desplazamiento agua-gas mejorada por adsorcion (Sorption-Enhanced Water-Gas Shift, SEWGS), entonces se requeririan tipicamente temperaturas de alimentacion mas altas, tal como en el intervalo de aproximadamente 200-500° C.

Cuando la mezcla gaseosa se obtiene a partir de la gasificacion o el reformado de material de alimentacion carbonoso, el metodo de gasificacion o de reformado (y cualquier tratamiento posterior del efluente del gasificador o del reformador) es llevado a cabo por lo tanto preferiblemente en condiciones tales que la mezcla gaseosa es obtenida a presiones y temperaturas tales como las indicadas anteriormente. Por ejemplo, se conocen en la tecnica metodos de operation de un gasificador de manera que el efluente del gasificador se obtiene a presiones superiores a la atmosferica. Sin embargo, pueden emplearse tambien etapas de compresion, calentamiento y/o enfriamiento adicionales, segun sea necesario y si es necesario.

La mezcla enriquecida en H2, obtenida a partir del primer sistema de PSA, esta enriquecida en H2 y empobrecida en CO2 con relation a la mezcla gaseosa (es decir, el % en moles de H2 y el % en moles de CO2 en la mezcla enriquecida en H2 son mayor y menor, respectivamente, que los de la mezcla gaseosa), aunque todavia habra presente algo de CO2 (siendo una elimination completa de CO2 innecesaria y poco economica para el uso de una parte de la mezcla enriquecida en H2 como combustible para la generation de energia). Cuando la mezcla gaseosa contiene tambien mas de uno o mas de otros componentes carbonosos, la mezcla enriquecida en H2 puede estar empobrecida tambien en uno o mas, o de hecho todos, de dichos componentes carbonosos (es decir, el % en moles de cada uno de dichos componentes en la mezcla enriquecida en H2 es menor que en la mezcla gaseosa). Cuando la mezcla gaseosa contiene tambien H2S, la mezcla enriquecida en H2, preferiblemente, esta empobrecida en H2S con relacion a la mezcla gaseosa (es decir, el % en moles de H2S en la mezcla enriquecida en H2 es menor que en la mezcla gaseosa). Cuando la mezcla gaseosa contiene tambien uno o mas de otros componentes sulfurosos, la mezcla enriquecida en H2 esta tambien preferiblemente empobrecida en dichos componentes sulfurosos (es decir, el % en moles de cada uno de dichos componentes en la mezcla enriquecida en H2 es menor que en la mezcla gaseosa).

Tal como se ha indicado anteriormente, al menos una parte de la mezcla enriquecida en H2 desde la primera PSA es usada o puede ser usada para formar una corriente de combustible, en el que dicha corriente de combustible es quemada y el efluente de combustion resultante es expandido para generar energia. Preferiblemente, dichas combustion y expansion se llevan a cabo en una turbina de gas. Por lo tanto, es preferible que la mezcla enriquecida en H2 este suficientemente empobrecida en componentes carbonosos y sulfurosos para permitir que la mezcla sea usada para formar combustible para una turbina de gas (u otro sistema operado para quemar la mezcla y expandir el efluente de combustion resultante) sin requerir ninguna purification adicional.

Los niveles aceptables de componentes sulfurosos en la corriente de combustible dependeran de los limites permisibles de emision de SOx (SO2 y SO3), que seran los desechos finales del azufre despues de la combustion. A modo de ejemplo, el informe United States Department of Energy report DOE/NETL-2007/1281, Cost and Performance Baseline for Fossil Energy Plants: Volume 1: Bituminous Coal and Natural Gas to Electricity, proporciona ejemplos de derechos de emision de SOx para un ciclo combinado con gasificacion integrada (Integrated Gasification Combined Cycle, IGCC) (vease la pagina 35 del informe).

De manera similar, cualquier componente carbonoso distinto de CO2 en la corriente de combustible a la turbina de gas (u otro sistema de combustion) sera oxidado a CO2, y junto con el CO2 en la corriente de combustible contara para las emisiones de CO2 de la planta, en las que tipicamente habra tambien restricciones. Dependiendo de la normativa aplicable, esto podria ser un limite fijo en la cantidad de CO2 por unidad de energia producida, o las emisiones de CO2 podrian tener un valor monetario asignado (por ejemplo, impuesto sobre el carbono, comercio de derechos de emision

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con fijacion previa de ilmites maximos (“cap & trade”)), en cuyo caso la cantidad de CO2 y otros componentes carbonosos en el combustible se limitaran a niveles en los que el metodo de production de energla sigue siendo economicamente viable.

Preferiblemente, el primer sistema de PSA: adsorbe al menos aproximadamente el 70%, mas preferiblemente al menos aproximadamente el 80% y mas preferiblemente al menos aproximadamente el 90% del CO2 presente en la mezcla gaseosa; y/o adsorbe al menos aproximadamente el 70%, mas preferiblemente al menos aproximadamente el 80% y mas preferiblemente al menos aproximadamente el 90% de los componentes carbonosos (en total) presentes en la mezcla gaseosa. Por consiguiente, la recuperation de CO2 en la mezcla enriquecida en H2 (es decir, el porcentaje del CO2 presente en la mezcla gaseosa que es recuperado en la mezcla enriquecida en H2) es preferiblemente como maximo aproximadamente el 30%, mas preferiblemente como maximo aproximadamente el 20%, y mas preferiblemente como maximo aproximadamente el 10%; y la recuperacion de componente carbonoso total en la mezcla enriquecida en H2 (es decir, el porcentaje de los componentes carbonosos presentes en total en la mezcla gaseosa que es recuperado en la mezcla enriquecida en H2) es preferiblemente como maximo aproximadamente el 30%, mas preferiblemente como maximo aproximadamente el 20%, y mas preferiblemente como maximo aproximadamente el 10%. Preferiblemente, la recuperacion de H2 en la mezcla enriquecida en H2 (es decir, el porcentaje del H2 presente en la mezcla gaseosa que es recuperado en la mezcla enriquecida en H2) es al menos aproximadamente el 70%, mas preferiblemente al menos aproximadamente el 80% y mas preferiblemente al menos aproximadamente el 90%. Tlpicamente, el primer sistema de PSA adsorbe como maximo aproximadamente el 99% del CO2 presente en la mezcla gaseosa y, de esta manera, la recuperacion de CO2 en la mezcla enriquecida en H2 es tlpicamente al menos el 1%.

Los porcentajes anteriores pueden ser calculados a partir de los contenidos molares relativos de CO2, componentes carbonosos (en total), o H2 de las mezclas gaseosa y enriquecida en H2. De esta manera, si por ejemplo la alimentation de mezcla gaseosa al primer sistema de PSA comprende 90 kmol/h de CO2, 100 kmol/h de todos los componentes carbonosos (incluyendo CO2) en total, y 100 kmol/h de H2; y la mezcla enriquecida en H2 obtenida a partir del primer sistema de PSA contiene 9 kmol/h de CO2, 10 kmol/h de todos los componentes carbonosos en total, y 90 kmol/h de H2; entonces, en este caso el 90% del CO2, el 90% de los componentes carbonosos en total y el 10% del H2 serlan adsorbidos por el primer sistema de PSA, y el 10% del CO2, el 10% de los componentes carbonosos (en total) y el 90% del H2 serlan recuperados en la mezcla enriquecida en H2.

Cuando la mezcla gaseosa contiene tambien H2S y/u otros componentes sulfurosos, el primer sistema de PSA, preferiblemente, adsorbe tambien al menos aproximadamente el 95%, mas preferiblemente al menos aproximadamente el 99% y mas preferiblemente al menos aproximadamente el 99,9% de los moles totales de azufre en la alimentacion. Por consiguiente, la recuperacion de los componentes sulfurosos en la mezcla enriquecida en H2, en terminos de los moles totales de azufre en la mezcla enriquecida en H2 en comparacion con la mezcla gaseosa, es preferiblemente como maximo aproximadamente el 5%, mas preferiblemente como maximo aproximadamente el1%, y mas preferiblemente como maximo aproximadamente el 0,1%.

Preferiblemente, la mezcla enriquecida en H2 comprende mas de aproximadamente el 90% en moles de H2. Cuando la mezcla gaseosa contiene H2S, la mezcla enriquecida en H2 comprende preferiblemente menos de aproximadamente 50 ppm, mas preferiblemente menos de aproximadamente 20 ppm, y mas preferiblemente menos de aproximadamente 5 ppm de H2S.

Cuando hay tambien agua presente en la mezcla gaseosa, la mezcla enriquecida en H2 esta preferiblemente empobrecida en agua con relation a la mezcla gaseosa. Preferiblemente, la mezcla enriquecida en H2 esta sustancial o completamente libre de agua. Esto tiene la ventaja de permitir el uso de adsorbentes en el segundo sistema de PSA que son intolerantes al agua o que se comportan mejor en un entorno "seco".

Cuando la mezcla gaseosa contiene gases inertes, tales como N2 y Ar, la mezcla enriquecida en H2 estara tlpicamente enriquecida en estos gases junto con H2.

La presion superior a la atmosferica a la que se obtiene la mezcla enriquecida en H2 es preferiblemente la misma o sustancialmente la misma que la presion superior a la atmosferica a la que la mezcla gaseosa es alimentada al primer sistema de PSA. Tal como se explicara mas detalladamente a continuation, la mezcla enriquecida en H2 se forma al menos en parte, y preferiblemente por completo, a partir de gas empujado a traves del lecho o los lechos del primer sistema de PSA a la presion superior a la atmosferica a la que la mezcla gaseosa es alimentada al primer sistema de PSA. En ciertas circunstancias, cierta calda de presion a medida que el gas es empujado a traves del lecho o lechos del sistema de PSA puede ser inevitable, en cuyo caso la presion a la que se obtiene el gas sera, de manera evidente en si misma, algo mas baja que aquella a la que el gas es alimentado al primer sistema de PSA. Sin embargo, preferiblemente, dicha calda de presion se minimiza o se evita. Cuando se produce dicha calda de presion, la calda de presion es preferiblemente como maximo de 0,1 MPa (1 bar). Preferiblemente, el primer sistema de PSA se hace

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funcionar de manera que la presion a la que se obtiene la mezcla enriquecida en H2 es la misma o superior a la presion requerida para ser alimentada al segundo sistema de PSA o para formar la corriente de combustible que debe ser quemada en una turbina de gas (u otro sistema para quemar la corriente de combustible y expandir el efluente de combustion resultante para generar energla). Cuando las presiones requeridas para la alimentacion al segundo sistema de PSA y para la formation de la corriente de combustible son diferentes (tal como puede ser frecuentemente el caso), el primer sistema de PSA puede ser operado, en particular, de manera que la presion a la que se obtiene la mezcla enriquecida en H2 es la misma que la mayor o la menor de estas dos presiones, o entre ambas.

Tal como se ha indicado anteriormente, al menos una parte de la mezcla enriquecida en H2 es alimentada al segundo sistema de PSA. La mezcla enriquecida en H2 retirada desde el primer sistema de PSA para ser alimentada al segundo sistema de PSA puede ser alimentada directamente al segundo sistema de PSA, tal como es retirada, o puede ser enviada a un deposito de acumulacion/de almacenamiento y puede ser suministrada desde ahl al segundo sistema de PSA. El uso de un deposito de acumulacion/almacenamiento es preferible, en particular, en metodos en los que la division de la mezcla enriquecida en H2 para la formacion de la corriente de combustible y la alimentacion al segundo sistema de PSA puede ser variada, ya que el uso de un deposito de acumulacion/almacenamiento puede mitigar los efectos de dichas variaciones en el suministro de la mezcla enriquecida en H2 al segundo sistema de PSA.

Tal como se ha indicado anteriormente, la mezcla enriquecida en H2 puede ser obtenida a una presion que es adecuada para ser alimentada al segundo sistema de PSA. Sin embargo, cuando este no es el caso, la presion de la mezcla enriquecida en H2 a ser alimentada al segundo sistema de PSA puede ser aumentada o disminuida segun sea necesario, por ejemplo, usando uno o mas compresores o expansores.

La mezcla enriquecida en H2 puede ser alimentada al segundo sistema de PSA a la temperatura a la que se obtiene desde el primer sistema de PSA. Mas preferiblemente, sin embargo, la mezcla enriquecida en H2 alimentada al segundo sistema de PSA es enfriada antes de ser introducida al segundo sistema de PSA. Tlpicamente, esto mejorara el rendimiento del segundo sistema de PSA, ya que una temperatura de alimentacion inferior resulta generalmente en capacidades adsorbentes mas altas. La alimentacion al segundo sistema de PSA puede ser enfriada mediante intercambio de calor indirecto en uno o mas intercambiadores de calor (usando, por ejemplo, agua y/o un gas residual desde el segundo sistema de PSA como refrigerante).

Tal como se ha indicado anteriormente, al menos una parte de la mezcla enriquecida en H2 desde la primera PSA es usada para formar una corriente de combustible que es quemado y el efluente de combustion resultante es expandido, preferiblemente en una turbina de gas, para generar energla. La formacion de esta corriente de combustible (en su totalidad o al menos en parte) a partir de un gas que ya esta a una presion superior a la atmosferica reduce la cantidad de compresion de la corriente de combustible necesaria antes de la combustion y la expansion, aumentando de esta manera la eficiencia con la que se produce la energla. Tal como se ha indicado anteriormente, la mezcla enriquecida en H2 puede ser obtenida a una presion superior a la atmosferica adecuada para la combustion en la turbina de gas (u otro sistema usado para quemar la corriente de combustible y expandir el efluente de combustion resultante para generar energla) sin ninguna compresion adicional. En dichas circunstancias, y dependiendo de las presiones de cualquier otro gas (si hay alguno) combinado con la mezcla enriquecida en H2 para formar la corriente de combustible, puede evitarse completamente la necesidad de cualquier compresion adicional de la corriente de combustible antes de la combustion y la expansion.

La corriente de combustible puede ser formada unicamente a partir de la mezcla enriquecida en H2. Preferiblemente, sin embargo, la parte de la mezcla enriquecida en H2 para formar la corriente de combustible es combinada con un diluyente adecuado, tal como N2 y/o vapor de agua, para reducir la formacion de NOx. La corriente de combustible puede ser calentada o enfriada segun se requiera a una temperatura de entrada aceptable para maximizar la production de energla (por ejemplo, aproximadamente 100-400°C).

Tal como se ha indicado anteriormente, en realizaciones preferidas, la corriente de combustible es quemada y el efluente de combustion resultante es expandido en una turbina de gas. Tal como se conoce en la tecnica, una turbina de gas comprende una camara de combustion en conexion de flujo de fluido con una turbina. La corriente de combustible a la turbina de gas es mezclada con una corriente de oxidante (por ejemplo aire) y es quemada en la camara de combustion para producir un efluente de combustion calentado a una presion superior a la atmosferica y, a continuation, la energla es extralda del efluente de combustion haciendo pasar el efluente a traves de la turbina para generar energla y un efluente de combustion expandido. Tlpicamente, la turbina de gas comprende ademas un compresor para comprimir el aire (u otra corriente de oxidante) antes de que dicha corriente entre en la camara de combustion, en el que dicho compresor es accionado tlpicamente por la turbina (ademas de la turbina de generation de energla electrica y/o energla para otros usos), por ejemplo, al estar conectado directamente a la turbina a traves de un eje de accionamiento comun.

El producto de H2, obtenido desde el segundo sistema de PSA, esta enriquecido en H2 con respecto a la mezcla

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enriquecida en H2 y, de esta manera, enriquecido adicionalmente en H2 con relacion a la mezcla gaseosa; y esta empobrecido en CO2 con respecto a la mezcla enriquecida en H2 y, de esta manera, empobrecido adicionalmente en CO2 con relacion a la mezcla gaseosa. Preferiblemente, el producto de H2 esta tambien empobrecido en todos y cada uno de los componentes distintos de H2 que estan presentes en la mezcla enriquecida en H2, tal como todos y cada uno de los componentes carbonosos residuales (ademas de CO2), cualquier componente sulfuroso residual, cualquier agua restante, y cualquier componente inerte (por ejemplo, Ar y N2). Preferiblemente, la pureza del producto de H2 es tal que es adecuada para uso en aplicaciones de refinerla, de productos qulmicos o de celulas de combustible. Preferiblemente, el producto de H2 es esencialmente H2 puro, Por ejemplo, el producto de H2 comprende preferiblemente al menos aproximadamente el 99,9% en moles de H2, mas preferiblemente al menos aproximadamente el 99,99% en moles de H2. Mas preferiblemente, el producto de H2 comprende al menos aproximadamente el 99,9999% en moles de H2 (es decir, en el que las cantidades combinadas de cualesquiera otros componentes todavla presentes en el producto representan aproximadamente 1 ppm o menos).

Por ejemplo, el producto de H2 puede ser retirado y enviado directamente a uno o mas metodos aguas abajo o para su suministro a un cliente, o puede ser enviado a almacenamiento. La capacidad para almacenar el producto de H2 es beneficioso, en particular, cuando la division de la mezcla enriquecida en H2 entre una parte para formar la corriente de combustible y otra parte a ser alimentada al segundo sistema de PSA es ajustable, ya que el uso de almacenamiento puede mitigar, en este caso, el impacto de las variaciones en la alimentacion al segundo sistema de PSA. Por ejemplo, el uso de almacenamiento puede ser deseable o incluso necesario cuando el producto de H2 es para el suministro a un cliente que requiere un caudal constante de H2 de alta pureza (y en cuyo caso el almacenamiento deberla estar dimensionado apropiadamente para gestionar las variaciones de caudal esperadas). Por ejemplo, el producto de H2 puede ser almacenado como un gas o un llquido en un deposito, bajo tierra, o en el sistema de canalizacion (permitiendo que la presion de la tuberla varle).

Cada uno de entre los sistemas de PSA primero y segundo comprende uno o mas lechos de adsorbente, tal como se conoce en la tecnica. Por ejemplo, cada sistema puede comprender una pluralidad de lechos, en el que los ciclos de PSA de los lechos individuales estan escalonados adecuadamente de manera que, en cualquier punto en el tiempo, siempre hay al menos un lecho sometido a adsorcion y al menos un lecho sometido a regeneracion, de manera que el sistema puede separar de manera continua la corriente alimentada al mismo. El sistema puede comprender tambien, por ejemplo, mas de un lecho dispuesto en serie, en el que los lechos en serie son sometidos a adsorcion al mismo tiempo, en el que el gas que pasa a traves de un lecho se hace pasar al siguiente lecho en la serie, y en el que los gases desorbidos desde los lechos durante la regeneracion son combinados de manera apropiada.

Cada sistema de PSA puede comprender un unico tipo de adsorbente, selectivo para todos los componentes que deben ser adsorbidos selectivamente por dicho sistema, o mas de un tipo de adsorbente cuyos adsorbentes en combinacion proporcionan la adsorcion selectiva deseada. Cuando hay presente mas de un tipo de adsorbente, estos pueden estar mezclados y/o dispuestos en capas/zonas separadas de un lecho, o presentes en lechos separados dispuestos en serie, o dispuestos de cualquier otra forma segun sea apropiado y se conoce en la tecnica.

El primer sistema de PSA es usado, tal como se ha indicado anteriormente, para separar la mezcla enriquecida en H2 desde la mezcla gaseosa y, por lo tanto, comprende adsorbente que adsorbe selectivamente CO2 (es decir, que adsorbe CO2 mas preferiblemente que H2 o, en otras palabras, que adsorbe CO2 con mayor afinidad que H2) desde la mezcla gaseosa a la presion o presiones superiores a la atmosferica a las que la mezcla gaseosa es alimentada al primer sistema de PSA. Cuando la mezcla enriquecida en H2 esta tambien empobrecida en uno o mas de otros componentes carbonosos, en uno o mas componentes sulfurosos y/o en agua con relacion a la mezcla gaseosa, entonces el primer sistema de PSA comprende adsorbente o absorbentes que adsorben selectivamente (es decir, adsorben preferiblemente con relacion a H2) estos componentes tambien a dicha presion o presiones. Tlpicamente, los adsorbentes usados en el primer sistema de PSA no son selectivos para los gases inertes, tales como N2 y Ar, y si este es el caso, entonces cuando estos gases estan presentes en la mezcla gaseosa pasaran preferiblemente a traves del primer sistema de PSA junto el H2.

El adsorbente o los adsorbentes usados en el primer sistema de PSA se elegiran con el fin de proporcionar la pureza deseada de la mezcla enriquecida en H2, y los adsorbentes adecuados son conocidos en la tecnica. Los ejemplos de tipos de adsorbente adecuados para su uso en el primer sistema de PSA incluyen aluminas, geles de sllice, carbones activados y tamices moleculares. Cuando no se requiere la adsorcion selectiva de H2S y/u otros componentes sulfurosos, un adsorbente preferido puede ser carbon activado ya que tiene una alta afinidad por el CO2 (y otros componentes carbonosos) con relacion a H2. Cuando se requiere la adsorcion selectiva de H2S y/u otros componentes sulfurosos, entonces un adsorbente preferido serla gel de sllice, que tiene afinidad y estabilidad para adsorber tanto CO2 como H2S, o una fraccion de gel de sllice/carbono. Un tipo adecuado de gel de sllice para su uso como un adsorbente para H2S es, por ejemplo, el gel de sllice de alta pureza (mayor del 99% SiO2) descrito en el documento US-A1-2010/0011955.

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Si el primer sistema de PSA debe efectuar una reaccion SEWGS (en la que el sistema de PSA efectua una reaccion de desplazamiento agua-gas al mismo tiempo que adsorbe tanto el CO2 desde la mezcla gaseosa como el CO2 recien formado a partir de la mezcla gaseosa por la reaccion de desplazamiento), entonces el sistema de PSA debe comprender un material que es tambien catallticamente activo en terminos de la reaccion de desplazamiento agua-gas. Una hidrotalcita promovida por K2CO3 tal como se describe en los documentos EP-B1-1006079 y WO-A1-2010/059055 es un material preferido en este caso. El documento US-B2-7354562 describe un metodo SEWGS ejemplar que podrla ser llevado a cabo por el primer sistema de PSA.

El segundo sistema de PSA es usado, tal como se ha indicado anteriormente, para separar el producto de H2 desde la mezcla enriquecida en H2 alimentada a dicho sistema y, por lo tanto, comprende adsorbente o adsorbentes que adsorben selectivamente CO2 (es decir, que adsorbe CO2 preferiblemente a H2O, en otras palabras, que adsorbe CO2 con mayor afinidad que H2), y preferiblemente todos y cada uno de los componentes distintos de H2 todavla presentes en la mezcla enriquecida en H2, a la presion o las presiones superiores a la atmosferica a las que la mezcla enriquecida en H2 es alimentada al segundo sistema de PSA. El adsorbente o los adsorbentes usados en la segunda PSA se elegiran con el fin de proporcionar la pureza deseada del producto de H2 y, una vez mas, los tipos de adsorbente adecuados son conocidos en la tecnica. Tlpicamente, se usaran una o mas capas de adsorbente, seleccionadas de entre aluminas, geles de sllice, carbones activados y tamices moleculares de zeolita. Con el fin de producir un producto de H2 de alta pureza, puede ser preferible, por ejemplo, una fraccion de gel de sllice/carbono/zeolita 5A.

En circunstancias en las que se desean una pluralidad de productos de H2 con diferentes grados de pureza, el segundo sistema de PSA puede estar disenado tambien para producir dicha pluralidad de productos de H2. En este caso, el segundo sistema de PSA puede comprender, por ejemplo, mas de un lecho o conjuntos de lechos operados en paralelo, que comprenden diferentes adsorbentes y/o son operados bajo diferentes condiciones de reaccion, a fin de producir productos de H2 de diferentes grados de pureza.

Cada uno de los sistemas de PSA primero y segundo puede ser operado de la misma manera que los sistemas de PSA conocidos para separar H2 (denominados tambien en la presente memoria sistemas H2-PSA), con todas las opciones de los ciclos de PSA conocidos (por ejemplo, sincronizacion de ciclos y etapas, uso, orden y operation de adsorcion, igualacion, re-presurizacion, despresurizacion y etapas de purgado, y as! sucesivamente) apropiadas a esta area tecnologica. Las condiciones de operacion adecuadas para los sistemas de PSA, con el fin de obtener purezas/composiciones de H2 como las deseadas en la actualidad para la mezcla enriquecida en H2 y el producto de H2, son igualmente conocidas en la tecnica.

Por supuesto, los ciclos de PSA llevados a cabo en los sistemas de PSA primero y segundo incluiran tlpicamente al menos etapas de adsorcion, purgado/despresurizacion y de purgado. En el caso del primer sistema de PSA, durante la etapa de adsorcion la mezcla gaseosa es alimentada a presion superior a la atmosferica al lecho o los lechos sometidos a la etapa de adsorcion y el CO2 (y cualquier otro componente de la mezcla gaseosa en el que debera empobrecerse la mezcla enriquecida en H2) es adsorbido selectivamente, el gas es empujado a traves del lecho o los lechos durante esta etapa de formation de la totalidad o al menos una parte de la mezcla enriquecida en H2. Durante la etapa o las etapas de purgado/despresurizacion y la etapa de purgado, la presion en el lecho o los lechos se reduce, y se hace pasar un gas de purgado a traves del lecho o los lechos, para desorber el CO2 y otros componentes adsorbidos durante la etapa de adsorcion anterior, regenerando de esta manera el lecho o los lechos en preparation para la siguiente etapa de adsorcion.

De manera similar, en el caso del segundo sistema de PSA, durante la etapa de adsorcion la mezcla enriquecida en H2 es alimentada a presion superior a la atmosferica al lecho o los lechos sometidos a la etapa de adsorcion y el CO2, y preferiblemente todos los componentes distintos de H2 todavla presentes en la mezcla enriquecida en H2, son adsorbidos selectivamente, en el que el gas empujado a traves del lecho o los lechos durante esta etapa forma la totalidad o al menos una parte del producto de H2. Durante la etapa o las etapas de purgado/despresurizacion y la etapa de purgado, la presion en el lecho o los lechos se reduce, y un gas de purgado se hace pasar a traves del lecho o los lechos, para desorber el CO2 y otros componentes adsorbidos durante la etapa de adsorcion anterior, regenerando de esta manera el lecho o los lechos en preparacion para la siguiente etapa de adsorcion.

Las presiones superiores a la atmosferica preferidas y las temperaturas a las que la mezcla gaseosa y la mezcla enriquecida en H2 son alimentadas durante la etapa de adsorcion se han descrito anteriormente. Las etapas de purgado/despresurizacion y purgado usadas en los sistemas de PSA primero y segundo pueden ser llevadas a cabo, por ejemplo, por debajo de y a, respectivamente, aproximadamente la presion atmosferica, es decir aproximadamente 0,1 MPa (1 bar) absoluta, o por debajo de y algo por encima de la presion atmosferica, tal como en el intervalo de aproximadamente 0,1 a 0,5 MPa (1 a 5 bar) absolutos. De manera alternativa, los sistemas de PSA primero y/o segundo podrlan emplear un ciclo de adsorcion por cambio de presion en vaclo (VPSA), en cuyo caso el lecho o los lechos del sistema de PSA se despresurizarlan y se purgarlan a presiones inferiores a la atmosferica.

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La mezcla enriquecida en CO2, obtenida desde el primer sistema de PSA y denominada tambien en la presente memoria gas residual de la primera PSA, se forma preferiblemente a partir de los gases obtenidos desde el primer sistema de PSA durante las etapas de purgado/despresurizacion y/o de purgado del ciclo de PSA. Por lo tanto, tlpicamente, se obtiene a aproximadamente una presion igual a, un poco por encima de o por debajo de, la presion atmosferica, tal como se ha descrito anteriormente. La mezcla enriquecida en CO2 esta enriquecida en CO2 con respecto a la mezcla gaseosa, pero tlpicamente contiene cierta cantidad de H2. Esto es debido a que, aunque el adsorbente en el primer sistema de PSA es, tal como se ha indicado anteriormente, selectivo para CO2 (es decir, adsorbe CO2 preferiblemente a H2) a la presion a la que la mezcla gaseosa es alimentada al primer sistema de PSA, el adsorbente tlpicamente adsorbera tambien algo de H2 desde la mezcla gaseosa. Ademas, tlpicamente, habra tambien cierta cantidad de H2 presente en los huecos, es decir, el espacio en y alrededor del lecho o los lechos adsorbentes no ocupados por material adsorbente, cuando se inicia la generation de la mezcla enriquecida en CO2 (por ejemplo, al comienzo de la etapa de despresurizacion y/o de purgado). Cuando la mezcla enriquecida en H2 esta tambien empobrecida en uno o mas de otros componentes carbonosos, en H2S, en uno o mas de otros componentes sulfurosos y/o en agua, entonces la mezcla enriquecida en CO2 puede estar enriquecida (con respecto a la mezcla gaseosa) en uno, mas de uno, o todos los componentes tambien. Preferiblemente, la mezcla enriquecida en CO2 comprende al menos aproximadamente el 70% en moles de CO2, mas preferiblemente al menos aproximadamente el 80% en moles de CO2. La composition exacta de la mezcla enriquecida en CO2 dependera de las condiciones del metodo bajo las que se produce, tales como la presion a la que se lleva a cabo la desorcion y la composicion de cualquier gas de purgado.

La mezcla que contiene H2 y CO2, obtenida desde el segundo sistema de PSA y denominada tambien en la presente memoria gas residual de la segunda PSA, se forma preferiblemente a partir de los gases obtenidos desde el segundo sistema de PSA durante las etapas de purgado/despresurizacion y/o de purgado del ciclo de PSA. Por lo tanto, se obtiene tlpicamente a una presion aproximadamente igual a, un poco por encima o por debajo de, la presion atmosferica, tal como se ha descrito anteriormente. La mezcla que contiene H2 y CO2 contiene tambien H2, una vez mas debido a que el adsorbente en el segundo sistema de PSA, a pesar de ser selectivo para CO2 (es decir, adsorbe CO2 preferiblemente a H2), adsorbe tambien cierta cantidad de H2 desde la mezcla enriquecida en H2, y/o debido a cierta cantidad de H2 presente en los huecos cuando se inicia la generacion de la mezcla que contiene H2 y CO2. De hecho, aunque como resultado de la selectividad del adsorbente, la proportion del CO2 presente en la mezcla enriquecida en H2 adsorbido por el segundo sistema de PSA sera mayor que la proporcion del H2 presente en la mezcla enriquecida en H2 adsorbido por el segundo sistema de PSA, debido al contenido relativamente alto (preferiblemente el 90% en moles o superior) de H2 en la mezcla enriquecida en H2, la cantidad real de H2 adsorbida por el segundo sistema de PSA puede ser mayor que la cantidad de CO2 adsorbida por el segundo sistema de PSA. La mezcla que contiene H2 y CO2 puede comprender, por ejemplo, al menos el 40% en moles de H2. Cuando, tal como es preferible, el producto de H2 esta tambien empobrecido en cada uno de los componentes distintos de H2 todavla presentes en la mezcla enriquecida en H2, entonces la mezcla que contiene H2 y CO2 contendra tlpicamente tambien estos componentes. La composicion exacta de la mezcla que contiene CO2 dependera de las condiciones de metodo bajo las cuales se produce, tales como la presion a la que se lleva a cabo la desorcion y la composicion de cualquier gas de purgado.

La mezcla enriquecida en CO2 (gas residual de la primera PSA) y la mezcla que contiene H2/CO2 (gas residual de la segunda PSA) pueden ser procesadas adicionalmente y/o usadas de una diversidad de maneras.

El CO2 desde el gas residual de la primera PSA es usado preferiblemente para una recuperation de petroleo mejorada (Enhanced Oil Recovery, EOR) o es almacenado geologicamente. En circunstancias en las que el gas residual de la primera PSA esta compuesto por CO2 de pureza relativamente alta, el gas residual puede ser usado para EOR o puede ser almacenado geologicamente sin purification adicional. En circunstancias en las que el gas residual de la primera PSA contiene cantidades significativas de H2, otros componentes carbonosos y/o componentes sulfurosos (tales como H2S), puede requerirse una purificacion adicional del CO2 presente en el gas residual.

En particular, cuando el gas residual de la primera PSA contiene uno o mas componentes combustibles, tales como H2, uno o mas componentes combustibles carbonosos (tales como CH4 o CO) y/o uno o mas componentes combustibles sulfurosos (tales como H2S), al menos una parte de dicho gas residual puede ser procesada adicionalmente, por ejemplo, quemada en presencia de O2 para producir un producto de CO2 que comprende los productos de combustion de dichos componentes combustibles.

El producto de la combustion de H2 sera agua (que puede ser eliminada por condensation o secado), el producto o los productos de combustion de cualquier componente carbonoso combustible incluiran CO2 (proporcionando de esta manera CO2 adicional para EOR o almacenamiento), y un producto de combustion de los componentes sulfurosos combustibles sera tambien SOx. Cuando el producto o los productos de combustion incluyen SOx, entonces el SOx puede ser eliminado de dicho efluente de combustion enfriando el efluente de combustion para condensar el agua y convertir el SO3 en acido sulfurico, y manteniendo el efluente de combustion enfriado a presion o presiones elevadas

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en presencia de O2, agua y NOx durante un tiempo suficiente para convertir el SO2 en acido sulfurico y el NOx en acido nltrico. El metodo mediante el cual se elimina el SOx puede ser, en particular, tal como se describe mas detalladamente en el documento US2007/0178035.

De manera alternativa, el gas residual de la primera PSA puede ser procesado adicionalmente de cualquier otra manera adecuada para obtener el nivel deseado de pureza de CO2. Por ejemplo, el H2S, cuando esta presente, podrla ser eliminado mediante el metodo Claus conocido. De manera alternativa o adicional, el H2S y/u otros componentes sulfurosos podrlan ser eliminados mediante metodos de adsorcion adicionales (usando un adsorbente desechable o un metodo regenerativo, tal como adsorcion por cambio de temperatura y/o una PSA adicional). El CO2 podrla ser separado adicionalmente del H2 y otros componentes gaseosos no acidos (tales como otros componentes carbonosos, tales como CO y CH4) mediante metodos conocidos de eliminacion de gas acido mediante absorcion. El CO2 podrla ser separado tambien adicionalmente del H2 y/u otros componentes carbonosos, tales como CO y/o CH4, mediante una PSA adicional, mediante una separacion de membrana y/o mediante metodos de condensation parcial.

Una parte del gas residual de la segunda PSA puede ser usada para formar una corriente de combustible adicional. La corriente de combustible adicional puede ser usada para cualquier metodo deseado, en las instalaciones o fuera de las instalaciones. La corriente de combustible puede ser usada, por ejemplo, como una corriente de combustible a ser quemada para proporcionar calor para un reformador (tal como un reformador de metano con vapor) o gasificador usado para producir la mezcla gaseosa, tal como se ha descrito anteriormente.

Una parte del gas residual de la segunda PSA puede ser procesada adicionalmente de la misma manera que la descrita anteriormente para el gas residual de la primera PSA. De esta manera, por ejemplo, una parte del gas residual de la segunda PSA puede ser quemada en presencia de O2 para producir un producto de CO2 que comprende los productos de la combustion de H2 y cualquier otro componente combustible que pueda estar presente en el gas residual de la segunda PSA (tal como CH4, CO y/o H2S). A continuation, si es necesario, dichos productos de combustion pueden ser tratados de la misma manera que la descrita anteriormente con relation a los productos de combustion presentes en un producto de CO2 obtenido a partir de la combustion del gas residual de la primera PSA.

Cuando la totalidad o una parte del gas residual de la primera PSA y una parte del gas residual de la segunda PSA se queman de la manera anterior, esto podrla realizarse combinando el gas residual de la primera PSA y la parte del gas residual de la segunda PSA y, a continuacion, quemando los gases combinados en presencia de O2 para producir un producto de CO2 que comprende los productos de combustion de dichos componentes combustibles. En este caso, el gas residual de la primera PSA y la parte del gas residual de la segunda PSA podrlan compartir un conjunto de deposito de compensacion/acumulacion, que podrla permitir un mezclado y un promediado mejores de las composiciones y los flujos de gas. De manera alternativa, el gas residual de la primera PSA y la parte del gas residual de la segunda PSA (o partes de los mismos) podrlan ser quemados como corrientes separadas en el mismo horno, en cuyo caso la parte del gas residual de la segunda PSA podrla ser quemada, por ejemplo, para proporcionar una llama para la combustion estable del componente o los componentes combustibles en el gas residual de la primera PSA. De manera alternativa, tanto el gas residual de la primera PSA como la parte del gas residual de la segunda PSA podrlan ser quemados en hornos separados.

En cualquiera de estas disposiciones, el calor desde la combustion del gas residual de la primera PSA y/o parte del gas residual de la segunda PSA podrla ser usado en una diversidad de maneras. Podrla ser usado, por ejemplo, para elevar la temperatura de la corriente de combustible (es decir, la corriente de combustible formada a partir de una parte o la totalidad de la mezcla enriquecida en H2 obtenida desde la primera PSA) antes de que dicha corriente de combustible sea quemada y el efluente de combustion resultante sea expandido para generar energla. De manera alternativa o adicional, podrla ser usado, por ejemplo, para alimentar un sistema de HRSG (generador de vapor de recuperation de calor), para producir vapor de alta presion que, a continuacion, es alimentado a una turbina de vapor para generar energla adicional.

Tal como se ha indicado anteriormente, la totalidad o una parte del gas residual de la segunda PSA puede ser comprimida y reciclada al primer sistema de PSA para una separacion adicional. Esto puede realizarse para recuperar H2 adicional desde el gas residual de la segunda PSA, y/o para separar CO2 adicional y/o, si estan presentes, H2S y/o cualquier otro componente sulfuroso. El gas residual puede ser reciclado en una serie de maneras. Por ejemplo, la totalidad o una parte del gas residual de la segunda PSA puede ser:

a) comprimida a la misma presion superior a la atmosferica que la mezcla gaseosa, y puede ser anadida a dicha

mezcla antes de que la mezcla sea alimentada al primer sistema de PSA para la adsorcion de CO2 y la

generacion de la mezcla enriquecida en H2.

b) comprimida a la misma presion superior a la atmosferica que la mezcla gaseosa, y puede ser alimentada al

lecho o los lechos del primer sistema de PSA antes o despues de la etapa de adsorcion durante la cual la

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mezcla gaseosa es alimentada al lecho o los lechos del primer sistema de PSA. Si la fraccion molar de CO2 en el gas residual de la segunda PSA es mayor que la fraccion en la mezcla gaseosa, entonces preferiblemente el gas residual es alimentado al primer sistema de PSA despues de la etapa de adsorcion. Si la fraccion molar de CO2 en el gas residual de la segunda PSA es menor que la fraccion en la mezcla gaseosa, entonces preferiblemente el gas residual es alimentado al primer sistema de PSA antes de la etapa de adsorcion. En cualquier caso, el gas adicional empujado a traves del lecho o los lechos del primer sistema de PSA durante la etapa de alimentacion del gas residual de la segunda PSA puede formar una parte adicional de la mezcla enriquecida en H2. De manera alternativa, el gas empujado a traves de un lecho del primer sistema de PSA durante esta etapa puede ser usado para re-presurizar otro lecho del primer sistema de PSA sometido a una etapa de re-presurizacion.

c) comprimida a una presion intermedia entre la presion a la que se obtiene el gas residual de la segunda PSA y la presion superior a la atmosferica a la que la mezcla gaseosa es alimentada al primer sistema de PSA, y puede ser alimentada a los lechos del primer sistema de PSA despues de una etapa de igualacion de presion entre los lechos del primer sistema de PSA. Si la fraccion molar de CO2 en el gas residual de la segunda PSA es mayor que la fraccion en la mezcla gaseosa, entonces preferiblemente el gas residual es anadido a un lecho que ha experimentado una disminucion de presion durante la etapa de igualacion anterior. Si la fraccion molar de CO2 en el gas residual de la segunda PSA es menor que la fraccion en la mezcla gaseosa, entonces preferiblemente el gas residual es anadido a un lecho que ha experimentado un aumento de presion durante la etapa de igualacion anterior. El extremo de producto del lecho (es decir, el extremo opuesto del lecho al extremo en el que se anade la mezcla enriquecida en H2 durante la etapa de adsorcion) puede mantenerse cerrado de manera que la presion en el lecho aumente. De manera alternativa, el extremo de producto del lecho puede permanecer conectado al lecho al que estaba conectado en la etapa de igualacion anterior, de manera que al anadir el gas residual las presiones en los dos lechos aumentan, pero siguen siendo aproximadamente iguales entre si. De manera alternativa, el extremo de producto del lecho puede permanecer abierto y el gas que sale desde el extremo de producto puede ser usado para purgar otro lecho en el primer sistema de PSA.

Tal como se ha indicado anteriormente, la totalidad o una parte del gas residual de la segunda PSA puede ser usada como un gas de purgado o como un gas de purgado adicional para el primer sistema de PSA. Esto puede tener el efecto de mejorar el rendimiento del primer sistema de PSA, al aumentar la capacidad dinamica del primer sistema de PSA para CO2 y otros componentes de la mezcla gaseosa que deben ser adsorbidos selectivamente. Este uso de la totalidad o una parte del gas residual de la segunda PSA puede ser preferible, en particular, cuando el CO2 y otros componentes para los que el primer sistema de PSA es selectivo estan presentes en concentraciones relativamente bajas. El gas de purgado puede ser anadido en el extremo de producto del lecho o los lechos del primer sistema de PSA, en la manera descrita en el documento FR-A1-2899890. De manera alternativa, el gas de purga puede ser suministrado a una posicion intermedia (punto medio) dentro del lecho o los lechos del primer sistema de PSA. Cuando el gas residual de la segunda PSA es usado como un gas de purgado adicional, entonces este gas de purgado adicional puede ser anadido antes, durante (tal como se describe por ejemplo en el documento FR-A1-2899890) o despues del purgado con un gas de purgado obtenido, por ejemplo, desde el propio primer sistema de PSA.

Una parte del gas residual de la segunda PSA puede ser comprimida a la presion superior a la atmosferica a la que la mezcla enriquecida en H2 es alimentada al segundo sistema de PSA, y puede ser alimentada de nuevo al segundo sistema de PSA para una separation adicional. Dicha parte del gas residual puede ser mezclada con la mezcla enriquecida en H2 e introducida al segundo sistema de PSA como una mezcla combinada. De manera alternativa, dicha parte del gas residual podrla ser introducida por separado al lecho o los lechos del segundo sistema de PSA despues de la etapa de adsorcion durante la cual se introduce la mezcla enriquecida en H2, y el gas adicional empujado a traves del lecho o los lechos del segundo sistema de PSA durante la introduction del gas residual de la segunda PSA puede formar una parte adicional del producto de H2. En cualquier caso, esto permitira una mayor recuperation de H2 desde la segunda PSA, mientras que aumenta la concentration de CO2 y, preferiblemente, cada uno de los componentes de la mezcla enriquecida en H2 distintos de H2 en el gas residual. La parte o las partes restantes del gas residual de la segunda PSA pueden ser usadas o procesadas en cualquiera de las otras maneras descritas en la presente memoria.

Una parte del gas residual de la segunda PSA puede ser ventilado o quemado, lo cual puede ser en particular una option preferida cuando la cantidad de componentes inertes, tales como N2 o Ar, en el gas residual es relativamente alta. Esto puede realizarse, por ejemplo, mediante un sistema de inyeccion de combustible ("duct firing") en un HRSG. Mas especlficamente, la totalidad o una parte del gas residual puede ser quemada, por ejemplo en aire, aire enriquecido con oxlgeno, u oxlgeno de alta pureza, y el efluente de combustion resultante combinado con el gas efluente de combustion expandido obtenido (mediante combustion y expansion, preferiblemente en una turbina de gas, tal como se ha descrito anteriormente) desde la corriente de combustible formada a partir de la mezcla enriquecida en H2; y los gases combinados usados para generar vapor en un HRSG, cuyo vapor puede ser expandido, a continuation, en una turbina de vapor para generar energla. En un ciclo combinado (tal como en un IGCC, por ejemplo) el calor

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desde el gas de combustion de la turbina de gas es usado para generar vapor en un HRSG, y el vapor es suministrado a continuacion a una turbina de vapor, que expande el vapor y genera energia (tipicamente, energia electrica). Al inyectar el gas residual de la segunda PSA y combinar el efluente de combustion resultante con el gas de combustion de la turbina de gas, formando de esta manera un gas de combustion combinado de temperatura mas alta, puede producirse mas vapor de agua a una temperatura/presion mas alta, resultando en mas energia desde la turbina de vapor.

Una parte del gas residual de la segunda PSA puede ser comprimida y anadida a la parte de la mezcla enriquecida en H2 usada para formar la corriente de combustible que es quemada a continuacion (preferiblemente, en una turbina de gas) y el efluente de combustion resultante es expandido para generar energia. Si hay presentes H2S y/u otros componentes sulfurosos en la mezcla enriquecida en H2 alimentada al segundo sistema de PSA, entonces el gas residual de la segunda PSA estara tipicamente enriquecido en estos componentes sulfurosos con relacion a la mezcla enriquecida en H2. Cuando este es el caso, puede ser necesario adoptar medidas adicionales con el fin de garantizar que el contenido total de azufre de la corriente de combustible sea tal que, cuando se quema, no se superen los limites de emisiones de SOx.

Esto puede comprender ademas, por ejemplo, hacer pasar la totalidad o una parte del gas residual de la segunda PSA a traves de un sistema sorbente (por ejemplo, una unidad desechable que comprende adsorbente ZnO) para reducir o eliminar cualquier componente sulfuroso antes de que dicho gas residual sea combinado con la mezcla enriquecida en H2 para formar la corriente de combustible.

De manera alternativa, el primer sistema de PSA puede ser operado de manera que la mezcla enriquecida en H2 obtenida a partir del mismo contenga una concentration menor de componentes sulfurosos de la que seria necesario si dicha mezcla se quemara individualmente. Mas especificamente, en este caso la concentracion de componentes sulfurosos en la mezcla enriquecida en H2 es suficientemente baja de manera que, despues de que dicha mezcla ha sido combinada con el gas residual de la segunda PSA, la corriente de combustible resultante formada a partir de la misma todavia tiene una concentracion de componentes sulfurosos que es adecuada para satisfacer los requisitos de SOx durante su combustion.

En aquellas realizaciones en las que la division de la mezcla enriquecida en H2 entre una parte parar formar la corriente de combustible y una parte para ser alimentada al segundo sistema de PSA es ajustable, y (cuando parte de la mezcla enriquecida en H2 es alimentada al segundo sistema de PSA) una parte del gas residual de la segunda PSA es comprimida y anadida a la parte de la mezcla enriquecida en H2 usada para formar la corriente de combustible, pueden requerirse asimismo medidas adicionales para controlar la composition de la corriente de combustible cuando la division de la mezcla enriquecida en H2 es ajustada. Por ejemplo:

a) El primer sistema de PSA puede ser operado de manera continua de manera que el contenido de componentes sulfurosos en la mezcla enriquecida en H2 sea suficientemente bajo de manera que, independientemente de la cantidad (dentro de los parametros de funcionamiento normales) del gas residual de la segunda PSA anadida a la mezcla enriquecida en H2 para formar la corriente de combustible, la combustion de la corriente de combustible no conduce a la superacion de los limites de emision de SOx.

b) El primer sistema de PSA puede ser operado de manera que, a medida que la division de la mezcla enriquecida en H2 es alterada para aumentar la cantidad de dicha mezcla alimentada al segundo sistema de PSA (aumentando de esta manera la cantidad de gas residual de la segunda PSA producida e incorporada a la corriente de combustible), la operation del primer sistema de PSA es alterada de manera que la cantidad de componentes sulfurosos en la mezcla enriquecida en H2 se reduce, manteniendo de esta manera la cantidad de componentes sulfurosos en la corriente de combustible a niveles en los que no se superan los limites de emision de SOx. El funcionamiento del primer sistema de PSA puede ser modificado, por ejemplo, mediante una o mas de las siguientes acciones: (i) reducir el tiempo de ciclo de PSA empleado en el primer sistema de PSA (lo que reducira la concentracion de H2S en la corriente enriquecida en H2, aunque a costa de reducir tambien la recuperation de H2); (ii) reducir el caudal de la mezcla gaseosa al primer sistema de PSA (a fin de reducir la carga de H2S en cada ciclo de PSA, reduciendo de esta manera, una vez mas, la concentracion de H2S en la corriente enriquecida en H2); (iii) aumentar la cantidad de gas de purgado usada para purgar el primer sistema de PSA (una vez mas, esto puede reducir la concentracion de H2S en la corriente enriquecida en H2, aunque a costa de reducir tambien la recuperacion de H2); (iv) usar parte del gas residual de la segunda PSA como un gas de purgado adicional para purgar el primer sistema de PSA (lo que puede aumentar el capacidad de H2S del primer sistema de PSA, reduciendo de esta manera, una vez mas, la concentracion de H2S en la corriente enriquecida en H2).

c) En el caso de que el ajuste de la division de la mezcla enriquecida en H2 resulta en un cambio del contenido de CO2 de la corriente de combustible, la cantidad de cualquier N2 anadido para formar la corriente de

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combustible puede ser alterada para mantener el mismo rendimiento (en particular, en lo que se refiere a la temperatura de la llama) de la turbina de gas (u otro sistema de combustion).

d) Si el funcionamiento del primer sistema de PSA es alterado (tal como se ha descrito en la opcion (b) anterior) en respuesta al ajuste de la division de la mezcla enriquecida en H2, entonces a medida que el contenido de componente sulfuroso en la mezcla enriquecida en H2 disminuye, tambien puede hacerlo el contenido de CO2. Si el gas residual de la primera PSA es tratado para purificar el CO2 contenido en el mismo, entonces una parte de este CO2 purificado puede ser anadida a la mezcla enriquecida en H2 para formar la corriente de combustible, en lugar de o ademas de anadir N2 (tal como se ha descrito en la opcion (c) anterior).

Ademas de cualquiera de los usos descritos anteriormente, la temperatura del gas residual de la segunda PSA puede ser aumentada (por ejemplo, antes de ser usado de otra manera en cualquiera de las maneras descritas anteriormente) cuando es usado como un refrigerante en uno o mas intercambiadores de calor usados (tal como se ha descrito anteriormente) para reducir, mediante intercambio indirecto de calor, la temperatura de la mezcla de gas enriquecida en H2 alimentada al segundo sistema de PSA.

El gas residual de la segunda PSA puede ser alimentado directamente para su uso en cualquiera de los metodos descritos anteriormente, o puede ser recogido en un deposito de compensacion/acumulacion (por ejemplo, para permitir que una corriente constante de gas sea eliminada desde el deposito con el fin de mitigar las variaciones en el flujo y la presion desde el segundo sistema de PSA).

En otro aspecto, la presente invention proporciona un aparato para llevar a cabo los metodos de la presente invention. Mas particularmente, se proporciona un aparato para producir energla y H2 a partir de una mezcla gaseosa que comprende H2 y CO2, en el que el aparato comprende:

un primer sistema de adsorcion por cambio de presion (PSA), que comprende adsorbente que adsorbe selectivamente CO2 a presion superior a la atmosferica;

una disposition de conductos para alimentar a presion superior a la atmosferica la mezcla gaseosa al primer sistema de PSA;

un segundo sistema de PSA, que comprende adsorbente que adsorbe selectivamente CO2 a presion superior a la atmosferica;

una disposicion de conductos para retirar a una presion superior a la atmosferica un mezcla enriquecida en H2 desde el primer sistema de PSA, introducir una corriente de combustible a la turbina de gas formada a partir de una parte de dicha mezcla enriquecida en H2, e introducir otra parte de dicha mezcla enriquecida en H2 al segundo sistema de PSA;

una disposicion de conductos (a) para introducir la totalidad o una parte de la mezcla que contiene H2 y CO2 al primer sistema de PSA como un gas de purgado para el primer sistema de PSA y/o (b) para introducir la totalidad o una parte de la mezcla que contiene H2 y CO2 a un compresor y para reciclar dicha mezcla comprimida que contiene H2 y CO2 al primer sistema de PSA para una separation adicional.

En realizaciones preferidas, dicha disposicion de conductos para retirar la mezcla enriquecida en H2 desde el primer sistema de PSA, introducir a la turbina de gas una corriente de combustible formada a partir de una parte de la misma, e introducir otra parte de la misma al segundo sistema de PSA, incluye un sistema de valvulas para controlar, de manera ajustable, la division de la corriente enriquecida en H2 entre la turbina de gas y el segundo sistema de PSA.

En realizaciones preferidas, dicho sistema de valvulas es ajustable entre un ajuste, mediante el cual toda la mezcla

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enriquecida en H2 es enviada a la turbina de gas, y un ajuste, mediante el cual toda la mezcla enriquecida en H2 es enviada al segundo sistema de PSA.

Otras realizaciones preferidas del aparato seran evidentes a partir de la description anterior de las realizaciones de los metodos de la presente invention. Por ejemplo, el aparato puede comprender ademas uno o mas intercambiadores de calor para enfriar, mediante intercambio de calor indirecto (usando, por ejemplo, agua o gas residual de la segunda PSA como refrigerante), la parte de la mezcla enriquecida en H2 a ser introducida al segundo sistema de PSA. La disposition de conductos para retirar la mezcla enriquecida en H2 y/o la disposition de conductos para retirar el producto de H2 puede comprender ademas uno o mas depositos de compensacion/acumulacion para almacenar la mezcla enriquecida en H2 y/o el producto de H2 de las maneras descritas anteriormente. El aparato puede comprender ademas disposiciones de conductos y sistemas adecuados para retirar y procesar/usar adicionalmente los gases residuales de las PSA primera y segunda en cualquiera/todas las maneras descritas anteriormente.

Tal como se ha indicado anteriormente, los metodos y aparatos de la presente invencion, en los que dos sistemas de PSA se usan en serie para separar un producto de H2 desde la mezcla gaseosa, con una parte de la mezcla intermedia enriquecida en H2 obtenida a una presion superior a la atmosferica desde el primer sistema de PSA usada para formar una corriente de combustible para generar energla, y en el que la division de la mezcla enriquecida en H2 entre una parte para ser usada para formar una corriente de combustible y una parte para ser separada adicionalmente en el segundo sistema de PSA es preferiblemente ajustable, proporciona beneficios en terminos de la eficiencia y la flexibilidad con la que pueden generarse tanto la energla como un producto de H2 de alta pureza. En particular, estos metodos/aparatos proporcionan beneficios de eficiencia en comparacion con las disposiciones alternativas que pudieran ser concebidas usando un unico sistema de PSA, dos sistemas de PSA en paralelo, o dos sistemas de PSA en serie con la corriente de combustible formada de manera alternativa.

Mas especlficamente, en los metodos y los aparatos segun la presente invencion, solo es necesario disenar el primer sistema de PSA para eliminar la mayor parte del CO2, cualquier otro componente y/o cualquier otro componente sulfuroso que puedan estar presentes en la mezcla gaseosa. Este sistema puede hacerse funcionar tambien a plena capacidad durante todo el tiempo para producir un mezcla enriquecida en H2 de pureza suficiente (pero no innecesariamente excesiva) de H2 para su combustion y su expansion para generar energla, en el que la disponibilidad de esta mezcla ya a una presion superior a la atmosferica reduce por otra parte los requisitos de compresion para la turbina de gas (u otro sistema en el que la mezcla debe ser quemada y el efluente de combustion resultante expandido). A continuation, el segundo sistema de PSA solo debe purificar adicionalmente aquella parte de la mezcla enriquecida en H2 a partir de la cual debe producirse el producto de H2 de mayor pureza deseado.

Por otra parte, en circunstancias en las que se desea alterar (por cualquier razon) la relation de production de energla a produccion de producto de H2, esto puede conseguirse simplemente ajustando la division de la mezcla enriquecida en H2 entre la turbina de gas (u otro sistema de produccion de energla) y el segundo sistema de PSA. De esta manera, el segundo sistema de PSA puede encenderse y apagarse, o aumentarse o reducirse, y la turbina o las turbinas de gas (u otro sistema de produccion de energla) pueden encenderse y apagarse correspondientemente, o aumentarse o reducirse, para aumentar la produccion de producto de H2 a costa de la produccion de energla y viceversa, como sea necesario y cuando sea necesario (necesariamente) ajustando el funcionamiento del primer sistema de PSA. El uso de los dos sistemas de PSA en serie ofrece tambien oportunidades para los usos del gas residual de la segunda PSA que permiten una mayor integration del funcionamiento de los dos sistemas de PSA, mejorando de esta manera el rendimiento del metodo global, que no serla posible usando solo los sistemas de PSA en paralelo.

Por el contrario, si se va a usar un unico sistema de PSA para separar la mezcla gaseosa para obtener un solo producto de H2 (por ejemplo, en la manera descrita en el documento US2007/0178035) y, a continuacion, este producto se va a dividir para proporcionar una corriente de combustible y una corriente para aplicaciones de refinerla/productos qulmicos/celulas de combustible, la PSA en el sistema tendrla que ser disenada de manera que el producto de H2 cumpla con las especificaciones mlnimas de pureza para las aplicaciones de refinerla/productos qulmicos/celulas de combustible y, como resultado, la pureza de la corriente de combustible probablemente serla mayor de la necesaria. La generation de H2 de mayor pureza necesita mas adsorbente, lo que resulta en tamanos de recipiente mas grandes y mayores costos de capital, y el adsorbente debe ser purgado adicionalmente tambien para eliminar las impurezas, lo que significa una menor recuperacion de H2.

De manera similar, si se van a usar dos sistemas PSA en paralelo para separar la mezcla gaseosa, con un sistema de PSA disenado y operado para proporcionar una corriente de H2 de menor pureza para su uso como una corriente de combustible, y el otro sistema disenado y operado para generar producto de H2 de mayor pureza para aplicaciones de refinerla/productos qulmicos/celulas de combustible, ambos sistemas deberlan ser disenados y operados para eliminar la mayor parte del CO2 y cualquier otro componente carbonoso o sulfuroso desde la mezcla gaseosa, lo que se sumarla una vez mas a los costes de capital. El metodo tendrla tambien una flexibilidad mas limitada en lo que se refiere a la capacidad de adaptarse a los cambios en la demanda de produccion de energla frente a un producto de H2

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de alta pureza. Por ejemplo, si se desea que la planta sea capaz de variar la production entre el 100% de production de energia y el 50%/50% de energia y de producto de H2 de alta pureza, entonces con dos sistemas de PSA en paralelo el sistema que produce un producto de H2 para su uso como combustible tendra que ser dimensionado para la cantidad de alimentation que debe recibir cuando la planta debe ser operada para el 100% de produccion de energia. Sin embargo, este sistema de PSA solo usara entonces la mitad de la alimentacion cuando la planta es operada a 50%/50% de produccion de energia y de produccion de H2 de alta pureza, con una infra-utilization muy alta del adsorbente disponible.

Finalmente, si (adoptando una disposition similar a la descrita, por ejemplo, en el documento US4171206) se van a usar dos sistemas de PSA en serie, pero toda la mezcla enriquecida en H2 obtenida desde el primer sistema de PSA es alimentada al segundo sistema de PSA para una separation adicional en un producto de H2 de pureza adecuada, por ejemplo, para aplicaciones de refineria/productos quimicos/celulas de combustible, entonces o bien una parte de este producto de H2 de alta pureza tendria que ser usada para formar una corriente de combustible para generar energia, o bien una parte o la totalidad del gas residual de la segunda PSA tendria que ser usada para formar una corriente de combustible. Es probable que el uso de una parte del producto de H2 de alta pureza como una corriente de combustible (tal como se ha indicado anteriormente con relation a los problemas asociados con el uso de un sistema de una unica PSA) sea ineficiente debido a que dicho producto tiene innecesariamente una alta pureza de H2 para una corriente de combustible. De manera similar, es poco probable que el uso del gas residual de la segunda PSA sea optimo, ya que aunque este puede contener cantidades significativas de H2 y, de esta manera, puede tener buen valor como combustible, sin embargo, el gas contendra inherentemente mayores concentraciones de componentes carbonosos y (cuando estan presentes en la mezcla enriquecida en H2) componentes sulfurosos en comparacion con los presentes en la mezcla enriquecida en H2. Ademas, el gas residual estara a una presion significativamente mas baja que la mezcla enriquecida en H2. De esta manera, es probable que el uso del gas residual de la segunda PSA implique requisitos de purification y de compresion adicionales, que se sumaran una vez mas a los costes de explotacion.

Unicamente a modo de ejemplo, a continuation se describiran un metodo y un aparato para producir energia e hidrogeno, con referencia a los dibujos adjuntos, que ilustran algunas de las caracteristicas de un metodo y un aparato segun la presente invention.

Con referencia a la Figura 1, en la misma se representa un metodo en el que se producen al mismo tiempo energia y un producto de H2 de alta pureza a partir de una mezcla gaseosa que comprende un gas natural sintetico acido. La corriente (1) de gas natural sintetico acido obtenida a partir de un gasificador y de un reactor de desplazamiento agua- gas (no mostrados) es alimentada a una presion superior a la atmosferica a un primer sistema (101) de PSA que comprende adsorbente selectivo para CO2 y H2S. La corriente de gas natural sintetico acido comprende el 60% de H2, el 38% de CO2, el 2% de H2S y pequenas cantidades de N2, Ar, CH4 y CO. El primer sistema de PSA separa la corriente de gas natural sintetico acido en una mezcla enriquecida en H2, obtenida a aproximadamente la misma presion superior a la atmosferica que la corriente de gas natural sintetico acido y retirada como la corriente (3) enriquecida en H2, y un gas (2) residual de la primera PSA obtenido a aproximadamente la presion atmosferica. El gas residual de la primera PSA comprende el 14% de H2, el 81% de CO2 y el 5% de H2S. La corriente enriquecida en H2 comprende el 93% de H2, el 7% de CO2, 3 ppm H2S y pequenas cantidades de N2, Ar, CH4 y CO, cuya composition hace que la corriente sea adecuada para su uso como combustible de turbina de gas.

La corriente (3) enriquecida en H2 es dividida en una corriente (6) de combustible, y una corriente (7) de alimentacion a un segundo sistema (102) de PSA que comprende adsorbente selectivo para CO2, H2S, N2, Ar, CH4 y CO, teniendo ambas corrientes restantes la misma composicion y estando ambas a la misma presion que la corriente enriquecida en H2. La corriente de combustible es enviada a una o mas turbinas de gas (no mostradas) que forman parte de un IGCC (no mostrado) en el que es quemada y el efluente de combustion resultante es expandido con el fin de generar energia electrica. El segundo sistema de PSA separa la corriente (7) de alimentacion de la mezcla enriquecida en H2 en una corriente (8) de producto de H2, obtenida a aproximadamente la misma presion superior a la atmosferica que la corriente (7) de alimentacion, y un gas (9) residual de la segunda PSA obtenido a aproximadamente la presion atmosferica. El gas residual de la segunda PSA comprende el 59% de H2, el 41% de CO2, 19 ppm de H2S y pequenas cantidades de N2, Ar, CH4 y CO. La corriente de producto de H2 comprende el 99,99+% de H2, <1 ppm de CO2 y <1 ppb de H2S.

Si se desea una gran diversidad de corrientes de producto de H2, el segundo sistema (102) de PSA podria estar compuesto tambien de un conjunto de unidades de PSA paralelas, entre las cuales se dividiria la corriente (7) de alimentacion, en el que cada unidad de PSA generaria un producto de H2 de pureza diferente. Dependiendo de la cantidad de gas de alimentacion a procesar, podrian requerirse tambien mas de una unidad de PSA incluso si se desea producir un solo producto de H2.

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REIVINDICACIONES

1. Un metodo para generar al mismo tiempo energla y H2 a partir de una mezcla gaseosa que comprende H2 y CO2, en el que el metodo comprende:

alimentar la mezcla gaseosa a una presion superior a la atmosferica a un primer sistema de adsorcion por cambio de presion (PSA) que comprende adsorbente que adsorbe selectivamente CO2 a dicha presion, y adsorber selectivamente CO2 desde la mezcla gaseosa con dicho adsorbente y a dicha presion, obteniendo de esta manera una mezcla enriquecida en H2 a una presion superior a la atmosferica;

formar una corriente de combustible a partir de una parte de la mezcla enriquecida en H2, quemar dicha corriente de combustible y expandir el efluente de combustion resultante para generar energla; alimentar otra parte de la mezcla enriquecida en H2 a una presion superior a la atmosferica a un segundo sistema de PSA que comprende adsorbente que adsorbe selectivamente CO2 a dicha presion, y adsorber selectivamente CO2 desde dicha parte de la mezcla enriquecida en H2 con dicho adsorbente y a dicha presion, obteniendo de esta manera un producto de H2;

desorber CO2 desde el primer sistema de PSA, a una presion inferior a dicha presion a la que se adsorbio selectivamente el CO2 desde la mezcla gaseosa, para formar una mezcla enriquecida en CO2; y desorber CO2 desde el segundo sistema de PSA a una presion inferior a dicha presion a la que se adsorbio selectivamente el CO2 desde la mezcla enriquecida en H2, para formar una mezcla que contiene H2 y CO2; en el que la totalidad o una parte de la mezcla que contiene H2 y CO2 es usada como gas de purgado para el primer sistema de PSA y/o es comprimida y reciclada al primer sistema de PSA para una separacion adicional.
2. Metodo segun la reivindicacion 1, en el que la division de la mezcla enriquecida en H2 entre la parte para formar la corriente de combustible y la parte alimentada al segundo sistema de PSA es ajustable, permitiendo de esta manera que la proporcion de la mezcla enriquecida en H2 usada para formar la corriente de combustible sea aumentada reduciendo la proporcion alimentada al segundo sistema de PSA, y viceversa, sin detener la alimentacion de la mezcla gaseosa al primer sistema de PSA.
3. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la mezcla gaseosa comprende ademas H2S, y el primer sistema de PSA comprende adsorbente que adsorbe selectivamente CO2 y H2S a la presion superior a la atmosferica a la que la mezcla gaseosa es alimentada al primer sistema de PSA, en el que el CO2 y el H2S son adsorbidos selectivamente desde la mezcla gaseosa con dicho adsorbente y a dicha presion para obtener de esta manera la mezcla enriquecida en H2.
4. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la mezcla enriquecida en H2 es obtenida a una presion que es la misma o sustancialmente la misma que la presion superior a la atmosferica a la que la mezcla gaseosa es alimentada al primer sistema de PSA.
5. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la mezcla enriquecida en H2 alimentada al segundo sistema de PSA es enfriada antes de ser introducida al segundo sistema de PSA.
6. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la corriente de combustible es quemada y el efluente de combustion es expandido en una turbina de gas.
7. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la mezcla enriquecida en H2 es combinada con N2 y/o vapor para formar la corriente de combustible.
8. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la mezcla enriquecida en CO2 contiene uno o mas componentes combustibles, y al menos una parte de dicha mezcla es quemada en presencia de O2 para producir un producto de CO2 que comprende productos de combustion de dichos componentes combustibles.
9. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una parte de la mezcla que contiene H2 y CO2 es quemada en presencia de O2 para producir un producto de CO2 que comprende productos de combustion de H2 y cualquier otro componente combustible presente en dicha mezcla.
10. Metodo segun la reivindicacion 8 o 9, en el que el calor de la combustion de dicha mezcla enriquecida en CO2 y dicha mezcla que contiene H2 y CO2 es usado para elevar la temperatura de la corriente de combustible formada a partir de la mezcla enriquecida en H2, y/o para generar vapor que es alimentado a una turbina de vapor para generar energla adicional.
11. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una parte de la mezcla que contiene H2 y CO2 es comprimida y reciclada al segundo sistema de PSA para una separacion adicional.

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12. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una parte de la mezcla que contiene H2 y CO2 es quemada, el efluente de combustion resultante es combinado con el efluente de combustion expandido obtenido a partir de la corriente de combustible formada a partir de la mezcla enriquecida en H2, y los gases combinados son usados para generar vapor en un generador de vapor de recuperacion de calor.
13. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una parte de la mezcla que contiene H2 y CO2 es comprimida y es anadida a la parte de la mezcla enriquecida en H2 usada para formar la corriente de combustible.
14. Aparato para producir energla y H2 a partir de una mezcla gaseosa que comprende H2 y CO2 segun el metodo de la reivindicacion 1, en el que el aparato comprende:

un primer sistema de adsorcion por cambio de presion (PSA), que comprende adsorbente que adsorbe selectivamente CO2 a una presion superior a la atmosferica;

una disposicion de conductos para alimentar a una presion superior a la atmosferica la mezcla gaseosa al primer sistema de PSA;

una turbina de gas para quemar una corriente de combustible y expandir el efluente de combustion resultante para generar energla;

un segundo sistema de PSA, que comprende adsorbente que adsorbe selectivamente CO2 a una presion superior a la atmosferica;

una disposicion de conductos para retirar a una presion superior a la atmosferica una mezcla enriquecida en H2 desde el primer sistema de PSA, introducir una corriente de combustible a la turbina de gas formada a partir de una parte de dicha mezcla enriquecida en H2, e introducir otra parte de dicha mezcla enriquecida en H2 al segundo sistema de PSA;

una disposicion de conductos para retirar un producto de H2 desde el segundo sistema de PSA una disposicion de conductos para retirar una mezcla enriquecida en CO2 desde el primer sistema de PSA a una presion inferior a dicha presion a la que se adsorbio selectivamente el CO2 desde la mezcla gaseosa; una disposicion de conductos para retirar una mezcla que contiene H2 y CO2 desde el segundo sistema de PSA a una presion inferior a dicha presion a la que se adsorbio selectivamente el CO2 desde la mezcla enriquecida en H2; y

una disposicion de conductos (a) para introducir la totalidad o una parte de la mezcla que contiene H2 y CO2 al primer sistema de PSA como un gas de purgado para el primer sistema de PSA y/o (b) para introducir la totalidad o una parte de la mezcla que contiene H2 y CO2 a un compresor y para reciclar dicha mezcla comprimida que contiene H2 y CO2 al primer sistema de PSA para una separacion adicional.
15. Aparato segun la reivindicacion 14, en el que dicho sistema de conductos para retirar desde el primer sistema de PSA la mezcla enriquecida en H2, introducir en la turbina de gas una corriente de combustible formada a partir de una parte de la misma, e introducir otra parte de la misma al segundo sistema de PSA, incluye un sistema de valvulas para controlar de manera ajustable la division de la corriente enriquecida en H2 entre la turbina de gas y el segundo sistema de PSA.
16. Aparato segun la reivindicacion 15, en el que dicho sistema de valvulas es ajustable entre un ajuste mediante el cual toda la mezcla enriquecida en H2 es enviada a la turbina de gas y un ajuste mediante el cual toda la mezcla enriquecida en H2 es enviada al segundo sistema de PSA.