IT201600081329A1 - Processo, dispositivo separatore e impianto per la separazione di una miscela gassosa - Google Patents

Description

"PROCESSO, DISPOSITIVO SEPARATORE E IMPIANTO PER LA

SEPARAZIONE DI UNA MISCELA GASSOSA"

DESCRIZIONE

Campo dell'invenzione

[0001]. La presente invenzione trova applicazione nel campo dell'estrazione e dello sfruttamento di gas da giacimenti.

Stato della tecnica

[0002]. Sono generalmente note tecniche di rimozione di impurità, come ad esempio gas acidi, come anidride carbonica (C02) e solfuro di idrogeno (H2S), da miscele gassose comprendenti idrocarburi, come ad esempio gas naturale, oppure gas di sintesi ( syngas).

[0003]. Generalmente, la miscela gassosa viene trattata con reagenti chimici, ad esempio mediante lavaggi con composti alcalini, che sono in grado di assorbire la parte di gas acido presente nella miscela. Alternativamente, possono essere impiegate membrane selettive comprendenti generalmente materiali polimerici, quali ad esempio acetato di cellulosa o fibre cave longitudinalmente, che permettono di separare la parte di gas acido dalla parte comprendente idrocarburi.

[0004]. Tali soluzioni, sia che prevedano membrane, sia che prevedano reagenti chimici, non sono tuttavia prive di inconvenienti. Innanzitutto, tali soluzioni forniscono una soddisfacente efficienza di separazione soltanto se la miscela di ingresso comprende una porzione piuttosto bassa di gas acido, ad esempio non superiore al 20% molare circa. Inoltre, le membrane più utilizzate in industria sono realizzate in acetato di cellulosa, le cui caratteristiche vengono irreversibilmente deteriorate da liquidi o composti organici aromatici; per prevenire tale eventualità, le membrane in acetato di cellulosa possono essere impiegate in impianti che prevedono una fase di pre-trattamento molto oneroso sia come costi di investimento che come costi operativi.

[0005]. È dunque fortemente sentita l'esigenza di fornire una soluzione per ottenere una soddisfacente efficienza di separazione anche nel caso in cui la miscela gassosa di ingresso comprenda una frazione molare elevata di gas acido.

[0006]. Inoltre, le soluzioni note sopra discusse impongono un elevato consumo energetico per ottenere la separazione della miscela gassosa, e comportano perdite di carico molto elevate per le componenti acide recuperate, rendendo così molto oneroso sia la reiniezione che un eventuale utilizzo e trasformazione. Talvolta, il gas acido separato dalla miscela di idrocarburi viene immediatamente liberato in atmosfera. Questo comporta svantaggi economici ed ambientali, sia perché tale gas acido è inquinante, sia perché potrebbe vantaggiosamente essere riutilizzato. Occorre anche sottolineare che con tecnologie a membrane, il gas acido recuperato trascina parte dell'idrocarburo che, se ventato in atmosfera, comporta un danno economico ed ambientale, avendo il metano un effetto serra molto superiore a quello dell'anidride carbonica.

[0007]. Quindi, è fortemente sentita l'esigenza di proporre una soluzione che consenta di riutilizzare prontamente il fluido acido recuperato.

[0008]. In aggiunta, le soluzioni impiegate oggi risultano di notevole ingombro. Nel caso in cui siano previsti molteplici cicli di separazione per aumentare l'efficienza di separazione oppure per separare tutta l'anidride carbonica presente in elevata concentrazione, l'ingombro ed il peso complessivo delle strutture e delle unità impiantistiche sono ulteriormente aumentate.

[0009]. Dunque, è fortemente sentita l'esigenza di ridurre l'ingombro occupato dagli impianti di separazione. Questa esigenza è ancora più fortemente sentita nel caso di applicazioni off-shore, laddove gli impianti di separazione del fluido acido occupano porzioni rilevanti dell'intera piattaforma le cui strutture risultano di conseguenza più complesse e pesanti ed il cui funzionamento assorbe una quota significativa della produzione energetica.

Oggetto dell'invenzione

[0010]. Scopo della presente invenzione è pertanto quello di mettere a disposizione un processo per la separazione ad alta efficienza dell'anidride carbonica, ed eventualmente (almeno parzialmente) anche dell'H2S, da una miscela di idrocarburi.

[0011]. Questo ed altri scopi vengono raggiunti con il processo delle rivendicazioni indipendenti e rispettive rivendicazioni dipendenti.

[0012]. La presente invenzione descrive inoltre un dispositivo separatore ed un impianto comprendente uno o più dispositivi separatori per attuare tale il processo.

Riassunto dell'invenzione

[0013]. Secondo un aspetto dell'invenzione, un dispositivo per la separazione gravimetrica o per la separazione per gravità di una miscela di fluidi comprende almeno un involucro, in cui si definisce una direzione longitudinale coincidente o parallela all'asse di sviluppo longitudinale di detto involucro, detta direzione longitudinale essendo sostanzialmente orizzontale o sub-orizzontale.

[0014]. Secondo un aspetto dell'invenzione, detto involucro comprende almeno un bordo d'ingresso che delimita almeno un'apertura d'ingresso, adatta a ricevere un flusso in ingresso in detto dispositivo separatore, in cui detto involucro delimita almeno parzialmente almeno una camera di separazione, adatta a venire percorsa da un flusso in transito avente una velocità di avanzamento, ed in cui detto involucro comprende almeno una prima superficie ed almeno una seconda superficie, affacciate a detta camera di separazione, in cui detta seconda superficie è posta inferiormente rispetto a detta prima superficie, ed in cui detta prima superficie comprende almeno un primo bordo d'uscita che delimita almeno una prima apertura d'uscita, adatta a fornire un primo flusso in uscita dal dispositivo separatore, ed in cui detta seconda superficie comprende almeno un secondo bordo d'uscita che delimita almeno una seconda apertura d'uscita, adatta a fornire un secondo flusso di uscita dal dispositivo separatore.

[0015]. Secondo un aspetto dell'invenzione, detto dispositivo separatore comprende elementi di separazione fluidica che delimitano almeno parzialmente canali per il passaggio del fluido in transito in detta camera di separazione, ed in cui detti elementi di separazione fluidica sono adatti ad influenzare il flusso in transito per rendere almeno una porzione del flusso in transito in detti canali un flusso sostanzialmente laminare, ovvero privo di turbolenze.

[0016]. Secondo un aspetto dell'invenzione, è descritto un impianto comprendente almeno un dispositivo separatore.

[0017]. Secondo un aspetto dell'invenzione, è descritto un processo per la separazione dell'anidride carbonica da una miscela di idrocarburi in fase gassosa.

[0018]. Secondo un aspetto particolare dell'invenzione, detto dispositivo separatore, nonché detto impianto, è adatto ad applicazioni sia on-shore sia off-shore.

[0019]. Secondo un altro aspetto particolare dell'invenzione, detto dispositivo separatore, nonché detto impianto, è adatto ad applicazioni sottomarine { suh-sea) .

Breve descrizione delle figure

[0020]. Ulteriori caratteristiche e vantaggi del dispositivo separatore, dell'impianto e del processo secondo l'invenzione appariranno dalla descrizione di seguito riportata così come di suoi esempi preferiti di realizzazione, dati a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle annesse figure, nelle quali:

- la figura 1 è una vista in pianta con alcune parti trasparenti per chiarezza, di un dispositivo separatore, in accordo con una forma di realizzazione, che illustra schematicamente il comportamento fluidico del flusso;

- le figure 2 e 3 sono viste in sezione schematizzata realizzata secondo un piano di taglio passante per la direzione longitudinale X-X indicata in figura 1, di un dispositivo separatore in accordo con una forma di realizzazione, di cui si illustra schematicamente il comportamento fluidico del flusso;

- la figura 4 è una vista in sezione schematizzata di un dettaglio di un dispositivo separatore, in accordo con una forma di realizzazione, in cui è mostrato schematicamente il comportamento fluidico dei flussi di uscita;

- la figura 5 è una vista in sezione di un dispositivo separatore, realizzata secondo il piano di taglio indicato dalle frecce V-V in figura 3;

- la figura 6 è uno schema che illustra schematicamente un impianto comprendente alcuni dispositivi separatori, in accordo con una forma di realizzazione.

Descrizione dettagliata dell'invenzione

[0021]. In accordo con un primo oggetto dell'invenzione e con riferimento alla figura 1, è descritto un dispositivo separatore (o separatore) 10, di una miscela di fluidi.

[0022]. Per gli scopi della presente invenzione, non si può escludere che in determinate condizioni operative di pressione e/o di temperatura uno o più dei fluidi compresi nella miscela sia allo stato di fluido supercritico.

[0023]. Inoltre, non si può escludere che in determinate condizioni operative di pressione e/o di temperatura, all'interno del separatore uno o più dei fluidi della miscela sia allo stato liquido.

[0024]. Inoltre, non si esclude che uno o più dei fluidi possa essere separato in forma liquida.

[0025]. Per semplicità, nel prosiequo della presente descrizione si farà uqualmente riferimento a fluido (o più qenericamente a "componente") e a miscela di fluidi (o più qenericamente a "miscela di componenti").

In particolare, la miscela oqqetto della separazione secondo la presente invenzione comprende almeno una prima porzione 101 avente una prima densità di allo stato puro ed almeno una seconda porzione 102 avente una seconda densità d2 allo stato puro diversa da detta prima densità di (dl≠d2). Ciascuna di detta prima porzione 101 e di detta seconda porzione 102 può essere una miscela avente differente densità di, d2 a pari condizioni di pressione e temperatura. In un aspetto preferito dell'invenzione, la densità di è minore della densità d2 (dl<d2).

[0026]. In una forma realizzativa preferita dell'invenzione, detta prima porzione 101 è una miscela di uno o più idrocarburi (ad esempio rappresentati da uno o più qas estratti da un piacimento) oppure da uno o più qas di sintesi. In tal caso, con dn si intende la densità di ciascun componente di detta prima porzione 101, laddove tali densità sono differenti dalla densità della seconda porzione d2 (dn≠d2). In una forma realizzativa preferita dell'invenzione, detta seconda porzione 102 comprende uno o più gas acidi. Con la terminologia "gas acidi" si intende indicare un insieme di composti acidi, tipicamente CO2, H2S o mercaptani. In una forma realizzativa ancor più preferita dell'invenzione, detta prima porzione 101 comprende uno o più idrocarburi e detta seconda porzione 102 comprende uno o più gas acidi. Gli idrocarburi della prima porzione 101 sono preferibilmente scelti nel gruppo che comprende: metano, etano, propano, butano, pentano. In una forma realizzativa ancor più preferita, la prima porzione 101 comprende inoltre idrogeno. Per quanto riguarda la seconda porzione, questa preferibilmente comprende anidride carbonica (C02). In una forma realizzativa particolare dell'invenzione, la seconda porzione 102 può comprendere inoltre solfuro di idrogeno (H2S), avente una terza densità d3, maggiore di quella di ciascuno dei componenti della prima porzione 101 (dn<d3).

Secondo un aspetto alternativo dell'invenzione, la miscela comprende inoltre azoto.

[0027]. Secondo la presente invenzione, detto dispositivo separatore 10 comprende almeno un involucro il. Si definisce una direzione longitudinale X-X coincidente o parallela all'asse di sviluppo longitudinale di detto involucro il. In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro il è realizzato in un pezzo unico. In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro il è realizzato in pezzi separati, e ad esempio può comprendere teste flangiate. In accordo con una forma preferita di realizzazione, detto involucro 11 è un recipiente in pressione, ad esempio detto involucro 11 è adatto a contenere fluidi ad una pressione maggiore rispetto alla pressione esterna all'involucro 11. In accordo con una forma preferita di realizzazione, detto involucro è impermeabile ai fluidi.

[0028]. Detto involucro 11 comprende almeno un bordo d'ingresso 12 che delimita almeno un'apertura d'ingresso 13, adatta a ricevere un flusso in ingresso 100 in detto dispositivo separatore 10. Il flusso in ingresso 100 può essere una miscela di fluidi. Preferibilmente, detto flusso di ingresso 100 è una miscela di detta prima 101 e detta seconda 102 porzione.

[0029]. Detto involucro 11 delimita almeno parzialmente almeno una camera di separazione 18, adatta a venire percorsa da un flusso in transito 105 avente una velocità di avanzamento Vx. In accordo con una forma di realizzazione, detto flusso in transito 105 percorre detta camera di separazione 18 dall'apertura di ingresso all'apertura di uscita.

[0030]. Nella presente descrizione il percorso del flusso in transito 105 definisce quindi una porzione "a monte", cioè più prossima all'apertura di ingresso, ed una porzione "a valle" cioè più prossima all'apertura di uscita del dispositivo separatore 10.

[0031]. Detto dispositivo separatore 10 è adatto a realizzare la separazione per gravità (o separazione gravimetrica) dei costituenti di detto flusso in ingresso 100. In accordo con una forma di realizzazione, detto dispositivo separatore 10 è un separatore gravimetrico. Preferibilmente, detta direzione longitudinale X-X è sostanzialmente parallela alla direzione orizzontale. In accordo con una forma preferita di realizzazione, detta direzione longitudinale X-X è sostanzialmente perpendicolare alla direzione dell'accelerazione di gravità "G". In accordo con una forma di realizzazione, detta direzione longitudinale è sub-orizzontale. In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro 11 è orientato sostanzialmente orizzontalmente o sub-orizzontalmente.

[0032]. Detto involucro 11 comprende almeno una prima superficie 19 ed almeno una seconda superficie 20, affacciate a detta camera di separazione 18, in cui detta seconda superficie 20 è posta inferiormente rispetto a detta prima superficie 19. In questo modo, la prima porzione 101 avente densità di si dirige verso detta prima superficie 19 e la seconda porzione 102 avente densità d2 si dirige spontaneamente verso detta seconda superficie 20.

[0033]. In accordo con una forma di realizzazione, detta prima superficie 19 comprende una prima linea 119 e detta seconda superficie 20 comprende una seconda linea 120, in cui la seconda linea 120 è posta più inferiormente rispetto alla prima linea 119. In questo modo, quando il dispositivo separatore 10 è così orientato, il fluido con densità di (allo stato puro) minore di d2 tenderà ad accumularsi verso la linea 119 mentre il fluido con densità d2 (allo stato puro) maggiore tenderà ad accumularsi verso la linea 120, spiazzando la prima porzione 101 in quanto più leggera della seconda porzione 102.

[0034]. In accordo con una forma di realizzazione, si definisce una distanza utile "h" pari alla distanza tra detta prima linea 119 e detta seconda linea 120. Quando la forma dell'involucro 11 del dispositivo separatore 10 è cilindrica, e detto dispositivo separatore 10 è orientato sostanzialmente orizzontale, detta distanza h è pari al diametro interno dell'involucro 11 del dispositivo separatore 10.

[0035]. Detta prima superficie 19 comprende almeno un primo bordo d'uscita 14 che delimita almeno una prima apertura d'uscita 15, adatta a fornire un primo flusso in uscita 103 dal dispositivo separatore 10. Detta seconda superficie 20 comprende almeno un secondo bordo d'uscita 16 che delimita almeno una seconda apertura d'uscita 17, adatta a fornire un secondo flusso di uscita 104 dal dispositivo separatore 10.

[0036]. Detta camera di separazione 18 comprende almeno una prima porzione d'uscita 23 che sfocia in detta prima apertura d'uscita 15 ed almeno una seconda porzione d'uscita 24 che sfocia in detta seconda apertura d'uscita 17.

[0037]. Vantaggiosamente, detto dispositivo separatore 10 comprende elementi di separazione fluidica 30, 31, 32, adatti ad influenzare il flusso in transito 105. Detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 delimitano almeno parzialmente dei canali 22 per il passaggio del fluido in transito 105 in detta camera di separazione 18. Detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 sono impermeabili ai fluidi. Preferibilmente, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 sono realizzati in materiale metallico.

[0038]. Con ulteriore vantaggio, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 sono adatti ad influenzare il flusso in transito 105 in modo che almeno una porzione del flusso in transito 105 in detti canali 22 sia un flusso sostanzialmente laminare. Con la terminologia "sostanzialmente laminare" si intende indicare la ridotta presenza, e preferibilmente l'assenza, di fenomeni turbolenti nel flusso in transito 105 all'interno di detta camera di separazione 18. Preferibilmente, il flusso in transito 105 all'interno di detti canali 22 è sostanzialmente laminare e più preferibilmente è laminare.

[0039]. In questo modo, detta prima porzione 101 avente detta prima densità di si dirige verso detta prima apertura d'uscita 15 determinando detto primo flusso in uscita 103 che comprende una quota parte di detta prima porzione 101 maggiore della quota parte di detta prima porzione 101 compresa in detto flusso in ingresso 100. Al contempo, detta seconda porzione 102 avente densità d2 si dirige verso detta seconda apertura d'uscita 17 determinando detto secondo flusso in uscita 104 che comprende una quota parte di detta seconda porzione 102 maggiore della quota parte di detta seconda porzione 102 compresa in detto flusso in ingresso 100. In questo modo, detto dispositivo separatore 10 è adatto ad essere impiegato per qualunque quota parte di detta seconda porzione 102 nella miscela del flusso in ingresso 100.

[0040]. In accordo con una forma di realizzazione, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 hanno un orientamento verticale o sub-verticale. Preferibilmente, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 sono orientati verticalmente. Preferibilmente, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 sono tra loro sostanzialmente paralleli.

[0041]. In accordo con una forma preferita di realizzazione, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 sono inadatti ad assolvere una funzione strutturale. In altre parole, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 sono inadatti a fungere da rinforzo strutturale per detto involucro 11. Pertanto, in un aspetto dell'invenzione, detti elementi 30, 31, 32 non hanno funzione strutturale. Secondo un aspetto alternativo dell'invenzione, invece, detti uno o più elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 hanno una funzione strutturale.

[0042]. Detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 delimitano almeno parzialmente dei canali 22, per cui si definisce una apertura di canale y-y come la minima distanza tra due elementi di separazione fluidica 30, 31, 32. Si definisce inoltre una dimensione sostanzialmente verticale di canale z-z, orientata trasversalmente a detta apertura di canale y-y. In accordo con una forma di realizzazione, detta dimensione sostanzialmente verticale di canale z-z è diretta verticalmente ed è parallela alla direzione dell'accelerazione di gravità "G". Preferibilmente, detta dimensione sostanzialmente verticale di canale è maggiore di detta apertura di canale y-y.

[0043]. Riducendo l'apertura di canale y-y di detti canali 22 si permette di massimizzare la velocità del fluido, pur rimanendo in campo laminare. Un esperto del ramo apprezzerà che in regime sostanzialmente laminare sono evitati fenomeni turbolenti del fluido in transito 105, incrementando l'efficienza di separazione della prima porzione 101 dalla seconda porzione 102. Questo migliora l'uniformità della distribuzione della velocità di avanzamento Vx del flusso in transito 105. Il regime di flusso laminare lungo l'asse X-X del dispositivo separatore 10 consente di minimizzare l'interferenza della velocità Vx del flusso 105 con la velocità di separazione dei componenti (ad esempio 101 e 102) che, quando il dispositivo separatore 10 è sostanzialmente orizzontale, risulterà sostanzialmente ortogonale alla direzione longitudinale X-X, ovvero parallela alla direzione dell'accelerazione di gravità G. Un esperto del ramo apprezzerà che l'insorgere di fenomeni turbolenti provocherebbe rimescolamenti causati dalla presenza di componenti della velocità del flusso in transito 105 paralleli alla velocità di separazione (ovvero ortogonali alla direzione longitudinale X-X) con conseguente riduzione dell'efficienza di separazione a parità di tempi di permanenza nel dispositivo separatore 10.

[0044]. In accordo con una forma di realizzazione preferita, detti elementi di separazione fluidica 30, 31 ,32 sono tra loro paralleli ed equispaziati. In questo modo, detta apertura di canale y-y è sostanzialmente costante.

[0045]. In accordo con una forma di realizzazione, detti canali 22 sono in comunicazione fluidica con detta prima porzione d'uscita 23 e detta seconda porzione di uscita 24.

[0046]. In accordo con una forma di realizzazione, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 si estendono in direzione longitudinale X-X lungo l'intera camera di separazione 18. In questo modo, detti canali 22 si estendono in direzione longitudinale X-X lungo l'intera camera di separazione 18. In accordo con una forma di realizzazione, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 si estendono tra detta prima superficie 19 e detta seconda superficie 20.

[0047]. In accordo con una forma preferita di realizzazione, detta camera di separazione 18 comprende una porzione prossimale di camera di separazione 39 ed una porzione distale di camera di separazione 38, in cui detta porzione distale di camera di separazione 38 è posta a valle di detta porzione prossimale di camera di separazione 39, ed in cui detta porzione distale di camera di separazione 38 comprende un maggior numero di elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 rispetto a detta porzione prossimale di camera di separazione 39. In accordo con una forma di realizzazione, detta porzione distale di camera di separazione 38 comprende circa il doppio del numero di elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 rispetto a detta porzione prossimale di camera di separazione 39. In accordo con una forma di realizzazione, detta porzione distale di camera di separazione 38 comprende il doppio o il doppio numero meno uno di elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 rispetto a detta porzione prossimale di camera di separazione 39. L'aumentare del numero di elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 in prossimità delle uscite del dispositivo separatore 10 consente di minimizzare il propagarsi di eventuali turbolenze indotte dalle aperture d'uscita 15 e 17, dove i flussi della prima porzione 101 e della seconda porzione 102 devono sostanzialmente accelerare e cambiare direzione.

[0048]. In accordo con una forma preferita di realizzazione, detti canali 22 si infittiscono in prossimità delle porzioni di uscita 23 e 24. In altre parole, detti canali 22 aumentano in numero, riducendo così la distanza tra due elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 adiacenti. In questo modo, detti canali 22 aumentano in numero risultando in una diminuita apertura di canale y-y laddove ci si aspetta una maggiore fonte di turbolenza indotta dall'accelerazione del fluido in uscita dal dispositivo separatore 10, fluido che deve modificare la propria velocità sia in direzione che in intensità. La turbolenza deve essere ridotta per evitare rimescolamenti fra la prima porzione 101 e la seconda porzione 102.

[0049]. In accordo con una forma di realizzazione, detti canali 22 sono delimitati da detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32, da almeno una porzione di detta prima superficie 19 e da almeno una porzione di detta seconda superficie 20. In altre parole, le pareti di ciascun canale 22 comprendono porzioni di detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32, almeno una porzione di detta prima superficie 19 ed almeno una porzione di detta seconda superficie 20. In questo modo è aumentata l'efficienza di separazione.

[0050]. In accordo con una forma di realizzazione, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 hanno prevalente estensione lungo la direzione longitudinale X-X e lungo la direzione dell'accelerazione di gravità "G". In questo modo è aumentata l'efficienza di separazione.

[0051]. In accordo con una forma di realizzazione, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 comprendono almeno un fascio di setti 31, 32. In accordo con una forma di realizzazione, detti setti 31, 32 sono sotto forma di lamelle aventi prevalente estensione lungo la direzione longitudinale X-X e lungo la direzione dell'accelerazione di gravità "G". In accordo con una forma di realizzazione, detti setti 31, 32 sono sostanzialmente paralleli tra loro. In accordo con una forma di realizzazione, detto almeno un fascio di setti 31, 32 comprende primi setti 31 e secondi setti 32, in cui detti primi setti 31 hanno estensione lungo la direzione dell'accelerazione di gravità "G" maggiore rispetto a detti secondi setti 32. In accordo con una forma di realizzazione, detto almeno un fascio di setti 31, 32 comprende primi setti 31 e secondi setti 32, in cui detti primi setti 31 hanno estensione lungo la direzione longitudinale X-X maggiore rispetto a detti secondi setti 32. In accordo con una forma di realizzazione, detto almeno un fascio di setti 31, 32 comprende detti primi setti 31 disposti alternati rispetto a detti secondi setti 32.

[0052]. In accordo con una forma di realizzazione, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 sono realizzati in pezzo unico con detto involucro 11. In accordo con una forma di realizzazione, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 sono realizzati sotto forma di almeno un inserto che viene inserito in detto involucro 11. In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro 11 viene calzato su detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32.

[0053]. In accordo con una forma di realizzazione, almeno una tra detta prima porzione d'uscita 23 e detta seconda porzione d'uscita 24 sono prive di elementi di separazione fluidica 30, 31, 32. In questo modo si favorisce la comunicazione fluidica tra detti canali 22 e dette prima e seconda aperture d'uscita 15, 17. In una forma di realizzazione preferita, le aperture d'uscita 15, 17 possono avere diametri di dimensioni inferiori rispetto al diametro del dispositivo separatore 10. In accordo con tale forma di realizzazione, almeno alcuni di detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 in corrispondenza delle porzioni d'uscita 23, 24 ed esternamente a tali porzioni 23 e 24 sono modellati ed eventualmente parzialmente eliminati onde consentire l'afflusso dei flussi in uscita 103 e 104 dalla periferia del separatore verso le aperture d'uscita 15, 17. In accordo con una forma di realizzazione, tra detta prima porzione d'uscita 23 e detta seconda porzione d'uscita 24 è presente almeno una porzione di detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32. In questo modo, si permette di quidare il flusso verso le aperture d'uscita 15, 17 evitando turbolenze.

[0054]. In accordo con una forma di realizzazione, almeno uno tra detto primo flusso in uscita 103 e detto secondo flusso in uscita 104 ha una pressione di uscita sostanzialmente pari alla pressione del flusso in inqresso 100. Le perdite di carico sono infatti da considerarsi inferiori al 3% e più preferibilmente inferiori all'1%. In accordo con una forma di realizzazione, almeno uno tra detto primo flusso in uscita 103 e detto secondo flusso in uscita 104 ha una pressione di uscita sostanzialmente compresa tra circa il 90% e circa il 99,9% della pressione del flusso in ingresso 100, preferibilmente compresa tra circa il 95% e circa il 99,9% ed ancora più preferibilmente compresa tra circa il 97% e circa il 99,9%, ed ancora più preferibilmente compresa tra circa il 99% e circa il 99,9%.

[0055]. L'efficienza di separazione è influenzata da vari fattori. Ad esempio, a parità di altre condizioni (ad esempio temperatura, pressione e tempo di permanenza del fluido in transito 105 all'interno della camera di separazione 18) maggiore è la velocità di avanzamento Vx e minore è l'efficienza di separazione, in quanto si favorisce l'insorgenza di fenomeni turbolenti. Ad esempio, a parità di altre condizioni, l'efficienza aumenta asintoticamente con l'aumentare del tempo di permanenza del flusso in transito 105 nel dispositivo separatore 10. Ad esempio, a parità di altre condizioni, l'efficienza di separazione aumenta con l'aumentare della differenza tra le densità di e d2 della prima porzione 101 e della seconda porzione 102. Ad esempio, a parità di altre condizioni, l'efficienza di separazione aumenta con l'aumentare della pressione in quanto un aumento di pressione causa un aumento della differenza di densità tra la prima porzione 101 e la secondo porzione 102 nonché una diminuzione dei coefficienti di diffusività. Ad esempio, l'efficienza di separazione aumenta con la diminuzione della temperatura, in quanto ciò causa un aumento della differenza di densità tra detta prima porzione 101 e detta seconda porzione 102 nonché una diminuzione dei coefficienti di diffusività. In particolare, per temperature inferiori alla temperatura critica del secondo componente 102, vale a dire la fase più pesante (ad esempio 31,1°C per la C02pura) è probabile l'insorgere di una fase liquida in prossimità dell'apertura d'uscita 17, ovvero in corrispondenza della sezione dove si realizza una composizione tale da consentire la liquefazione del secondo componente 102. Tale liquefazione può essere causata volontariamente tramite apposito dispositivo termico 36 che raffredda il secondo flusso in uscita 104.

[0056]. Ad esempio, minore è la dimensione dei canali y-y in una direzione trasversale alla direzione dell'accelerazione di gravità "G" e maggiore è l'efficienza di separazione, in quanto si favorisce il flusso in regime laminare a parità di velocità di avanzamento Vx, pressione, temperatura e composizione della miscela in ingresso 100.

[0057]. In accordo con una forma di realizzazione, detto primo bordo d'uscita 14 definisce una prima direzione d'uscita Ul-Ul sostanzialmente ortogonale alla sezione di detta prima apertura d'uscita 15 e detto secondo bordo d'uscita 16 definisce una seconda direzione d'uscita U2-U2 sostanzialmente ortogonale alla sezione di detta seconda apertura d'uscita 17. Almeno una porzione di detto primo flusso di uscita 103 è sostanzialmente diretto secondo detta prima direzione d'uscita Ul-Ul ed almeno una porzione di detto secondo flusso in uscita 104 è diretta sostanzialmente parallelamente a detta seconda direzione d'uscita U2-U2.

[0058]. In accordo con una forma di realizzazione, detta prima direzione d'uscita Ul-Ul è sostanzialmente parallela a detta seconda direzione d'uscita U2-U2. In accordo con una forma di realizzazione, è prevista la possibilità di realizzare uscite con angoli inferiori a 90° rispetto alla direzione longitudinale X-X, vale a dire l'angolo tra la direzione longitudinale X-X e ciascuna delle direzioni d'uscita Ul-Ul e U2-U2 può essere inferiore a 90°. Tali angoli possono essere scelti in modo da minimizzare la variazione di quantità di moto dei flussi in uscita 103 e 104.

[0059]. In accordo con una forma preferita di realizzazione, detta prima direzione d'uscita Ul-Ul è sostanzialmente parallela e non coincidente a detta seconda direzione d'uscita U2-U2, in modo che si definisca una distanza d'uscita "D" tra detta prima direzione d'uscita Ul-Ul o un suo prolungamento e detta seconda direzione d'uscita U2-U2. La previsione di detta distanza d'uscita "D" permette di minimizzare l'interferenza fluidica tra detto primo flusso d'uscita 103 e detto secondo flusso d'uscita 104, che potrebbe favorire l'insorgenza di fenomeni turbolenti.

[0060]. Per limitare l'insorgere della turbolenza nelle porzioni d'uscita 23, 24, si prevede di ridurre gradualmente le pareti di ciascun condotto d'uscita 37 in modo che assumano una forma tronco conica, mediante elementi riempitivi 35 come ad esempio materiale di riempimento. In questo modo il fluido in uscita potrà accelerare gradualmente.

[0061]. In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro 11 comprende almeno un bordo di porzione d'ingresso 21, che si estende a valle di detto bordo di ingresso 12, e che delimita una apertura di porzione d'ingresso 28 più ampia di detta apertura d'ingresso 13. In altre parole, detto involucro 11 comprende una porzione d'ingresso 29 posta a valle di detto bordo d'ingresso 12. In questo modo, il flusso in ingresso 100 è sottoposto ad una variazione di sezione che lo rallenta.

[0062]. In accordo con una forma di realizzazione, detto dispositivo separatore 10 comprende almeno un dispositivo statico 33, adatto a distribuire in modo uniforme la velocità di avanzamento Vx del flusso in transito 105. Preferibilmente, detto dispositivo statico 33 è adatto a distribuire in modo uniforme su almeno una porzione di una sezione fluidica ortogonale alla direzione longitudinale X-X la velocità di avanzamento Vx del flusso in transito 105. In questo modo, si permette di distribuire in modo uniforme la velocità di avanzamento del flusso in transito a fronte di una minima perdita di pressione o di carico. Questo favorisce il formarsi di un flusso sostanzialmente laminare nei canali 22 e permette di aumentare l'efficienza di separazione. Infatti, le perdite di carico del dispositivo separatore 10 sono quasi totalmente concentrate nel dispositivo statico 33 il cui funzionamento richiede perdite di carico molto ridotte.

[0063]. In accordo con una forma di realizzazione, detto dispositivo statico 33 comprende almeno un setto poroso. In accordo con una forma di realizzazione, detto dispositivo statico 33 comprende almeno un piatto forato o grigliato.

[0064]. In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro comprende elementi riempitivi 35 che influenzano la forma della camera di separazione 18. In questo modo, si permette di ottenere un flusso in transito 105 ottimizzato. In accordo con una forma di realizzazione, detti elementi riempitivi 35 comprendono almeno una tra detta prima superficie 19 e detta seconda superficie 20.

[0065]. In accordo con una forma di realizzazione, detto dispositivo di separazione 10 comprende almeno un membro trappola (non mostrato), adatto a recuperare componenti in fase liquida.

[0066]. Detto involucro il può essere variamente conformato. In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro il ha asse di sviluppo longitudinale sostanzialmente rettilineo. In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro il ha asse di sviluppo longitudinale curvo. In questo modo si permette di mantenere l'ingombro compatto, a fronte di un aumento dell'estensione longitudinale della camera di separazione 18. Oppure, a parità di estensione longitudinale della camera di separazione 18, si riduce l'ingombro del dispositivo separatore 10. In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro il ha una forma sostanzialmente cilindrica. In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro il ha una forma prismatica.

[0067]. In accordo con una forma di realizzazione vantaggiosa, detta direzione longitudinale X-X è sostanzialmente orizzontale e detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 sono orientati verticalmente.

[0068]. In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro il comprende almeno un condotto d'ingresso 25 che si estende a monte di detto bordo d'ingresso 12. In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro il comprende almeno un primo condotto d'uscita 26 che si estende a valle di detto primo bordo d'uscita 14.

Preferibilmente, detto primo condotto d'uscita 26 è attraversato da detto primo flusso in uscita 103, avente una quota parte di detta prima porzione 101 maggiore alla quota parte di detta prima porzione 101 compresa in detto flusso in ingresso 100. In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro 11 comprende almeno un secondo condotto d'uscita 27 che si estende a valle di detto secondo bordo d'uscita 16. Preferibilmente, detto secondo condotto d'uscita 27 è attraversato da detto secondo flusso in uscita 104, avente una quota parte di detta seconda porzione 102 maggiore alla quota parte di detta seconda porzione 102 compresa in detto flusso in ingresso 100.

[0069]. In accordo con una forma di realizzazione, almeno uno tra detto primo condotto d'uscita 26 e detto secondo condotto d'uscita 27 comprende pareti di condotto d'uscita 37 aventi una forma sostanzialmente ad imbuto. In questo modo, restringono il lume del condotto d'uscita 26, 27 aumentando gradualmente le rispettive velocità e limitando così l'insorgere di turbolenze. In accordo con una forma di realizzazione, almeno uno tra detto condotto d'ingresso 25, detto primo condotto d'uscita 26 e detto secondo condotto d'uscita 27 comprende almeno un elemento flangiato 34, adatto a collegarsi con un elemento fluidico, come ad esempio una tubazione 41, 42, 43, 44.

[0070]. In accordo con una forma di realizzazione, detto dispositivo separatore 10 comprende un dispositivo termico 36, adatto ad influenzare la temperatura di almeno uno tra detto flusso in transito 105, detto flusso in ingresso 100, detto primo flusso in uscita 103 e detto secondo flusso in uscita 104. In accordo con una forma preferita di realizzazione, detto dispositivo termico 36 è adatto a raffreddare detto secondo flusso in uscita 104. In accordo con una forma di realizzazione, detto dispositivo termico 36 comprende una incamiciatura che abbraccia almeno una porzione di detto involucro 11. Detto dispositivo termico 36 può essere collocato sia all'interno della camera di separazione 18 sia all'esterno della camera di separazione 18.

[0071]. Grazie alla previsione di un siffatto dispositivo separatore 10 si permette di ottenere un secondo flusso di uscita 104 comprendente anidride carbonica (CO2) in fase supercritica o in fase liquida quando detto dispositivo separatore 10 è alimentato in inqresso con una miscela comprendente, appunto, anidride carbonica.

[0072]. In accordo con una forma qenerale di realizzazione, è previsto un impianto 40 (fiqura 6) comprendente almeno un dispositivo separatore 10, 10', 10'', 10''' secondo una qualsiasi delle forme di realizzazione precedentemente descritte.

[0073]. In accordo con una forma di realizzazione, detto impianto 40 è un impianto di purificazione di qas naturale.

[0074]. In accordo con una forma di realizzazione, detto impianto 40 è un impianto di separazione di anidride carbonica supercritica (o C02supercritica).

[0075]. In accordo con una forma preferita di realizzazione, detto impianto 40 è un impianto di purificazione di qas naturale e di separazione di anidride carbonica supercritica. In altre parole, detto impianto 40 purifica qas naturale ed al contempo separa anidride carbonica supercritica o liquida.

[0076]. In accordo con una forma di realizzazione, detto impianto comprende una pluralità di dispositivi separatori 10', 10'', 10''' tra loro in collegamento di fluido grazie ad almeno una tubazione di collegamento 41. In accordo con una forma di realizzazione, detto impianto 40 comprende almeno un separatore di primo stadio 10' (o primo dispositivo separatore 10'), ed almeno un separatore di secondo stadio 10'', 10'''. In accordo con una forma di realizzazione, detto almeno un separatore di secondo stadio 10'', 10''' comprende almeno un primo separatore di secondo stadio 10'' (o secondo dispositivo separatore 10'') ed almeno un secondo separatore di secondo stadio 10''' (o terzo dispositivo separatore 10''').

[0077]. In accordo con una forma di realizzazione, detto impianto 40 comprende almeno una tubazione di ingresso 42, adatta a ricevere un flusso entrante 200 nell'impianto, in collegamento di fluido con detta prima apertura di ingresso 13 di almeno un dispositivo separatore 10, almeno una prima tubazione di uscita 43, adatta a fornire un primo flusso uscente 201 dall'impianto ed in collegamento di fluido con almeno una prima apertura d'uscita 15 di detto dispositivo separatore 10, ed una seconda tubazione di uscita 44, adatta a fornire un secondo flusso uscente 202 dall'impianto ed in collegamento di fluido con almeno una seconda apertura d'uscita 17 di detto dispositivo separatore 10.

[0078]. In accordo con una forma di realizzazione, almeno due dispositivi separatori 10', 10'', 10''' sono collegati fra loro in serie. La previsione di due o più dispositivi separatori 10', 10'', 10' ' ' in serie permette di realizzare due o più stadi di separazione. In altre parole, si permette di realizzare una separazione multistadio.

[0079]. Vantaggiosamente, in un siffatto impianto le perdite di carico tra tubazione di ingresso 42 e ciascuna delle tubazioni di uscita 43, 44 sono molto più basse, se non trascurabili, rispetto a note soluzioni.

[0080]. Per "collegamento in serie" si intende che il primo flusso in uscita 103 da una prima apertura d'uscita 15 di un primo dispositivo separatore 10', preferibilmente rappresentato da un flusso di idrocarburi purificato dalla C02, è inviato ad un secondo dispositivo separatore 10'', in principio uguale al primo dispositivo separatore 10' ma di dimensioni non necessariamente uguali. Preferibilmente, tale flusso in uscita 103 da una prima apertura d'uscita 15 di un primo dispositivo separatore 10', rappresenta il flusso in ingresso di detto secondo dispositivo separatore 10''. Nel caso di tre o più dispositivi separatori in serie, il flusso di idrocarburi purificati in uscita da un dispositivo separatore rappresenta quindi il flusso in ingresso del dispositivo separatore successivo. In questo modo, si migliora il grado di purificazione del flusso di idrocarburi. Infatti, il flusso di idrocarburi purificato in uscita dal primo dispositivo separatore 10' viene iniettato nel secondo dispositivo separatore 10'' che fornisce un flusso di idrocarburi ulteriormente purificato. Alternativamente, per "collegamento in serie" si intende che il secondo flusso in uscita 104 da una seconda apertura d'uscita 17 di un primo dispositivo separatore 10', preferibilmente rappresentato da un flusso di C02separata dagli idrocarburi, è inviato ad un separatore di secondo stadio 10''', in principio uguale al primo dispositivo separatore 10' ma di dimensioni non necessariamente uguali. Preferibilmente, tale secondo flusso in uscita 104 da una seconda apertura d'uscita 17 di un dispositivo separatore 10 rappresenta il flusso in ingresso nel dispositivo separatore successivo. Nel caso di tre o più dispositivi separatori 10', 10'', 10''' in serie, il flusso di C02separata in uscita da un separatore del primo stadio 10' rappresenta quindi il flusso in ingresso dell'almeno un separatore del secondo stadio 10'', 10'''.

[0081]. In questo modo, si migliora il grado di purificazione del flusso di CO2. Infatti, il flusso di CO2purificato in uscita dal primo dispositivo separatore 10', o separatore del primo stadio 10', viene iniettato nel separatore del secondo stadio 10''' che fornisce un flusso di CO2ulteriormente purificato.

[0082]. In accordo con una forma di realizzazione, quando almeno due dispositivi separatori sono collegati in serie può risultare vantaggioso riciclare in ingresso al primo dispositivo separatore 10' il flusso d'uscita recuperato dal secondo dispositivo separatore 10'', posto in serie al primo. Tale configurazione è illustrata, ad esempio, in figura 6, in cui la combinazione di valvole di non ritorno 46 con le valvole di controllo 45 consente di gestire tre dispositivi separatori 10', 10'', 10''', passando da una configurazione in parallelo ad una configurazione in serie con possibilità di riciclo dei flussi in uscita dai separatori del secondo stadio 10'', 10''', che vengono re-iniettati in ingresso al separatore del primo stadio 10'. Preferibilmente, i flussi in uscita dai separatori del secondo stadio che vengono riciclati sono i flussi in uscita che ancora necessitano di ulteriore purificazione, ed in particolare il secondo flusso in uscita 104 dal primo separatore del secondo stadio 10'' ed il primo flusso in uscita 103 dal secondo separatore del secondo stadio 10'''.

[0083]. I flussi eventualmente riciclati avranno una pressione leggermente inferiore alla miscela in ingresso 100 del separatore 10' del primo stadio e quindi si può prevedere un compressore e/o booster (non rappresentato nelle figure) per recuperare le perdite di carico ed un sistema di regolazione della temperatura per raffreddare la mandata del booster.

[0084]. La possibilità di passare da configurazione in serie a parallela incrementa la flessibilità di gestione dell'impianto di separazione e recupero della C02.

[0085]. In accordo con una forma di realizzazione, detto secondo flusso uscente dall'impianto 202 viene re-iniettato nel giacimento di estrazione. In questo modo si impedisce che la pressione all'interno del giacimento di estrazione subisca un indesiderabile abbassamento ed al contempo si evita di liberare nell'ambiente agenti inquinanti, come ad esempio C02o C02comprendente una quota parte di idrocarburi creando principalmente un danno ambientale ed anche un danno economico.

[0086]. In accordo con una forma di realizzazione, almeno due dispositivi separatori 10 sono collegati fra loro in parallelo. Per "collegamento in parallelo" si intende che una medesima tubazione di ingresso sia in collegamento con le aperture di ingresso 13 di almeno due dispositivi separatori 10. La previsione di almeno due dispositivi separatori 10 fra loro collegati in parallelo permette di aumentare il volume di fluido separato a parità di tempo, rispetto alla previsione di un unico dispositivo separatore 10.

[0087]. In accordo con una forma di realizzazione, detto impianto 40 comprende almeno una tubazione di retroazione 47, adatta a riportare almeno un flusso in uscita 103, 104 all'ingresso di almeno un dispositivo separatore 10 dello stadio di separazione precedente. In questo modo, aumenta l'efficienza globale di separazione.

[0088]. In accordo con una forma preferita di realizzazione, detto impianto 40 comprende una tubazione di retroazione 47 che riporta almeno una porzione del secondo flusso in uscita 104 dal primo separatore del secondo stadio 10'' in ingresso al separatore del primo stadio 10', ed in cui detto impianto 40 comprende inoltre una tubazione di retroazione 47 che riporta almeno una porzione del primo flusso in uscita 103 dal secondo separatore del secondo stadio 10''' in ingresso al separatore del primo stadio 10'. In questo modo, aumenta l'efficienza globale di separazione.

[0089]. In accordo con una forma di realizzazione, almeno una tra detta tubazione di collegamento 41, detta tubazione di ingresso 42, detta prima tubazione di uscita 43, detta seconda tubazione di uscita 44 e detta tubazione di retroazione 47 comprende una valvola di non-ritorno 46.

[0090]. In accordo con una forma di realizzazione, almeno una tra detta tubazione di collegamento 41, detta tubazione di ingresso 42, detta prima tubazione di uscita 43, detta seconda tubazione di uscita 44 e detta tubazione di retroazione 47 comprende una valvola di controllo 45, adatta a regolare la portata fluidica che fluisce nella tubazione 41, 42, 43, 44, 47.

[0091]. La possibilità di re-iniettare nello stesso giacimento di estrazione è data dalla elevata flessibilità del separatore 10 al variare della composizione dell'alimentazione nonché dalla possibilità di modificare facilmente la configurazione dei separatori da parallelo a serie senza modifiche impiantistiche ma con semplici connessioni di tubi provvisti di valvole di controllo 45 e valvole di non ritorno 46 (vedi fig 6). Altre tecnologie note non consentono questa flessibilità e non possono rispondere ad un aumento di concentrazione di C02rendendo la re-iniezione molto più onerosa e difficoltosa in quanto necessita di un giacimento esausto o in esaurimento in prossimità del giacimento di provenienza della C02.

[0092]. Inoltre, altre tecnologie necessitano di compressori aggiuntivi e di molta energia per ricomprimere la C02affinché questa possa essere re-iniettata o riutilizzata in quanto la C02recuperata da tali tecnologie risulta sempre a pressione molto più bassa della pressione del flusso in ingresso. Invece l'energia conferita al flusso 100 in ingresso al separatore 10' viene efficientemente utilizzata ed eventualmente recuperata da expander e scambiatori di calore (ad esempio sul flusso 103 di idrocarburo purificato) mentre il flusso 104 che si è arricchito in C02risulta a pressione molto prossima alla pressione del flusso 100 in ingresso al separatore, rendendo la re-iniezione o l'eventuale trasporto estremamente vantaggioso.

[0093]. In accordo con un ulteriore oggetto dell'invenzione è descritto un processo per la separazione di fluidi compresi in una miscela iniziale, che comprende una prima porzione 101 ed una seconda porzione 102, secondo quanto sopra descritto.

[0094]. In un aspetto preferito dell'invenzione, la prima porzione è una miscela che comprende almeno un idrocarburo scelto fra: metano, etano, propano, butano, pentano.

In un aspetto ancor più preferito dell'invenzione, la prima porzione comprende inoltre idrogeno.

In un aspetto alternativo dell'invenzione, la prima porzione comprende inoltre azoto.

Secondo un aspetto preferito dell'invenzione, uno o più componenti della miscela della prima porzione, il che significa uno o più degli idrocarburi, ed eventualmente anche l'idrogeno e/o l'azoto, è in fase gassosa.

Secondo un altro aspetto preferito, la seconda porzione è una miscela comprendente anidride carbonica.

Per gli scopi presenti, la miscela della seconda porzione può inoltre comprendere acido solfidrico.

[0095]. Secondo un aspetto preferito, la miscela iniziale comprendente uno o più idrocarburi, idrogeno, eventualmente azoto e/o anidride carbonica è una miscela ottenuta dall'estrazione da un pozzo o giacimento di estrazione.

[0096]. In accordo con una forma di realizzazione dell'invenzione, tale processo comprende le fasi di:

a) iniettare detta miscela in un dispositivo per la separazione gravimetrica (o separazione per gravità) di detta miscela;

b) realizzare un flusso di detta miscela all'interno di detto dispositivo;

c) raccogliere due o più flussi separati, di cui almeno uno comprendente prevalentemente anidride carbonica ed uno comprendente prevalentemente detto uno o più fra idrogeno e/o idrocarburi.

[0097]. Secondo una forma realizzativa dell'invenzione, l'azoto può essere separato insieme al flusso di anidride carbonica (quindi separatamente dalla prima porzione).

Alternativamente, l'azoto può essere separato insieme al flusso di idrogeno e/o idrocarburi (quindi separatamente dalla seconda porzione).

[0098]. Secondo un aspetto preferito, la fase a) è condotta nel dispositivo separatore descritto dalla presente invenzione.

Secondo un aspetto della presente invenzione, prima della fase a) detta miscela iniziale è sottoposta ad una fase di pretrattamento che comprende l'eliminazione delle impurezze solide, liquide e/o condensati.

Detta fase di eliminazione delle impurezze è condotta secondo tecniche e metodologie note nel settore.

Eventualmente, tale fase può essere inoltre seguita da una o più delle seguenti fasi di:

compressione;

- raffreddamento.

Secondo un aspetto preferito, durante la fase di pre-trattamento la miscela è compressa, se necessario, ad una pressione di 90 bar o superiore.

Preferibilmente, tale compressione può essere operata fino ad una pressione di circa 400 bar.

Secondo un aspetto preferito, durante la fase di pretrattamento la miscela è raffreddata, se necessario, ad una temperatura di circa 45°C.

Preferibilmente, tale raffreddamento può essere operato fino ad una temperatura di circa -50°C.

Pertanto, nel caso in cui uno o più dei componenti della prima e/o seconda porzione della miscela iniziale non siano già allo stato supercritico, di cui preferibilmente almeno l'anidride carbonica è allo stato supercritico, il pre-trattamento porta almeno l'anidride carbonica compresa in detta miscela, al termine delle fasi di pretrattamento, allo stato supercritico.

In un aspetto alternativo dell'invenzione, anche uno o più degli altri componenti della miscela iniziale possono essere in fase supercritica.

[0099]. Secondo un aspetto preferito, la fase b) comprende la realizzazione di un flusso laminare di detta miscela all'interno del dispositivo.

[00100]. In particolare, per la fase b) sono adottate condizioni tali da mantenere un numero di Reynolds inferiore o uguale a 2400.

[00101]. In un aspetto preferito dell'invenzione, inoltre, la fase b) comprende una sotto-fase bl) di raffreddamento di almeno una porzione di detto flusso.

Ciò può essere attuato, ad esempio, mediante l'incamiciatura sopra descritta che può abbracciare almeno una porzione dell'involucro del separatore.

[00102]. Secondo un aspetto preferito, il processo dell'invenzione consente di separare anche la porzione di acido solfidrico eventualmente presente nella miscela iniziale.

In particolare, nelle condizioni operative a cui è condotta la separazione, l'acido solfidrico puro può essere in forma liquida essendo la pressione critica dell'H2S prossima alla pressione critica della C02, mentre la temperatura critica dell'H2S è molto superiore alla temperatura critica della C02e, pertanto, nella fase c) l'H2S verrà raccolto insieme all'anidride carbonica.

[00103]. Nella fase c) il termine "prevalentemente" è usato per indicare che i flussi di anidride carbonica e di idrocarburi (con eventualmente idrogeno) ed eventualmente azoto, separato o con il flusso di anidride carbonica o con il flusso di idrocarburi ed eventualmente idrogeno, separati al termine del processo, possono contenere una percentuale, anche se minima, di altri componenti.

[00104]. Nel caso in cui la miscela iniziale comprenda anche acido solfidrico, ad esempio, questo è raccolto insieme al flusso di anidride carbonica.

[00105]. In un aspetto preferito dell'invenzione, al termine della fase c) possono essere eseguite fasi ulteriori.

[00106]. In particolare, in una fase ulteriore d) il flusso comprendente prevalentemente anidride carbonica (eventualmente comprendente azoto) può essere sottoposto una o più volte (nuovamente) ad un processo secondo le fasi a), b), c) sopra descritte; alternativamente o in aggiunta, anche il flusso comprendente prevalentemente la miscela di idrocarburi (con eventualmente idrogeno) può essere sottoposto una o più volte (nuovamente) ad un processo secondo le fasi a), b), c) sopra descritte.

[00107]. Preferibilmente, prima di una ripetizione, può non essere eseguita la fase di pretrattamento o una delle sotto-fasi di pretrattamento; infatti, il flusso di anidride carbonica e di idrocarburi (con eventualmente idrogeno) al termine del processo dell'invenzione possono essere in condizioni di temperatura e/o pressione e/o assenza di impurezze liquide o condensati tale da non richiedere nuovamente il pretrattamento.

[00108]. In un aspetto dell'invenzione, il numero di ripetizioni delle fasi a), b) e c) è da 1 a 5, preferibilmente da 1 a 3, per ciascun flusso.

[00109]. Secondo un aspetto particolare dell'invenzione, dopo aver condotto il processo dell'invenzione la prima volta, se presente nella miscela iniziale, l'azoto viene raccolto con il flusso di anidride carbonica; nella successiva ripetizione, con la quale il flusso prevalente di anidride carbonica viene sottoposto ad una ripetizione del processo di separazione gravimetrica, invece, l'azoto viene raccolto con il flusso di idrocarburi (ed eventualmente idrogeno).

[00110]. Preferibilmente, nella prima ripetizione l'azoto è raccolto con il flusso di idrocarburi (ed eventualmente idrogeno).

[00111]. Vantaggiosamente, il processo dell'invenzione consente di operare su di una miscela iniziale comprendente anidride carbonica in quantità >30% molare e preferibilmente di circa 10-90% mol.

[00112]. In un aspetto preferito, l'anidride carbonica è preferibilmente compresa tra circa 15-80% molare, e più preferibilmente compresa tra circa 20-70% mol.

[00113]. Al termine del processo dell'invenzione, è stato sorprendentemente trovato che la miscela di idrocarburi separata può comprendere anidride carbonica in quantità di circa 0,01-5% mol.

[00114]. In un aspetto preferito dell'invenzione, in una fase e) l'anidride carbonica separata può essere re-iniettata in un pozzo o in un giacimento; tale pozzo o giacimento può corrispondere allo stesso pozzo o giacimento di estrazione.

[00115]. Il processo sopra descritto è preferibilmente condotto in un dispositivo e/o in un impianto secondo la presente invenzione.

[00116]. Grazie all'ingombro compatto, la presente invenzione trova vantaggiosamente applicazione sulle piattaforme di estrazione di gas naturale del tipo off-shore ed on-shore.

[00117]. Inoltre, la presente invenzione è altresì adatta ad applicazioni sottomarine ( sub-sea) laddove, in particolare, il dispositivo separatore e l'impianto dell'invenzione possono essere posti sul fondo del mare, con innumerevoli vantaggi dal punto di vista tecnico, pratico ed economico, nonché ad applicazioni su dispositivi galleggianti.

[00118]. Grazie alle caratteristiche sopra descritte previste, ove applicabile, disgiuntamente o congiuntamente tra loro, in forme particolari di realizzazione, è possibile ottenere un dispositivo separatore 10, nonché un impianto 40, che allo stesso tempo soddisfi le sopra descritte esigenze, tra loro contrastanti, ed i sopra menzionati desiderati vantaggi, ed in particolare:

- si permette la separazione di due o più gruppi di componenti all'interno di una miscela in ingresso sulla base della differenza di densità dei vari componenti allo stato puro;

- si permette di ottenere un flusso sostanzialmente laminare all'interno della camera di separazione del dispositivo, che migliora l'efficienza di separazione;

- si evita, o perlomeno si diminuisce rispetto a note soluzioni, il consumo energetico del dispositivo separatore nonché dell'impianto, senza per questo diminuire l'efficienza di separazione;

- si possono ottenere soddisfacenti efficienze di separazione anche quando la concentrazione di componente/i acido/i nella miscela in ingresso è elevata;

- si ottiene una migliore efficienza di separazione quando la concentrazione di componente/i acido/i nella miscela in ingresso è elevata, contrariamente agli insegnamenti dell'arte nota;

- si permette di ottenere soddisfacenti efficienze di separazione a fronte di un ingombro compatto;

- si riducono i costi di gestione e la frequenza di interventi di manutenzione;

- si permette di ottenere soddisfacenti efficienze di separazione a fronte di tempi di permanenza ridotti nella camera di separazione; - si fornisce un dispositivo separatore versatile e modulare, collegabile mediante tubazioni in varie configurazioni di un impianto di separazione;

- si permette di ottenere in uscita dal dispositivo separatore fluidi pronti per usi successivi e/o stoccaggio;

- particolarmente, permette di ottenere in uscita dal dispositivo separatore anidride carbonica in fase supercritica o liquida;

- si permette di ottenere in uscita dal dispositivo separatore una miscela acida comprendente solfuro di idrogeno in fase liquida o supercritica.

[00119]. Di seguito verrà descritto un esempio non limitativo di realizzazione. Ad esempio, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 hanno una dimensione affacciata al flusso in transito compresa tra 0,3 a 0,5 millimetri. Detti canali 22 hanno una apertura di canale y-y compresa tra 0,5 e 300 millimetri. L'estensione longitudinale di detto involucro 11 è minore di 15 metri, e preferibilmente minore di 2 metri, e più preferibilmente minore di 1 metro. L'altezza utile "h" è compresa tra 0,1 metri e 6,5 metri, e preferibilmente minore di 3 metri. La perdita di pressione causata da detto dispositivo statico 33 è inferiore a 100 kiloPascal. Il tempo di percorrenza del flusso in transito tra detta apertura d'ingresso ed almeno una tra detta prima apertura d'uscita e detta seconda apertura d'uscita è preferibilmente inferiore a 120 secondi. La velocità di avanzamento Vx è preferibilmente maggiore di 0,01 m/s. La quota parte di gas acido nella miscela gassosa in ingresso può essere qualsiasi e preferibilmente è compresa tra il 10% molare ed il 90% molare, e preferibilmente compresa tra il 15% molare e l'80% molare, e più preferibilmente compresa tra il 20% molare e il 70% molare. La temperatura del secondo flusso in uscita è preferibilmente minore di 32°C. Ad esempio non limitativo, il numero di Reynolds del flusso in transito 105 è inferiore a 2400, e preferibilmente inferiore a 2300, e più preferibilmente inferiore a 2000.

[00120]. Alle forme di realizzazione sopra descritte, un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche, adattamenti e sostituzione di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza tuttavia uscire dall'ambito delle seguenti rivendicazioni.

ELENCO RIFERIMENTI

10 Dispositivo separatore, o separatore

11 Involucro

12 Bordo d'ingresso

13 Apertura d'ingresso

14 Primo bordo d'uscita

15 Prima apertura d'uscita

16 Secondo bordo d'uscita

17 Seconda apertura d'uscita

18 Camera di separazione

19 Prima superficie

20 Seconda superficie

21 Bordo di porzione d'ingresso

22 Canali

23 Prima porzione d'uscita

24 Seconda porzione d'uscita

25 Condotto d'ingresso

26 Primo condotto d'uscita

27 Secondo condotto d'uscita

28 Apertura di porzione d'ingresso

29 Porzione d'ingresso

30 Elementi di separazione fluidica

31 Primi setti

32 Secondi setti

33 Dispositivo statico

34 Elemento flangiato

35 Elementi riempitivi

36 Dispositivo termico

37 Pareti di condotto d'uscita

38 Porzione distale di camera di separazione 39 Porzione prossimale di camera di separazione 40 Impianto

41 Tubazione di collegamento

42 Tubazione di ingresso

43 Prima tubazione di uscita

44 Seconda tubazione di uscita

45 Valvola di controllo

46 Valvola di non-ritorno

47 Tubazione di retroazione

100 Flusso in ingresso

101 Primo componente

102 Secondo componente

103 Primo flusso in uscita

104 Secondo flusso in uscita

105 Flusso in transito

119 Prima linea

120 Seconda linea

200 Flusso entrante nell'impianto

201 Primo flusso uscente dall'impianto

202 Secondo flusso uscente dall'impianto

10' Separatore del primo stadio

10'' Primo separatore del secondo stadio

10''' Secondo separatore del secondo stadio

x-x Direzione longitudinale

Vx Velocità di avanzamento

D Distanza d'uscita

h Distanza utile

6 Direzione dell'accelerazione di gravità Ul-Ul Prima direzione d'uscita

U2-U2 Seconda direzione d'uscita

Claims (19)

1. RIVENDICAZIONI 1. Processo per la separazione di anidride carbonica da una miscela iniziale comprendente una prima porzione, comprendente uno o più idrocarburi ed eventualmente idrogeno, ed una seconda porzione, comprendente detta anidride carbonica, comprendente le fasi di: a) iniettare tale miscela iniziale comprendente detta prima e detta seconda porzione in un dispositivo per la separazione gravimetrica di detta miscela; b) realizzare un flusso di tale miscela all'interno di detto dispositivo; c) raccogliere due o più flussi separati, di cui almeno uno comprendente prevalentemente anidride carbonica ed uno comprendente prevalentemente detto uno o più idrocarburi ed eventualmente idrogeno, caratterizzato dal fatto che nella miscela iniziale iniettata nella fase a) almeno l'anidride carbonica è in fase supercritica.
2. 2. Il processo secondo la rivendicazione precedente, in cui detto uno o più idrocarburi e/o l'idrogeno della prima porzione sono in fase gassosa.
3. 3. Il processo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta miscela comprendente una prima porzione comprendente uno o più idrocarburi, ed eventualmente idrogeno, ed una seconda porzione comprendente anidride carbonica è una miscela ottenuta da un pozzo o giacimento di estrazione.
4. 4. Il processo secondo la rivendicazione 1 o 2 o 3, in cui detto idrocarburo è scelto nel gruppo che comprende: metano, etano, propano, butano, pentano.
5. 5. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui detta miscela iniziale comprende ulteriormente azoto.
6. 6. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazione da 1 a 5, in cui detta miscela comprende ulteriormente acido solfidrico e detta fase c) comprende la fase di raccogliere detto acido solfidrico separatamente da detta prima porzione.
7. 7. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazione da 1 a 6, in cui detta fase c) comprende la fase di raccogliere detto azoto separatamente da detta prima o da detta seconda porzione.
8. 8. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazione da 1 a 7, in cui prima di detta fase a) detta miscela iniziale è sottoposta ad una fase di pretrattamento per l'eliminazione di impurezze solide, liquide e/o condensati, ed eventualmente ad una o più delle seguenti fasi di: - compressione; - raffreddamento.
9. 9. Il processo secondo la rivendicazione precedente, in cui detta miscela iniziale è compressa ad una pressione compresa fra circa 90 e circa 400 bar.
10. 10. Il processo secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui detta miscela iniziale è raffreddata fino ad una temperatura compresa fra circa 45°C e circa -50°C.
11. 11. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazione da 1 a 10, in cui detta fase b) comprende la realizzazione di un flusso laminare di detta miscela iniziale all'interno del dispositivo.
12. 12. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazione da 1 a 11, in cui detta fase b) comprende la fase bl) di raffreddare almeno una porzione del flusso della miscela.
13. 13. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazione da 1 a 12, in cui detta miscela iniziale comprende anidride carbonica in quantità >30% mol.
14. 14. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazione da 1 a 13, comprendente la fase ulteriore d) di sottoporre detto flusso comprendente prevalentemente anidride carbonica separato nella fase c) ad un processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7 e da 11 a 13 oppure secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da l a 13.
15. 15. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 14, comprendente la fase ulteriore d) di sottoporre detto flusso comprendente prevalentemente detto uno o più idrocarburi, ed eventualmente idrogeno, separato nella fase c) ad un processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7 e da 11 a 13 oppure secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 13.
16. 16. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 13 o 15, in cui detta miscela iniziale comprende anidride carbonica in quantità di circa 10-90% mol.
17. 17. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 14 o 16, in cui nella fase c) detta miscela di idrocarburi separata comprende anidride carbonica in quantità di circa 0,01-5% mol.
18. 18. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 17, comprendente la fase ulteriore e) di re-iniettare detto flusso comprendente prevalentemente anidride carbonica separato nella fase c) in un pozzo o giacimento, che può corrispondere al pozzo o giacimento di estrazione.
19. 19. Il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 18, caratterizzato dal fatto di essere condotto in un dispositivo per la separazione gravimetrica, detto dispositivo essendo eventualmente situato sul fondo del mare.