MX2011009370A - Sistema de tratamiento de gas de combustion y el metodo que utiliza solucion de amoniaco. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema para eliminar dióxido de carbono (CO2) de una corriente de gas al llevar la corriente de gas en contacto con una corriente de solución de amoniaco iónico en circulación, de modo que el CO2 es absorbido en dicha solución de amoniaco iónico, caracterizado porque el sistema comprende un dispositivo de separación gas-líquido 40 configurado para retirar una porción de la corriente de solución de amoniaco iónico, separar la solución de amoniaco iónico recibida en una fase de gas rico en amoníaco y una fase líquida pobre en amoníaco, y volver a introducir la fase de gas rico en amoníaco en la corriente de solución de amoniaco iónico en circulación. La presente invención se refiere también a un método para eliminar dióxido de carbono (CO2) a partir de una corriente de gas al llevar la corriente de gas en contacto con una corriente de solución de amoniaco iónico en circulación, de modo que el CO2 es absorbido en dicha solución de amoniaco iónico, que comprende la etapa de retirar una porción de la corriente de solución de amoniaco iónico en circulación, separar la solución de amoniaco iónico retirada en una fase de gas rico en amoníaco y una fase líquida pobre en amoníaco, y volver a introducir la fase de gas rico en amoníaco en la corriente de solución de amoniaco iónico en circulación.

Description

SISTEMA DE TRATAMIENTO DE GAS DE COMBUSTIÓN¡Y EL MÉTODO QUE UTILIZA SOLUCIÓN DE AMONÍACO! CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención propuesta se refiere a un sistema y método para retirar dióxido de carbono (C02) de una corriente de gas, al llevar la corriente de gas en contacto con una corriente de solución de amoniaco iónico en circulación tal que el dióxido de carbono se absorbe en la solución de amoniaco iónico. Más particularmente, la invención propuesta se dirige a un proceso y sistema basados en amoniaco enfriado para retirar C02 de una corriente de gas.

ANTECEDENTES En la combustión de un combustible, tal como carbón, petróleo, turba, desechos, etc., en una planta de combustión, tales como aquellos asociados con sistemas i de caldera para proporcionar vapor a una planta de energía, se genera un gas de proceso caliente (o gas de combustión). Dicho gas de combustión a menudo contendrá, entre otras cosas, dióxido de carbono (C02). Los efectos ambientales negativos de desprender dióxido de carbono a la atmósfera se han reconocido ampliamente, y han resultado en el desarrollo de procesos adaptados para retirar dióxido de carbono del gas de proceso caliente generado en la combustión de los combustibles anteriormente mencionados. Dichos sistema y proceso previamente descritos son el sistema y proceso basados Amoniaco Enfriado de una sola etapa para retirar dióxido de carbono (C02) de una corriente de gas de combustión post-combustión. j Conocidos sistemas y procesos basados en Amoniaco Enfriado (CAP = Chilled Ammonia Processes), proporcionan un medio de costo relativamente bajo para capturar y retirar C02 de una corriente de gas, tal como por ejemplo, una corriente de gas de combustión post-combustión. Un ejemplo de este sistema ;y proceso se ha descrito previamente en la solicitud de patente internacional publicada WO 2006/022885 con título "Ultra Cleaning of Combustión Gas Including the Removal of CÓ2". En el proceso descrito en WO 2006/022885, la absorción de C02 de una corriente de gas de combustión, se logra al poner en contacto una solución iónica de amoniaco frío (o fango) con una corriente de gas de combustión que contiene C02. La solución iónica que contiene absorbido C02 subsecuentemente se regenera, con lo que el C02 se retira de la solución iónica, y la solución iónica regenerada se reutiliza en el proceso de absorción de C02. De esta manera, se forma una corriente de circulación de solución iónica.

Un problema en el proceso de amoniaco enfriado como se describe en WO 2006/022885, es que el agua que entra a la corriente de circulación de la solución iónica, por ejemplo como humedad en la corriente de gas de combustión de ingreso, se acumula en la solución iónica. El agua acumulada actúa para diluir la solución iónica, de esta manera reduciendo la capacidad de la solución iónica para "capturar" C02 de una corriente de gas combustión.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Un objeto de la presente invención es reducir o evitar acumulación de agua en la solución iónica de sistemas y procesos basados en amohiaco enfriado para retirar dióxido de carbono (C02) de corrientes de gas. : Otro objeto de la presente invención es reducir o evitar acumulación de agua en la solución iónica de los sistemas basados en amoniaco frío sin requerimiento de energía o con bajo requerimiento de energía agregada en el sistema.

La construcción y operación de los sistemas de purificación de gas industrial, por ejemplo para retirar C02 del gas de combustión producido por la unidad de caldera de una planta de energía, se asocian con altos costos de inversión y operacionales. El incrementar el número de operaciones i^nitarias en un proceso, generalmente no es deseado, ya que se asocia con adicionales costos de inversión y operacionales. Los aspectos aquí descritos se basan en la realización inventiva en un proceso de amoniaco frío para retirar C02 de un gas de combustión, pueden lograrse significantes mejoras de proceso y reducción de costo operaciónal por la introducción de una operación unitaria adicional a un costo de inversión relativamente bajo. Mejoras de proceso incluyen consumo de productos químicos reducido, volumen de desperdicio reducido.

De acuerdo con aspectos aquí ilustrados, se proporciona un sistema para retirar dióxido de carbono (C02) de una corriente de gas al llevar la corriente de gas en contacto con una corriente de solución de amoniaco iónico en circulación, tal que C02 se absorbe en la solución de amoniaco iónico, el sistema comprende: un sistema de captura (10) que comprende un absorbente de C02 configurado para recibir una corriente de gas que contiene C02 y llevar la corriente de gas en contacto con una corriente de una solución de amoniaco iónico, para formar una corriente de solución de amoniaco iónico rica en C02; un sistema de regeneración (1 1 ) que comprende un regenerador configurado para recibir una corriente de solución de amoniaco iónico rica eri C02 del absorbente C02, y para separar C02 de la solución de amoniaco iónico, para formar una corriente de solución de amoniaco iónico pobre en C02, y regresar la corriente de solución de amoniaco iónico pobre en C02 al absorbente de C02; caracterizado porque el sistema comprende un dispositivo de separación de gas-líquido (40), configurado para recibir una porción de la corriente de solución de amoniaco iónico en circulación, separar la solución de amoniaco iónico recibida en una fase de gas fase rica en amoniaco y una fase líquida pobre en amoniaco, y reintroducir la fase de gas rica en amoniaco en la corriente de solución de amoniaco iónico en circulación.

La solución de amoniaco iónico (también referida aquí simplemente como "solución iónica") típicamente es acuosa y puede estar compuesta por ejemplo de agua, amoniaco, dióxido de carbono y sus derivados.

El dispositivo de separación de gas-líquido permite que se retire agua acumulada de la corriente en circulación de solución de amoniaco iónico, mientras que se reduce al mínimo la pérdida de amoniaco y sus derivados del sistema.

En una modalidad, el dispositivo de separación gas-líquido comprende un separador o extractor, configurado para recibir una porción de la corriente de solución de amoniaco iónico en circulación y calentar la solución a fin de formar una fase de gas que contiene el vapor de componentes de bajo punto de ebullición de la solución, y una fase líquida que contiene los componentes de alto punto de ebullición de la solución. El extractor puede por ejemplo configurarse para ser calentado por vapor o por medios de calentamiento eléctrico.

El extractor de preferencia puede ser de tamaño pequeño en comparación con el absorbente y el regenerador. En una modalidad, la capacidad de flujo en volumen del extractor puede estar en un intervalo de 0.01 a 25% de la capacidad de flujo en volumen del absorbente o el regenerador. El costo de inversión de este pequeño extractor en general constituirá una proporción muy baja del costo de inversión total para el sistema de eliminación de C02.

La solución iónica para el dispositivo de separación de gas-líquido puede recibirse de, y reintroducirse en, cualquier posición sobre la circulación de solución iónica. La solución iónica para el dispositivo de separación de gas-líquido por ejemplo puede ser solución de amoniaco iónico pobre en C02 o solución de amoniaco iónico rica en CO2.

En una modalidad, el dispositivo de separación dé gas-líquido se configura para recibir solución de amoniaco iónico pobre en C02 de la corriente de solución de amoniaco iónico en circulación. El dispositivo de separación gas-liquido por ejemplo puede configurarse para recibir solución de amoniaco iónico pobre en C02 del regenerador. Ya que es elevada la temperatura de la solución pobre en el regenerador, y cuando sale del regenerador mediante el segundo conducto de líquido, una cantidad relativamente pequeña de calor debe agregarse en el extractor a fin de separar la fase de gas de la fase líquida. Ya que el requerimiento de calentamiento es bajo, puede efectuarse calentamiento por ejemplo por medios eléctricos. ; En otra modalidad, el dispositivo de separación de gas-líquido se configura para recibir solución de amoniaco iónico rica en C02 de la ¡corriente de solución de amoniaco iónico en circulación. El dispositivo de separación de gas-líquido por ejemplo puede ser configurado para recibir solución de amoniaco i iónico rica en C02 del absorbente de C02. Ya que es baja la presión del líquido iónico en el absorbente C02, y que sale del absorbente de C02 por el primer conducto de líquido, en general en un intervalo de 1 -2 bar, el requerimiento de calor del extractor puede proporcionarse a una temperatura relativamente baja, es decir sobre la temperatura de ebullición del agua a una presión de 1 -2 bar. De esta manera, el requerimiento de calentamiento del extractor puede proporcionarse por ejemplo, por vapor a baja presión u otro calor de bajo grado.

Cuando la solución iónica se ha separado en el dispositivo de separación de gas-líquido, la fase líquida pobre en amoniaco, generalmente comprende agua o una solución acuosa de bajo contenido de amoniaco, se descarta o recicla en otra parte en el sistema de eliminación de C02. La fase de gas rica en amo'niaco, generalmente que comprende amoniaco, C02 y cantidades residuales de vapor de agua se reintroduce en la corriente de solución iónica en circulación, resultando en un aumento de la concentración de amoniaco en la solución iónica en circulación.

La fase de gas rica en amoniaco puede de preferencia reintroducirse en una corriente de solución iónica, en donde el calor empleado en el extractor para producir la fase de gas rica en amoniaco reemplaza una porción del requerimiento de calor en otra etapa de proceso, tal como la regeneración. De esta manera, se configura el dispositivo de separación de gas-líquido y puede configurarse para reintroducir la fase de gas rica en amoniaco en el regenerador o en una corriente de solución iónica dirigida hacia el regenerador.

En una modalidad, el dispositivo de separación de gas-líquido se configura para reintroducir la fase de gas rica en amoniaco en una corriente de solución de amoniaco iónico dirigida hacia el regenerador.

En una modalidad, el dispositivo de separación de gas-líquido se configura para reintroducir la fase de gas rica en amoniaco en el regenerador.

El proceso de regeneración en general se realiza a presión elevada, tal como una presión de 2-150 bar, de preferencia 10-30 bar. Esta presión en general es creada mediante una bomba de alta presión dispuesta en conexión con el regenerador.

En una modalidad, el sistema comprende una bomba de alta presión, configurada para incrementar la presión de la solución de amoniaco iónico en el regenerador a 2-150 bar, de preferencia 10-30 bar.

En una modalidad, en donde el dispositivo de ¿eparación de gas-líquido comprende un extractor,- el sistema además puede comprender un cambiador de calor configurado para calentar la porción recibida de la corriente de solución de amoniaco iónico en circulación, utilizando la fase líquida pobre en amoniaco. La introducción de un cambiador de calor en el conducto de fluido entre la corriente de solución iónica en circulación y el dispositivo de separación de gas-líquido es configurada para calentar la porción recibida de la corriente de solución de amoniaco iónico én circulación utilizando la fase líquida pobre en amoniaco. , El dispositivo de separación de gas-líquido puede ventajosamente ¡mplementarse en un sistema de separación de C02 que además comprende una etapa de lavado con agua para retirar amoniaco residual del gas de combustión que se ha tratado en el absorbente de C02. Estos sistemas de lavado con agua son bien conocidos en la técnica previa.

De esta manera, en una modalidad, el sistema además comprende: un absorbente de amoniaco configurado para recibir una corriente de gas agotada en C02 del absorbente de C02 y llevar la corriente de gas en contacto con una corriente de agua o una solución acuosa que tiene una concentración de amoniaco de menos que 5% en peso tal que el amoniaco se absorbe en la corriente de agua o solución acuosa.

En un sistema de eliminación de C02 que además comprende un sistema de lavado con agua, una corriente líquida pobre en amoniaco del dispositivo de separación de gas-líquido puede enviarse al sistema de lavado con agua para reciclado, y/o una corriente rica en amoniaco producida por el sistema de lavado con agua puede enviarse al dispositivo de separación de gas-líquido para reciclar en la corriente de solución iónica en circulación.

En una modalidad, en donde el sistema además comprende un absorbente de amoniaco, el absorbente de amoniaco se configura para recibir al menos una porción de la fase líquida pobre en amoniaco del dispositivo de separación de gas-líquido.

De acuerdo con otros aspectos aquí ilustrados, se proporciona un método para retirar dióxido de carbono (C02) de una corriente de gas, al llevar la corriente de gas en contacto con una corriente de solución de amoniaco iónico en circulación tal que el C02 se absorbe en la solución de amoniaco iónico, el método comprende las etapas de: a) llevar la corriente de una solución de amoniaóo iónico, en contacto con una corriente de gas que contiene C02, para formar una corriente rica en C02 de solución de amoniaco iónico, ' b) retirar al menos una porción del C02 de la corriente rica en C02 de solución de amoniaco iónico de la etapa a), para formar una corriente pobre en C02 de solución de amoniaco iónico, y c) reciclar al menos una porción de la solución de amoniaco iónico pobre en C02 formada en la etapa b) a la etapa a), y caracterizado por la etapa de d) retirar una porción de la corriente de solución de amoniaco iónico en circulación, separar la solución de amoniaco iónico retirada en una fase de gas rica en amoniaco y fase líquida pobre en amoniaco, y reintroducir la fase de gas rica en amoniaco en la corriente de solución de amoniaco iónico en circulación.

Ventajas del método de acuerdo con los aspectos ilustrados aquí, corresponden a las ventajas establecidas para el sistema descrito anteriormente.

En una modalidad, la porción de solución de amoniaco iónico que se retira en la etapa d) está en el intervalo de 0.01 -25% en volumen del volumen total de la corriente de solución de amoniaco iónico en circulación.

En una modalidad, la fase líquida pobre en amoniaco en la etapa d) comprende una solución acuosa que contiene menos de 5% en peso de amoniaco.

En una modalidad, la solución de amoniaco iónico que se retira en la etapa d), es solución de amoniaco iónico rica en C02.

En otra modalidad, la solución de amoniaco iónicó que se retira en la etapa d) es solución de amoniaco iónico pobre en C02.

En una modalidad, la fase de gas rica en amoniaco en la etapa d) se reintroduce en una corriente que subsecuentemente se somete a calentamiento.

En una modalidad, la fase líquida pobre en amóniaco en la etapa d), se retira de la corriente en circulación de solución de amoniaco iónico.

En una modalidad, la etapa d) se realiza como un extractor. El extractor puede por ejemplo calentarse con vapor o por medios de calentamiento eléctrico.

Como se mencionó anteriormente, los aspectos aquí descritos se basan en la realización inventiva de un proceso de amoniaco enfriado para retirar C02 de un gas de combustión, pueden lograrse significantes mejoras de proceso y reducción de costos operacionales por la introducción de una operación unitaria adicional a un costo de inversión relativamente bajo.

De esta manera, de acuerdo con otros aspectos aquí ilustrados, se proporciona el uso de un extractor para reducir el contenido de agua de una corriente en circulación de solución de amoniaco iónico, en un método o sistema para retirar dióxido de carbono (C02) de una corriente de gas, al llevar la corriente de gas en contacto con una solución de amoniaco iónico en circulación, tal que C02 se;absorbe en la solución de amoniaco iónico.

De acuerdo con una modalidad, este uso comprende retirar una porción de la solución de amoniaco iónico en circulación, separar amoniaco de la solución de amoniaco iónico retirada para formar una corriente rica en amoniaco y una corriente pobre en amoniaco, y reintroducir la corriente rica en amoniaco en la corriente de circulación de solución de amoniaco iónico. ! Ventajas del uso de un extractor para reducir el contenido de agua en una corriente en circulación de solución de amoniaco iónico, de acuerdo con los aspectos ilustrados aquí, corresponden a las ventajas establecidas para el sistema y método anteriormente descritos.

En una modalidad de cualquiera de los aspectos anteriores, el método o sistema para retirar C02 de una corriente de gas al llevar a la corriente de gas en contacto con una solución de amoniaco iónico en circulación tal que él C02 se absorbe en la solución de amoniaco iónico, es un proceso o sistema basado en amoniaco enfriado para retirar C02 de una corriente de gas.

Adicionales objetivos, características y ventajas de la presente invención, serán aparentes de la descripción y las reivindicaciones. Las características anteriormente descritas y otras se ejemplifican por las siguientes figuras y descripción detallada.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Muchos aspectos de la invención pueden comprenderse mejor con referencia a los siguientes dibujos. Las figuras son modalidades ejemplares, en donde elementos semejantes son igualmente numerados.

La Figura 1A (Técnica previa) es un diagrama que generalmente ilustra un ejemplo de un sistema de limpieza de gas.

La Figura 1 B (Técnica previa) es un diagrama que ilustra en general un ejemplo de un sistema de eliminación de C02.

La Figura 1C (Técnica previa) es una vista lateral esquemática que ilustra un ejemplo de un absorbente de C02.

La Figura 1D (Técnica previa) es una vista lateral esquemática que ilustra un ejemplo de un regenerador.

La Figura 2A es un diagrama que en general ilustra un ejemplo de un sistema de eliminación de C02 que comprende un extractor.

La Figura 2B es una vista lateral esquemática que ilustra un ejemplo de un extractor.

La Figura 2C es una vista lateral esquemática que ilustra un ejemplo de un sistema de eliminación de C02 que comprende un extractor. ; La Figura 2D es una vista lateral esquemática qué ilustra un ejemplo de un sistema de eliminación de C02que comprende un extractor. ' La Figura 3 es una vista lateral esquemática qué ilustra un ejemplo de un sistema de eliminación de C02 que comprende un extractor.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Aquí, la invención se describirá en detalle con referencia a los dibujos. Primero, un sistema de amoniaco enfriado de la técnica previa para eliminación de C02 se describirá con referencia a las Figuras 1 A-1 D, posteriormente diversas modalidades del sistema de la invención se describirán con referencia a las Figuras 2A-2D y 3.

La Figura 1A (Técnica previa) es un diagrama que en general ¡lustra un ejemplo de un sistema de limpieza de gas 1 para limpiar gas de combustión emitido por la cámara de combustión de un sistema de caldera 5 utilizado en un sistema generador de vapor 6, por ejemplo, de una planta de generación de energía. El sistema de limpieza de gas puede comprender un sistema de eliminación de polvo 2, y un sistema depurador 3, configurados para retirar partículas y otros contaminantes del gas de combustión. El sistema de limpieza de gas también comprende un sistema de eliminación de C02 4. El sistema de eliminación de C02 4, incluye un sistema de captura C02 10 que se configura para retirar C02 de la corriente de gas de combustión FG antes de emitir la corriente de gas de combustión limpia a una chimenea o tubo de escape 7 (p procesamiento adicional alterno). También se configura para enviar de salida C02 retirado de la corriente de gas de combustión FG. Detalles del sistema de eliminación de C02 4, en general se ilustran en la Figura 1 B.

Con referencia a la Figura 1 B, el sistema de eliminación de C02 4 incluye un sistema de captura 10, para capturar y retirar C02 de una corriente de gas de combustión FG y un sistema de regeneración 1 1 para regenerar solución iónica utilizada i para retirar C02 de la corriente de gas de combustión FG. Detalles del sistema de captura 10, en general se ilustran en la Figura 1 C.

Con referencia a la Figura 1 C, en general se ilustra un sistema de captura 10 de un sistema de eliminación de C02 4. En este sistema, e| sistema de captura 10 es un sistema de captura de C02 basado en amoniaco enfriado. En un sistema/método basado en amoniaco enfriado para eliminación de C02, se proporciona un absorbente de C02 en donde una solución de amoniaco iónico absorbente (solución iónica) se pone en contacto con una corriente de gas de combustión (FG) que contiene C02. La solución de amoniaco iónico (también referida aquí simplemente como "solución iónica") típicamente es acuosa y puede estar compuesta, por ejemplo por agua, amoniaco, dióxido de carbono y sus derivados. Ejemplos de derivados de amoniaco y dióxido de carbono que pueden estar presente en la solución iónica incluyen iones amonio, i iones bicarbonato, iones carbonato, y/o iones carbamato. Un ejemplo de un sistema de eliminación de C02 basado en amoniaco enfriado conocido, se describe en WO 2006/022885.

Con referencia a la Figura 1 C, un absorbente de C02 15 se configura para recibir una corriente de gas de combustión (FG) que se origina/por ejemplo de la cámara de combustión de una caldera operada con combustible fósil 5 (ver Figura 1 A). También se configura para recibir un suministro de solución iónica pobre del regenerador 1 1 (ver Figura 1 B). La solución iónica pobre se introduce en el absorbente de C02 15 en un sistema de distribución de líquido 16a, mientras que la corriente de gas de combustión FG también se recibe por el absorbente de C02 15 mediante la entrada de gas de combustión 17.

La solución iónica se pone en contacto con la corriente de gas de combustión mediante un dispositivo de contacto de gas-líquido (a continuación, dispositivo de transferencia de masa (MTD = Mass Transfer Device) 18 empleado para transferencia de masa y ubicado en el absorbente de C02 5 y con la ruta qüe recorre la corriente de gas de combustión desde su entrada por la entrada 17 a la salida del absorbente de C02 19. El MTD 18 por ejemplo puede ser uno o más materiales de empaque estructurados o aleatorios comúnmente conocidos, o una combinación de los mismos.

Una vez en contacto con la corriente de gas de combustión en el absorbente C02 15, la solución iónica actúa para absorber CO¿ de la corriente de gas de combustión, de esta manera haciendo a la solución iónica "rica" con C02 (solución rica). La solución iónica rica continúa fluyendo en forma descendente a través del MTD 18 y después se recolecta en el fondo 20 del absorbente de C02 15. El sistema de eliminación C02 4 puede opcionalmente comprender un tanque amortiguador de solución rica (no mostrado) en conexión líquida con el absorbente de C02 15 y configurado para recibir una solución rica del absorbente de C02. Solución rica recolectada en el absorbente de C02 15 puede enfriarse y reciclarse directamente mediante un conducto líquido 21 y un sistema de distribución de líquido 16b a la parte superior del absorbente C02 15 para utilizar en captura de más C02 de una corriente de gas, resultando en una solución iónica rica que tiene una superior concentración de C02 absorbido. Al menos una porción de la solución rica recolectada en el absorbente de C02, se envía a un sistema de regeneración 1 1 , para regeneración.

A fin de convertir la solución iónica rica en solución iónica "pobre", que es adecuada para reutilizar en el absorbente C02 15, al menos una porción de la solución iónica rica se regenera por un sistema de regeneración 1 1 (ver Figura 1 B). En el sistema regenerador, la solución iónica se trata para liberar el C02 absorbido de la corriente de gas de combustión. El C02 liberado de la solución iónica puede entonces enviarse de salida para almacenamiento u otros usos/propósitos predeterminados. Una vez que el C02 se libera de la solución iónica, la solución iónica se dice qué es "pobre". La solución iónica pobre de nuevo está lista para absorber C02 de una corriente de gas de combustión y puede dirigirse de regreso al sistema de distribución de líquido 16, con lo que de nuevo se introduce en el absorbente de C02 15. El sistema de eliminación C02 4 puede opcionalmente comprender un tanque amortiguador de solución pobre (no mostrado) en conexión líquida con el sistema regenerador 11 y configurado para recibir solución pobre del sistema regenerador.

Detalles del sistema de regeneración 11 se muestran en la Figura 1 D. El sistema 11 incluye un regenerador 25. El regenerador 25 se configura para recibir una alimentación de solución rica del sistema de captura 10 y regresar una alimentación de solución pobre al sistema de captura 10, una vez que se ha separado C02 de la solución rica. El C02 separado deja el regenerador mediante una salida de gas 26. El regenerador además puede comprender un dispositivo de transferencia de masa (MTD) 28 que facilita la transferencia de calor y masa entre la solución rica que se alimenta al regenerador y el vapor producido en el regenerador, por ejemplo mediante un re-hervidor 27.

Durante el proceso de regeneración, la solución iónica rica se somete a presión y calienta de manera tal que C02 contenido en la solución se separa de la solución iónica. El proceso de regeneración generalmente cofnprende elevar la presión en el regenerador 25 en el intervalo de 2-150 bar, de preferencia 10-30 bar, y elevar la temperatura de la solución iónica en el intervalo de 50-200 grados C, de preferencia 100-150 grados C. Bajo estas condiciones, casi todo el C02 absorbido se libera de la solución iónica en la fase de gas. La fase de gas también puede comprender una porción menor de NH3 (amoniaco sin reaccionar o pérdida de amoniaco) que puede condensarse y regresar al sistema de captura 10 para utilizar en capturar más C02 de una corriente de gas. La solución iónica pobre se recolecta en el fondo del regenerador.

Un cambiador de calor 30 puede configurarse para calentar la solución iónica rica que proviene del absorbente C02 15 utilizando solución iónica pobre caliente que proviene del regenerador 25.

El sistema de eliminación de C02 4, en general comprende un primer conducto líquido 12 configurado para enviar solución iónica rica en C02 del absorbente de C02 10 al regenerador 1 1. El conducto 12 puede por ejemplo comprender una tubería que conecta una salida de solución rica en el absorbente de C02 10 a una entrada de líquido del regenerador. El primer conducto de líquido 12 puede por ejemplo comprender una bomba ¡mplementada para enviar la solución iónica. En, una modalidad, el primer conducto de líquido 12 puede comprender una bomba de alta presión, ¡mplementada para enviar la solución iónica al regenerador, e incrementar la presión dentro del regenerador a un valor predeterminado, por ejemplo en el intervalo de 10-30 bar. El primer conducto de líquido 12 además puede comprender un tanque amortiguador de solución rica (no mostrado), configurado para contener un volumen de solución iónica. En una modalidad, el primer conducto de líquido 12 puede configurarse para enviar una primera porción de la solución iónica rica del absorbente de C02 al regenerador, mientras que una segunda porción de la solución iónica rica se envía directamente al sistema de distribución de líquido del absorbente de C02 para absorber más C02 antes de enviarse al regenerador.

El sistema de eliminación de C02 4 en general comprende un segundo conducto líquido 13, configurado para enviar solución iónica pobre en C02 del regenerador 1 1 al absorbente de C02 10. El conducto 13 puede por ejemplo comprender un tubo que conecta una salida de solución pobre en el regenerador 1 1 a un sistema de distribución de líquido 16 del absorbente de C02. El segundo conducto de líquido 13 por ejemplo puede comprender una bomba ¡mplementada para enviar la solución iónica. El primer conducto de líquido 13 también puede comprender uno o más cambiadores de calor o dispositivos de enfriamiento, configurados para reducir la temperatura de la solución iónica, por ejemplo a una temperatura en el intervalo dé 0-20 grados C, antes de que se introduzca al absorbente de C02 10. El segundo conducto de líquido 13 puede además comprender un tanque amortiguador de solución pobre (no mostrado) configurado para contener un volumen de solución iónica.

En el sistema de eliminación de C02 4 (ver Figüra 1 B), agua típicamente se acumulará en la solución iónica que circula entre el sistema de captura 10 y el sistema de regeneración 11. Esta acumulación de agua es una consecuencia de las diferencias en contenido de agua (humedad) entre las corrientes de gas alimentadas al sistema de eliminación de C02 4, y las corrientes de gas que salen del sistema de eliminación de C02 4. Humedad presente en la corriente de gas de alimentación, típicamente se precipitará en el proceso de absorción a baja temperatura en el absorbente de C02 15. Esta agua acumulada actúa para diluir la solución iónica que circula entre el sistema de captura 10 y el sistema de regeneración 11 , de esta manera reduciendo la capacidad de la solución iónica para "captura" de C02 de una corriente de gas de combustión.

A fin de mantener la efectividad de la solución iónica conforme circula entre el sistema de captura 10 y el sistema de regeneración 1 1 , es necesario retirar agua de la solución iónica que de otra forma se acumularía en el sistema y disminuiría la capacidad de absorción de la solución iónica. También es importante qije cualesquiera esfuerzos para separar el agua de la solución iónica minimicen, si no que eviten completamente, la pérdida de amoniaco y sus derivados de la solución iónica en ¡forma concurrente con la eliminación de agua del sistema.

Previamente, la cantidad de agua en la solución iónica en circulación se ha ajustado, por ejemplo al retirar una porción de la solución iónica en una "corriente de purga" y al compensar la dilución de la solución iónica al agregar amoniaco fresco. La solución iónica en la "corriente de purga" debe entonces desecharse y debe proporcionarse NH3 fresco, lo que lleva a costos incrementados.

De acuerdo con los diferentes aspectos aquí descritos, el sistema de eliminación de C02 4, se proporciona con un dispositivo de separación de gas-líquido 40, configurado para retirar agua de la solución iónica en circulación, mientras que evita pérdida de amoniaco y sus derivados del sistema de eliminación de C02 4.

De esta manera, en una modalidad, en la Figura 2A se ilustra esquemáticamente el sistema de eliminación de C02 4, que comprende un dispositivo de separación gas-líquido 40 dispuesto en conexión fluida con, y configurado para recibir una porción de, la corriente de solución iónica en circulación, separar la solución iónica recibida en una fase de gas rica en NH3 y una fase líquida pobre en NH3, y reintroducir la fase de gas rica en NH3 en la corriente de solución iónica en circulación. La fase líquida pobre en NH3, que principalmente consiste de agua, se retira del sistema. La solución iónica puede suministrarse al dispositivo de separación de gas-liquido 40, en forma pasiva, por ejemplo mediante la presión interna del sistema de eliminación de C02, o en forma activa por ejemplo mediante una bomba.

En una modalidad ilustrada esquemáticamente en la Figura 2B, el dispositivo de separación de gas-líquido 40 comprende un extractor 41 . El extractor 41 puede configurarse, por ejemplo como un recipiente de acero de forma cilindrica, en general configurado para operar dentro de un intervalo de presión pre-determinado. El extractor 41 de preferencia está equipado con uno o más dispositivos de transferencia de masa (MTD) 42 convenientes. Los MTD pueden ser por ejemplo, platos de válvulas, platos perforados, empaque estructurado, empaque aleatorio o otros materiales de empaque convenientes, o una combinación de los mismos. Un sistema/dispositivo de calentamiento 43 puede proporcionarse en el extractor 41 para ¿alentar la solución iónica recibida por el extractor. : El extractor 41 de preferencia se configura para proporcionar suficiente calor a la solución iónica de modo que componentes de bajo punto de ebullición, por ejemplo NH3 y C02, se transfieran a una fase de gas, mientras que componentes de alto punto de ebullición, por ejemplo agua, se recolectan en una fase líquida en el fondo del extractor. La solución iónica puede calentarse en forma apropiada hasta aproximadamente por ejemplo mediante, un re-hervidor. El re-hervidor puede calentarse utilizando por ejemplo, vapor o calor generado eléctricamente u otros fluidos calientes que se alimentan de otra parte del sistema de eliminación de CÓ2 4, por ejemplo gas de combustión caliente o solución pobre caliente. Similarmente, el re-hervidor puede calentarse mediante vapor alimentado de una fuente externa al sistema de eliminación de C02 4, tal como por ejemplo alguna fuente dentro del sistema de generación de energía 6 o el sistema de limpieza de gas de combustión 1 . El calor puede ser suministrado por cualesquiera medios de calentamiento capaces de proporcionar calor a una temperatura sobre el punto de ebullición del agua a la presión de operación del extractor. Ya que el extractor en general es de tamaño relativamente pequeño, puede calentarse por cualquiera de una cantidad de diferentes métodos, incluyendo vapor en un re-hervidor como se describió anteriormente, pero también por inyección de vapor vivo (es decir inyección de vapor directamente al fondo del extractor), por electricidad, o por otros medios calientes, tales como gases de combustión calientes o condensado caliente. Si el extractor se calienta por inyección de vapor vivo, el agua condensada del vapor inyectado se recolectará junto con la fase líquida al fondo del extractor. La inyección de vapor vivo es eficiente y evita el re-hervidor.

El extractor 41 se configura para descargar la fase de gas, que contiene primordialmente NH3 y C02, mediante una salida de gas 44, y la fase líquida, que contiene primordialmente agua, mediante una salida de líquido 45. El extractor puede disponerse para producir una fase líquida al fondo del extractor 46 que contiene menos de 5% de NH3 en peso, tal como menos que 4%, 3%, 2% o 1 % de NH3. De preferencia, el extractor 41 puede disponerse para producir una fase líquida en el fondo del extractor 46 que esencialmente consiste de agua pura.

La fase líquida recolectada en el fondo del extractor 46 en general tiene una temperatura en el intervalo de aproximadamente o ligeramente por debajo de la temperatura de ebullición de agua a la presión relevante, por ejemplo aproximadamente 80-100 grados C a presión atmosférica. Un cambiador de calor 47 puede proporcionarse para transferir calor desde la fase líquida retirada del fondo del extractor 46 a la solución iónica que se recibe de la corriente de solución iónica en circulación (y de esta manera elevar la temperatura de la solución iónica a una temperatura predeterminada, por ejemplo entre 80-100 grados C) antes que se introduzca en el extractor 41 .

La porción de solución iónica que se recibe de la solución iónica en circulación puede variar dentro de un amplio intervalo dependiendo de la necesidad por eliminación de agua en un sistema de eliminación de C02 específico. Una porción conveniente puede calcularse con base, por ejemplo en la acumulación de agua en un sistema de eliminación de C02específico. La porción también puede ser variable en un sistema tal que variaciones, por ejemplo en el contenido de humedad de la corriente de gas de ingreso puedan compensarse.

La porción puede por ejemplo comprender en un intervalo de 0.01 -25%, tal como en el intervalo de 0.01 -10% o 0.01 -5%, del gasto de flujo de masa total de la solución iónica en circulación. Entre menor sea la porción dé solución iónica que se recibe, menor y menos costoso será el dispositivo de separación de gas-líquido que puede emplearse. En modalidades específicas, la porción de ía solución iónica que se recibe puede estar en un intervalo de 0.05-1% del gasto de flujo másico total de la solución iónica en circulación.

El dispositivo de separación de gas-líquido 40 se dispone en conexión fluida con la corriente de solución iónica en circulación del sistema de eliminación de C02.

La conexión fluida de preferencia puede incluir al menos una conexión fluida 48 configurada para dirigir una porción de la corriente de solución iónica en circulación a una entrada de líquido del dispositivo de separación de gas-líquido 40. La conexión fluida puede comprender una bomba y un dispositivo regulador de flujo que se opera para regular la cantidad de solución iónica que se alimenta al dispositivo de separación de gas-líquido 40.

La conexión fluida de preferencia puede incluir cuando menos una conexión fluida 49 configurada para alimentar la fase gas producida en el dispositivo de separación de gas-líquido 40 desde una salida de gas 44 del dispositivo de separación de gas-líquido 40 en la corriente de solución iónica en circulación del dispositivo de eliminación de C02 4.

El dispositivo de separación de gas-líquido 40 puede de preferencia incluir al menos una conexión de fluido 50 configurada para retirar la fase líquida producida en el dispositivo de separación de gas-líquido 40 mediante una salida de líquido 45.

Debido a que toda la solución iónica que circula en el sistema de I eliminación de C02 4 contiene agua, solución iónica para el dispositivo de separación de i gas-líquido 40 puede recibirse de, y reintroducirse en cualquier posición sobre la circulación de solución iónica. Ejemplos de posiciones sobre la circulación de solución iónica en donde la solución iónica puede recibirse y/o réintroducirse, incluyen el absorbente de C02 10, el regenerador 1 1 , el primer conducto de líquido 12 configurado para enviar solución iónica rica en C02 del absorbente de C02 al regenerador, y el segundo conducto de líquido 13 configurado para enviar solución iónica pobre en C02 desde el regenerador al absorbente de C02. , En una modalidad, la solución iónica para el dispositivo de separación de gas-líquido 40 puede recibirse de una porción rica en C02 de la corriente de solución iónica en circulación, por ejemplo de la solución iónica recolectada en el fondo del absorbente de C02 o del primer conducto de líquido configurado para enviar solución 5 iónica rica en C02 desde el absorbente de C02 al regenerador.

Una ventaja de esta modalidad es que la solución rica generalmente se proporciona a una presión cercana a la presión atmosférica, por ejemplo a una presión menor a 2 bar. Esto significa que el dispositivo de separación de gas-líquido 40 y las conexiones fluidas 48, 49 no requieren ser configuradas para operación a alta presión. i o Comparado con una modalidad en donde la solución iónica se recibe a alta presión, también significa que el calor requerido para separar la solución iónica en una fase líquida y una fase de gas, puede proporcionarse a una menor temperatura. Por lo tanto, en una modalidad en donde se recibe la solución iónica a una presión cercana a la presión atmosférica, el dispositivo de separación de gas-líquido 40 por ejemplo puede utilizar 15 vapor de baja presión o calentamiento eléctrico, para calentar la solución iónica, a fin de separar la solución iónica en una fase líquida y una fase de gas.

En una modalidad, la solución iónica para el dispositivo de separación de gas-líquido 40 puede recibirse de una porción pobre en C02 dé la corriente de solución iónica en circulación, por ejemplo de la solución iónica recoleptada en el fondo 29 del 20 regenerador 25 o del conducto líquido 13 configurado para enviar solución iónica pobre en C02 desde el regenerador al absorbente de C02 15.

Una ventaja de esta modalidad es que la solución pobre en general se proporciona con alta temperatura, tal como una temperatura en el intervalo de 50-200 grados C, ya que se ha sometido a calentamiento en el regenerador 25. Esto significa 25 que una cantidad relativamente baja de calor adicional puede requerirse para separar la solución iónica en una fase líquida y una fase de gas. El calor por ejemplo puede proporcionarse por vapor de presión media o por calentamiento eléctrico.

En una modalidad, la fase de gas producida por el dispositivo de separación de gas-líquido 40 puede reintroducirse en el regenerador o en un conducto líquido configurado para enviar una corriente de solución al regenerador. Una ventaja de esta modalidad es que el calor transferido a la fase de gas en el dispositivo de separación de gas-líquido 40 se utiliza para reducir indirectamente el requerimiento de calentamiento del regenerador 25. En otras palabras, el requerimiento de energía del dispositivo de separación de gas-líquido 40 puede reemplazar una porción del requerimiento de energía del regenerador 25. De acuerdo con esto, en esta modalidad, la operación del dispositivo de separación de gas-líquido 40 puede hacerse esencialmente neutra en energía.

Con referencia a las Figuras 2C y 2D, se propone un sistema de eliminación de C02 4 como se describió anteriormente, que incluye un dispositivo de separación de gas-líquido 40, que comprende un extractor 41 configurado para retirar agua de la solución iónica en circulación por extracción como se describió en detalle anteriormente.

La Figura 2C es una ilustración esquemática de una modalidad en donde la solución iónica recibida es solución iónica rica del fondo 20 del absorbente de C02 15 y en donde la fase de gas se reintroduce en el regenerador 25. ; En la modalidad de la Figura 2C, el dispositivo de separación de gas-líquido 40 comprende un extractor 41. El extractor 41 puede configurarse como, por ejemplo como un recipiente de acero de forma generalmente cilindrica configurado para operar dentro de un intervalo de presión de aproximadamente 1 -5 bar. El extractor 41 de preferencia está equipado con uno o más dispositivos d6 transferencia de masa convenientes (MTD) 42. Los MTD pueden, por ejemplo ser platos de válvulas, platos perforados o de cedazo, empaque estructurado, empaque aleatorio u otros materiales de empaque convenientes, o una combinación de los mismos. Un sistema/dispositivo de calentamiento 43 puede proporcionarse en el extractor 41 para calentar la solución iónica recibida por el extractor. El sistema de calentamiento puede calentarse por vapor con baja presión (típicamente con una presión en el intervalo de 4-8 bar), o, si la cantidad de calor requerido es muy baja para justificar la infraestructura para vapor a baja presión, mediante dispositivos/sistemas de calentamiento eléctrico. El extractor 41 de preferencia se configura para proporcionar suficiente calor a la solución iónica de manera tal que, a una presión en el intervalo de 1 -5 bar, componentes de bajo punto de ebullición, por ejemplo NH3 y C02, se transfieren a una fase de gas, mientras que componentes de alto punto de ebullición, por ejemplo agua, se recolectan en una fase líquida en el fondo 46 del extractor 41 . El extractor 41 se configura para descargar la fase de gas, que primordialmente contiene NH3 y C02, mediante una salida de gas 44, y la fase líquida, que contiene primordialmente agua, mediante una salida de líquido 45.

El extractor 41 se configura para recibir solución iónica pobre recolectada en el fondo del absorbente de C02 15. La velocidad a la cual la solución iónica pobre del absorbente de C02 15 se alimenta (gasto de alimentación) al extractor 41 por ejemplo es de aproximadamente 0.5% a 2.0% del gasto de alimentación eh el cual la solución iónica rica se alimenta al absorbente C02 15. La solución iónica recibida desde el absorbente C02 15 se pone en contacto mediante un MTD de líquido/gas' 42, de preferencia en un flujo a contra-corriente, con vapores ascendentes que se alimentan a o generan en el fondo del extractor 41 . La diferencia entre la presión parcial en equilibrio del amoniaco y C02 en la solución iónica que fluye hacia abajo dentro del extractor 41 y las presiones de vapor de amoniaco y C02 en la fase de vapor ascendente, resulta en la transición de amoniaco y C02 de líquido a la fase de vapor. Como resultado, se recolecta agua pura en el fondo 46 del extractor 41 y puede retirarse fácilmente de ahí sin retirar amoniaco. La fase de gas que comprende amoniaco y C02 extraídos y una cantidad residual de vapor sale del extractor 41 mediante una salida de gas 44 en la parte superior del extractor.

La fase líquida recolectada en el fondo 20 del absorbente de C02 15 generalmente tiene una temperatura en el intervalo de 10-30°C. La fase líquida recolectada en el fondo 46 del extractor 41 , en general tiene una temperatura en el intervalo de 80-100°C. Un cambiador de calor 47 puede proporcionarse para transferir calor desde la fase líquida retirada del fondo del extractor 41 a la solución iónica recibida desde el absorbente de C02 15 (y de esta manera elevar la temperatura de la solución iónica a una temperatura predeterminada, por ejemplo entre 50-80°C). Antes de que se introduzca al extractor 41 .

La fase de gas (C02, NH3, vapor de agua residual) del extractor 41 se envía de regreso, ya sea en forma parcial o completa, al regenerador 25. La fase líquida recolectada en el fondo 46 del extractor 41 de preferencia ¿erá agua o una solución acuosa con bajo contenido de NH3 y sin C02. Dependiendo del contenido de amoniaco residual en el agua, el agua puede enviarse a un extractor con lavado de agua o directamente a límites de batería (BL = battery limits). En c esta modalidad, el calor invertido substancial sino por completo se recupera en el recipiente regenerador 25 y/o en el cambiador de calor de efluente/alimentación pequeño 47. El requerimiento de calentamiento del regenerador 25 en general se proporciona por vapor de baja presión (4-8 bar), puede de esta manera ser reducido.

La FIG. 2D es una ilustración esquemática de una modalidad en donde la solución iónica recibida es solución iónica pobre desde el fondo 29 del regenerador 25 y en donde la fase de gas formado se reintroduce en el regenerador 25.

En la modalidad de la FIG. 2D, el dispositivo de separación de gas-líquido 40 comprende un extractor 41. El extractor 41 puede ser configurado tal como por ejemplo un recipiente de acero de forma más generalmente Cilindrica, configurado para operar dentro de un intervalo de presión de aproximadamente ,10-30 bar. El extractor 41 de preferencia se equipa con uno o más dispositivos de transferencia de masa (MTD) 42 convenientes. Los MTD pueden por ejemplo ser platos de válvulas, platos perforados o de cedazo, empaque estructurado, empaque aleatorio u otros materiales de empaque convenientes, o una combinación de los mismos. Un sistema/dispositivo de calentamiento 43 puede proporcionarse en el extractor 41 para calentar la solución iónica recibida por el extractor. El sistema de calentamiento puede calentarse por vapor de presión media (típicamente con una presión en el intervalo de 10-30bar), o, si la cantidad de calor requerido es muy baja para justificar la infraestructura para vapor de presión media, mediante dispositivos/sistemas de calentamiento eléctrico. El extractor 41 de preferencia se configura para proporcionar calor suficiente a la solución iónica de manera tal que a una presión en el intervalo 10-30 bar, componentes de bajo punto de ebullición por. ejemplo NH3 y C02 se transfieren a una fase de gas, mientras que componentes de alto punto de ebullición, por ejemplo agua, se recolectan en uiia fase líquida en el fondo del extractor. El extractor 41 se configura para descargar la fase de gas, que principalmente contiene NH3 y C02 mediante una salida de gas 44 y la fase líquida que contiene primordialmente agua, mediante una salida de líquido 45.

El extractor 41 se configura para recibir solución iónica pobre del regenerador 25. La velocidad en la cual la solución iónica pobre del regenerador 25 se alimenta (gasto de alimentación) al extractor 41 , por ejemplo es de aproximadamente 0.5% a 2.0% del gasto de alimentación en la cual la solución iónica rica se alimenta al regenerador 25. La solución iónica recibida desde el regenerador 25 se pone en contacto mediante MTD de líquido/gas 42, de preferencia en un flujo a contra-corriente, con los vapores ascendentes (vapores ascendentes deberán ser suficientes) alimentados a o generados en el fondo 46 del recipiente extractor 41. La diferencia entre la presión parcial en equilibrio del amoniaco y CO2 en la solución iónica que fluye hacia abajo dentro del recipiente extractor complementario o apéndice 41 , y las presiones de vapor de amoniaco y C02 en la fase de vapor ascendente, resulta en la transición de amoniaco y C02 del liquido a la fase de vapor. Como resultado, agua pura se recolecta en el fondo 46 del extractor 41 y puede retirarse fácilmente de ahí sin extraer amoniaco. La fase de gas que comprende amoniaco extraído y C02 y una cantidad residual de vapor sale del extractor 41 mediante una salida de gas 44 en la parte superior del extractor.

La fase líquida recolectada en el fondo 29 del regenerador 25, en general tiene una temperatura en el intervalo de 10-150 grados C. La fase líquida recolectada en el fondo 46 del extractor 41 en general tiene una temperatura en el intervalo de 150-250 grados C. Un cambiador de calor 47 puede proporcionarse para transferir calor desde la fase líquida retirada del fondo del extractor 41 a la solución iónica recibida del regenerador 25 (y de esta manera elevar la temperatura de la solución iónica a una I temperatura predeterminada, por ejemplo, entre 150-200 grados C) antes de que se introduzca al extractor 41.

La fase de gas (C02, NH3, vapor de agua residual) del extractor 41 se envía de regreso, ya sea en forma parcial o completa, al regenerador 25. La fase líquida recolectada en el fondo 46 del extractor 41 de preferencia será agua o una solución acuosa con bajo NH3 y sin C02. Dependiendo del contenido de amoniaco residual en el agua, el agua puede enviarse a un extractor con lavado de agua o directamente a límites de batería (BL). En esta modalidad, el calor invertido substancial o si no por completo, se recupera en el recipiente regenerador 25 y/o en el cambiador de calor de alimentación/efluente pequeño 47. El requerimiento de calentamiento del regenerador 25, generalmente que se proporciona por vapor de baja presión (4-8 bar), puede de esta manera ser reducido.

El sistema de eliminación de C02, puede opcionalmente además comprender un sistema de lavado con agua operativo para retirar cantidades en trazas de NH3 presentes en la corriente de gas que sale del absorbente de C02. Un ejemplo de un sistema de lavado con agua se ilustra esquemáticamente en la Figura 3. El sistema de lavado con agua 60 en general comprende un absorbente 61 (aquí referido como el absorbente de NH3) y un extractor 62 (referido aquí como el extractor de NH3). Durante el proceso de lavado con agua, una corriente de agua o una solución acuosa que tiene una concentración de NH3 menor a 5% en peso, se hace circular entre el absorbente de NH3 61 y el extractor de NH3 62.

En el absorbente de NH3 61 una corriente de ; gas agotada en C02 del absorbente de C02 15 se pone en contacto con la corriente de agua o una solución acuosa que tiene una concentración de NH3 menor a 5% en peso tal que NH3 se absorbe en la corriente de agua o solución acuosa. Al menos una porción del agua o su solución acuosa empleada en el absorbente de NH3 se retira y alimenta ¡el extractor NH3 62. En el extractor de NH3 62, una fase gaseosa que comprende NH3, se separa del agua o solución acuosa y retira del sistema de lavado con agua. Además de NH3, la fase gaseosa del extractor NH3 62 también puede contener vapor de agua, C02 y otros contaminantes de bajo punto de ebullición. La fase gaseosa separada que comprende NH3 puede regresarse a la solución iónica del sistema de eliminación de C02, por ejemplo al regenerador 25, para reducir al mínimo la pérdida de NH3; del sistema. El agua o solución acuosa de la cual NH3 se ha separado, se recicla al absorbente NH3 61 para utilizar en capturar más NH3 de una corriente de gas. : Como se describió anteriormente, el sistema de eliminación de C02 4 puede además comprender un sistema de lavado con agua 60, operativo para retirar cantidades en trazas de NH3 presente en la corriente de gas c|ue sale del absorbente de C02. En modalidades, el extractor 41 puede integrarse con el sistema de lavado con agua 60, tal que una corriente rica en NH3 del sistema de lavado con agua pueda dirigirse al extractor 41 y una corriente pobre en NH3 del extractor 41 puede dirigirse al sistema de lavado con agua 60.

En una modalidad ilustrada en la Figura 3, la fase líquida recolectada en el fondo del extractor 41 , es decir agua o una solución acuosa con bajo NH3 y sin C02, puede enviarse ya sea, en forma parcial o completa, al sistema de lavado con agua 60 para utilizar en absorber NH3 de la corriente de gas.

En modalidades, el extractor puede además configurarse para recibir otras pequeñas corrientes ricas en amoniaco que se generan por el sistema de eliminación de C02. Por ejemplo, en una modalidad que además comprende un sistema de lavado con agua 60 operativo para retirar cantidades en trazas de NH3 présentes en la corriente de gas que sale del absorbente C02, el extractor 41 además puede configurarse para recibir el reflujo del extractor con lavado de agua 62. Este arreglo proporciona la ventaja adicional de un destino conveniente para reciclar NH3 que ha dejado la corriente en circulación de solución iónica mediante la corriente de gas tratado.

En una modalidad adicional descrita generalmente en la Figura 3, el sistema de lavado con agua 60 comprende un condensador 63 configurado para recibir la corriente de gas producida por. el extractor de lavado con agua 62, y condensar el vapor de agua ahí contenido. El condensado acuoso, que también contiene NH3, recolectado en el condensador 63 se envía a la parte superior del extractor 41 junto con la solución iónica que proviene de la solución iónica en circulación. También, de esta corriente, el agua puede recuperarse como agua pura en el fondo del extractor 41 y el amoniaco y C02 contenidos en el condensado puede reciclarse al regenerador 25.

El uso del extractor 41 proporciónalas ventajas de: • Dirigir amoniaco que otra forma puede perderse del sistema, directamente de regreso al sistema/recipiente de regeneración.

· Permitir recuperación eficiente de calor empleado en el proceso de extracción.

Conforme el amoniaco recuperado se transfiere de regreso al sistema/recipiente de regeneración en forma de evaporado caliente, el calor consumido durante el proceso de extracción se recupera y utiliza eficientemente para llevar a cabo la regeneración de el o los procesos de captura de C02, reemplazando la porción correspondiente de demanda de calentamiento ahí. : • Permitir un control más efectivo del balance de agua del sistema.

Deberá enfatizarse que las modalidades anteriormente descritas de la presente invención, particularmente, cualesquiera modalidades "preferidas", son solamente ejemplos posibles de implementaciones, que solamente establecen una clara comprensión de los principios de la invención. Pueden hacerse muchas variaciones y modificaciones a la o las modalidades anteriormente descritas de la invención sin apartarse substancialmente del espíritu y principios de la invención. Todas estas modificaciones y variaciones se pretenden incluidas aquí dentro del alcance de esta descripción y la presente invención y protegidas por las siguientes reivindicaciones.

Claims (24)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema para retirar dióxido de carbono (C02) de una corriente de gas al poner en contacto la corriente de gas con una corriente de solución de amoniaco iónico en circulación para absorber C02 en la solución de amoniaco iónico, el sistema se caracteriza porque comprende: un sistema de captura que comprende un absorbente de CO2 configurado para recibir una corriente de gas que contiené C02 y hace contacto a la corriente de gas con una corriente de una solución de amoniaco iónico para formar una corriente de solución de amoniaco iónico rica en C02 y una solución de gas agotada en C02; un sistema de lavado con agua para retirar cantidades en trazas de amoniaco presente en la corriente de gas agotada en C02, el sistema de lavado con agua comprende un absorbente para poner en contacto la corriente de gas agotada en C02 con una corriente de agua a una solución acuosa para absorber amoniaco en la corriente de agua o solución acuosa, y un extractor para separar amoniaco del agua o solución acuosa; un sistema de regeneración que comprende un regenerador configurado para recibir una corriente de solución de amoniaco iónico rica en C02 del absorbente C02, y para separar C02 de la solución de amoniaco iónico para formar una corriente de solución de amoniaco iónico pobre en C02, antes de regreso de la corriente de solución de amoniaco iónico pobre en C02 al absorbente de C02; y un dispositivo de separación de gas-líquido, separado del extractor, configurado para recibir una; porción de la corriente de solución de amoniaco iónico en circulación para separación en una fase de gas rica en amoniaco y una fase líquida pobre en amoniaco, y reintroducir la fase de gas rica en amoniaco en la corriente de solución de amoniaco iónico en circulación.

2. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el dispositivo de separación de gas-líquido se configura para recibir solución de amoniaco iónico pobre en C02 de la corriente de solución de amoniaco iónico en circulación.

3. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el dispositivo de separación de gas-líquido se configura para recibir solución de amoniaco iónico pobre en C02 del regenerador.

4. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el dispositivo de separación de gas-líquido se configura para recibir solución de amoniaco iónico rico en C02 de la corriente de solución de amoniaco iónico en circulación.

5. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el dispositivo de separación de gas-líquido se configura para recibir solución de amoniaco iónico rica en C02 del absorbente de C02.

6. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el dispositivo de separación de gas-líquido se configura para reintroducir la fase de gas rica en amoniaco en una corriente de solución de amoniaco iónico para el regenerador.

7. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el dispositivo de separación de gas-líquido se configura para reintroducir la fase de gas rica en amoniaco en el regenerador.

8. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque además comprende una bomba de alta presión configurada para incrementar la presión de solución de amoniaco iónico en el regenerador a 2-150 bar o 10-30 bar.

9. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el dispositivo de separación de gas-líquido comprende un extractor.

10. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el dispositivo de separación de gas-líquido comprende un extractor calentado con vapor o por medios de calentamiento eléctrico'. '

1 1 . El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque además comprende un cambiador de calor configurado para calentar una porción de la corriente de solución de amoniaco iónico en circulación utilizando la fase líquida pobre en amoniaco.

12. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque dentro del absorbente, la corriente de gas agotada en C02 hace contacto a una corriente de agua o una solución acuosa que tiene una concentración de amoniaco menor a 5% en peso. '

13. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el absorbente se configura para recibir al menos una porción de la fase líquida pobre en amoniaco del dispositivo de separación de gas-líquido.

14. Método para retirar dióxido de carbono (CC½) de una corriente de gas al poner en contacto la corriente de gas con una corriente de solución de amoniaco iónico en circulación para absorber C02 en la solución de amoniaco iónico, el método se caracteriza porque comprende las etapas de: a) poner en contacto una corriente de solución de amoniaco iónico con una corriente de gas que contiene C02, para formar una corriente rica en C02 de solución de amoniaco iónico y una corriente de gas agotado en C02, b) retirar cantidades en trazas de amoniaco presente en la corriente de gas agotado en C02 al poner en contacto la corriente de gas agotada en C02 con una corriente de agua o una solución acuosa para absorber amoniaco en la corriente de agua o solución acuosa, c) separar amoniaco del agua o solución acuosa, d) retirar al menos una porción de C02 de la corriente rica en C02 de solución de amoniaco iónico, para formar una corriente pobre en C02 de solución de amoniaco iónico, y e) reciclar al menos una porción de la solución de amoniaco iónico pobre en C02 al reducir el ' contenido de agua de la corriente en circulación de solución de amoniaco iónico al retirar una porción de la corriente de solución de amoniaco iónico en circulación, separar la solución de amoniaco iónico retirada en una fase de gas rica en amoniaco y una fase de liquido pobre en amoniaco, y reintroducir la fase de gas rica en amoniaco en la corriente de solución de amoniaco iónico en circulación.

15. Método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la porción de solución de amoniaco iónico retirada está en el: intervalo de 0.01 -25% en volumen del volumen total de corriente de solución de amoniaco iónico en circulación.

16. Método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la fase líquida pobre en amoniaco comprende una solución acuosa que contiene menos de 5% en peso de amoniaco.

17. Método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la solución de amoniaco iónico retirada es solución de amoniaco iónico rica en C02.

18. Método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la solución de amoniaco iónico retirada es solución de amoniaco iónico pobre en C02.

19. Método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la fase de gas rica en amoniaco se reintroduce en una corriente que subsecuentemente se somete a calentamiento.

20. Método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la fase líquida pobre en amoniaco se retira de la corriente en circulación de solución de amoniaco iónico.

21 . Método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el recidado de al menos una porción de la solución de amoniaco iónico pobre en C02 se realiza en un extractor.

22. Método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el extractor se calienta por vapor o por medios de calentamiento eléctrico.

23. Método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la eliminación de al menos una porción de C02 de la corriente rica en C02 de solución de amoniaco iónico para formar una corriente pobre en C02 de solución de amoniaco iónico, se realiza en un regenerador, y el método además comprende introducir la fase de gas rica en amoniaco en el regenerador.

24. Método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque además comprende someter a presión la fase de gas rica en amoniaco antes de introducirla en el regenerador.