MX2012003173A - Metodo y sistema para eliminar bioxido de carbono de un gas de proceso. - Google Patents

Metodo y sistema para eliminar bioxido de carbono de un gas de proceso.

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Abstract

Se describe un método para retirar bióxido de carbono de un gas de proceso, el método comprende: poner en contacto una solución amoniacal con el gas de proceso en un montaje de absorción 101, la solución amoniacal captura por lo menos una parte del bióxido de carbono del gas de proceso, en donde la proporción molar, R, de amoníaco al bióxido de carbono en la solución amoniacal se controla tal que sustancialmente no ocurre precipitación de sólidos dentro del montaje de absorción 101; permitir que la solución amoniacal incluyendo el bióxido de carbono capturado salga del montaje de absorción 101; enfriar la solución amoniacal que ha salido del montaje de absorción, en donde por lo menos una parte del bióxido de carbono capturado se precipita como sal sólida; separar por lo menos una parte de la sal precipitada de la solución amoniacal; calentar la solución amoniacal de la cual por lo menos una parte de la sal precipitada se ha separado, tal que sustancialmente no hay presentes sólidos en la solución amoniacal calentada; y permitir que la solución amoniacal calentada vuelva a entrar al montaje de absorción 101. También se describe un sistema para eliminar bióxido de carbono de un gas de proceso.

Description

MÉTODO Y SISTEMA PARA ELIMINAR BIÓXIDO DE CARBONO DE UN GAS DE PROCESO REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud corresponde a una Continuación-en-Parte de la Solicitud de Patente de los E.U.A. No. de Serie 12/622,653, presentada l 20 de noviembre del 2009, y es una Continuación-en-Pate de la Solicitud de Patente de los E.U.A. No. de Serie 12/560.004, presentada el 15 de septiembre de 2009, ambas se incorporan aquí como referencia eri su totalidad.
CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a un método para la eliminación de bióxido de carbono de un gas de proceso' al contactar el gas de proceso con una solución amoniacal.
ANTECEDENTES La mayoría de la energía empleada en el mundo actualmente se deriva de la combustión de combustibles que contienen carbono e hidrógeno tales como carbón, petróleo, y gas natural, así como otros combustibles orgánicos. Dicha combustión genera gases de combustión que contienen niveles altos de bióxido de carbono. Debido a preocupaciones respecto al calentamiento global, existe una demanda que se incrementa por la reducción de emisiones de bióxido de carbono a la atmósfera, por lo que se han desarrollado métodos para eliminar el bióxido de carbono de los gases de combustión antes de liberar el gas a la atmósfera.
WO 2006/022885 (Solicitud de Patente de los E.U.A. No. de Serie 1 1 /632.537, presentada el 16 de enero del 2007, y que se incorpora aquí por referencia en su totalidad) describe uno de esos métodos para eliminar bióxido de carbono de un gas de combustión, dicho método incluye capturar bióxido de carbono del gas de combustión en un absorbente de C02 mediante una solución o fango amoniacal. El C02 se absorbe por la solución amoniacal en el absorbente a una temperatura reducida de entre 0°C y 20°C, después de la cual la solución amoniacal se regenera en un regenerador bajo presión y temperatura elevadas para permitir que el C02 escape de la solución amoniacal como bióxido de carbono gaseoso de alta pureza.
COMPENDIO Un objetivo de la presente invención es mejorar el método de absorción de bióxido de carbono con una solución amoniacal.
Este objetivo, así como otros objetivos qué serán claros a partir de la siguiente discusión, de acuerdo con un aspecto logrado por un método de eliminación de bióxido de carbono de un gas de proceso, el método comprende: contactar una solución amoniacal con el gas de proceso en un montaje de absorción, la solución amoniacal captura al menos una parte del bióxido de carbono del gas de proceso, en donde la proporción molar, , de amoníaco a bióxido de carbono en la solución amoniacal se controla de manera tal que substancialmente no ocurre precipitación de sólidos dentro del montaje de absorción; permitiendo que la solución amoniacal que incluye el bióxido de carbono capturado salga del montaje de absorción; enfriar la solución amoniacal que ha salido del montaje de absorción, en donde al menos una parte del bióxido de carbono capturado se precipita como sal sólida; separar al menos una parte de la sal precipitada de la solución amoniacal; calentar la solución amoniacal desde la cual al menos una parte de la sal precipitada se ha separado, de manera que substancialmente ningún sólido se presenta en la solución amoniacal calentada; y permitir que la solución amoniacal calentada se reintroduzca al montaje de absorción.
El montaje de absorción puede comprender uno o varios absorbentes, tales como etapas de absorción. Una pluralidad de absorbentes del montaje de absorción se pueden configurar juntos en un marco o carcaza común, o configurados separados entre sí conectados únicamente mediante tubería, conductos, etc. En su diseño más sencillo, el montaje de absorción puede comprender un solo absorbente. Este diseño simple puede también simplificar el método de eliminación de bióxido de carbono y reducirá los costos de mantenimiento del montaje. El o los absorbentes pueden ser de cualquier diseño que permita que se lleve a cabo contacto directo entre la solución amoniacal y el gas de proceso dentro del absorbente.
Al contactar la solución amoniacal con el gas de proceso, el bióxido de carbono puede retirarse del gas de proceso y capturarse por la solución amoniacal al cruzar la interfase formada entre el gas de proceso y la solución amoniacal.
Existe un límite respecto a cuánto bióxido de carbono puede capturar la solución amoniacal, es decir, cuando la solución amoniacal alcanza saturación. Este límite depende por ejemplo de la presión y temperatura de la solución. Al enfriar la solución amoniacal, la habilidad de la solución para disolver el bióxido de carbono se reduce, por lo que al menos una parte del bióxido de carbono capturado se precipita como una sal sólida. Incluso si la solución amoniacal no ha alcanzado saturación en el montaje de absorción y no se han precipitado sólidos antes del enfriamiento de la solución, el enfriamiento de la solución amoniacal puede permitir la precipitación de bióxido de carbono capturado en la forma de una sal sólida. Por lo tanto, al menos parte del bióxido de carbono capturado puede separarse de la solución amoniacal, por ejemplo, por un separador al retirar al menos una parte de los sólidos precipitados.
La solución amoniacal después de la separación puede saturarse con bióxido de carbono ya que solamente el bióxido de carbono en forma sólida precipitada se elimina, no el bióxido de carbono disuelto en la solución. Al calentar la solución amoniacal la habilidad de la solución de disolver bióxido de carbono se incrementa, aunque la proporción molar R .no ha cambiado, permitiendo que la solución amoniacal regrese al montaje de absorción para capturar más bióxido de carbono sin precipitación de sólidos.
Al enfriar la solución amoniacal, retirar los sólidos, y recalentar la solución, la mayoría de la solución amoniacal puede regresar al montaje de absorción para capturar más bióxido de carbono sin precipitación de sólidos. Por lo tanto, no hay necesidad de regenerar la corriente de solución completa. En vez de eso, el volumen mucho menor de sólidos, y opcionalmente un poco de solución, retirados por separación y que tienen una concentración mucho mayor de bióxido de carbono pueden transferirse a un regenerador. Ya que el regenerador aplica presión y temperatura incrementadas al material sólido, solución, suspensión o fango que se regenera para poder obtener dejando bióxido de carbono de alta pureza, el consumo de energía se reduce mucho si el volumen de la solución, suspensión o fango se reduce y la concentración de bióxido de carbono aumenta.
También, al inducir la precipitación de sólidos al enfriar la solución amoniacal, bióxido de carbono en la forma de sal sólida puede retirarse de la solución amoniacal aunque la solución amoniacal que sale del montaje de absorción no contiene sólidos precipitados, es decir, la solución amoniacal que sale del montaje de absorción puede ser rica en bióxido de carbono pero no completamente saturada o sobresaturada y aún permitir la eliminación de bióxido de carbono en forma sólida, por ejemplo, un separador. Esto implica que la precipitación de sólidos dentro del montaje de absorción y el absorbente pueden evitarse en comparación con si no se hubiera llevado a cabo enfriamiento.
La precipitación de sólidos en el montaje de absorción puede ser indeseable ya que los sólidos pueden atascar tuberías, válvulas, bombas, absorbentes etc., y pueden también incrementar el desgaste del montaje de absorción debido a la abrasión incrementada por el flujo de solución amoniacal. Si no hay precipitación en el montaje de absorción, el montaje de absorción puede no tener que diseñarse para ajustarse para partículas sólidas en la solución amoniacal a través del cual el montaje de absorción puede diseñarse en una manera más simple y barata y para una captura de bióxido de carbono más eficiente, por ejemplo, por un material de empaque más efectivo en el absorbente si un material de empaque se utiliza, cuyo material de empaque podría de otra forma atascarse y resultar en una caída de presión excesiva. También, el mantenimiento del montaje de absorción puede reducirse enormemente.
La cantidad de bióxido de carbono capturado en lo referente a la cantidad de amoníaco en la solución amoniacal se ilustra con el cociente molar R entre el amoníaco (NH3) y el bióxido de carbono (C02) presente en la solución amoniacal, es decir R=[NH3]/[C02]. De acuerdo al presente método, R se mantiene a un nivel de manera que substancialmente no ocurre precipitación dentro del montaje de absorción; controlar el R de la solución amoniacal de manera que no ocurra ninguna precipitación de sal sólida dentro del montaje de absorción puede lograrse de muchas maneras diferentes, tales como al controlar el caudal o el caudal de la solución amoniacal que sale del montaje de absorción y así controlar el caudal de la solución amoniacal que se reintroduce al montaje de absorción, al controlar la temperatura a la cual la solución amoniacal se enfría para inducir la precipitación así como controlar la temperatura a la cual la solución amoniacal se calienta antes de reintroducirse al montaje de absorción, al controlar un flujo de solución amoniacal que tiene un valor R por encima del umbral de precipitación en el montaje de absorción diferente al del flujo de la solución amoniacal separada que se reintroduce y/o al controlar la o las temperaturas del montaje de absorción y sus partes diferentes.
La proporción molar, R, de amoníaco a bióxido de carbono en el montaje de absorción se mantiene a un nivel de manera que no ocurre substancialmente ninguna precipitación dentro del montaje de absorción a la temperatura y presión de la solución amoniacal en el montaje de absorción. Esto implica que la proporción molar R de la solución amoniacal que sale del montaje de absorción también es lo suficientemente alto para evitar la precipitación. Así, R de la solución que sale del montaje de absorción puede ser de al menos 1.8, más preferiblemente al menos 1.9, tal como aproximadamente 1.95 para evitar precipitación a la temperatura de operación del montaje de absorción.
La temperatura de la solución amoniacal que sale del montaje de absorción puede estar entre 10°C y 25°C, tal como entre 15°C y 20°C, en cuyo rango de temperatura la solución amoniacal se satura en una R de aproximadamente 1.95. Puede ser indeseable tener una temperatura menor ya que entonces menos bióxido de carbono puede capturarse antes de que la solución alcance saturación y la sal sólida se precipite. En otras palabras, la R de saturación será más alta. También puede ser indeseable tener una temperatura mayor ya que demasiado amoníaco puede entonces evaporarse de la solución amoniacal, disminuyendo la R de la solución y reduciendo la cantidad de bióxido de carbono que puede capturarse por la solución amoniacal antes de la saturación y de la precipitación, así como la contaminación del gas de proceso.
Puede ser ventajoso operar el montaje de absorción con una R de la solución amoniacal que sale que está cercana a saturación, tal como una R menor que 4.0, convenientemente menor que 2.5, más preferiblemente menor que 2.0, tal como 1 .95. Esto implica que la solución amoniacal puede emplearse a, o cerca de, su potencial completo,, capturando tanto bióxido de carbono como sea posible sin ninguna precipitación, haciendo el método de eliminación de bióxido de carbono más eficiente.
Después de calentar la solución amoniacal, después de la separación de sólidos, la solución amoniacal se reintroduce al montaje de absorción. La solución amoniacal que se reintroduce al montaje de absorción puede tener un valor R similar al valor R de la solución amoniacal que sale del montaje de absorción, ya que tanto el amoníaco como el bióxido de carbono capturado se han eliminado de la solución amoniacal debido a precipitación y separación. Así, la solución amoniacal que se reintroduce al montaje de absorción puede tener una R de al menos 1.8 convenientemente al menos 1 .9, tal como al menos 1.95. En analogía, la solución amoniacal que se reintroduce al montaje de absorción puede tener una R menor que 4.0, convenientemente menor que 2.5, más preferiblemente menor que 2.0, tal como 1.95, Sin embargo, si principalmente se precipita el bicarbonato del amonio, el valor de R de la solución amoniacal que se reintroduce puede ser mayor que el valor R dé la solución que sale, tal como un valor R de al menos 2.0, convenientemente al menos 2.2, tal como al menos 2.5.
La temperatura a la que la solución amoniacal que ha salido del montaje de absorción se enfría puede ser convenientemente entre 0°C y 7°C, tal como entre 2°C y 5°C.
La captura de bióxido de carbono por la solución amoniacal puede ser exotérmica, debido a que la solución puede ser calentada durante su captura de bióxido de carbono. Puede así ser conveniente para la solución amoniacal que se reintroduce al , montaje de absorción tener una temperatura inferior que la solución amoniacal que sale del montaje de absorción. También puede ser conveniente mantener baja la temperatura de la solución amoniacal para evitar la evaporación del amoníaco a una etapa gaseosa. Mientras que se captura el bióxido de carbono, la temperatura de la solución se incrementa por lo que la capacidad de la solución para capturar bióxido de carbono sin precipitación también se incrementa. Puede por lo tanto ser conveniente controlar la temperatura de la solución amoniacal que se reintroduce al montaje de absorción de manera que toda, o al menos una parte o fracción de la misma, tiene una temperatura de entre 0°C y 10°C, por ejemplo entre de 3°C y 7°C.
La R de la solución amoniacal en el montaje de absorción puede al menos parcialmente controlarse al introducir una cantidad controlada de la solución amoniacal que tiene una R que es mayor que la R de la solución amoniacal que sale del montaje de absorción, tal como entre 2.2 y 5.0, aparte de la solución amoniacal qué se reintroduce al montaje de absorción. Esta solución amoniacal puede, por ejemplo, ser una solución amoniacal pobre en bióxido de carbono de un regenerador o ser una solución amoniacal fresca que no se ha reciclado.
De acuerdo con otro aspecto de las presentes descripciones, se proporciona un sistema de eliminación de bióxido de carbono de un gas de proceso, el sistema comprende: un montaje de absorción configurado para permitir contacto entre el gas de proceso y una solución amoniacal dentro del montaje de absorción de manera que al menos una parte del bióxido de carbono del gas de proceso se captura por la solución amoniacal, y el montaje de absorción se configura para, con respecto a la solución amoniacal, solo ajustar a la solución amoniacal sin sólidos; un primer intercambiador térmico configurado para enfriar la solución amoniacal incluyendo bióxido de carbono capturado después de que ha salido del montaje de absorción; un separador configurado para eliminar al menos una parte de cualquier sólido en la solución amoniacal enfriada; un segundo intercambiador térmico configurado para calentar la solución amoniacal después de que ha salido del separador; y conectar por tuberías y/o conductos, y configurar para permitir un flujo de la' solución amoniacal entre, el montaje de absorción y el primer intercambiador térmico, el primer intercambiador térmico y el separador, el separador y el segundo intercambiador térmico, así como el segundo intercambiador térmico y el montaje de absorción.
Puede ser conveniente utilizar el sistema de eliminación de bióxido de carbono al llevar a cabo el método discutido anteriormente.
Puede ser conveniente configurar el primer y segundo intercambiadores térmicos para cooperar entre sí de manera que la solución amoniacal que se enfría en el primer intercambiador térmico se enfría al menos parcialmente por la solución amoniacal que se calienta en el segundo intercambiador térmico como medio de enfriamiento, y la solución amoniacal que se calienta en el segundo intercambiador térmico se calienta al menos parcialmente por la solución amoniacal que se enfría en el primer intercambiador térmico como medio de calentamiento. Esto puede conducir á una reducción de la energía requerida para operar el sistema.
El sistema para la eliminación de bióxido de carbono de un gas de proceso puede además comprender un sistema de control configurado para controlar la proporción molar (R) de NH3-a-C02 de la solución amoniacal de manera que substancialmente ninguna precipitación de sólidos ocurra con el montaje de absorción cuando el montaje de absorción está en uso.
La anterior discusión con referencia al método está en partes aplicables también relevantes al sistema. Se hace referencia a esa discusión.
El montaje de absorción del sistema puede en una modalidad comprender: una primera etapa de absorción configurada para recibir el gas de proceso y contactarlo con una primera parte de la solución amoniacal; una segunda etapa de absorción configurada para recibir gas de proceso que ha pasado la primera etapa de absorción y contactarlo con una segunda parte de la solución amoniacal; un recipiente colector; y un segundo recipiente colector; en donde la primera etapa de absorción comprende un receptáculo de recolección de líquido para recolectar la solución amoniacal de la primera etapa de absorción y enviarla al primer recipiente colector, y dicha segunda etapa de absorción comprende un receptáculo de recolección de líquido configurado para recolectar la solución amoniacal de la segunda etapa de absorción y enviarla al segundo recipiente colector.
Un montaje de absorción de múltiples etapas, en donde un número de etapas de absorción diferentes, es decir, absorbentes, operan bajo diferentes condiciones pero configurados en el mismo marco o carcasa, pueden a menudo constituir una alternativa superior a múltiples absorbentes de una sola etapa configurados en serie. Ventajas del montaje de absorción de múltiples etapas incluyen, por ejemplo, costos capitales más bajos para recipientes, empaque y cimientos.
Esta modalidad se basa en el conocimiento de que la eficiencia y versatilidad de un montaje de absorción de múltiples etapas puede mejorarse significativamente por la división del colector del montaje de absorción en dos o más secciones separadas, aquí referidas como recipientes colectores. Cada uno de los recipientes colectores se configura para recibir solución amoniacal usada de una o más. etapas de absorción predeterminadas. El uso de múltiples recipientes colectores facilita el reciclaje de la solución amoniacal usada dentro del montaje de absorción ya que la solución amoniacal de una o más otras etapas de absorción que tienen composición y propiedades similares pueden recolectarse en un primer recipiente colector, mientras que la solución amoniacal de una o más etapas de absorción que tienen composición y propiedades similares, diferentes a la composición y propiedades de la solución amoniacal recolectada en el primer recipiente colector, puede recolectarse en un recipiente colector. La solución amoniacal recolectada en el primer y segundo recipientes colectores puede reciclarse, posiblemente después de ajuste de la composición y propiedades de la solución respectiva a una etapa de absorción deseada. Así, el uso de múltiples recipientes colectores permite que las condiciones de operación, tales como por ejemplo temperatura, composición y gasto de la solución amoniacal, de cada etapa de absorción varíen dentro de un amplio rango.
El sistema puede además comprender un sistema de control configurado para mantener la proporción molar R de la solución amoniacal en el primer recipiente colector dentro de un rango de 1 .8 a 2.5.
El sistema puede además comprender un sistema de control configurado para mantener la proporción molar R de la solución amoniacal en el segundo recipiente colector dentro de un rango de 2.0 a 4.5.
El sistema puede además comprender un sistema de control configurado para mantener la temperatura del primer recipiente colector dentro de un rango de 10 a 25°C, convenientemente dentro de un rango de 15-20°C.
El sistema puede además comprender un sistema de control configurado para mantener la temperatura del segundo recipiente colector dentro de un rango de 10 a 25°C, convenientemente dentro de un rango de 15-20°C.
El sistema puede comprender un solo sistema de control configurado para mantener la temperatura y/o el valor R del primer y/o segundo recipientes colectores, o el sistema puede comprender sistemas de control separados para mantener temperaturas y valores R, o para mantener el primer y el segundo recipientes colectores.
En una modalidad, el sistema de control comprende un dispositivo configurado para introducir NH3 o un medio que tiene una R mayor que la R de la solución amoniacal en al menos uno de los recipientes colectores en la solución amoniacal de dicho recipiente colector.
Lo anteriormente descrito y otras características se ejemplifican por las siguientes figuras y su descripción detallada.
BREVE DESCRIPCIÓN DEL DIBUJO Ahora con referencia a la figura, que es una modalidad ejemplar: La Figura 1 es un diagrama que ilustra en forma general una modalidad de un sistema de captura de C02 que incluye un montaje de absorción de múltiples etapas con dos recipientes colectores.
DESCRIPCIÓN DETALLADA El gas de proceso puede ser cualquier tipo de gas de proceso que contiene bióxido de carbono, tal como gas de proceso de cualquier dispositivo de combustión tales como hornos, calentadores de proceso, incineradoras, calderas en bloque, y calderas de planta de energía.
La solución amoniacal puede ser cualquier tipo de solución que contiene amoníaco, tal como una solución líquida, especialmente una solución acuosa. El amoníaco en la solución amoniacal puede estar en la forma de iones de amonio y/o amoníaco molecular disuelto.
La captura de C02 del gas de proceso por la solución amoniacal puede lograrse por la solución amoniacal al absorber o disolver el CG2 en cualquier forma, tal como en la forma de C02 molecular disuelto, carbonato o bicarbonato.
Los sólidos formados en la solución amoniacal pueden ser principalmente carbonato de amonio y bicarbonato de amonio, especialmente bicarbonato de amonio.
El sistema de eliminación de bióxido de carbono comprende tubería y/o otros conductos que conectan las partes diferentes del sistema y se configura para permitir que la solución amoniacal y el gas de proceso, respectivamente, fluyan a través del sistema como se requiera. La tubería puede comprender válvulas, bombas, boquillas, etc. como sea apropiado para controlar el flujo de la solución amoniacal y el gas de proceso, respectivamente.
El o varios absorbentes del montaje de absorción pueden tener cualquier diseño que permita que la solución amoniacal entre en contacto con el gas de proceso. Puede ser conveniente con un diseño de absorbente en la forma de una columna, en donde la solución amoniacal fluye desde la parte superior de la columna a la parte inferior de la columna y el gas de proceso fluye desde la parte inferior de la columna a la parte superior de la columna, así la solución y el gas pueden encontrarse y mezclarse entre sí en la columna, creando una interfase entre la solución y el gas a través de los cuales la inferíase de bióxido de carbono puede transportarse desde el gas a la solución. El contacto gas/solución puede aumentarse, es decir, el área de interfase puede incrementarse, al utilizar un empaque en la columna, mejorando así la captura de bióxido de carbono. Los flujos respectivos del gas de proceso y la solución amoniacal en el mismo, así como a y de, el montaje de absorción pueden controlarse por al menos un sistema de bombeo y/o por acción de la gravedad.
Si un absorbente en la forma de una columna se emplea, el gas de proceso puede introducirse a la columna mediante una tubería conectada a la parte inferior de la columna, viajar hacia arriba a través de la columna y salir de la columna mediante una tubería conectada a la parte superior de la columna, y la solución amoniacal puede introducirse mediante una tubería conectada a la parte superior de la columna, transportarse hacia abajo a través la columna por acción de la gravedad y salir de la columna mediante una tubería conectada a la parte inferior de la columna. La solución amoniacal y/o el gas de proceso pueden adicionalmente recircularse en la columna. Si la solución amoniacal se recircula, la solución amoniacal puede en forma alterna introducirse en la columna en la parte inferior de la columna en lugar de en la parte superior de la columna, permitiendo que un bucle de recirculación transporte la solución a la parte superior de la columna. La columna puede asociarse con un sistema de bombeo para realizar la recirculación.
Para poder controlar la temperatura de la columna, al menos un intercambiador térmico puede asociarse con la columna. El intercambiador térmico puede, por ejemplo, formar parte de un bucle de recirculación para la solución amoniacal. Ya que la captura de bióxido de carbono por la solución amoniacal es una reacción exotérmica, el intercambiador térmico puede emplearse para enfriar la solución amoniacal para mantener el interior del absorbente a una temperatura deseada y substancialmente constante.
Dependiendo del diseño de y las demandas sobre el montaje de absorción, puede ser conveniente usar una pluralidad de absorbentes para eliminar una cantidad deseada de bióxido de carbono del gas de proceso.
Si una pluralidad de absorbentes se emplean, pueden tener diseños ¡guales o diferentes. Los absorbentes pueden conectarse en serie entre sí para permitir que el gas de proceso y/o la solución amoniacal fluyan en serie desde un absorbente a otro absorbente. Sin embargo, deberá notarse que el gas y la solución pueden fluir en diferentes direcciones entre los absorbentes conectados en serie. Si, por ejemplo, un montaje de absorción comprende tres absorbentes conectados en serie, denotados x, y y z, el flujo de gas puede ser del absorbente x al absorbente y al absorbente z, mientras que el flujo de la solución amoniacal puede ser por ejemplo del absorbente y al absorbente x al absorbente z o en cualquier otro orden.
El enfriamiento y/o calentamiento, respectivamente, de la solución amoniacal puede llevarse a cabo por ejemplo con intercambiadores térmicos, pero cualquier otro medio de calentar y/o enfriar un flujo líquido puede ser alternativamente o adicionalmente empleado. Se ha descubierto que podría ser ventajoso al menos parcialmente llevar a cabo el enfriamiento y el calentamiento por medio de los mismos intercambiadores térmicos, en cuyo intercambiador térmico la solución amoniacal que sale del montaje de absorción es el medio de calentamiento y la solución amoniacal de la cual se ha separado la sal precipitada es el medio de enfriamiento. Así, la energía puede conservarse. Utilizando la solución amoniacal enfriada y separada como un medio de enfriamiento para enfriar la solución amoniacal que ha salido del montaje de absorción podría no ser suficiente para enfriar la solución amoniacal que ha salido del montaje de absorción, por lo que podría ser conveniente utilizar adicionalmente un medio de enfriamiento regular, tal como agua fría. El medio de enfriamiento regular puede conectarse al mismo intercambiador térmico que la solución amoniacal separada, o a un intercambiador térmico separado. Por lo tanto, la solución amoniacal que sale del montaje de absorción puede enfriarse primero por la solución amoniacal del separador y luego enfriarse adicionalmente mediante el medio de enfriamiento regular, o viceversa. En forma alterna, la solución amoniacal no se emplea como un medio de enfriamiento o calentamiento, sino que se utilizan en su lugar medios de enfriamiento y calentamiento regulares.
La separación puede lograrse por cualquier medio para separar partículas sólidas de un líquido, pero podría ser conveniente usar un separador. Dicho separador puede ser cualquier tipo de separador capaz de separar, y por lo tanto eliminar, partículas sólidas o material de la solución amoniacal. Dependiendo de los requerimientos del separador, podría ser conveniente utilizar un separador en la forma de un hidrociclón. Un hidrocíclón puede ser una forma eficiente de eliminar sólidos de la solución amoniacal. La suspensión o fango de la solución amoniacal que comprende sólidos se introduce al hidrociclón en donde la suspensión o fango se separa en una solución superior reducida en, o libre de, sólidos y un flujo inferior rico en sólidos. Se ha descubierto que puede ser conveniente con un contenido de sólidos de la solución amoniacal que comprende sólidos que se introducen al hidrociclón de entre 5% a 10% en peso de la solución amoniacal que comprende sólidos que se introducen al hidrociclón. Idealmente, en forma substancial todos los sólidos se eliminan de la solución amoniacal, produciendo una solución superior substancialmente libre de sólidos. Se ha encontrado que podría ser conveniente con un contenido de sólidos de la solución superior de e entre 0% 'y 1 % en peso de la solución superior. Puede permitirse que el flujo inferior también contenga un poco de solución líquida para poder facilitar el transporte de sólidos en una corriente líquida, así un poco de solución amoniacal también puede separarse al flujo inferior. La cantidad de líquido en el flujo inferior puede ser suficiente para transportar los sólidos en una corriente líquida pero sin reducir la concentración de bióxido de carbono más de lo necesario para permitir este transporte. El flujo inferior puede ser una suspensión o fango que sale, dejando la solución amoniacal.
Sin importar el tipo de separador empleado, puede ser conveniente que la mayoría o substancialmente todos los sólidos se eliminen de la solución amoniacal a una suspensión o fango que sale, en cuya suspensión o fango la cantidad de líquido se ha balanceado para permitir la transportación de los sólidos en una corriente líquida pero sin reducir la concentración de bióxido de carbono más de lo necesario para permitir este transporte. Podría ser conveniente el tener un contenido de sólidos de al menos 10% en peso de la suspensión o fango que sale, tal como entre 10% y 20% en peso de la suspensión o fango que sale.
Con referencia a la Figura ' 1 , una modalidad de conformidad con la presente descripción será descrita.
En esta modalidad un sistema de captura de C02 se proporciona que incluye tres (3) etapas de absorción, es decir, tres absorbentes. Sin embargo, es posible incluir más o menos etapas de absorción en el sistema de captura para configurarlas en forma diferente en relación entre sí.
Con referencia a la Figura 1 , se proporciona un montaje de absorción 101 en la forma de un solo recipiente de absorción. El montaje de absorción 101 se configura para recibir una corriente de gas de proceso mediante una entrada 102 localizada cerca de la parte inferior del recipiente 101 y para permitir que la corriente de gas de proceso pase hacia arriba y a través del montaje de absorción 101 para salir mediante una salida 103 localizada cerca de la parte superior del recipiente 101 .
La corriente de gas de proceso que se introduce al montaje de absorción 101 típicamente contendrá menos de uno por ciento de humedad y bajas concentraciones de S02, S03, HCI, y materia partícula que típicamente se eliminará mediante sistemas de control de contaminación de aire (no mostrados) corriente arriba del sistema de captura de C02.
El montaje de absorción 101 se configura para absorber CO2 que podría estar contenido en una corriente de gas de proceso, utilizando una solución amoniacal. En una modalidad, la solución amoniacal puede estar compuesta de, por ejemplo, iones de agua y amonio, iones de bicarbonato, iones de carbonato, y/o iones de carbamato.
El sistema de captura de C02 comprende tres etapas de absorción 104, 105 y 106, la primera y tercera etapas de absorción 104 y 106 se conectan a un primer recipiente colector 107, y la segunda etapa de absorción 105 se conecta a un segundo recipiente colector 108 en una manera descrita con detalle a continuación.
El sistema de captura de C02 comprende dos recipientes colectores de solución amoniacal separados 107 y 108, referidos aquí como el primer (107) y segundo (108) recipiente colector. El término "separar" generalmente significa que la solución amoniacal en el primer recipiente colector 107 no está en contacto líquido continuo con la solución amoniacal en el segundo recipiente colector 108. Aunque el primer y segundo recipientes colectores no están en contacto líquido continuo, el sistema puede además comprender un conducto 109 para transferir solución amoniacal del segundo recipiente colector 108 al primer recipiente colector 107.
El primer recipiente colector 107 se configura para recibir solución amoniacal usada desde la primera etapa de absorción 104 mediante el receptáculo de recolección de líquido 1 10, y desde la tercera etapa de absorción 106 mediante el receptáculo de recolección de líquido 112. El segundo recipiente colector 108 se configura para recibir solución amoniacal usada de la segunda etapa de absorción 105 mediante el receptáculo de recolección de líquido 11 1. El **primer recipiente colector se configura para suministrar solución amoniacal a la primera etapa de absorción mediante una ruta de suministro de solución 1 17 y un dispositivo de distribución de líquido 118. El segundo recipiente .colector se configura para suministrar solución amoniacal a la segunda etapa de absorción mediante una ruta de suministro de solución 1 15 y un dispositivo de distribución de líquido 1 16. El primer y/o segundo recipiente colector 107 y 108 se configuran además para recibir solución amoniacal C02 magra de un regenerador (no mostrado) y/o NH3 de reposición.
En la modalidad mostrada en la Figura 1 , el primer y segundo recipientes colectores 107 y 108 se forman por dos sub-secciones de la porción inferior 1 19 del montaje de absorción, debajo de la primera etapa de absorción 104.
El sistema de captura de C02 puede además comprender un sistema de control para controlar la proporción molar de NH3-a-C02 (R) en el primer y segundo recipientes colectores para que estén dentro de un rango deseado. El sistema de control puede comprender sensores para medición automática o manual de parámetros relevantes, tales como, por ejemplo, el valor pH, la concentración de amoníaco y/o la concentración de C02, y dispositivos, tales como conexiones para líquidos, válvulas y bombas, configuradas para el ajuste de dichos parámetros, por ejemplo, por adición de NH3 de reposición y/o eliminación de C02. El sistema puede comprender un controlador automático 134, por el cual la proporción molar NH3-a-C02 se mantiene en valores deseados en el primer y segundo recipientes colectores 107 y 108. Por ejemplo, el controlador automático 134 puede ser una computadora de propósito general, dispositivo de cómputo de aplicación específica u otro controlador programable que recibe señales de entrada indicativas del valor R de los sensores 135 y 136 en el primer y segundo recipientes colectores 107 y 108. El controlador automático 134 puede proporcionar señales de control a una bomba 137, válvula de control, u otro dispositivo para ajuste de flujo de fluido, para mantener R dentro del primer recipiente colector 107 dentro del rango deseado, y puede proporcionar señales de control al suministro de NH3 de reposición y/o el suministro de solución magra del regenerador para mantener R dentro del rango deseado en el segundo recipiente colector 108. En una modalidad, el valor R en el primer recipiente colector se mantiene en un rango de 1.8 a 2.5, tal como aproximadamente 2.0, al reemplazar una porción de la solución amoniacal en el primer recipiente colector 107 con mayor solución amoniacal R del segundo recipiente colector 108 mediante el conducto 109, y el valor R en el segundo recipiente colector puede mantenerse en un rango de 2.0 a 4.0, tal como aproximadamente 2.5, al reemplazar la porción de solución amoniacal enviada al primer recipiente colector con solución amoniacal C02 del regenerador y/o NH3 de reposición.
Cada etapa de absorción 104, 105 y 106 se configura para incluir uno o más dispositivos de transferencia de masa gas-líquido (MTD = ass Transfer Devices) 120, 121 , y 122, respectivamente, un dispositivo de distribución de líquidos 114, 116 y 118, respectivamente, y una ruta de suministro de solución (SDP = Solution Delivery Path) 1 13, 1 15 y 1 17, respectivamente.
Cada dispositivo de transferencia de masa 120, 121 y 122 se configura para contactar la solución amoniacal con la corriente de gas de proceso mientras el gas de proceso fluye hacia arriba a través del montaje de absorción 101 , en contra corriente a la solución amoniacal que contiene, por ejemplo, una mezcla disuelta de iones de amonio, iones de carbonato, iones de bicarbonato y/o carbamato de amonio. Dispositivos de transferencia de masa (MTD) 120, 121 y 122 pueden ser, por ejemplo, materiales de empaque estructurados o aleatorios.
El o los dispositivos de distribución de liquido 114, 1 16, y 1 18 se configuran para introducir solución amoniacal en el montaje de absorción 101. Cada dispositivo de distribución de líquido puede configurarse como, por ejemplo, una o más cabezas de boquillas y/o conductos con perforaciones, agujeros y/o ranuras o una combinación de los mismos.
Cada SDP 1 13, 1 15 y 117 se configura para suministrar un flujo de solución amoniacal a la etapa de absorción respectiva mediante un dispositivo de distribución de líquido 1 14, 116 y 1 18, respectivamente. Cada SDP de preferencia incluirá uno o más sistemas de enfriamiento, tales como, por ejemplo un dispositivo dé intercambio térmico 124, 126 y 127, para enfriar la solución amoniacal bombeada a través del SDP. Un sistema de control también puede proporcionarse para controlar el flujo de la solución amoniacal y mantener la temperatura de la solución amoniacal a un nivel predeterminado o dentro de un rango de temperatura predeterminado. El sistema de control puede incluir un controlador, por ejemplo una computadora de propósito general, un dispositivo de cómputo de aplicación específica u otro controlador programable, que recibe señales de entrada de uno o más sensores de temperatura y proporciona señales, de control a un dispositivo de intercambio térmico para efectuar enfriamiento o calentamiento de la solución amoniacal. El sistema de control puede integrarse con el sistema de control descrito anteriormente para controlar el valor-R de la solución amoniacal, y el controlador, por ejemplo, dispositivo de cómputo, puede ser el mismo. Con referencia a la Figura 1 , la primera etapa de absorción 104 incluye un SDP 1 13 que está compuesto de conducto/tubería que conecta el primer recipiente colector 107 con el dispositivo de distribución de líquido 1 14 mediante la bomba 123 y el intercambiador térmico 124. La segunda etapa de absorción 105 incluye un SDP 1 15 que está compuesto de conducto/tubería que conecta un segundo recipiente colector 108 al dispositivo de distribución de líquido 1 16 mediante la bomba 125 y el intercambiador térmico 126. La tercera etapa de absorción 106 incluye un SDP 1 17 que esta compuesto de conducto/tubería que conecta el primer recipiente colector 107 con el dispositivo de distribución de líquido 1 18 mediante la bomba 123, el intercambiador térmico 124 y el intercambiador térmico 127.
Cada etapa de absorción 104, 105 y 106 puede comprender un dispositivo para recolectar solución amoniacal que ha pasado a través del MTD respectivo 120, 121 , y 122. Cada receptáculo de recolección de líquido 1 10, 11 1 y 1 12 puede configurarse para recolectar todo o una porción del líquido que pasa a través del MTD respectivo. Cada receptáculo de recolección de líquido puede configurarse, por ejemplo, para recolectar substancialmente todo, es decir, aproximadamente 95% o más, tal como 98% o más de la solución amoniacal que pasa a través del MTD respectivo. En forma alterna, una porción mayor de solución amoniacal que pasa a través del MTD respectivo puede recolectarse, por ejemplo más que 50%, tal como más que 70% o más que 90% de la solución amoniacal. Los receptáculos de recolección de líquidos pueden organizar o configurar de manera tal que el gas de proceso que se eleva a través del montaje de absorción 101 puede pasar a través o junto con los receptáculos de recolección ' de líquido. Los receptáculos de recolección de líquido pueden por ejemplo comprender una bandeja de recolección inclinada o bandeja de burbujeo. Los receptáculos de recolección de líquido pueden además comprender una o más salidas de líquido configuradas para eliminación de líquido recolectado por los receptáculos de recolección de líquido. El receptáculo de recolección de líquido 110 de la primera etapa de absorción se conecta al primer recipiente colector 107 mediante el conducto 129 lo cual permite que la solución amoniacal recolectada por el receptáculo de recolécción de líquido 1 10 se dirija al primer recipiente colector 107 para reciclaje. El receptáculo de recolección de líquido 1 11 de la segunda etapa de absorción se conecta al segundo recipiente recolector 108 mediante el conducto 130 lo cual permite que la solución amoniacal usada recolectada por el receptáculo de recolección de líquido 1 1 1 se dirija al segundo recipiente colector 108 para reciclaje. El receptáculo de recolección de líquido 1 12 de la tercera etapa de absorción se conecta al primer recipiente colector 107 mediante el conducto 131 lo cual permite que la solución amoniacal recolectada por el receptáculo de recolección de líquido 1 12 se dirija al primer recipiente colector 107 para reciclaje.
Los receptáculos de recolección de líquido pueden además comprender un sistema de desagüe respectivo (no mostrado) para limpieza. En algunas modalidades, el líquido que ha pasado a través del MTD de la primera etapa de absorción 104 puede recolectarse directamente en una porción inferior del montaje de absorción. En dichas modalidades, no se requiere más el receptáculo de recolección de líquido para la primera etapa de absorción 104.
La primera etapa de absorción 104 se configura para hacer contactar una solución amoniacal de R relativamente bajo recibida del primer recipiente colector 107 mediante SDP 1 13 con la corriente de gas de proceso. Esta solución amoniacal se bombea desde el primer recipiente colector 107 mediante la bomba 123 al dispositivo de distribución de líquido 1 14, lo cual rocía la solución amoniacal hacia abajo y al dispositivo de transferencia de masa 120. De esta manera la corriente de gas de proceso entra en contacto con la solución amoniacal rociada desde el dispositivo de distribución de líquido 1 14. La temperatura de la solución amoniacal en la etapa de absorción 104 puede controlarse para que esté en un rango desde 5°C hasta 20°C o más alto. Después de que la solución amoniacal ha entrado en contacto con la corriente de gas de proceso es más rica en C02 (solución rica). Esta solución rica en C02 se descarga desde la etapa de absorción 104 al primer recipiente colector 107 mediante el conducto 129. Una porción de la solución amoniacal en el primer recipiente colector 107 puede bombearse a un sistema de regeneración (no mostrado) para incrementar la proporción molar (R) de amoníaco-a-C02 del líquido.
La primera etapa de absorción 104 puede configurarse para capturar 50- 80% del bióxido de carbono contenido en el gas de proceso que entra al montaje de absorción 101 , convenientemente 60-70%.
La segunda etapa de absorción 105 puede configurarse para capturar 10-40% del bióxido de carbono contenido en el gas de proceso que entra al montaje de absorción 101 , convenientemente 20-30%. Aquí, la solución amoniacal con R relativamente alto desde el segundo recipiente colector 108 se rocía mediante el dispositivo de distribución de líquido 1 16 al MTD 121. La solución con R alto rociada mediante el sistema de rocío 1 16 entra en contacto con la corriente de gas de proceso mientras fluye desde la primera etapa de absorción 104 hacia arriba a través del MTD 121 de la segunda etapa de absorción.
El montaje de absorción 101 puede opcionalmente además comprender una tercera etapa de absorción 106 para mayor eliminación de C02 del gas de proceso y para la reducción de escape de amoníaco, es decir, evaporación de amoníaco, de las etapas previas de absorción.
El gas de proceso que asciende en el recipiente de absorción 101 desde la segunda etapa de absorción 105 contiene una concentración baja de C02 (por ejemplo 20% o menos, o 10% o menos, del C02 en el gas de proceso que entra en el montaje de absorción 101 ) y una concentración relativamente alta de NH3 (por ejemplo desde 5000 ppm hasta 30000 ppm). La alta concentración de amoníaco en el gas de proceso (escapé de amoníaco) de la segunda . etapa de absorción 105 es un resultado del alto R de la solución amoniacal en la segunda etapa de absorción 105. Una gran porción del amoníaco que se ha evaporado en la segunda etapa de absorción 105 puede re-capturase de vuelta a la solución amoniacal mediante una tercera etapa de absorción 106, la cual puede operar a una temperatura más baja.
En la tercera etapa de absorción 106, un flujo relativamente pequeño de la solución amoniacal que tiene una baja temperatura (por ejemplo menor que 10°C y convenientemente aproximadamente 5°C) se rocía mediante un dispositivo de distribución de líquido 1 18 al MTD 122 en donde entra en contacto con la corriente de gas de proceso mientras fluye hacia arriba a través del MTD 122. La solución amoniacal descargada de la tercera etapa de absorción 106 puede recolectarse en el primer recipiente colector 107 mediante el conducto 131 .
El montaje de absorción 101 se configura para proporcionar circulación, mediante una bomba 140, de una solución amoniacal recolectada en la parte inferior del primer recipiente colector 107 a un intercambiador térmico de enfriamiento/calentamiento combinado 138 configurado para enfriar la solución amoniacal utilizando la solución amoniacal separada como un medio de enfriamiento. El intercambiador .térmico combinado 138 se conecta a un intercambiador térmico de enfriamiento 139 para permitir que la solución amoniacal fluya desde el intercambiador térmico combinado 138 al intercambiador térmico de enfriamiento 139. El intercambiador térmico de enfriamiento 139 se configura para enfriar más la solución amoniacal utilizando agua fría del suministro de agua fría 141 como un medio de enfriamiento. El intercambiador térmico de enfriamiento 139 se conecta a un separador en la forma de un hidrociclón 133 configurado para separar material sólido tal como sal precipitada de la solución amoniacal enfriada que fluye desde el intercambiador térmico de enfriamiento 139 al hidrociclón 133. El hidrociclón 133 se conecta a un tanque de recolección de sólidos 132 configurado para recibir el flujo inferior rico en sólidos del hidrociclón 133. El hidrociclón 133 también se conecta al intercambiador térmico combinado 138 que se configura para calentar el flujo superior bajo en sólidos del hidrociclón 133 utilizando la solución amoniacal del primer recipiente colector 107 como un medio de calentamiento. El intercambiador térmico combinado se conecta al primer recipiente colector 107 del montaje de absorción 101 para permitir la re-introducción de la solución amoniacal calentada.
Un ejemplo de un método para eliminación de bióxido de carbono de un gas de proceso mediante el sistema de la Figura 1 puede resumirse en las siguientes etapas: En la etapa 1 , la solución amoniacal en la forma de una solución acuosa, así como el gas de proceso, entran en el montaje de absorción mediante tuberías. El montaje de absorción puede comprender uno o una pluralidad de etapas de absorción, de preferencia en la forma de columnas o lechos empacados.
En la etapa 2, la solución amoniacal, así como el gas de proceso, se introducen a la primera etapa de absorción. La solución amoniacal se introduce a la primera etapa de absorción en la parte superior del lecho, después de lo cual la solución amoniacal fluye hacia abajo a través del MTD de la primera etapa de absorción. Simultáneamente, el gas de proceso se introduce a la primera etapa de absorción en la parte inferior del lecho, después de lo cual el gas de proceso fluye hacia arriba a través del MTD de la primera etapa de absorción. La solución amoniacal y el gas de proceso de esta forma se encuentran y entran en contacto entre sí mientras fluyen en contra corriente en la primera etapa de absorción. El empaque del lecho del MTD actúa para incrementar la mezcla y el área de contacto, inferíase, entre la etapa líquida y la etapa gaseosa en el lecho. Bióxido de carbono del gas de proceso viaja desde la etapa gaseosa a la etapa líquida y es entonces capturado por la solución amoniacal. La solución amoniacal y/o el gas de proceso pueden recircularse en el montaje de absorción. Durante esta recirculación, posiblemente fuera del montaje de absorción, la temperatura de la solución amoniacal puede también ajustarse por medio de un intercambiador térmico.
Deberá notarse que la solución amoniacal y/o el gas de proceso pueden haber pasado a través de uno o varios absorbentes o etapas de absorción después de introducirse al montaje de absorción antes de introducirse a la primera etapa de absorción, dependiendo del diseño del sistema.
En la etapa 3, la solución amoniacal entra en contacto con el gas de proceso en la segunda etapa de absorción. La anterior discusión que se refiere a la primera etapa de absorción en la etapa 2 también es relevante a la segunda etapa de absorción en la etapa 3.
En la etapa 4, la solución amoniacal entra en contacto con el gas de proceso en la tercera etapa de absorción. La anterior discusión que se refiere a la primera etapa de absorción en la etapa 2 también es relevante a la tercera etapa de absorción en la etapa 4.
En la etapa 5, la solución amoniacal sale del montaje de absorción mediante una tubería u otro conducto. La solución amoniacal que sale del montaje de absorción puede tomarse de cualquier parte del montaje de absorción, tal como del primer o segundo recipiente colectores o de cualquiera de las etapas de absorción, por ejemplo, cualquiera de los receptáculos de recolección de líquido de las etapas de absorción, o de varios de estas partes.
En la etapa 6, la solución amoniacal se introduce al menos a un intercambiador térmico y se enfría. Como un resultado del enfriamiento, una parte del bióxido de carbono capturado es una sal precipitada. Puede preferirse usar dos intercambiadores térmicos separados, el primero que utiliza solución amoniacal enfriada como medio de enfriamiento y el segundo utiliza agua fría como medio de enfriamiento.
En la etapa 7, la solución amoniacal enfriada que incluye sólidos de sal se introduce a un hidrociclón, u otro medio de separación. En el hidrociclón, la solución amoniacal se separa en un flujo inferior rico en sólidos y una solución superior con menos de 1 % en peso de sólidos. Así, la mayoría de los sólidos se han eliminado de la solución amoniacal por el hidrociclón. El flujo inferior rico en sólidos puede transferirse a un tanque de recolección de sólidos o directamente a un regenerador en donde se somete a temperatura incrementada y presión incrementada para poder eliminar el bióxido de carbono capturado en la forma de una corriente de gas de bióxido de carbono de alta pureza que sale. Puede permitirse que la solución amoniacal así regenerada del flujo inferior se reintroduzca al montaje de absorción para capturar más bióxido de carbono.
En la etapa 8, la solución amoniacal, es decir la solución superior del hidrociclón, se recalienta. Para ahorrar energía, el recalentamiento puede convenientemente llevarse a cabo por medio del mismo primer intercambiador térmico como se discutió bajo la etapa 6, con la solución amoniacal enfriada en la etapa 6 como medio de calentamiento. Si se necesita, un intercambiador térmico adicional con un medio de calentamiento tradicional, tal como agua tibia, también puede emplearse. Al calentar la solución amoniacal, la solución se presenta insaturada con respecto al bióxido de carbono, permitiéndole capturar más bióxido de carbono sin inducir ninguna precipitación.
En la etapa 9, la solución amoniacal recalentada se reintroduce al montaje de absorción para capturar más bióxido de carbono de! gas de proceso. La solución amoniacal puede reintroducirse al montaje de absorción en la parte superior de cualquiera una o varias etapas de absorción, o en cualquiera o ambos de los recipientes colectores, o en cualquier otra parte del montaje de absorción.
Deberá notarse que el método puede ser continuo. Así todas las etapas anteriores pueden ocurrir en forma concurrente involucrando diferentes partes de la solución amoniacal.
Mientras la invención se ha descrito con referencia a diversas modalidades ejemplares, deberá entenderse por aquellos con destreza en la técnica que diversos cambios pueden llevarse a cabo y equivalentes pueden sustituirse por elementos de los mismos sin alejarse del alcance de la invención. Adicionalmente, muchas modificaciones pueden llevarse a cabo para adaptar una situación o material particular a las enseñanzas de la invención sin alejarse del alcance esencial de las mismas. Por lo tanto, se pretende que la invención no se limite a la modalidad particular descrita como el mejor modo contemplado de llevar a cabo esta invención, sino que la invención incluirá todas las modalidades que caen dentro del alcance de las reivindicaciones anexas. Aún más, el uso de los términos primero, segundo, etc., no denotan ningún orden o importancia o cronología, sino que los términos primero, segundo, etc., se emplean para distinguir un elemento de otro.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un método para eliminar bióxido de carbono de un gas de proceso, el método se caracteriza por contactar una solución amoniacal con el gas de proceso en un montaje de absorción, la solución amoniacal captura al menos una parte del bióxido de carbono del gas de proceso, en donde la proporción molar, R, de amoníaco a bióxido de carbono en la solución amoniacal se controla de manera que substancialmente ninguna precipitación de sólidos ocurre dentro del montaje de absorción; permitir que la solución amoniacal que incluye bióxido de carbono capturado salga del montaje de absorción; enfriar la solución amoniacal que ha salido del montaje de absorción, en donde al menos una parte del bióxido de carbono capturado se precipita como sal sólida; separar al menos una parte de la sal precipitada de la solución amoniacal; calentar la solución amoniacal de la cual al menos una parte de la sal precipitada se ha separado, de manera que substancialmente ningún sólido está presente en la solución amoniacal calentada; y permitir que la solución amoniacal caliente se reintroduzca al montaje de absorción.
2. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la solución amoniacal que sale del montaje de absorción tiene una R de entre 1.8 y 2.5.
3. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la solución amoniacal que sale del montaje de absorción tiene una temperatura de entre 15°C y 20°C.
4. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la solución amoniacal que se reintroduce al montaje de absorción tiene un R de entre 1 .8 y 2.5.
5. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque al menos una parte de la solución amoniacal que se reintroduce al montaje de absorción tiene una temperatura de entre 0°C y 10°C.
6. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el enfriamiento se lleva a cabo a una temperatura de entre 0°C y 7°C.
7. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el control del R de la solución amoniacal en el montaje de absorción se logra al menos parcialmente al introducir una cantidad controlada de solución amoniacal que tiene R de entre 2.2 y 5.0 al montaje de absorción, además de la solución amoniacal que se reintroduce al montaje de absorción.
8. Un sistema para la eliminación de bióxido de carbono de un gas de proceso, el sistema se caracteriza porque un montaje . de absorción configurado para permitir el contacto entre el gas de proceso y una solución amoniacal dentro del montaje de absorción de manera que al menos una parte del bióxido de carbono del gas de proceso se captura por la solución amoniacal, y el montaje de absorción se configura para, con respecto a la solución amoniacal, solamente aceptar solución amoniacal sin sólidos; un primer intercambiador térmico configurado para enfriar la solución amoniacal incluyendo el bióxido de carbono después de que ha salido del montaje de absorción; un separador configurado para eliminar al menos una parte de cualquier sólido en la solución amoniacal enfriada después de salir del primer intercambiador térmico; un segundo intercambiador térmico configurado para calentar la solución amoniacal después de que ha salido del separador; y conectar por tubería y/o conductos, y configurar para permitir un flujo de la solución amoniacal entre, el montaje de absorción y el primer intercambiador térmico, el primer intercambiador térmico y el separador, el separador y el segundo intercambiador térmico, así como el segundo intercambiador térmico y el montaje de absorción.
9. El sistema de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque además comprende un sistema de control configurado para controlar la proporción molar (R) de NH3-a-C02 de la solución amoniacal de manera que substancialmente ninguna precipitación de sólidos ocurre dentro del montaje de absorción cuando el montaje de absorción está en uso.
10. El sistema de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el montaje de absorción comprende: una primera etapa de absorción configurada para recibir el gas de proceso y contactarlo con una primera parte de la solución amoniacal; una segunda etapa de absorción configurada para recibir el gas de proceso que ha pasado la primera etapa de absorción y hacerlo contactar con una segunda parte de la solución amoniacal; un primer recipiente colector; y un segundo recipiente colector; en donde la primera etapa de absorción comprende un receptáculo de recolección de líquido configurado para recolectar solución amoniacal de la primera etapa de absorción y entregarla al primer recipiente colector, y dicha etapa de absorción comprende un receptáculo de recolección de líquido configurado para recolectar solución amoniacal de la segunda etapa de absorción y suministrarla al segundo recipiente colector.
1 1 . El sistema de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque además comprende un sistema de control configurado para mantener la proporción molar (R) de NH3-a-C02 de la solución amoniacal en el primer recipiente colector dentro de un rango de 1.8 a 2.5, y para mantener la temperatura del primer recipiente colector dentro de un rango de 10 a 25°C .
12. El sistema de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque además comprende un sistema de control configurado para mantener la proporción molar (R) de NH3-a- C02 de la solución amoniacal en el segundo recipiente colector dentro de un rango de 2.0 a 4.5 y para mantener la temperatura del segundo recipiente colector dentro de un rango de 10 a 25°C.
13. El sistema de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque ' además comprende un sistema de control que comprende un dispositivo configurado para introducir NH3 o un medio que tiene una proporción molar (R) de NH3-a-C02 más alta que la R de la solución amoniacal en uno de los recipientes colectores en dicho recipiente colector.
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