MX2012008121A - Sistema y metodo de lavado con agua para un proceso de captura de bioxido de carbono. - Google Patents
Sistema y metodo de lavado con agua para un proceso de captura de bioxido de carbono.Info
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Abstract
Un sistema y método para recuperar un solvente de un gas de combustión descarbonatado en una columna de absorción (100), el gas de combustión descarbonatado (120) ha tenido bióxido de carbono absorbido y eliminado por contacto de vapor - líquido con una solución absorbente de bióxido de carbono (119) que contiene el solvente. El sistema incluye una sección de control de emisiones (114), configurada para llevar una corriente de agua (122) substancialmente libre del solvente en contacto con el gas de combustión descarbonatado (120) para recuperar el solvente del gas de combustión descarbonatado (120) y para formar un agua de lavado que contiene solvente (160) y un solvente reducido que contiene gas de combustión (124) y una sección de enfriamiento de gas de combustión (116) configurada para llevar el agua de lavado enfriada (132) en contacto con el solvente reducido que contiene gas de combustión (124) para enfriar el solvente reducido que contiene gas de combustión (124) y condensar agua del gas de combustión descarbonatado formando de esta manera un gas de combustión enfriado (125) y agua de lavado usada.
Description
SISTEMA Y MÉTODO DE LAVADO CON AGUA PARA UN PROCESO DE
CAPTURA DE BIÓXIDO DE CARBONO REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS
Esta solicitud reclama prioridad de la Solicitud Provisional de Patente de los E.U.A. No. de Serie 61/294,971 presentada el 14 de enero del 2010, los contenidos de la cual se incorporan aquí en su totalidad.
CAMPO TÉCNICO
La presente descripción se refiere a un sistema de lavado con agua para un proceso de captura de bióxido de carbono C02. Más particularmente, la presente descripción se refiere a un método y sistema de lavado de gas de combustión después de la absorción de C02 para reducir las emisiones de solvente y mantener la neutralidad del agua.
ANTECEDENTES
Desde el punto de vista de control de contaminantes del aire y preocupaciones ambientales, se ha notado una necesidad para disminuir las cantidades y concentraciones de emisiones de bióxido de carbono (C02) que resultan de la combustión de carbono, petróleo, y otros combustibles de carbono. Con este propósito, se desarrollan actualmente métodos para eliminar bióxido de carbono de gas de combustión (también comúnmente referido como "gas de escape") que resulta de dicha combustión. Uno de esos métodos emplea la absorción de C02 de gases de combustión utilizando soluciones acuosas de solventes. Ejemplos de solventes incluyen soluciones que contienen amina. Ejemplos de aminas incluyen, pero no se limitan a, por ejemplo, alcanolamina, monoetanolamina y semejantes, y combinaciones y/o mezclas de las mismas, que de aquí en adelante se referirán como "aminas" o "compuestos amina."
Un ejemplo de un método basado en solvente para eliminar C02 con el uso
de aminas se proporciona en la Patente de los E.U.A. número de serie 5,318,758, que se incorpora aquí por referencia en su totalidad. La patente '758 propone un método que lleva a cabo descarbonización al usar una solución acuosa de un compuesto amina como una solución para absorber bióxido de carbono del gas de combustión dentro de una columna de absorción.
En general, un método basado en solvente para la eliminación de C02 de un gas de combustión incluye un gas de combustión suministrado por un soplador de suministro de gas de combustión, que se enfría por una torre de enfriamiento, y luego se alimenta a una columna de absorción. En la sección de absorción de C02 de la columna de absorción, el gas de combustión alimentado se pone en contacto contra corriente con una solución de absorción suministrada a través de puerto de suministro de solución de absorción mediante al menos un inyector. Como un resultado, el C02 en el gas de combustión se absorbe y se elimina por la solución de absorción. La solución de absorción cargada, que ha absorbido C02, se envía a una torre de regeneración por la bomba de descarga de solución de absorción a través de un puerto de descarga de solución de absorción. En la torre de regeneración, la solución de absorción cargada se regenera, y alimenta nuevamente a la torre de absorción a través del puerto de suministro de solución de absorción.
La mayoría de los procesos de captura de C02 basados en solvente involucran una reacción exotérmica entre el solvente y el gas de combustión, lo que conduce a un perfil de temperatura en la columna de absorción. Dependiendo de los parámetros del proceso, la temperatura máxima (también conocido como "ascenso de temperatura") en la columna podría estar en la sección superior, inferior o media de la columna de absorción. Debido a este aumento de temperatura, existen algunas pérdidas de solvente que ocurren en el proceso a lo largo de la columna. Estas pérdidas de
solvente ocurren principalmente a través del gas de combustión descarbonatado que sale por la parte superior de la columna de absorción.
En un proceso de captura de C02 con un solvente químico, tal como aminas, una sección de lavado puede incluirse en la parte superior de la columna de absorción para reducir esta pérdida de emisión. El gas de combustión descarbonatado contacta el agua de lavado en la sección de lavado sobre la sección superior del absorbente, que captura un poco del solvente de la fase de gas y se recupera en la fase líquida. Este solvente recuperado en la fase líquida puede usarse directamente en el proceso de absorción de C02 o enviarse a una sección de recuperación de solvente.
Dependiendo de los procesos de separación de gas corriente arriba de la columna de absorción de C02, el gas de combustión que se introduce a la columna de absorción está casi saturado. Para mantener la capacidad del solvente, es importante realizar el proceso sin ninguna pérdida de solvente así como acumulación de agua. Cualquier acumulación de exceso de agua en la columna de absorción conducirá a la dilución de la concentración del solvente, lo cual impactará sus características de transferencia de masa y variación de presiones parciales a lo largo de la columna. Por lo tanto es importante garantizar que la cantidad de agua que se introduce y que sale del proceso sea muy cercana, lo que es llamado "neutralidad del agua". Secciones de lavado previamente conocidas y descritas no han proporcionado neutralidad de solvente reducida. Se ha mostrado que los procesos y sistemas aquí descritos se encargan de al menos estos problemas.
COMPENDIO
De acuerdo con aspectos aquí ilustrados, se proporciona un método para recuperar un solvente de un gas de combustión descarbonatado en una sección de lavado con agua de una columna de absorción, el gas de combustión descarbonatado ha tenido bióxido de carbono absorbido y eliminado por contacto de vapor - líquido con una solución absorbente de bióxido de carbono que contiene el solvente en la columna de absorción, el método comprende: llevar una corriente de agua substancialmente libre del solvente en contacto contra corriente con el gas de combustión descarbonatado en una sección de control de emisiones de la columna de absorción para recuperar el solvente del gas de combustión descarbonatado para formar un solvente que contiene agua de lavado y un gas de combustión que contiene solvente reducido; y llevar un agua de lavado enfriada en contacto contra corriente con el gas de combustión que contiene solvente reducido en una sección de enfriamiento de gas de combustión que contiene gas de combustión, formando así un gas de combustión enfriado y un agua de lavado usada.
De acuerdo con otro aspecto ilustrado aquí, se proporciona un sistema para recuperar un solvente de un gas de combustión descarbonatado en una columna de absorción, el gas de combustión descarbonatado ha tenido bióxido de carbono absorbido y eliminado por contacto de vapor - líquido con una solución absorbente de bióxido de carbono que contiene el solvente, el sistema comprende: una sección de control de emisiones configurada para llevar una corriente de agua substancialmente libre del solvente en contacto con el gas de combustión descarbonatado para recuperar el solvente del gas de combustión descarbonatado y para formar un solvente que contiene agua de lavado y un gas de combustión que contiene solvente reducido; y una sección de enfriamiento de gas de combustión configurada para llevar agua de lavado enfriada en contacto con el gas de combustión que contiene solvente reducido para enfriar el gas de combustión que contiene solvente reducido y condensar agua del gas de combustión descarbonatado formando así un gas de combustión enfriado y agua de lavado usada.
Las características anteriormente descritas y otras se ejemplifican en las siguientes figuras y descripción detallada.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Con referencia a los dibujos, en donde ítems semejantes tienen números semejantes en las diversas Figuras:
La Figura 1 ilustra una columna de absorción de C02 que tiene una sección de lavado con agua de conformidad con una modalidad descrita aquí; y
La Figura 2 ilustra una columna de absorción de C02 que tiene una sección de lavado con agua de conformidad con una modalidad descrita aquí.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
La Figura 1 ilustra una columna de absorción 100 que tiene al menos un lecho de absorción 1 10 y una sección de lavado con agua 1 12. En esta configuración, la sección de lavado con agua 1 12 se divide en al menos dos secciones, concretamente, una sección de control de emisiones 114 y una sección de enfriamiento de gas de combustión 1 16.
Un gas de combustión 1 18 proporcionado en la columna de absorción 100 y asciende al menos una porción de una longitud L de la columna de absorción. En al menos un lecho de absorción 110, el bióxido de carbono (C02) presente en el gas de combustión 1 18 se absorbe al contactar el gas de combustión con una solución absorbente de C02 1 19 en una manera a contra corriente. En una modalidad, la solución absorbente de C02 119 es una solución que contiene amina. Ejemplos de aminas incluyen, pero no se limitan a, por ejemplo, alcanolamina, monoetanolamina y semejantes, y combinaciones y/o mezclas de las mismas, que de aquí en adelante se referirán como "aminas" o "compuestos amina." La solución que contiene amina puede también incluir un promotor para mejorar la cinética de la reacción química involucrada en la captura de C02 por la solución amoniacal. Por ejemplo, el promotor puede incluir una amina (por ejemplo piperazina) o una enzima (por ejemplo anhidrasa carbónica o sus análogos), que puede estar en la forma de una solución o inmovilizada sobre una superficie sólida o semi sólida.
La eliminación de C02 del gas de combustión 1 18 crea un gas de combustión descarbonatado 120. El gas de combustión descarbonatado 120 contiene, por ejemplo, una cantidad de la solución absorbente de C02 en la forma de vapor, (de aquí en adelante "un solvente"). Por ejemplo, el gas de combustión descarbonatado 120 puede contener una cantidad de solvente amina en forma de vapor.
Para absorber, y por lo tanto eliminar o reducir la cantidad del solvente en el gas de combustión descarbonatado 120, el gas de combustión descarbonatado 120 asciende al menos una porción de la longitud L de la columna de absorción 100 y encuentra la sección de lavado con agua 112. Como se muestra en la Figura 1 , el gas de combustión descarbonatado 120 encuentra la sección de control de emisiones 1 14, lo cual facilita la reducción o eliminación del solvente del gas de combustión descarbonatado.
La sección de control de emisiones 1 14 incluye una corriente de agua 122 (también referida como "agua de compensación"). La corriente de agua 122 está relativamente libre de contaminantes e impurezas, tal como, por ejemplo, el solvente, y facilita la absorción del solvente del gas de combustión descarbonatado 120. Aunque no se muestra en la figura, se contempla que la corriente de agua 122 puede emplearse desde cualquier parte dentro del proceso, por ejemplo, condensado del regenerador, y semejantes.
El gas de combustión descarbonatado 120 entra en contacto con la corriente de agua 122 en una manera a contra corriente mientras el gas de combustión descarbonatado asciende al menos una porción de la longitud L de la columna de absorción 100 y la corriente de agua desciende al menos una porción de la columna de absorción.
Ya que la corriente de agua 122 está relativamente libre de contaminantes e impurezas, el gradiente de concentración del solvente (por ejemplo amina) entre el gas de combustión descarbonatado 120 y la corriente de agua es alto, resultando en absorción de solvente del gas de combustión descarbonatado y formación de un gas de combustión que contiene solvente reducido 124. El gas de combustión que contiene solvente reducido 124 que sale de la sección de control de emisiones 1 14 está casi libre de cualquier solvente, por lo tanto se reducen las pérdidas de solvente en la fase de vapor. Debido a este gradiente de alta concentración, la velocidad de circulación de agua para la sección de control de emisiones 114 es muy baja. Esto a su vez afecta la temperatura del gas de combustión 124 que sale de la sección de control de emisiones 1 14.
Existen mínimos cambios entre la temperatura de entrada del gas de combustión descarbonatado 120 y la temperatura de salida del gas de combustión que contiene solvente reducido 124 en la sección de control de emisiones 1 14. De acuerdo con esto, para enfriar la temperatura del gas de combustión que contiene solvente reducido 124 se proporciona a la sección de enfriamiento de gas de combustión 1 16, que contacta el gas de combustión 124 con agua para formar un gas de combustión enfriado 125. El mantenimiento de la neutralidad del agua, es decir, mantener la cantidad de agua que sale de la columna de absorción 100 igual o similar a la cantidad de agua que se introduce a la columna de absorción, también se facilita por la sección de enfriamiento de gas de combustión 1 16. El gas de combustión 124 se proporciona a la sección de enfriamiento de gas de combustión 1 16 al ascender al menos una porción de la longitud L de la columna de absorción 100.
En la sección de enfriamiento de gas de combustión 116, el control de emisiones de solvente es mínimo, y por lo tanto, el agua de lavado 126 de la sección de enfriamiento de gas de combustión 1 16 puede emplearse en otra sección en la columna de absorción 100 o dentro del proceso general de eliminar contaminantes de un gas de combustión.
Aún con referencia a la Figura 1 , en una modalidad la sección de enfriamiento de gas de combustión 1 16 incluye un distribuidor de líquido 128. El distribuidor de líquido 128 puede incluir, por ejemplo, un múltiple 130 que tiene inyectores o semejantes para dispersar un agua de lavado 132 dentro de la columna de absorción 100, y una placa de distribución de líquido 134 o semejantes, para distribuir adicionalmente el agua de lavado dentro de la columna de absorción.
La sección de enfriamiento de gas de combustión 116 puede también incluir un dispositivo de transferencia de masa 136, tal como bandejas, placas de empaque, o semejantes, colocadas debajo del distribuidor de líquido 128. Como se muestra en la Figura 1 , el dispositivo de transferencia de masa 136 se coloca bajo la placa de distribución de líquido 134. La sección de enfriamiento de gas de combustión 1 16 puede también incluir un dispositivo de recolección 128, tal como una placa colectora de líquido, colocada bajo el dispositivo de transferencia de masa 136, que actúa para recolectar agua de lavado 132 que ha descendido al menos una porción de la longitud L de la columna de absorción 100. El dispositivo de recolección 138 proporciona el agua de lavado a un depósito 140, donde el agua de, lavado se retira como agua de lavado usada 126.
Una bomba 142 está en comunicación fluida (por ejemplo, por tubería, entubado, conductos, o semejantes) con el depósito 140 del dispositivo de recolección 128. La bomba 142 facilita la eliminación del agua recolectada por el dispositivo de recolección 138 y proporcionada al depósito 140.
Un intercambiador térmico 144 está en comunicación fluida con la bomba
142 y se configura para reducir la temperatura del agua de lavado usada 126 para formar un líquido enfriado 145. Como se muestra en la Figura 1 , al menos una porción del líquido enfriado 145 se recircula dentro de la sección de enfriamiento de gas de combustión 116. En una modalidad, como se muestra en la Figura 1 , el líquido enfriado complementa el agua de lavado 132 que se proporciona a la sección de enfriamiento de gas de combustión 1 16. El sistema no se limita en este aspecto ya que se contempla que el agua de lavado 132 puede consistir completamente del líquido enfriado 145.
Aún con referencia a la Figura 1 , una línea secundaria 146 se coloca en comunicación fluida con la bomba 142 y el dispositivo de recolección 138. La línea secundaria 146 se configura para que menos de toda el agua de lavado usada 126 pueda enfriarse y regresarse a la sección de enfriamiento de gas de combustión 1 16. Por ejemplo, una porción del agua de lavado usada 126 puede proporcionarse al intercambiador térmico 144, y una porción del líquido eliminado puede proporcionarse a la línea secundaria 146. En un ejemplo, el 50% del agua de lavado usada 126 se proporciona al intercambiador térmico 144 y 50% del agua de lavado usada se proporciona a la línea secundaria 146.
La línea secundaria 146 puede incluir una o más válvulas de control 148 u otros dispositivos de control de flujo, para ajustar una cantidad de agua de lavado usada 126 eliminada del sistema de lavado con agua 112 o para ajustar una cantidad de agua de lavado usada que fluye a través de la línea secundaria. El agua de lavado usada 126 proporcionada a la línea secundaria 146 puede enviarse a un tanque de compensación de solvente pobre (no mostrado) o a la; parte superior de la columna de absorción 100 (no mostrada). Debido a que el agua de lavado usada 126, contiene poco o nada de solvente amina, también puede usarse en otra parte dentro de todo el sistema de tratamiento de gas de combustión.
Similar a la sección de limpieza de gas de combustión 1 16, la sección de control de emisiones 1 14 también incluye un dispositivo de recolección 150 para recolectar agua de lavado en la sección de control de emisión. El dispositivo de recolección 150 se coloca entre un dispositivo de transferencia de material 152 y un 5 distribuidor de solución absorbente 154. El distribuidor de solución absorbente 154 facilita la distribución de la solución de absorción de C02 1 19 a través del lecho absorbente 110. La solución de absorción de C02 1 19 contacta el gas de combustión 1 18 en una manera contra corriente mientras el gas de combustión 1 18 asciende al menos una porción de una longitud L de la columna de absorción 100 y la solución de absorción de C02 viaja en i o una dirección opuesta.
Aún con referencia a la sección de control de emisiones 1 14 en la Figura 1 , un distribuidor de líquido 156 (también referido como un dispositivo de distribución de líquido) se coloca dentro de la columna de absorción 100 y está en comunicación fluida con la fuente de la corriente de agua 122. El distribuidor líquido 156 se configura para
15 distribuir la corriente de agua 122 dentro de la sección de control de emisiones 1 14.
Una línea secundaria 158 se coloca en comunicación fluida con un depósito 160 del dispositivo de recolección 150. La línea secundaria 158 puede estar en comunicación fluida con la línea secundaria 146, y puede incluir una o más válvulas de control 162 o de los dispositivos de control de flujo, para ajustar una cantidad de agua de
20 lavado que contiene solvente 161 que se elimina de la sección de control de emisiones 1 14. El agua de lavado que contiene solvente 161 del sistema de control de emisiones 1 14 puede enviarse a un tanque de compensación de solvente pobre (no mostrado) o a la parte superior de las columnas de absorción 100, o utilizarse dentro de todo el sistema para eliminación de contaminantes del gas de combustión.
25 Un controlador 164 puede estar en comunicación con uno o más
componentes descritos anteriormente. El controlador 164 puede ser, por ejemplo, una computadora de propósito general, un circuito integrado de aplicación específica, o un controlador neumático, eléctrico o mecánico. El controlador 164 puede configurarse para ajustar automáticamente uno o más parámetros del sistema para controlar emisiones de solvente y mantener la neutralidad del agua en el sistema de lavado con agua 1 12 o en todo el sistema de eliminación de C02. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 1 , el controlador 164 puede estar en comunicación con el intercambiador térmico 144, la bomba 142 o las válvulas de control de flujo 148, 162. El sistema no se limita en este aspecto ya que el controlador 164 puede estar en comunicación con otros componentes.
En una modalidad, el controlador 164 puede configurarse para ajustar una cantidad de solvente, por ejemplo, amina, que se recupera por el sistema de agua de lavado 112 al ajustar una cantidad de la corriente de agua 122 que entra en contacto con gas de combustión descarbonatado 120. Por ejemplo, si el controlador 164 determina que la emisión de solvente o las pérdidas de solvente del sistema cumplen o exceden un umbral predeterminado, el controlador 164 puede actuar para aumentar la cantidad de corriente de agua 122 agregada a la sección de control de emisiones 1 14.
En otra modalidad, el controlador 164 puede también configurarse para controlar la neutralidad del agua al ajustar una temperatura del agua de lavado 132 que entra en contacto con el gas de combustión descarbonatado 120 en la sección de enfriamiento de gas de combustión 1 16, ajusfando así la cantidad de agua que se elimina del solvente reducido que contiene gas de combustión 124. La neutralidad del agua también puede controlarse, por ejemplo, al estimar o determinar la cantidad de corriente de agua 122 agregada a la sección de lavado con agua 1 12 (para la neutralidad del lavado con agua) o el sistema completo de C02 (para la neutralidad del sistema) y se compara con la cantidad de agua eliminada de la sección de enfriamiento del gas de combustión 1 16 (por ejemplo, por la bomba 142 o la línea secundaria 146).
Dependiendo de la comparación llevada a cabo por el controlador 164, el controlador puede aumentar o disminuir la temperatura del agua de lavado 132 (por ejemplo, al ajustar el flujo del agua de lavado al intercambiador térmico 144) para ajustar una cantidad de agua eliminada del gas de combustión que contiene solvente reducido 124, y por lo tanto mantener la neutralidad del agua dentro de un rango deseado. El controlador 164 puede ser capaz de medir o determinar una concentración de solvente, colectado en la columna de absorción 100, por ejemplo, y ajustar la temperatura del agua de lavado si la concentración de solvente cumple ciertos umbrales.
En otra modalidad, el controlador 164 puede también controlar la cantidad del agua de lavado usada 126 proporcionada a la línea secundaria 146 al ajustar una o más de las válvulas de control de flujo 148 o la bomba 142.
El distribuidor de líquido 156 de la sección de control de emisiones 114 puede comprender, por ejemplo, un múltiple 166 con inyectores o semejantes para dispersar la corriente de agua 122 dentro de la columna, y una placa de distribución de líquido 168 o semejantes para distribuir adicionalmente el agua de lavado dentro de la columna 100.
En otra modalidad, como se muestra en la Figura 2, la columna de absorción 100, que incluye la sección de lavado 1 12 y componentes relacionados como se describió en detalle anteriormente, se configura para recircular al menos una porción del agua de lavado usada a la sección de enfriamiento del gas de combustión 1 16 y proporcionar al menos una porción del líquido eliminado a la sección de control de emisiones 114.
Como se muestra en la Figura 2, el depósito 140 está en comunicación fluida con la bomba 142. La bomba 142 elimina el agua de lavado usada 126 del depósito 140. Después de eliminarse, al menos una porción del agua de lavado usada 126 se proporciona al intercambiador térmico 144 como se describió con mayor detalle anteriormente. Otra porción del agua de lavado usada 126 se proporciona a la sección de control de emisiones 114.
La cantidad de agua de lavado usada 126 se proporciona a la sección de control de emisiones 114 puede controlarse al abrir o cerrar una válvula de control 170 que se coloca entre la sección de enfriamiento de gas de combustión 116 y la sección de control de emisiones 1 14. La válvula de control 170 puede operarse manualmente o automáticamente. La válvula de control 170 puede estar en comunicación con el controlador 164, que puede cerrar o abrir la válvula de control 170 en base a la información, lecturas, o señales respecto a las cantidades de agua de lavado proporcionada a la sección de control de emisiones 1 14 por otras fuentes aquí descritas.
Ya que el gas de combustión que contiene solvente reducido 124 tiene muy poco o nada de solvente, el agua de lavado usada 126, que ha contactado el gas de combustión 124, tendrá muy poca concentración de solvente. Por lo tanto, el agua de lavado usada 126 puede recircularse para reutilización en la sección de enfriamiento de gas de combustión 1 16 o proporcionarse a la sección de control de emisiones 1 14. La reutilización del agua de lavado usada 126 puede reducir la cantidad de agua fresca proporcionada a la torre de absorción en la forma de corriente de agua 122 y agua de lavado 132.
Incrementar una cantidad de agua proporcionada a la sección de control de emisiones 1 14 facilita la circulación y distribución adecuada de agua que entra en contacto contra corriente con el gas de combustión descarbonatado 120. Al mantener circulación y distribución apropiada de agua en la sección de control de emisiones 1 14, la cantidad deseada de solvente puede eliminarse del gas de combustión descarbonatado
120. El mantenimiento o circulación adecuada de agua en la sección de control de emisiones 114 puede lograrse al proporcionar el agua de lavado usada a la sección de control de emisión. Estos esfuerzos no aumentan los costos asociados con proporcionar agua fresca, por ejemplo corriente de agua 122, a la sección de control de emisión.
Para reducir adicionalmente la cantidad de la corriente de agua 122 proporcionada a la sección de control de emisiones 1 14, al menos una porción del agua de lavado que contiene solvente 161 eliminada del depósito 160 por una bomba 172 en una línea secundaria 158 puede recircularse y proporcionarse en la parte superior de la sección de control de emisión.
Como se muestra en la Figura 2, al menos una porción del agua de lavado que contiene solvente 161 en la línea secundaria 158 se dirige por la línea 174 para unirse con al menos una porción de agua de lavado usada 126 para formar un líquido de reciclaje 176. El líquido de reciclaje 176 se introduce a la parte superior de la sección de control de emisiones 1 14 mediante el múltiple 166. Una vez introducido a la sección de control de emisiones 1 14, el líquido de reciclaje 176, junto con la corriente de agua 122, desciende al menos una longitud L de la torre de absorción 100, absorbiendo así el solvente del gas de combustión descarbonatado 120 para formar el gas de combustión 124.
La cantidad del agua de lavado que contiene solvente 161 proporcionada a la sección de control de emisiones 1 14 puede regularse por una válvula de control 178. Como se muestra en la Figura 2, la válvula de control 178 se coloca en la línea 174, sin embargo, se contempla que la válvula de control 178 puede colocarse en la línea secundaria 158. La válvula de control 178 puede estar en comunicación con el controlador 164, que puede cerrar o abrir la válvula de control 178 con base en la información, lecturas o señales respecto a cantidades dél agua de lavado proporcionada a la sección de control de emisiones 1 14 por otras fuentes aquí descritas.
Las anteriores modalidades se ejemplifican en los Ejemplos incluidos a continuación, que se proporcionan para ejemplificar ciertos aspectos de las modalidades descritas. Los Ejemplos no se proporcionan para limitar las modalidades de ninguna manera.
Ejemplos
EJEMPLO 1
Para ilustrar la efectividad del sistema mostrado en la Figura 1 , se llevó a cabo una simulación para mostrar el impacto sobre las emisiones de solventes así como la neutralidad del agua. Un gas de combustión con 90% de C02 eliminado de una planta de energía impulsada por lignita de -260 Mwe (Mwe = MegaWatt de Energía Eléctrica) se utilizó en esta simulación. Se asumió que las emisiones de solvente requerido son ~2 partes por millón por volumen (ppmv). Con base en las condiciones de gas de combustión de entrada, las temperaturas de salida del gas de combustión se calcularon que eran de -44.44 grados Centígrados (°C) (-1 12 grados Fahrenheit (°F)) para poder obtener neutralidad del agua. La simulación incluyó una solución absorbente que contiene amina.
La siguiente tabulación ilustra el impacto del sistema mostrado en la Figura 1 en comparación con el método convencional, es decir, teniendo solo un lecho de agua de lavado. Con el método convencional (caso 1 , a continuación), si la circulación se ajusta para proporcionar neutralidad del agua al mantener temperaturas de gas de salida más cerradas, el control de emisiones de solvente no se logra (9 ppmv vs 2 ppmv). Por otro lado, si las velocidades de circulación se ajustan para dar emisiones de solvente de -7 ppmv (caso 3), las temperaturas de salida no satisfacen las restricciones de neutralidad del agua. Tanto el control de emisiones de solvente como la neutralidad del agua se logran en el sistema ilustrado en la Figura 1.
Tabla 1 : Comparación de esquema de lavado con agua convencional y nueva
EJEMPLO 2
Para ilustrar la efectividad del sistema mostrado en la Figura 2, se llevó a cabo una simulación para mostrar el impacto en las emisiones de solvente así como la neutralidad del agua. El sistema de la Figura 2 se comparó con un sistema convencional, es decir, que tiene solo un lecho de agua de lavado así como un sistema de conformidad con la Figura 1 .
Con el esquema de flujo convencional (caso 4, a continuación), si la circulación se ajusta para proporcionar neutralidad del agua al mantener temperaturas de gas de combustión de salida más cerradas, el control de emisiones de solvente no se logra (9 ppmv v. 2 ppmv). Si las velocidades de circulación se ajustan para dar emisiones de solvente ~7ppmv (caso 5), la temperatura de salida del gas de combustión no satisface las restricciones de neutralidad del agua. Mientas el control de emisiones y la neutralidad del agua se logran al utilizar un sistema de conformidad con la Figura 1 (caso 6), las velocidades de emisión de solvente pueden disminuirse adicionalmente al utilizar un sistema de conformidad con la Figura 2 (caso 7).
Tabla 2: Comparación de los Sistemas Convencionales con los Sistemas Ilustrados en las Figuras 1 y 2.
Mientras que la invención se ha descrito con referencia a diversas modalidades ejemplares, se entenderá por aquellos con destreza en la técnica que diversos cambios pueden llevarse a cabo y equivalentes pueden sustituirse por elementos similares sin alejarse del alcance de la invención. Además, muchas modificaciones pueden llevarse a cabo para adaptar una situación particular o material a las enseñanzas de la invención sin alejarse del alcance esencial de la misma. Por lo tanto, se pretende que la invención no se limite a la modalidad particular descrita como 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.
Claims (20)
1 . Un método para recuperar un solvente de un gas de combustión descarbonatado en una sección de lavado con agua de una columna de absorción, el gas de combustión descarbonatado ha tenido bióxido de carbono absorbido y eliminado por contacto de vapor - líquido con una solución absorbente de bióxido de carbono que contiene el solvente en la columna de absorción, el método se caracteriza porque comprende: llevar una corriente de agua substancialmente libre del solvente en contacto contra corriente con el gas de combustión descarbonatado en una sección de control de emisiones de la columna de absorción para recupera el solvente del gas de combustión descarbonatado para formar un agua de lavado que contiene solvente y un gas de combustión que contiene solvente reducido; y llevar un agua de lavado enfriada en contacto contra corriente con el gas de combustión que contiene solvente reducido en una sección de enfriamiento de gas de combustión de la columna de absorción para enfriar el gas de combustión que contiene solvente reducido, formando así un gas de combustión enfriado y un agua de lavado usada.
2. Un método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el solvente es una solución que contiene amina.
3. Un método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque además comprende: ajustar una cantidad del solvente absorbido por la sección de agua de lavado al ajustar una cantidad de la corriente de agua contactada con el gas de combustión descarbonatado; y ajustar una cantidad del agua eliminada del gas de combustión que contiene solvente reducido al ajustar una temperatura del agua de lavado contactada con el gas de combustión que contiene solvente reducido.
4. Un método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque además comprende: recolectar el agua de lavado usada con un dispositivo de recolección colocado entre la sección de enfriamiento de gas de combustión y la sección de control de emisión; eliminar el agua de lavado -recolectada del dispositivo de recolección; enfriar al menos una porción del agua de lavado usada eliminada para formar agua de lavado enfriada; y regresar al menos una porción del agua de lavado enfriada a la sección de 5 enfriamiento de gas de combustión.
5. Un método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque además comprende; ajusfar una cantidad del agua de lavado usada eliminada de la sección e gas de combustión al ajustar una cantidad agua de lavado enfriada devuelta a la sección de enfriamiento de gas de combustión. i o
6. Un método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque además comprende; ajustar una cantidad de agua eliminada del gas de combustión descarbonatado en la sección de enfriamiento de gas de combustión al ajustar una temperatura del agua de lavado enfriada llevada en contacto con el gas de combustión que contiene solvente reducido. 15
7. Un método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque además comprende: recolectar el agua de lavado usada con un dispositivo de recolección colocado entre la sección de enfriamiento de gas de combustión y la sección de control de emisión; eliminar el agua de lavado usada recolectada del dispositivo de recolección; y proporcionar al menos una porción del agua de lavado usada eliminada a la sección de 0 control de emisión.
8. Un método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque además comprende: proporcionar un restante del agua de lavado usada a un intercambiador térmico; enfriar el agua de lavado usada para formar un agua de lavado enfriada; y proporcionar el agua de lavado enfriada a la sección de enfriamiento de gas de 5 combustión.
9. Un método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque además comprende: contactar el gas de combustión descarbonatado con el agua de lavado usada eliminada y la corriente de agua en una manera a contra corriente en la emisión para formar un agua de lavado que contiene solvente.
10. Un método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque además comprende: recolectar el agua de lavado que contiene solvente en un dispositivo de recolección dentro de la sección de control de emisión; y reutilizar al menos una porción del agua de lavado que contiene solvente en la sección de control de emisión.
1 1 . Un método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la porción del agua de lavado que contiene solvente reutilizada en la sección de control de emisiones se combina con el agua de lavado usada de la sección de enfriamiento de gas de combustión; y proporcionar el agua de lavado que contiene solvente y el agua de lavado usada a la sección de control de emisión.
12. Un método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque además comprende: proporcionar al menos una porción del agua de lavado que contiene solvente a un lecho absorbente en la columna de absorción.
13. Un sistema para recuperar un solvente de un gas de combustión descarbonatado en una columna de absorción, el gas de combustión descarbonatado ha tenido bióxido de carbono absorbido y eliminado por contacto de vapor - líquido con una solución absorbente de bióxido de carbono que contiene el solvente, el sistema caracterizado porque comprende: una sección de control de emisiones configurada para llevar una corriente de agua substancialmente libre del solvente en contacto con el gas de combustión desea rbonatad para recuperar el solvente del gas de combustión descarbonatado y para formar un agua de lavado que contiene solvente y un gas de combustión que contiene solvente reducido; y una sección de enfriamiento de gas de combustión configurada para llevar agua de lavado enfriada en contacto con el gas de combustión que contiene solvente reducido para enfriar el gas de combustión que contiene solvente reducido y condensar agua del gas de combustión descarbonatado formando así un gas de combustión enfriado y agua de lavado usada.
14. Un sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el solvente es un compuesto amina.
15. Un sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque además comprende: un controlador configurado para ajustar una cantidad del solvente absorbido en la sección de control de emisiones al ajustar una cantidad de la corriente de agua contactada con el gas de combustión descarbonatado.
16. Un sistema de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el controlador se configura para ajustar una cantidad del agua eliminada del gas de combustión que contiene solvente reducido al ajustar una temperatura del agua de lavado enfriada contactada con el gas de combustión que contiene solvente reducido.
17. Un sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque además comprende: un dispositivo de recolección colocado entre la sección de enfriamiento de gas de combustión y la sección de control de emisión, el dispositivo de recolección se configura para recolectar el agua de lavado usada de la sección de enfriamiento de gas de combustión; una bomba en comunicación fluida con un sumidero o depósito del dispositivo de recolección para eliminar el agua de lavado usada recolectada del dispositivo de recolección; un intercambiador térmico en comunicación fluida con la bomba para enfriar al menos una porción del agua de lavado usada eliminada para formar un agua de lavado enfriada; y un distribuidor de líquido colocado en la columna de absorción y en comunicación fluida con el intercambiador térmico, el distribuidor de líquido configurado para distribuir el agua de lavado enfriada en la sección de enfriamiento de gas de combustión.
18. Un sistema de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque además comprende: un segundo distribuidor líquido colocado en la columna de absorción y en comunicación fluida con la bomba, el segundo distribuidor de líquido se configura para distribuir al menos una porción del agua de lavado usada eliminada en la sección de control de emisión.
19. Un sistema de conformidad cón la reivindicación 18, caracterizado porque además comprende: un dispositivo de recolección colocado entre la sección de control de emisiones y un lecho de absorción, el dispositivo de recolección se configura para recolectar el agua de lavado que contiene solvente de la sección de control de emisión; una bomba en comunicación fluida con un sumidero o depósito del dispositivo de recolección para eliminar el agua de lavado que contiene solvente recolectada de la sección de control de emisión; y una línea para dirigir al menos una porción del agua de lavado que contiene solvente eliminado al segundo distribuidor de liquido.
20. Un sistema de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque además comprende: un líquido de reciclaje proporcionado al segundo distribuidor de líquido, en donde el líquido de reciclaje incluye al menos una porción del agua de lavado que contiene solvente eliminada de la sección de control de emisiones y al menos una porción del agua de lavado usada de la sección de enfriamiento de gas de combustión.
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