PT85833B - Processo para a obtencao de co2 e de n2 a partir dos gases formados num motor ou numa turbina de combustao interna - Google Patents

Processo para a obtencao de co2 e de n2 a partir dos gases formados num motor ou numa turbina de combustao interna Download PDF

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Description

Deste modo, ο 'O, está em condições de passar para a terceira rase de compressão, na qual se atingem pressões da ordem de 15 a 20 atmosferas, por meio de compressores de êmbolo seco e, seguidamecte, arrefece-se e liquefaz-se por meio de circuitos clás sicos de refrigeração, como sejam os de amóniaco, fréon, etc., que fazem descer a sua temperatura até ao valor necessário para a liquefacção à pressão de trabalho.
CC^ líquido assim obtido foi anteriormente libertado de outra impureza: a água de saturação que foi eliminada na sua maior parte nos arrefecedores intermédios e finais da compressão, efectuando-se finalmente uma enérgica secagem em torres especiais cheias com substâncias muito deliquescentes que se regeneram nova mente antes de chegarem a saturar-se com humidade .
?’inalmente, a rectificação tem como ob je ctnoeliminar a pequena quantidade de gases do ar (azoto, oxigénio, ârgon) que te nham podido acompanhar o C02 através de todo o processo.
Uma vez superada esta fase, o C02 adquire uma pureza su perior a 99,9 % em volume.
Gs métodos de obtenção do azoto podem-se agrupar em duas classes: separação da atmosfera e decomposição de compostos azot ados .
C método de produção industrial consiste na destilação fraccionada do ar líquido.
Pode-se obter azoto com cerca de 1 % de ârgon e vestígios de outros gases inertes, separando quimicamente o oxigénio, anidrido carbónico e vapor de água do ar atmosférico por meio de reagentes químicos apropriados.
Para a preparação do azoto, empregaram-se também as se guintes reacções químicas:
Λ bad original^
(4)
V'
Quando se mistura sódio com outra de cloreto de amoníaco sob a forma gasosa é oxidado fazendo-o pas sar por água de bromo e, em seguida, separa-se a mistura gasosa re sultante fazendo-a passar através de diferentes reagentes que absor vem o bromo que não reagiu, o vapor de âgua e o amoníaco. A reacção é a seguinte:
NH3 + 3 3r2 ri+ +6
3r consiste em fazer reagir o amoníaco gasoso com óxidos metálicos a quente, por exemplo:
Cu + 3 h2o + n2
Até aqui, expuseram-se alguns métodos actualmente uti lizados para a obtenção de C02 e de N2·
Nos motores ou turbinas de combustão interna queimam
-se hidrocarbonetos e gera-se electricidace, vapor de água e/ou água quente e gases de combustão. 0 calor produzido aproveitado mas os gases de combustão são secos.
Com o processo de acordo com a presente é geralmente invenção, aproveitam-se os gases da combustão para a obtenção de C02 e N2, utilizando a energia produzida para o citado processo de obten0 processo da invenção consiste em recuperar o calor
BAD ORIGINAL
(5) contido nos gases da combustão em um primeiro permutador de calor ou caldeira, em recuperar o calor lioertado pelo motor ou turbi na sob a forma de vapor de água e/ou de água quente, em alimentar os gases de combustão depois de previamente arrefecidos num segundo permutador de calor a um gasómetro sob pressão, em fazer passar os citados gases através de ama coluna de lavagem e arrefecimento, em fazê-los circular através de colunas de absorção de CO^ em que o referido gás é captado sob a forma de solução carbonatada e se obtém livre o resto dos gases, em especial Ng, re al izandc-se Ce maneira convencional por um lado as fases de re generação da solução carbonatada, de compressão e de liquefacção e de secagem do CÓL· e, por onero lado, as fases de descarbonatação, desoxigenação, purificação, secagem, compressão e liquefacção do N’2, empregando-se para levar a cabo todo o processo de ob tenção do CQ^ e do N:2 unicamente a energia do vapor de água e/ou da água quente e dos próprios gases da combustão, recuperando-se assim integralmente os citados gases com aproveitamento total da energia libertada pelos hidrocarbonetos.
Preferivelmente, no primeiro permutador de calor, a temperatura dos gases de combustão desce de 500 - 6OC2C para 150 - 17090, a pressão dos gases no gasómetro é igual a 0,05 bar e a temperatura dos gases desce de 15090 para 50 - 6O2C na coluna de lavagem e arrefecimento.
rendimento do processo é elevado visto que, por ca da 500 m normais de gás natural, se obtêm cerca de 1000 Kg de CC2 o cerca de 5000 Kg de N2·
Por outro lado, o rendimento energético é da ordem de grandeza de 85 %, visto que as únicas perdas de energia são as do calor de radiação e a recuperação dos gases de combustão é superi
BAD ORIGINAL or a 85
%, visto que as únicas perdas são devidas às purgas nos processos de purificação dos gases.
Do que se disse anteriormente, conclui-se que com o processo de acordo com a presente invenção se recupera integralmente o CC2 dos gases de combustão assim como o N? por meio de processos químicos e físicos com aproveitamento total de energia fornecida pelo combustível. A invenção proporciona, portanto, um novo processo de obtenção dos citados gases assim como uma economia de energia considerável .
3REVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Para uma melhor compreensão do que se expôs, encontra -se em anexo um desenho que representa esquematicamente e apenas a título de exemplo não limitativo um caso de realização prática.
No mencionado desenho, a figura única representa um e_s quema do circuito para a realização do processo para a obtenção de C02 e de N2 a partir dos gases de combustão de um motor ou tur bina endotérmicos, utilizando-se como hidrocarboneto combustível gás natural .
r utilização do citado combustível é especialmente indicada devido às vantagens económicas que ela oferece na maioria dos países industriais ligados.
DESCRIÇÃO DE UMA FORMA DE REALIZAÇÃO PREFERIDA
Como se pode ver na Figura, no motor (1) queima-se gás natural (2) e produz-se electricidade (3) por meio do alternador (4) accionado pelo motor. 0 motor (1) gera também um vapor de água e/ou água quente (5) e gases de combustão 'ó) .
Entre os gases de combustão encontra-se C02 e N2, sen do este último proveniente do ar necessário para a combustão. Os
BAD ORIGíNÀL ?
(7) referidos gases encontram-se a uma temperatura elevada à saida do motor (1) e a sua energia será utilizada para a obtenção do C02 e do Np .
calor libertado pelo motor ou turbina sob a forma de vapor da água e/ou de água quente é recuperado na saída (5) do motor (1).
calor contido nos gases de combustão é recuperado em um primeiro permutador de calor ou caldeira (7) que transmite o calor ao vapor de água (5). Neste permutador de calor ou caldei ra, a temperatura dos gases desce de 500 - 6OO2C para 150 - 17020.
Os gases de combustão (6) são arrefecidos em um segun do permutador de calor (3) depois do qual são conduzidos para um gasómetro (9) à pressão de 0,05 bar. cada um dos permutadores de calor (7) e (3) podem ver-se as purgas (10) e (11) respectiva
Oepois, os gases são obrigados a passar através de uma coluna de lavagem e de arrefecimento (12) por meio de um ven tilador (13) e através das colunas de absorção de CC>2 (14) onde este gás é captado sob a forma de solução carbonatada. As colunas (14) estão cheias com material cerâmico e os gases passam em contracorrente com soluções de lexívias alcalinas (monoetanolami na, potassa, etc.). 0 C02 é captado deixando passar o resto dos gases, fundamentalmente azoto, através da saída (15).
A solução carbonatada é regenerada por meio de vapor de água ou de fluido intermediário a 125 - 13O2C com desprendimen to de C02. A solução, impelida pela bomba (16) passa, através do permutador de calor (17) e do stripper (13) para a coluna de absorção (14) para repetir indefinidamente o ciclo. 0 vapor de água chega ao ebulidor (19) procedendo dos permutadores de calor
BÀU úruGINAL (3)
A bcmba deste até ao striooer (13). 0 C0„ sai através da saída (21) . Des os dois :~ases :o2 lina é arrefecido puro assim obtido ao re ce ne r ar- se (22) é puriFicado no depurador comprimido no uma pressão mínima de 12 bars . Finalmente, arre£ece-se outra vez até um teor de humidade igual a 3 - 10 p.p.m., condiçães necessárir ac da ordem de -4020. 0 C02 liqueFeito à mencionada pressão mínima é armazenado em depósitos adequados para a sua distribuição no merca consumo energético deste processo de recuperação ou produção de 00^ líquido é igual a 400 KUh por tonelada de C02 pro duzido e o combustível necessário no motor de gás ou turbina é igual
O a 500 mJ normais de gás natural que, por s ia vez, originam
000 vapor de água necessário para este processo é de
000
Kg por tonelada de 00^ produzido, 4 COO Kg de vapor de ãgua esse 5 que são produzidos por recuperação do calor cos gases de com bustão e de re Frige ração da máquina. Como consequência, obtén-se de 1 600 KWh que serão utilizados na Face seguinte do processo .
um teor de
Uma vez separado o azoto superior a 99
C02, a corrente de gases (15) % passa às Fases seguintes de com des carbonatação (28), dasoxidação (29), puriFicação Final (30), secagem (31) e compressão (32) para a sua distribuição por canaliBAD OR1GINÃL
..............
(9) zação a fábricas da zona para utilização como gás inerte.
Por cada 50C m normais de gás natural, geram-se, além dos 1CCO Kg de ~02 Já recuperados, aproximadamente 5 000 Kg de azoto, 60 S para distribuição como gás inerte e 40 % para a sua liquefacção e distribuição ulterior para usos frigoríficos. A ener gia necessária para este processo de compressão e de liquefacção de azoto corresponde aos 1 300 KWh que sobram do processo de recu peração de COg.
Do que se descreveu anteriormente, conclui-se que, ccm o processo de acordo com a presente invenção, se pretende aproveicar ao máximo a energia do combustível, com um rendimento da ordem dos 35 %, irma vez que se recuperam os gases da combustão também ccm um redimento superior a 85 %, com as únicas perdas do calor de radia ção e extracção de pequenas quantidades de gases residuais como resultado das purgas que têm lugar nos processos de purificação do gás que, em nenhum caso,são superiores a 15 % da corrente principal.
Deve destacar-se portanto que se recupera integralmente o dos qases de combustão assim como o cessos químicos e físicos com aproveitamento porcionada pelo combustível.
C processo refere-se à obtenção azoto, através de prototal da energia proconjunta de CO^ e de
N mas compreende-se que poderá também concretizar-se a obtenção de um único dos dois gases C02 ou Ng.

Claims (8)

  1. Reivindicações
    1. - Processo para a obtenção de CO^ e de a partir dos gases formados num motor ou numa turbina de combustão interna,nos quais se queimam hidrocarbonetos e se gera electricidade, vapor de água e/ou água quente e gases de combustão, caracterizado pelo facto de se recuperar o calor contido nos gases de combustão em um primeiro permutador de calor ou caldeira, de se recuperar o calor libertado peio motor ou turbina sob a forma de vapor de água e/ou de água quente, de se conduzir os gases de combustão, depois de previamente arrefecidos em um segundo permutador de calor, para um gasómetro sob pressão, de se impelir os citados gases para uma coluna de lavagem e arrefecimento, de se promover a sua circulação através de colunas de absorção de CC>2 em que este gás é captado sob a forma de solução carbonatada e fica livre o resto dos gases, em especial o N2, realizando-se de um modo convencional por um lado as fases de regeneração da solução carbonatada, de compressão e liquef acção e de secagem do CC>2, e por outro lado as fases de descarbonatação, desoxigenação, purificação, secagem, compressão e liquefacção do N2 > empregando-se para levar a cabo todo o processo de obtenção do C02 e do N2 unicamente a energia do vapor de água e/ou da água quente e dos próprios gases de combustão, recuperando-se assim integralmente os citados gases com aproveitamento total da energia fornecida pelos hidrocarbonetos.
  2. 2. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o hidrocarboneto utilizado como combustível ser preferivelmente gás natural.
  3. 3. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracteri(11) zado pelo facto de, no primeiro permutador de calor, a temperatura dos gases de combustão descer de 500 - 600°C para 150 - 170°C.
  4. 4. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de a pressão dos gases no gasómetro ser igual a 0,05 bar.
  5. 5. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de a temperatura dos gases na coluna de lavagem e de arrefecimento descer de 150°C para 50 - 60°C.
  6. 6. - Processo de acordo com as reivindicações 1 e 2, carac terizado pelo facto de, por cada 500 m3 normais de gás natural,se obterem 1000 Kg de CO^ e 5 000 Kg de .
  7. 7. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o rendimento energético ser da ordem de grandeza de 85 %, visto que as únicas perdas de energia serem as do calor de radiação.
  8. 8. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de a recuperação dos gases de combustão ser superior a 85 %, visto as únicas perdas serem devidas ãs purgas nos processos de purificação dos gases.
PT85833A 1987-04-21 1987-09-30 Processo para a obtencao de co2 e de n2 a partir dos gases formados num motor ou numa turbina de combustao interna PT85833B (pt)

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