PT87027B - Processo para o tratamento de duas correntes de solucao de lavagem carregadas - Google Patents

Processo para o tratamento de duas correntes de solucao de lavagem carregadas Download PDF

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Description

A presente invenção refere-se a um processo para o tratamento de duas correntes de solução de lavagem provenientes de duas zonas de lavagem de gases diferentes e que aí, a pressões de 10 a 100 bars, recolheram, por dissolução física, dióxido de carbono bem eomo pelo menos um dos gases valiosos seguintes: monoxido de carbono, hidrogénio ou metano.
A purificação de gases por meio de soluções de lavagem, em especial a remoção de E^S e C02 destes gases, é conhecida des, de há muito tempo. Na patente de invenção alemã NQ 1Λ94.8Ο6 e nas patentes de invenção de invenção norte-americanas N2 3·531·917 e NQ 3.710.5^-6 estão descritos processos deste tipo. E também conhecida a regeneração da solução de lavagem carregada por meio de descompressão, aquecimento ou separação, ou também por uma com binação destes tratamentos. Como soluções de lavagem que actuam fisicemente, interessam, por exemplo, 0 metanol ou a N-metil-pirrolidona (NMP). Os lavadores de gases trabalham usualmente na gama de temperaturas de + 6o°C a -80°cw
Na lavagem dos gases, a solução de lavagem recolhe não só impurezas como também certas quantidades de gases valiosos, os componentes principais. Portanto, a presente invenção tem por objecto o problema de recuperar o mais completamente possível es, tes gases valiosos das correntes de solução de lavagem provenien
tes das zonas de lavagem dos gases. Segundo a presente invenção isso faz-se descomprimindo numa primeira zona de descompressão a primeira corrente de solução de lavagem, com uma descida de pressão de pelo menos 5 bars e libertando-se então um gás de descompressão rico em C02, descomprimindo parcialmente numa segunda zona de descompressão, que contém elementos permutadores de substâncias, uma segunda corrente de solução de lavagem, conduzindo o gás de descompressão proveniente da primeira zona de descompressão de baixo para cima, através da segunda zona de des compressão, em contracor rente com a segunda corrente de solução de lavagem, retirando b cabeça da segunda zona de descompressão uma mistura de gases contendo C02 e pelo menos um gás valioso e regenerando as duas correntes de solução de lavagem provenientes das zonas de descompressão, processo segundo a presente invenção encontra utilização sobretudo quando as duas correntes de solução de lavagem pro venienientes das lavagens dos gases têm concentrações de C02 diferentes. Um teor elevado de C02 da primeira solução de lavagem carregada conduz na primeira zona de descompressão a que, aí, além do CO^ libertado passe também uma parte elevada dos gases valiosos arrastados para o gás de descompressão. Na segunda zona de descompressão, onde a segunda corrente de solução de lavagem pobre em C02 por si introduz relativamente pouco C02, 0 gás de descompressão proveniente da primeira zona de descompressão provoca uma forte acção de separação, por meio da qual os gases valiosos são expulsos da segunda solução de lavagem. Simultaneamente, de maneira desejável, um? parte muito considerável do C02 contido no gás de descompressão da primeira zona de descom-
pressão é de novo absorvida na segunda zona de descompressão.
A mistura de gases retirada na csbeça da segunda zona de descoa pressão é portanto rica em gases valiosos, que se recuperam por introdução numa das zonas de lavagem dos gases. Esta recuperação dos gases valiosos é também vantajosa para a regeneração das correntes de solução de lavagem, visto que de outro modo os gases valiosos apareceriam como prejudiciais nos gases de saída de regeneração. A mistura de gases retirada pode ter também outras utilizações, por exemplo como gás de aquecimento.
Podem também dispor-se as duas zonas de descompressão
uma sobre a outra e introduzir nesse caso a corrente de solução de lavagem que sai da segunda zona para a primeira zona.
í conveniente descomprimir a primeira corrente de solução de lavagem na primeira zona de descompressão para 0,5 a 1,2 vezes a pressão parcial do C02 no gás à entrada na primeira zona de lavagem de gases. Pode, deste modo, ajustar-se a quantida, de de C02 desejada no gás de descompressão, tendo-se então em conta a quantidade de C02 que deve ser absorvida na segunda zona de descompressão. Deste modo, a pressão é igual a mais ou menos 5 a 25 bars nas duas zonas de descompressão.
primeiro gás fornecido à primeira zona de lavagem de gás pode ser diferente do segundo gás fornecido à segunda zona de lavagem de gás, pelo menos relativamente ao teor de C02· A fracção de C02 no primeiro gás é, na maior parte dos casos, pelo
1,5 vezes maior do que no segundo gás. Por exemplo, pode dizer-se que 0 teor de C02 do primeiro gás está na gama de 20 a 40 %, em volume, aproximadamente, e que 0 teor de C02 do segundo gás é mais ou menos igual a 2 a 1J %, em volume. Como primeiro gás in /
teressa, por exemplo, gás de água convertido e como segundo gás pode utilizar-se um gás de água convertido. 0 gás de água contém como componentes principais hidrogénio e óxido de carbono, sendo pela reacção de conversão (CO+I^O = eliminado completa ot substancialmente o CO. Em vez de gás de água,os primeiro e segundo gases podem também ser gases de síntese ou gases ricos em metano.
I Para as duas lavagens dos gases utilizam-se dissolventes conhecidos que actuam fisicamente, em especial o metanol e a NMP. As temperaturas nas zonas de lavagem situam-se então na gama de +60°C a -80°C.
Com o auxílio do desenho anexo vão explicar-se as possibilidades de aperfeiçoamento do processo.
A primeira zona de lavagem dos gases (1) é levado, pela conduta (2), o primeiro gás a depurar, que pode ter um teor relativamente elevado de CO^. A solução de lavagem regenerada che ga pela conduta (3) e o gás depurado é retirado pela conduta (4). 0 primeiro fluxo ou corrente de solução de lavagem deixa a primeira zona de lavagem (1) pela conduta (5). De maneira aná Ioga, o segundo gás é fornecido pela conduta (8) à segunda zona de lavagem do gás (9), à qual se fornece solução de lavagem rege nerada pela conduta (10). 0 segundo gás depurado deixa a segunda zona de lavagem do gás (9) pela conduta (11) e a segunda corrente de solução de lavagem carregada é retirada pela conduta (12).
primeiro gás na conduta (2) contém, np maioria dos cas sos, pelo menos 1,5 vezes mais C02 do que o segundo gás na cond^ ta (8). Nas duas zonas de lavagem (1) e (>) encontram-se, para
intensificar a permuta de substâncias entre os gases e o líquido, fundos ou corpos de enchimento conhecidos, não representados para simplificar.
A primeira corrente de solução de lavagem na conduta (5) é levada a primeira zona de descompressão (15), onde se baixa a sua pressão de pelo menos 5 bars. A zona de descompressão (15) pode ser formada como um recipiente vazio. 0 gás de descompres. são da primeira zona de descompressão (15) é levado pela conduta (16) para a segunda zona de descompressão (17) que contém elementos (18) permutadores de substâncias. Na parte superior da segunda zona de descompressão (17) é introduzida pela conduta (12) a segunda corrente de lavagem dos gases que é parcialmente descomprimida. As pressões nas duas zonas de descompressão (15) e (17) são usualmente Iguais, situando-se na gama de 5 a 25 bars.
gás de descompressão que provém da conduta (16) flui de baixo para cima na segunda zona de descompressão (17) em con tracorrente com a segunda solução de lavagem, provocando aí uma considerável acção de separação, libertando-se os gases valiosos. Una parte considerável de CO^ contido no gás de descompressão da conduta (16) é reabsorvido pela segunda solução de lavagem e não aparece portanto no gás da cabeça da segunda zona de descompressão. Este gás da cabeça, uma mistura de gases contendo gases valiosos e CO2 , é levado pelo compressor (20) e a conduta (21), através da conduta (8), à segunda zona de lavagem dos gases (9). Estes gases valiosos assim retornados reencon tram-se em grande parte no gás depurado na conduta (11).
As duas correntes de solução de lavagem das zonas de
descompressão (15) θ (17) são levadas, pelas condutas (23) e (24), Para um regenerador usual (25). Aí, a carga das soluções de lavagem é removida por pelo men^s um dos processos de descompressão, separação ou aquecimento; a solução de lavagem regenerada á retornada pelas condutas (3) e (10) para a reutilização já descrita.
Exemplo
Numa condução do processo que corresponde ao desenho anexo lavaram-se nas duas zonas de lavagem dos gases (1) e (9), a cerca de 37 bars, um primeiro e um segundo gases, com metanol. A composiçã dos dois gases é a seguinte:
Primeiro gás Segundo gás
CO (Moles 3 49
H2 (Moles 58 34
C02 (Moles 39 17
Por hora, são fornecidos à primeira zona de lavagem (1) 66 m3 e à segunda zona de lavagem (9) 81 m3 de solução de lavagem. As correntes de solução de lavagem nas condutas (5, 12, 23, 24) arrastam consigo, por hora, as seguintes cargas totais, sendo H2 e CO gases valiosos.
Conduta 5 12 23 24
C02 ( KMoles) 351 192 310 222
H2 (KMoles) 8,03 0,6 1,7
CO (KMoles) 0,71 4 13,4 0,09 1 1,3
Relativamente a um πβ de solução de lavagem, nas condutas (5) e (12) há, por hora:
Conduta (5) * Conduta (12)
C02 (Moles/m3) 5318 I 2370
«2 (Moles/:n3) 122 52
CO (Moles/m3) 11 165
A pressão nas duas zonas de descompressão é de cerca de
bars.
Na conduta de retorno dos gases valiosos (21) encontram-se os gases indicados no quadro seguinte na coluna A. Para comparação a coluna B indica a soma das quantidades de gases nas condutas (16) e (21) se não se levasse o gás de descompressão na conduta (16) à segunda zona de descompressão (17) mas sim se se mantivessem separados:
i A B
C02 (K Moles/h ) 11,6 h7 Λ
CO + (K Moles/h) 22,6 20,1
No caso A, a quantidade residual de CO nas correntes de solução de lavagem enviadas para a regeneração é, ao todo, por hora, 1,51 h Moles e no caso B 4,79 A Moles. Vê-se a partir do quadro que a soma das quantidades totais na condução do processo segundo a presente invenção (coluna A) é pequena, de modo que o dispêndio na compressão para o retomo dos gases é pequeno. Simultaneamente, recupera-se uma maior quantidade de gases valiosos, Qj+H-.

Claims (4)

REIVINDICAÇÕES
1.- Processo para o tratamento de duas correntes de solução de lavagem, provenientes de zonas de lavagem diferentes e que aí recolheram, sob pressões de 1 a 10 MPa (10 a 100 bars), por dissolução física, dioxido de carbono bem como pelo'menos um dos gases valiosos monóxido de.carbono, hidrogénio ou metano, c.a_ racterizado por se descomprimir a primeira corrente de solução de lavagem:numa.primeira zona de descompressão com uma descida da pressão de pelo menos 0,5 MPa (5 bars) e libertando então um gás de descompressão rico em CC^, por se descomprimir.· parcialmente a segunda corrente de solução de lavagem numa segunda zona de descompressão que contém elementos permutadores de substâncias, por se conduzir o gás de descompressão proveniente da primeira zona de descompressão de baixo para cima através da segunda zona de descompressão em contracorrente com a segunda corrente de solução de lavagem, por se retirar na cabeça da segunda zona de descompressão uma mistura de gases contendo CC^ θ pe. lo menos um gás valioso e por se regenerarem as duas correntes de solução de lavagem provenientes das zonas de descompressão.
2.- Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se conduzir a segunda corrente de solução de lava- gem que sai da segunda zona de descompressão para a primeira zona de descompressão-
3. - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por se conduzir' a mistura de gases retirada à cabe_ ça da segunda zona de descompressão para uma zona de lavagem dos
I gases.
4. - Processo de acordo com a reivindicação 1 ou uma qualquer das reivindicações 2 e 3, caracterizado por a pressão nas duas zonas de descompressão ter o valor de cerca de 0,5 a
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