BRPI1002224A2 - processo para recuperação de co2 - Google Patents
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Abstract
PROCESSO PARA RECUPERAçãO DE CO~2~. Que tem por objetivo recuperar o CO~2~ exaurido das descargas de automóveis, caminhões e termoelétricas; sendo que uma vez recuperado, haverá um valor a ser pago por este CO~2~, compensando o gasto a mais de gasolina pela energia gasta com o compressor.
Description
PROCESSO PARA RECUPERAÇÃO DE CO2
CAMPO TÉCNICO
O seguinte relatório descritivo da presente aplicação de invenção se refere ao desenvolvimento de um processo para recuperação de CO2, que tem por objetivo recuperar o CO2 exaurido das descargas de automóveis, caminhões e termoelétricas; sendo que uma vez recuperado, haverá um valor a ser pago por este CO2, compensando o gasto a mais de gasolina pela energia gasta com o compressor.
ESTADO DA ARTE
A recuperação do CO2 em processos industriais é uma preocupação que está cada vez mais presente em diversos documentos de patente, acordos entre empresas e governos etc.
Por exemplo, a Air Liquid está investindo cerca de € 10 milhões da Austrália em uma unidade de recuperação de dióxido de carbono. Esse gás carbônico será recuperado, liqüefeito e reciclado para uso comercial, em vez de ser lançado diretamente na atmosfera.
Assim, a recuperação do gás carbônico é um tema presente em quase todo o mundo.
Em buscas efetuadas nos bancos de dados foram encontrados diversos documentos que mencionam sistemas de recuperação do gás carbônico.
O documento US 01/30017 (BR 0.117.144-5) de SHEPPARD (2001) descreve uma instalação para manufaturar uréia de materiais carbonáceos, oxigênio de uma unidade de separação de ar e água, preferencialmente vapor, é feita por uma unidade geradora de gás sintético, uma unidade de separação de ar, uma unidade Fischer-tropsch, uma unidade de remoção de CO2, uma unidade de remoção de hidrogênio, uma unidade metanadora, uma unidade conversora de amônia e uma unidade sintetizadora de uréia. Cada um dos líquidos Fischer-tropsch, amônia, hidrogênio e uréia pode ser recuperado sobre condições econômicas próprias. A energia elétrica pode ser recuperada pela adição de ao menos uma turbina a vapor e uma turbina a gás a qual é/são acopladas a um gerador elétrico.
Um método de recuperação de CO2 a partir de correntes de gases é descrito no CA 2004/000844 (BR 0.411.329-2) de HAKKA et al. (2004), compreende tratar a corrente de alimentação de gás com um absorvente regenerado, que compreende pelo menos um absorvente de amina terciária dotado de um pKa para a função amino de cerca de 6, 5 a cerca de 9 na presença de um inibidor de oxidação para obter uma corrente rica em CO2 e subseqüentemente tratar a corrente rica em CO2 para se obter o absorvente regenerado e uma corrente de produto rica em CO2. A corrente de alimentação de gás pode também incluir SO2 e/ou CO2.
BENDER (2006) descreve no EP 05003306.7 (BR 0.600.109-2) um sistema e método de recuperação de CO2 e uso de um separador de aerossol. De acordo com a invenção, um separador de aerossol a ser arranjado antes do compressor de CO2 é empregado para impedir o desgaste e danos em sistemas de recuperação de CO2 para a recuperação de CO2 resultante na fermentação utilizando um compressor.
O documento US 09/092934 (BR 9.901.138-7) de NOVAK et al. (1999) descreve um processo para recuperação de CO2 de uma corrente gasosa de alimentação de entrada contendo uma baixa concentração de dióxido de carbono. O processo de invenção recupera CO2 de uma corrente de alimentação fria de entrada contendo uma baixa concentração de dióxido de carbono, e inclui as seguintes etapas:
- uma corrente gasosa de alimentação de entrada é passada através de um trocador de calor, contra um fluxo comprimido da corrente gasosa de alimentação de entrada, para esfriar o fluxo comprimido;
- o fluxo comprimido é adicionalmente esfriado e comprimido para uma pressão elevada, alimentado em uma coluna de destilação e nesta é convertido em um gás de escape incluindo CO2 e um CO2 líquido de fundo de elevada pureza;
- uma primeira porção do CO2 líquido de fundo é expandida para obter um primeiro fluxo refrigerante de CO2 líquido esfriado, que é depois vaporizado contra o gás de escape para recuperar seu CO2 condensado;
- o CO2 condensado é então re-introduzido dentro da coluna de destilação;
- uma segunda porção do CO2 líquido de fundo é expandida para obter um segundo fluxo refrigerante de CO2 líquido esfriado, que é depois usado para subesfriar à saída de CO2 produto.
O documento EP 01109028.9 de FILIPPI et al. (2002) descreve um processo para a separação e recuperação de dióxido de carbono a partir de gases de rejeito produzidos por combustão oxidativa, o qual compreende as etapas de alimentar um fluxo de gás de rejeito a um material semipermeável a gás, separar um fluxo gasoso compreendendo dióxido de carbono altamente concentrado do dito fluxo de gás de rejeito; através do dito material semipermeável a gás e empregar pelo menos uma parte do dito fluxo gasoso, compreendendo dióxido de carbono altamente concentrado como matéria prima de partida em uma planta de produção industrial e/ou armazenar pelo menos uma parte do dito fluxo; gasoso compreendendo dióxido de carbono.
DANIEL et al. (2005) revela no SE 2005/001036 (BR 0.512.842-0) um sistema de gás de exaustão de motor de combustão interna, caracterizado pelo fato de que compreende um trocador de calor adaptado para possibilitar troca de calor entre pelo menos uma parte do fluxo de egr e pelo menos uma parte do fluxo de exaustão; o referido trocador de calor estando associado com o conduto de gás de exaustão em uma posição a jusante da unidade de recuperação de energia.
Ultralimpeza de gás de combustão a uma concentração quase zero de contaminantes residuais, seguida pela captura de CO2 é descrita no US 60/599,228 (BR 0.514.141-9). A alta eficiência de remoção de contaminantes residuais é conseguida por resfriamento de contato direto e lavagem do gás com água fria. A temperatura do gás de combustão é reduzida a 0 - 20°C para se conseguir um efeito máximo de condensação e limpeza do gás. O CO2 é capturado do gás queimado resfriado e limpo em um absorvedor de CO2 (134) utilizando uma solução ou pasta fluida amoniacal no sistema de NH3-CO2-H2O. O absorvedor opera a 0 - 20°C. A regeneração é realizada por elevação da pressão e da temperatura na solução rica em CO2 do absorvedor. A pressão de vapor de CO2 é alta, e gera-se uma corrente de CO2 pressurizada, com baixa concentração de NH3 e vapor d'água. A corrente de CO2 de alta pressão é resfriada e lavada para recuperar a amônia e a umidade do gás.
SUNDIN (2005) revela no SE 2005/001749 (BR 0.520.649-4) um motor de combustão interna com uma com uma tubulação de gás de exaustão para tomada de gases de exaustão a partir da câmara de exaustão do motor e uma tubulação de entrada para suprimento de ar para a referida câmara de combustão. O motor compreende um sistema de turbo charging com uma turbina de alta pressão que interage com um compressor de alta pressão e uma turbina de baixa pressão que interage com um compressor de baixa pressão, para recuperação de energia a partir do fluxo de gás de exaustão do motor e pressurização do ar de entrada do motor. A turbina de alta pressão é conectada para a turbina de baixa pressão, por intermédio de um duto um regulador de pressão de gás de exaustão é localizado no duto entre a turbina de alta e a de baixa pressão.
US 11/139,324 (BR 0.601.799-1) de BELL (2006) descreve um sistema para recuperar energia do gás de combustão quente e processo para otimizar a recuperação de energia da corrente de gás de exaustão quente, que sai do referido regenerador.
JÚNIOR (2007) descreve no BR 0.701.222-5 um processo de extração do gás carbônico diretamente da atmosfera, através de um ciclo óxido-carbonato que utiliza íons de metal alcalino-terroso (preferencialmente cálcio, pela abundância natural) como veículo; consistindo na precipitação de carbonatos através do borbulhamento de ar atmosférico comprimido (contendo gás carbônico) em solução aquosa de oxido, formando precipitado de carbonato; e subsequente decomposição térmica do carbonato precipitado, seco e com granulometria uniformizada em reator de leito fluidizado, alimentado com gases provenientes da câmara de combustão, obtendo novamente óxido (que é reutilizado) e gás carbônico, que é então processado através de compressão, armazenagem, transporte e despejo adequado, a câmara de combustão deve ser alimentada com combustível proveniente de biomassa (álcool, metanol, biogás, biodiesel, bagaço de cana, etc.), aproveitando-se do carbono já retido por processos biológicos. Associado a processos de recuperação da energia térmica a gás e a vapor, o processo produz energia suficiente para manter-se, gerando energia elétrica com o excedente.
O documento DE 19.645.550-2 (BR 9.705.416-0) descreve um conversor para tratamento de gás de exaustão, para tratar gases de exaustão provenientes de motores de combustão interna. O conversor contém, em um alojamento de conversor metálico, um catalisador monolítico para tratamento de gás de exaustão, com faces terminais que estão, em troca radiante, substancialmente irrestrita, com um cambiador térmico ou um conversor termoelétrico os quais estão acoplados às paredes do conversor. O refrescamento radiante do catalisador produzido, por meio disso, restringe a temperatura do catalisador ao valor máximo que fica abaixo do limite de destruição do catalisador, mesmo quando o conversor seja instalado próximo de um motor. O calor radiado que é recuperado, pode ser usado de várias de maneiras.
DISCUSSÃO
A idéia de se fazer uma planta para recuperação do CO2 não é novidade, haja vista, a grande quantidade de documentos de patente existentes. No entanto, é certo também que nenhum dos documentos apresentados relata a recuperação do gás com os mesmos parâmetros definidos pela proposta apresentada.
A fase industrial está sendo empregada para recuperação de grandes volumes de gás. Existe a intenção de aplicar esse projeto em usinas termoelétricas, que são sabidamente grandes geradoras de CO2.
O passo inventivo é dado pelos equipamentos e pelo processo empregado para cumprir com o objetivo explicado no projeto. A unidade de recuperação industrial diferencia-se das demais encontradas na arte. O processo apresentado parece ser realmente inovador em relação ao que se conhece da arte, principalmente no que se refere à capacidade recuperativa em torno de 80%.
DESCRIÇÃO DA FIGURA
A caracterização da presente solicitação para patente de invenção é feita por meio de um desenho representativo do processo recuperador de CO2, de tal modo, que o equipamento possa ser integralmente reproduzido por técnica adequada, permitindo plena caracterização da funcionalidade do objeto pleiteado.
A partir da figura elaborada que expressa a melhor forma ou forma preferencial de se realizar o processo idealizado, se fundamenta a parte descritiva do relatório, através de uma numeração detalhada e consecutiva, onde esta esclarece aspectos que possam ficar subentendidos pela representação adotada, de modo a determinar claramente a proteção ora pleiteada.
Esta figura é meramente ilustrativa, podendo apresentar variações, desde que não fujam do inicialmente pleiteado.
Neste caso temos que: - afigura 1 ilustra a representação esquemática de uma unidade estacionária de recuperação de gás carbônico.
O CO2 + H2O exauridos do processo de combustão (1) saem à temperatura de IOO2C (17) e são resfriados até 50°C e 0,02 bar (2), onde são comprimidos até 20 bar e 100°C (3). Depois de realizada compressão os gases são resfriados até 30°C (4). Uma vez realizado o resfriamento a água é separada do gás através de um ciclone (13). A fase líquida do ciclone é enviada ao trocador de calor (15) para reduzir a temperatura de descarga do compressor e finalmente ser vaporizada para a atmosfera (14) por intermédio de válvulas PCV (15). A fase gás do ciclone é resfriada até -30°C (7) para condensação do CO2. O CO2 é estocado em um tanque (8) com capacidade de (80I) de líquido para posterior remoção durante o período de abastecimento do veículo com gasolina, álcool ou gás, sendo dito tanque dotado de válvula PCV de 20 bar (16) com saída para atmosfera. O processo de resfriamento do CO2 até -30°C é realizado pelo próprio CO2 a temperatura de -402C e 10 bar (9), o qual é enviado na região de compressão intermediária para garantir que o CO2 não congele.
A remoção do CO2 será feita através de bombeamento para um reservatório (10) instalado no posto de gasolina a pressão de 10 bar, passando antes por uma unidade elétrica de aquecimento (11). Posteriormente, o CO2 será evaporado e utilizado como gás de enchimento dos pneus (12) e para vendas a empresas que o utilizam comercialmente.
A recuperação esperada de CO2 é de 80%, no mínimo, do CO2 emitido pela câmera de combustão.
Claims (3)
1. PROCESSO PARA RECUPERAÇÃO DE CO2, caracterizado pelo fato do CO2 + H2O exauridos do processo de combustão (1) saírem à temperatura de -100°C (17)são resfriados até 50°C e 0,02 bar (2), onde são comprimidos até 20 bar e 100°C (3), sendo que depois de realizada compressão os gases são resfriados até 30°C (4); onde uma vez realizado o resfriamento a água é separada do gás através de um ciclone (13), sendo a fase líquida do ciclone enviada ao trocador de calor (15) para reduzir a temperatura de descarga do compressor e finalmente ser vaporizada para a atmosfera (14) por intermédio de válvulas PCV (15); onde a fase gás do ciclone é resfriada até -30°C (7) para condensação do CO2, sendo o CO2 estocado em um tanque (8) com capacidade de (80I) de líquido para posterior remoção durante o período de abastecimento do veículo com gasolina, álcool ou gás, sendo dito tanque dotado de válvula PCV de 20 bar (16) com saída para atmosfera; sendo o processo de resfriamento do CO2 até -30°C realizado pelo próprio CO2 a temperatura de -40aC e 10 bar (9), o qual é enviado na região de compressão intermediária para garantir que o CO2 não congele.
2. PROCESSO PARA RECUPERAÇÃO DE CO2, de acordo com a reivindicação 1 e caracterizado pelo fato da remoção do CO2 ser feita através de bombeamento para um reservatório (10) instalado no posto de gasolina a pressão de 10 bar, passando antes por uma unidade elétrica de aquecimento (11); sendo, posteriormente, o CO2 evaporado e utilizado como gás de enchimento dos pneus (12) e para vendas a empresas que o utilizam comercialmente.
3. PROCESSO PARA RECUPERAÇÃO DE CO2, de acordo com a reivindicação 1 e caracterizado pelo fato da recuperação esperada de CO2 ser de -80%, no mínimo, do CO2 emitido pela câmera de combustão. * * *
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