ES2736963B2 - Planta de compresión con conversión de energía residual en potencia eléctrica y refrigeración. - Google Patents

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Description

PLANTA DE COMPRESIÓN CON CONVERSIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL EN
POTENCIA ELÉCTRICA Y REFRIGERACIÓN
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
La presente invención pertenece al campo técnico de los procesos de separación de aire del tipo unidad de separación de aire ASU de sus siglas en inglés Air Separation Unit, o unidad de separación de aire. Una unidad de separación de aire ASU tipo involucra, entre otros, procesos de compresión y enfriamiento de los que resulta energía residual no aprovechada.
Este invento se basa en el aprovechamiento de energía residual (Waste heat o Low Grade Thermal Energy) mediante su conversión en energía eléctrica y capacidad de generación de refrigeración mediante un ciclo termodinámico de absorción, APC (Absorption Power Cycle), en el que se emplean fluidos de trabajo multi-componente como las disoluciones Li-Br, Li-Cl o Ca-Cl, solución agua-amoniaco, líquidos iónicos o fluidos orgánicos tales como amil-acetato, propano-decano o isobutano-decano en combinación con otros refrigerantes como el dióxido de carbono, caracterizadas por su relativamente baja, múltiple y variable temperatura de ebullición.
OBJETIVO DE LA INVENCIÓN
El objetivo de la presente invención denominada "PLANTA DE COMPRESIÓN PARA INSTALACIONES DE SEPARACIÓN DE AIRE CON CONVERSIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL EN POTENCIA ELÉCTRICA Y REFRIGERACIÓN MEDIANTE CICLO DE ABSORCIÓN” es la reducción del consumo específico en las unidades de separación de aire criogénicas. El consumo específico de una unidad de separación de aire ASU, se define como la energía consumida necesaria para generar cada unidad de producto final (gases industriales de alta pureza).
La reducción del consumo específico obedece al aprovechamiento de la energía térmica residual en los procesos de separación de aire tipo unidad de separación de aire ASU y a la integración de un ciclo de potencia por absorción operando con un fluido de relativamente baja temperatura de ebullición tal como una disolución de Litio-Bromuro (LiBr). El ciclo de potencia por absorción, APC permite la conversión de energía térmica residual a eléctrica vía energía mecánica mediante su rama de potencia y la conversión simultánea de energía térmica residual en producción frigorífica mediante su rama de refrigeración, por lo que se le califica aquí como dual. De este modo, la rama de potencia aprovecha la cualidad del vapor para generar potencia eléctrica a través de un conjunto turbina-alternador/generador eléctrico mientras que la rama de refrigeración disminuye la temperatura del agua de refrigeración (en adelante Chilled Cooling Water o agua de refrigeración enfriada CCW), la cual se emplea en diversos puntos de la unidad de separación de aire ASU para mejorar termodinámicamente diversos procesos y reducir, de esta forma, el consumo específico.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Las unidades de separación de aire ASUs (plural de ASU), se entienden aquí como aquellas unidades cuyos procesos se desarrollan a temperaturas criogénicas y que obtienen como producto final diversos gases constitutivos de la atmósfera de manera segregada. Son considerados criogénicos, orientativamente, los procesos que llegan a desarrollarse a temperaturas inferiores al rango de -100 a -150 °C.
Las plantas de destilación de aire criogénicas tienen muchos elementos comunes y típicos aún dentro de distintos modelos o tipos. Ejemplos de referencias históricas de estos procesos y que pueden ser aclaratorios en este invento son, entre otros, US2048076A (Process for separating low boiling gas mixtures), US3127260A (separation of air into nitrogen, oxygen and argon), US3216206A (Low temperature distillation of normally gaseous substances), US3261168A (Separation of oxygen from the air), US3327488 (Refrigeration system for gas liquefaction), US4817393A (Companded total condensation lox-boil air distillation) donde se emplea el término "companded” como referencia al proceso realizado por un "compander”, EP0321163A2 (Separating argon/oxygen mixtures) donde se cita el "Waste Gas”, conocido en castellano como "gas impuro", EP0341854A1 (Air separation process using packed columns for oxygen and argon recovery), US3358460A (Nitrogen liquefaction with plural work expansion of feed as refrigerant) donde se describe un sistema de licuación de nitrógeno y en el que se emplea el término "make-up” para el gas de procedente del compresor homónimo, de manera que precede al compresor principal del sistema de licuación o "recycle”, EP0717249A2 (Air Separation), US4746343A (Method and apparatus for gas separation), US4883518A (Process for air fractionation by lowtemperature rectification), US6116027A (Supplemental air supply for an air separation system) donde se habla de la importancia de la compresión inicial en las unidades de separación de aire ASU y se contribuye con un método de suplementario de suministro de aire.
En las plantas unidad de separación de aire ASU se emplea como materias primas principales, pero no necesariamente exclusivas, el aire y la energía eléctrica. Además, en todas ellas existen procesos termodinámicos de elevado consumo de energía específica como la compresión inicial del aire hasta la presión adecuada para el proceso de destilación.
El principal sumidero de energía de una unidad de separación de aire ASU típica es el compresor principal de aire, Main Air Compressor o MAC, situado en la sección inicial llamada “front-end” según el arte que caracteriza estas plantas. Las unidades de separación de aire ASU de destilación de aire instaladas en la actualidad, en general, no recuperan el calor residual fruto de procesos termodinámicos de alto consumo energético, tales como la compresión principal e inicial del aire en el compresor principal de aire MAC o en compresores de línea auxiliares (compresores de gases industriales de alta pureza como producto final, típicamente -pero no limitante- oxígeno y nitrógeno gaseosos). Se denomina GOX al oxígeno gaseoso y GAN al nitrógeno gaseoso.
Además, algunas plantas de separación de aire criogénicas están dotadas de maquinaria de refrigeración mecánico-eléctrica con objeto de enfriar agua de refrigeración mediante un ciclo por compresión-laminación de vapor clásico. Se establece aquí la diferencia entre el agua de refrigeración habitual (Cooling Water o CW) y el agua de refrigeración enfriada, CCW. El agua de refrigeración habitual CW habitualmente agua dulce o salada, es el fluido empleado en entornos industriales que se utiliza para refrigerar procesos industriales y que, en general, se enfría hasta temperaturas próximas a la atmosférica mediante torres de refrigeración de tiro natural o forzado. El agua de refrigeración enfriada, CCW, obtenida en el ciclo de potencia por absorción, APC se envía al enfriador por contacto directo tras la última etapa de compresión del compresor principal de aire MAC conocido en el arte técnico que caracteriza estas instalaciones como Direct Contact After-Cooler (DCAC o post­ enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC,) y que hace las veces de enfriador de última etapa del compresor principal de aire MAC. En el enfriador por contacto directo las corrientes del agua de refrigeración habitual y agua de refrigeración enfriada CCW entran en contacto directo con el aire, a contracorriente, con objeto de refrigerarlo y realizar cierto lavado de partículas y componentes indeseados.
En otras unidades de separación de aire ASUs, se emplea una corriente de gas compuesto mayoritariamente por nitrógeno, procedente de la sección de destilación, pero que no cumple las especificaciones para enviarla a línea como producto final de alta pureza (conocido en el arte del que se trata como corriente de Gas Impuro o "Waste Gas”) para obtener agua de refrigeración enfriada CCW en una torre de enfriamiento adecuada conocido en el arte en el que se trata este tipo de instalaciones como "Waste Chilling Tower”. El agua de refrigeración enfriada CCW obtenida así, también se envía al post-enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC. El enfriamiento que se produce en la torre de enfriamiento "Waste Chilling Tower” también puede ser sustituido, total o parcialmente, por la capacidad de refrigeración de este invento.
En el estado actual de la tecnología todavía no existe un diseño de planta industrial prevista para la operación conjunta de los procesos de compresión de una unidad de separación de aire ASU con el sistema de generación de potencia eléctrica y frío industrial mediante ciclo de potencia por absorción, APC. Muchos de estos procesos criogénicos se caracterizan por tener como sumidero energético el agua de refrigeración u otro fluido de evacuación energética cuya característica es disponer de una temperatura relativa baja. La energía residual de baja calidad se considera caracterizada por encontrarse a temperaturas de entre los 60 a los 140°C como rango orientativo, pero no limitativo. Además, en este invento, se especifican diversos usos termodinámicamente beneficiosos, en términos de consumo energético del agua de refrigeración enfriada CCW generada dentro del proceso unidad de separación de aire ASU.
En consecuencia a todo lo anterior, no se conocen plantas como la que se detalla en la presente invención, donde se involucran procesos de compresión y enfriamiento de aire y sus componentes, con conversión de energía térmica residual en energía eléctrica y refrigeración mediante un sistema dual de potencia-refrigeración por absorción en combinación en un entorno de destilación criogénica de aire.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
En esta invención se presenta la disposición de una planta térmica que integra un ciclo termodinámico de absorción APC en una unidad de separación de aire ASU para aprovechamiento de energía residual y generación de frío industrial.
Como el mayor sumidero de energía en una unidad de separación de aire ASU es el compresor principal de aire MAC, una importante fuente de energía residual son sus intercambiadores refrigeradores inter-etapas. En este invento, dicha energía es recuperada mediante un lazo de refrigeración intermedio que, tras calentarse, sirve como fluido caliente en el evaporador del ciclo de potencia por absorción, APC. Existen varias fuentes de energía residual de importancia relativa, además del compresor principal de aire MAC y en los procesos de tipo unidad de separación de aire ASU, que son también tenidas en cuenta. También se contemplan los posibles usos del agua de refrigeración enfriada CCW generada en el ciclo de potencia por absorción, APC. El invento se caracteriza por comprender,
a) Un ciclo termodinámico de absorción o Absorption Power Cycle (APC), formado, no limitativamente, por:
- Una sección de generación de potencia eléctrica por medio de un conjunto turbina-alternador/generador eléctrico.
- Una sección de generación de frío industrial formada por un intercambiadorcondensador y un intercambiador-evaporador.
- Una sección común con un intercambiador-absorbedor, bomba, intercambiador-recuperador, intercambiador-evaporador, tanque de separación de fase.
b) Un compresor de aire que, formando parte de este invento en conjunto con el ciclo de potencia por absorción, APC, realiza la función de compresor principal de aire MAC integrado en una instalación unidad de separación de aire ASU. Está caracterizado por comprender, entre otros y en función de las necesidades de la planta unidad de separación de aire ASU, por los componentes siguientes:
- Un sistema motriz del tipo motor eléctrico o un motor alternativo de combustión interna o una turbina de vapor o una turbina de gas. En el caso de la turbina de vapor, también se incluye el condensador del vapor correspondiente.
- Un número "n” de etapas compresión, siendo "n” las etapas necesarias y no limitativas para mantener el caudal, temperaturas y relación de compresión adecuadas en el arte que caracteriza los procesos termodinámicos de compresión en el estado actual de la técnica.
- Un número "n-1” de intercambiadores-refrigeradores interetapas.
- Una torre de contacto directo aire-agua que realiza la función de enfriador tras la última etapa de compresión con inyección del agua de refrigeración habitual CW o agua de refrigeración enfriada CCW o ambas.
c) Un lazo de fluido refrigerador que adquiere energía térmica en todas las fuentes de energía residual especificadas en este invento y la entrega en el intercambiador-evaporador de la sección común del ciclo termodinámico de absorción APC.
Es posible variar la cantidad de fluido de trabajo que se envía a cada rama de forma que la operación del ciclo termodinámico de absorción APC priorice la generación eléctrica, la generación de frío industrial o una combinación de ambas con el porcentaje deseado de cada una. La posibilidad de generar frío industrial en el ciclo termodinámico de absorción APC encaja con las necesidades de refrigeración específica en el post-enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC, empleado en muchas plantas unidad de separación de aire ASU. Esta capacidad no se limita al uso en este elemento y puede ser empleado en la mejora termodinámica de procesos en otras zonas de una unidad de separación de aire ASU típica.
Este invento se plantea empleando como fluido de trabajo para el ciclo de potencia por absorción, APC una disolución LiBr pero no limitativamente, es decir, con posibilidad de plantearse para otras disoluciones como Li-Cl o Ca-Cl, solución agua-amoniaco, líquidos iónicos o fluidos orgánicos tales como amil-acetato, propano-decano o isobutano-decano en combinación con otros refrigerantes como el dióxido de carbono. Es posible variar la concentración del fluido para adaptarla a las condiciones de operación más adecuadas. Las condiciones de operación más adecuadas con respecto a la concentración del LiBr son aquellas que permiten recuperar la mayor cantidad de energía residual posible. Además, el uso de fluidos de trabajo multicomponente permite que, para una composición y presión determinadas, el punto de ebullición-condensación del fluido no sea fijo, sino que varíe dentro de un rango. La consecuencia de ello es que, en los intercambiadores de calor, en especial en evaporadores y condensadores, las temperaturas de aproximación "pinch points” sean más próximas y duraderas en el proceso de transferencia de calor.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
En esta sección se incluyen, a modo ilustrativo y no limitativo, los componentes de las figuras 1,2, 3, 4 y 5 para mostrar y facilitar la comprensión de la invención.
Figura 1. Sistema compresor principal de aire MAC de unidad de separación de aire ASU con post-enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC, que emplea agua de refrigeración habitual, CW, y agua de refrigeración enfriada CCW mediante enfriador convencional de compresión-laminación. Figura de arte previo.
Figura 2. Sistema compresor principal de aire MAC de unidad de separación de aire ASU con post-enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC, que emplea agua de refrigeración habitual, CW,y agua de refrigeración enfriada CCW enfriada mediante una torre de enfriamiento "Waste Chilling Tower” . Figura de arte previo.
Figura 3. "Planta de compresión para instalaciones de separación de aire con conversión de energía residual en potencia eléctrica y refrigeración mediante ciclo de absorción”.
figura 4. "Planta de compresión para instalaciones de separación de aire con conversión de energía residual en potencia eléctrica y refrigeración mediante ciclo de absorción” añadidas diversas fuentes de energía residual y sumideros de frío industrial.
Figura 5. Representación parcial de una unidad de separación de aire ASU genérica, de interés para compresión del presente invento. Figura de arte previo.
Los números referenciados en la figura 1 (Fig. 1) se identifican como sigue:
(1) Aire atmosférico en la aspiración del compresor principal de aire MAC (Main Air Compressor).
(2) Aire comprimido y enfriado tras el post-enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC.
(3) Entrada de vapor de agua a la turbina motriz del compresor principal de aire MAC.
(4) Agua condensada tras paso por el condensador de la turbina del compresor principal de aire MAC.
(5) Agua de refrigeración habitual, CW, que se dirige a refrigerar fuentes de calor residual.
(6) Retorno del agua de refrigeración habitual, CW, desde las fuentes residuales de calor.
(7) Conjunto torre de refrigeración y bomba de agua de refrigeración.
(8) Agua de refrigeración tras su paso por el post-enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC.
(9) Agua de refrigeración enfriada CCW procedente del enfriador mecánicoeléctrico.
(10) Agua de refrigeración, CW, procedente de la torre de refrigeración al post­ enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC. (11) Turbina de vapor motriz del compresor principal de aire MAC.
(12) Condensador de la turbina motriz del compresor principal de aire MAC.
(13) Primera etapa del compresor principal de aire MAC.
(14) Intercambiador refrigerador de la primera etapa del compresor principal de aire MAC.
(15) Segunda etapa del compresor principal de aire MAC.
(16) Intercambiador refrigerador de la segunda etapa del compresor principal de aire MAC.
(17) Tercera etapa del compresor principal de aire MAC.
(18) Intercambiador refrigerador de la tercera etapa del compresor principal de aire MAC.
(19) Cuarta etapa del compresor principal de aire MAC.
(20) Post-enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC, (Direct Contact Aftercooler), post-enfriador de contacto directo aire agua.
(21) Bomba de retorno de agua de refrigeración habitual, CW, a la torre de refrigeración desde el post-enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC.
Números referenciados en la figura 2 (Fig. 2), no coincidentes con los de la figura 1, se identifican como sigue:
(229) Agua de refrigeración enfriada CCW procedente de la torre de enfriamiento " Waste Chilling Tower”.
(22) Torre de enfriamiento por "Waste gas” o "Waste Chilling Tower” .
(23) "Waste gas” o gas impuro caliente a la salida de la torre de enfriamiento "Waste Chilling Tower”.
(24) Agua de refrigeración habitual, CW, hacia la torre de enfriamiento "Waste Chilling Tower”.
(25) corriente de gas impuro "Waste Gas” procedente de la columna de destilación criogénica hacia la torre de enfriamiento "Waste Chilling Tower” .
La numeración referenciada en la figura 3 se identifica como sigue:
(1) Aire atmosférico en la aspiración del compresor principal de aire MAC (Main Air Compressor).
(2) Aire comprimido y enfriado tras el post-enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC.
(3) Entrada de vapor de agua a la turbina motriz del compresor principal de aire MAC.
(4) Agua condensada tras paso por el condensador de la turbina del compresor principal de aire MAC.
(5) Agua de refrigeración habitual, CW, que se dirige a refrigerar fuentes de calor residual.
(6) Retorno del agua de refrigeración habitual, CW, hacia el evaporador del ciclo de potencia por absorción, APC.
(57) Agua de refrigeración enfriada , CCW, y/o agua de refrigeración CW desde el post-enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC, hacia el evaporador del ciclo de potencia por absorción, APC y/o torre de refrigeración.
(8) Agua de refrigeración caliente hacia sistema de refrigeración (no representado) (59) Agua de refrigeración enfriada, CCW, procedente del evaporador del ciclo de potencia por absorción, APC.
(10) Agua de refrigeración, CW, de la torre de refrigeración al post-enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC.
(11) Turbina de vapor motriz del compresor principal de aire MAC.
(12) Condensador de la turbina motriz del compresor principal de aire MAC.
(13) Primera etapa del compresor principal de aire MAC.
(14) Intercambiador refrigerador de la primera etapa del compresor principal de aire MAC.
(15) Segunda etapa del compresor principal de aire MAC.
(16) Intercambiador refrigerador de la segunda etapa del compresor principal de aire MAC.
(17) Tercera etapa del compresor principal de aire MAC.
(18) Intercambiador refrigerador de la tercera etapa del compresor principal de aire MAC.
(19) Cuarta etapa del compresor principal de aire MAC.
(20) post-enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC, (Direct Contact Aftercooler), post-enfriador de contacto directo aireagua.
(21) Bomba auxiliar de agua de refrigeración enfriada, CCW, o agua de refrigeración habitual, CW, o una combinación de ambas a la salida del post­ enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC, (60) Bomba de agua de refrigeración habitual, CW, a la salida del evaporador del ciclo de potencia por absorción, APC hacia fuentes de calor.
(61) Disolución LiBr hacia recuperador de calor del ciclo de potencia por absorción, APC.
(62) Disolución LiBr hacia el evaporador del ciclo de potencia por absorción, APC. (63) Disolución LiBr hacia el separador de fase del ciclo de potencia por absorción, APC.
(26) Vapor de disolución de LiBr hacia ramas de potencia y de frío del ciclo de potencia por absorción, APC.
(27) Vapor de disolución de LiBr en exhaustación de turbina hacia absorbedor del ciclo de potencia por absorción, APC.
(28) Disolución LiBr tras el absorbedor del ciclo de potencia por absorción, APC hacia la bomba de circulación del ciclo de potencia por absorción, APC. (29) Disolución LiBr desde el separador de fase al recuperador de calor del ciclo de potencia por absorción, APC.
(30) Disolución LiBr hacia válvula de laminación.
(30a) Válvula de laminación a entalpía constante.
(31) Disolución LiBr desde válvula de laminación hacia exhaustación de turbina del ciclo de potencia por absorción, APC.
(32) Vapor de disolución de LiBr a válvula de laminación del ciclo de potencia por absorción, APC.
(32a) Válvula de laminación a entalpía constante.
(33) Disolución LiBr desde válvula de laminación hacia evaporador del ciclo de potencia por absorción, APC.
(34) Vapor de LiBr hacia exhaustación de la turbina del ciclo de potencia por absorción, APC.
(35) Agua de refrigeración habitual, CW, al absorbedor del ciclo de potencia por absorción, APC.
(36) Agua de refrigeración habitual, CW, desde el absorbedor del ciclo de potencia por absorción, APC hacia la torre de refrigeración (no representada).
(37) Agua de refrigeración habitual, CW, al condensador del ciclo de potencia por absorción, APC.
(38) Agua de refrigeración habitual, CW, del condensador del ciclo de potencia por absorción, APC hacia la torre de refrigeración (no representada).
(39) Evaporador del ciclo de potencia por absorción, APC.
(40) Separador de fase del ciclo de potencia por absorción, APC.
(41) Recuperador de calor del ciclo de potencia por absorción, APC.
(42) Turbina del ciclo de potencia por absorción, APC.
(43) Absorbedor del ciclo de potencia por absorción, APC.
(44) Evaporador del ciclo de potencia por absorción, APC.
(45) Condensador del ciclo de potencia por absorción, APC.
(46) Bomba de circulación del ciclo de potencia por absorción, APC.
(47) Generador eléctrico o alternador del ciclo termodinámico de absorción APC. (48) Sección del equipo ciclo de potencia por absorción, APC.
Explicación de la numeración de la figura 4 no coincidentes con los de la figura 3: (5a) agua de refrigeración habitual, CW, que se dirige a recibir calor residual (Motor alternativo o eléctrico o turbina de gas del compresor principal de aire MAC). (5b) agua de refrigeración habitual, CW, que se dirige a recibir calor residual (intercambiadores refrigeradores inter-etapas de compresores de línea de nitrógeno gaseoso GAN y oxígeno gaseoso GOX).
(5c) agua de refrigeración habitual, CW, que se dirige a recibir calor residual (Sistema de licuación de nitrógeno gaseoso GAN, compresores "make-up” y "recycle” o "reciclo”).
(5d) agua de refrigeración habitual, CW, que se dirige a recibir calor residual (Compresor sistema Brayton inverso).
(6a) agua de refrigeración habitual, CW, desde fuente de calor residual (Motor alternativo o eléctrico o turbina de gas del compresor principal de aire MAC) hacia el evaporador de la sección común (39) del ciclo de potencia, APC (48). (6b) agua de refrigeración habitual, CW, desde fuente de calor residual (Compresores de nitrógeno gaseoso GAN y oxígeno gaseoso GOX) hacia el evaporador de la sección común (39) del ciclo de potencia, APC (48).
(6c) agua de refrigeración habitual, CW, desde fuente de calor residual (Sistema de licuación de nitrógeno gaseoso GAN) hacia el evaporador de la sección común (39) del ciclo de potencia, APC (48).
(6d) agua de refrigeración habitual, CW, desde fuente de calor residual (Compresor sistema Brayton inverso) hacia el evaporador de la sección común (39) del ciclo de potencia, APC (48).
(59a) agua de refrigeración enfriada, CCW, hacia un sistema de intercambio de calor para enfriamiento de aire en la aspiración del compresor principal de aire, MAC.
(59b) agua de refrigeración enfriada, CCW, hacia el condensador (12) de una turbina de vapor motriz (11), del compresor principal de aire, MAC.
(59c) agua de refrigeración enfriada, CCW, hacia el sistema de refrigeración (no representado) de agua de refrigeración habitual, CW.
(7a) retorno de agua de refrigeración enfriada CCW, desde un sistema de intercambio de calor para enfriamiento de aire en la aspiración del compresor principal de aire MAC.
(7b) retorno de agua de refrigeración enfriada CCW, desde el condensador (12) de una turbina de vapor motriz (11), del compresor principal de aire, MAC.
(7c) retorno de agua de refrigeración enfriada CCW, desde el sistema de refrigeración (no representado) de agua de refrigeración habitual.,
(49) Conjunto de posibles corrientes de agua de refrigeración habitual, CW, que se dirigen a aprovechar fuentes de calor residual.
(50) Conjunto de posibles corrientes de agua de refrigeración enfriada CCW que se dirigen a enfriar procesos en la planta unidad de separación de aire ASU. Explicación de la numeración de la figura 5:
(51) Conjunto compresor-turbina conocido como “compander” .
(52) Compresor final de línea de oxígeno gaseoso, GOX.
(53) Compresor final de línea de nitrógeno gaseoso, GAN.
(54) Conjunto de destilación.
(55) Compresor principal de aire MAC de la sección de la unidad de separación de aire ASU genérica representada.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
En el caso ejemplo de la figura 1 (Fig. 1), se representa la zona de compresión principal e inicial de una unidad de separación de aire ASU, sin aplicar la mejora que supone este invento. La figura no es limitativa. Cada planta unidad de separación de aire ASU tiene su propia configuración con ligeros cambios respecto a la figura 1, la cual representa la zona de compresión principal inicial de aire. Uno de los sistemas de propulsión del compresor principal de aire MAC más comunes en la unidad de separación de aire ASUs es mediante un motor eléctrico, aunque no es exclusivo. El número de etapas de compresión también varía. Sin embargo, el uso de un enfriador de contacto tipo post-enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC, después de la última etapa del compresor principal de aire MAC está difundido casi en la totalidad de este tipo de instalaciones criogénicas.
En esta figura1 (caso-escenario no limitativo), el aire atmosférico es aspirado en el punto (1) por la primera etapa del compresor (13). Como consecuencia de la compresión, el aire ve elevada su temperatura y presión. Para disminuir dicha temperatura, se dispone un intercambiador refrigerador inter-etapas (14). A la salida de ese intercambiador se disponen la segunda (15) y tercera (17) etapas de compresión y con sus correspondientes intercambiadores refrigeradores interetapas (16) y (18). La cuarta etapa de compresión (19) dispone de un post-enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC, (20). El aire sale del post-enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC, y se dirige al resto del proceso unidad de separación de aire ASU (2).
Una corriente de agua de refrigeración habitual, CW, (5) procedente de la torre de refrigeración (7), se dirige a la zona de compresión. El agua de refrigeración habitual, CW, actúa en los intercambiadores refrigeradores inter-etapas (14, 16, 18), así como en el condensador (12) de la turbina motriz (11) del compresor principal de aire MAC y retorna a la torre de refrigeración (7). La turbina motriz (11) citada se mueve por medio de vapor de agua. El vapor de exhaustación de la turbina (3) es condesado en el condensador (12) saliendo en estado líquido (4). También hay una corriente de agua de refrigeración habitual, CW, entrante (10) en el post-enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC, que retorna a la torre de refrigeración (7) de la unidad de separación de aire ASU bombeada por la bomba (21). Además, hay una corriente (9) de agua de refrigeración enfriada (agua de refrigeración enfriada CCW), con temperatura menor a la del agua de refrigeración habitual, CW, entrante en el post-enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC. El agua de refrigeración enfriada CCW utiliza agua, habitualmente de la torre de refrigeración (7), CW, de la unidad de separación de aire ASU, que se enfría o bien con refrigeradores de compresión-expansión eléctricos tradicionales o bien con una corriente auxiliar de gas del proceso unidad de separación de aire ASU tal y como se explica en la figura 2.
La figura 2 representa otro caso-escenario, no limitativo, similar al de la figura 1 pero con el añadido de la torre de enfriamiento (22) "Waste Chilling Tower”. En muchas instalaciones unidad de separación de aire ASU, se emplea una corriente de gas de composición mayoritaria nitrógeno, procedente de la sección de destilación y pasante por el intercambiador de calor principal o MHE o "Main Heat Exchanger” como se le conoce en el arte que caracteriza estas instalaciones, pero que no cumple las especificaciones para enviarla a línea como producto final (conocido en el arte en el que se trata estas instalaciones como gas impuro o "Waste Gas” para obtener agua de refrigeración enfriada CCW en la torre de enfriamiento (22) "Waste Chilling Tower”. El enfriamiento que se produce en esta torre de enfriamiento (22) es resultado del contacto directo entre el gas impuro "Waste Gas” y el agua de refrigeración habitual, CW. Por lo tanto, la torre de enfriamiento "Waste Chilling Tower” sustituye a los enfriadores eléctricos para la obtención de agua de refrigeración enfriada, CCW, en muchas unidades de separación de aire ASU. El enfriamiento que produce esta torre de enfriamiento (22) puede ser sustituido, total o parcialmente, por la capacidad de refrigeración de este invento, liberando total o parcialmente el potencial de refrigeración de la corriente "Waste gas”. El elemento (229) de esta figura es agua de refrigeración enfriada CCW que ha sido enfriada en la torre de enfriamiento "Waste Chilling Tower” (22) mediante gas impuro "Waste Gas” (25) por contacto directo. La corriente (24) es agua de refrigeración habitual, CW, entrante a la torre de enfriamiento "Waste Chilling Tower” (22) y (23) el gas impuro "Waste Gas” caliente tras enfriar el agua de refrigeración habitual, CW, y saliente de la torre de enfriamiento "Waste Chilling Tower”.
La figura 3 es la PLANTA DE COMPRESIÓN PARA INSTALACIONES DE SEPARACIÓN DE AIRE CON CONVERSIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL EN POTENCIA ELÉCTRICA Y REFRIGERACIÓN MEDIANTE CICLO DE ABSORCIÓN. Las fuentes de calor residual de las figuras 1 y 2 son los intercambiadores inter-etapas del compresor principal de aire MAC y el condensador de su turbina motriz. El aire atmosférico es aspirado en el punto (1) por la primera etapa del compresor (13). Como consecuencia de la compresión, el aire ve elevada su temperatura y presión. Para disminuir dicha temperatura, se dispone un intercambiador refrigerador inter-etapas (14). A la salida de ese intercambiador se disponen la segunda (15) y tercera (17) etapas de compresión y sus correspondientes intercambiadores refrigeradores inter­ etapas (16) y (18). La cuarta etapa de compresión (19) dispone de un post-enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC, (20). El aire sale del post-enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC, y se dirige al resto del proceso de la unidad de separación de aire ASU (2).
La bomba de agua de refrigeración habitual, CW, (60) envía el agua de refrigeración hacia las fuentes de calor residual (5) en un circuito de transferencia energética tipo lazo, con objeto de ganar calor en el condensador de la turbina del compresor principal de aire MAC (12) y en los intercambiadores inter-etapas (14), (16) y (18). Posteriormente, el agua de refrigeración habitual, CW, retorna (6) hacia el evaporador (39) del ciclo de potencia por absorción, APC (48) para ceder este calor. El ciclo termodinámico de absorción APC (48) es un sistema de aprovechamiento de energía residual mediante absorción que genera energía eléctrica y capacidad de refrigeración. En este invento que diseña una planta conjunta de sistemas que emplea como referencia, pero no limitativamente como se ha apuntado previamente, una disolución de litio-bromuro (LiBr), como fluido de trabajo en el ciclo termodinámico de absorción APC. Dentro de este ciclo termodinámico de absorción APC (48) mostrado en la figura 3 y con fines explicativos no limitativo, se distingue entre:
a) Sección común formada por evaporador (39), separador (40), intercambiador recuperador de calor (41), absorbedor (43), bomba (46) y válvula (30a). b) Sección de generación potencia o rama de potencia formada por turbina (42) y generador eléctrico o alternador (47).
c) Sección de generación de frío industrial o rama de refrigeración formada por los elementos evaporador (44), condensador (45) y válvula de laminación a entalpía constante (32a).
El agua de refrigeración habitual, CW, caliente que ha adquirido calor en las fuentes de calor residual de la unidad de separación de aire ASU, cede dicha energía en el evaporador (39) del ciclo de potencia por absorción, APC. Desde el evaporador el LiBr calentado (63) mediante la energía residual, se dirige a un recipiente separador (40) donde se produce una separación de fase líquida-vapor (parte inferior y superior respectivamente). Parte del vapor, principalmente componentes más volátiles, del LiBr (26) se dirige a la rama de potencia y a la rama de refrigeración del ciclo termodinámico de absorción APC y la otra parte (29) se dirige al intercambiador recuperador de calor (41). La cantidad de LiBr circulada por la rama de potencia o de refrigeración del ciclo de potencia por absorción, APC puede ser variada según las necesidades operativas, de manera que se priorice una, la otra o una combinación de ellas.
La rama de potencia aprovecha la cualidad del vapor para generar potencia eléctrica a través de un conjunto turbina (42) - generador eléctrico o alternador (47). En la turbina (42) existe un proceso de transformación del estado del vapor de disolución de LiBr (26) que se dirige a la rama de potencia del APC, caracterizado por una entalpía específica relativamente alta, en potencia mecánica y ésta en energía eléctrica en el generador movido por la turbina (42). En la exhaustación de la turbina (27), el vapor de disolución de LiBr (26) tiene una entalpía específica relativamente baja, pero todavía se caracteriza por ser una mezcla bifásica líquido-vapor. La condensación de esta corriente se produce en el absorbedor (43) del ciclo termodinámico de absorción APC, produciéndose el proceso contrario al del evaporador (39), tanto en términos de cambio de fase como en términos de concentración de los componentes volátiles. El enfriamiento tiene lugar mediante una corriente de agua de refrigeración habitual, CW, entrante (35) en el absorbedor (43). Una vez condensado, la disolución de LiBr (28) tras el absorbedor del APC es bombeada mediante la bomba (46) del ciclo termodinámico de absorción APC. La disolución de LiBr a alta presión (61) se dirige al intercambiador recuperador de calor (41). En este equipo la corriente de disolución de LiBr sufre un calentamiento previo al evaporador (39).
Desde la parte inferior del separador de fase (40) la corriente de disolución de LiBr caliente (29) se dirige al intercambiador recuperador de calor (41) para ceder energía. A la salida del intercambiador recuperador de calor (41), la corriente de disolución de LiBr (30) sufre una laminación a entalpía constante mediante la válvula (30a), disminuyendo su temperatura, para dirigirse a la exhaustación de la turbina (27).
La rama de refrigeración disminuye la temperatura de agua de refrigeración de manera que pueda ser empleada posteriormente como agua de refrigeración enfriada, CCW, (59), en el enfriador de última etapa o post-enfriador (20) del compresor principal de aire MAC, nominalmente en un enfriador de contacto directo aire-agua, DCAC, en este caso no limitativo, de manera que integra el ciclo termodinámico de absorción APC con la unidad de separación de aire ASU o con cualquiera de los otros sistemas contemplados en la figura 4. El enfriamiento para obtener agua de refrigeración enfriada CCW en el evaporador (44) de la rama de refrigeración del ciclo termodinámico de absorción APC, se realiza en varios pasos. El primer paso es el condensador (45) donde la disolución LiBr se refrigera con agua de refrigeración habitual, CW, entrante (37) hasta conseguir el cambio de fase a líquido (32). Esta corriente líquida sufre una laminación a entalpía constante mediante una válvula adecuada a ello (32a), obteniéndose así una corriente de los componentes más volátiles del LiBr (26) en mezcla bifásica líquido-vapor y enfriada (33). Esta corriente fría de los componentes más volátiles de la mezcla bifásica líquido-vapor de LiBr absorbe calor de la corriente de agua de refrigeración enfriada, CCW, saliente del post­ enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC, (20) que es impulsada (57) por la bomba correspondiente (21) en el evaporador (44). En función de las necesidades operativas y de las condiciones ambientales, tal como se refleja en el arte previo, existe la posibilidad de que parte o toda de esta agua de refrigeración saliente del post-enfriador de contacto directo, DCAC, (20), pueda ser derivada por la vía (8) a un sistema de refrigeración (no representado), en vez de al evaporador (44), como agua de refrigeración habitual CW y retornar al post-enfriador de contacto directo, DCAC, del compresor principal de aire, MAC, por la vía (10). Retomando la descripción de la rama de refrigeración del ciclo termodinámico de absorción, APC, la corriente de los componentes más volátiles de la solución LiBr que ha absorbido calor del agua de refrigeración enfriada, CCW, en el evaporador (44), se dirige (34) a la exhaustación de la turbina de la rama de potencia (27). En la exhaustación de la turbina se unen tres corrientes, (27), (31) y (34) que, como una misma corriente se dirige en estado licuado (28) a la bomba del sistema (46) tras el paso por el absorbedor (43).
Además de ser posible controlar el paso del vapor de disolución de LiBr (26) por la rama de potencia y/o de refrigeración del ciclo de potencia por absorción, APC, es posible variar la concentración de la solución LiBr en función de las necesidades operativas que, en general, pero no limitativamente, busca obtener las condiciones más favorables en criterios termodinámicos para maximizar la recuperación energética, siempre y cuando se evite la cristalización del fluido. La naturaleza de la composición bi-componente del LiBr hace que la condensación o evaporación se produzca como función de la concentración de cada uno de ellos en la mezcla.
En la figura 4, se representa mediante el conjunto (49) las corrientes de agua de refrigeración habitual, CW, que se dirigen a aprovechar fuentes de calor residual alternativas a las representadas en la figura 3 y típicas en las instalaciones unidad de separación de aire ASU.
El elemento (5a) hace referencia a la posibilidad de recuperar calor residual del motor eléctrico refrigerado motriz del compresor principal de aire MAC, cuando éste lleve este tipo de motores refrigerados como elemento motriz. Otra opción es enviar agua de refrigeración habitual, CW, al motor de combustión interna alternativo o turbina de gas que mueve el compresor principal de aire MAC, en el caso que se disponga este tipo de elemento motriz. La opción del motor eléctrico, del motor de combustión interna y la de turbina de gas, así como la mostrada en la figura 3 o la 4 de turbina de vapor, son excluyentes por lo que, en general, sólo existe una funcionando como elemento motriz del compresor principal de aire MAC, en una misma planta unidad de separación de aire ASU y al mismo tiempo. El elemento (5b) hace referencia a la posibilidad de calor residual del sistema de refrigeración del compresor de línea de producto final de oxígeno gaseoso GOX -número (52) en figura 5- y del compresor de línea de producto final de nitrógeno gaseoso GAN -número (53) en figura 5- que habitualmente equipan a las plantas unidad de separación de aire ASU. En términos generales, el aprovechamiento es similar al de los enfriadores inter-etapas del compresor principal de aire MAC. El elemento (5c) hace referencia a la posibilidad de recuperar calor residual del compresor “make-up” y del compresor "reciclo” (tal y como se los conoce en el arte que caracteriza estas plantas criogénicas) del sistema de licuación de nitrógeno gaseoso GAN que equipa a muchas de las plantas unidad de separación de aire ASU con este sistema de obtención de LIN (nitrógeno líquido). En términos generales, el aprovechamiento es similar al de los enfriadores inter-etapas del compresor principal de aire MAC.
El elemento (5d) indica la posibilidad de recuperar el calor residual del agua de refrigeración habitual, CW, que se envía a la refrigeración del aire tras el compresor del ciclo de Brayton abierto e inverso en el conjunto compresor-turbina (conocido comúnmente como “compander” en el arte que caracteriza estas instalaciones) y que se emplea con asiduidad en las plantas unidad de separación de aire ASU previa entrada del aire a la columna de destilación criogénica de baja presión (LPC). El “compander” está representado en la figura 5 con el número (51). Como existe un intercambio de calor tras el compresor con el intercambiador de calor principal MHE, se antepone un enfriador con agua de refrigeración habitual, CW, para refrigerar en la medida de lo posible el aire tras el compresor y antes del intercambiador de calor principal MHE. El MHE es el intercambiador de calor principal en una planta unidad de separación de aire ASU y está representado en la figura 5 sin numeración. Las columnas de destilación de alta presión (HPC) y baja presión (LPC) están representadas de manera simplificada en la figura 5 dentro del conjunto (54).
El aprovechamiento de las fuentes de calor residual sigue una lógica selectiva, es decir, pueden aprovecharse todas, una, ninguna o una combinación a voluntad de ellas para el funcionamiento de este invento, siempre que no sean excluyentes. Téngase en cuenta que tal y como están representadas, el uso de una turbina motriz en el compresor principal de aire MAC haría innecesaria la conexión (5a), diseñada para sistemas motrices alternativos. Los elementos (6a), (6b), (6c) y (6d) corresponden a los retornos calientes hacia el evaporador (39) del ciclo de potencia por absorción, APC, del agua de refrigeración habitual CW previamente enviada desde el conjunto (49). El grupo (50) hace referencia al conjunto de usos que puede tener el agua de refrigeración enfriada CCW procedente del evaporador (44) del ciclo de potencia por absorción, APC. Consta de los elementos (59a), (59b) y (59c).
El elemento (59a) hace referencia a la opción de enviar agua de refrigeración enfriada CCW a la aspiración del compresor principal de aire MAC, con objeto de enfriar el aire aspirado por él. Por razones termodinámicas obvias, realizar un enfriamiento previo a la compresión reduce la cantidad de energía necesaria para ello. Esto es especialmente cierto en climas cálidos, donde es interesante el enfriamiento del aire aspirado en el compresor principal de aire MAC para reducir la energía necesaria para la compresión. Lo anterior es una vía clara para la reducción del consumo específico de la planta unidad de separación de aire ASU. El elemento (59b) hace referencia a la opción de enviar agua de refrigeración enfriada CCW al condensador de la turbina del compresor principal de aire MAC, en el caso de ser ese el método de propulsión de este. Enviar agua de refrigeración enfriada CCW en lugar de agua de refrigeración habitual, CW, a refrigerar el condensador, disminuye la temperatura de condensación tras la exhaustación de la turbina. Esto resulta en un aumento del salto entálpico (Ah) en la misma. El aumento del Ah disponible implica que para las mismas necesidades de compresión en el compresor principal de aire MAC, el caudal de vapor requerido para dicha compresión disminuya. Esto, por tanto, también conduce a la reducción del consumo específico de la unidad de separación de aire ASU. El elemento (59c) hace referencia a enviar agua de refrigeración enfriada CCW hacia el sistema de retorno del sistema de refrigeración (no representado) de agua de refrigeración habitual, CW.
Los elementos (7a), (7b) y (7c) corresponden a los retornos calientes, hacia el evaporador de la rama de frío del ciclo de potencia por absorción, APC, del agua de refrigeración enfriada CCW previamente enviada desde el conjunto (50), siendo la (7c) la aportación desde el sistema de refrigeración (no representado) de agua de refrigeración habitual, CW.
La figura 5 propone un ejemplo, no limitativo y simplificado de disposición del "frontend” de una unidad de separación de aire ASU genérica, donde además se incluyen los compresores finales de línea de oxígeno gaseoso GOX (52) y nitrógeno gaseoso GAN (53) y parte de la zona de destilación (54). Téngase en cuenta que la configuración puede cambiar de una unidad de separación de aire ASU a otra. Por ejemplo, los compresores de nitrógeno gaseoso GAN y oxígeno gaseoso GOX pueden variar en su número de etapas. Por lo tanto, esta figura debe servir como elemento para mejorar la descripción del invento en su contexto de destilación de aire, pero no limitarla. El “compander” (51) es el conjunto de compresor/turbina que configura un sistema de refrigeración de Brayton inverso y abierto, habitualmente empleado en unidad de separación de aire ASUs, y cuyo principal propósito es el de pre-enfriar el aire antes de su entrada en la columna de destilación de baja presión en el ejemplo de esta figura.
DESCRIPCIÓN DE REALIZACIONES PREFERENTES DE LA INVENCIÓN
En coherencia con la descripción del invento con las figuras 3 y 4, se resalta una realización preferente de la invención “planta de compresión para instalaciones de separación de aire con conversión de energía residual en potencia eléctrica y refrigeración mediante ciclo de absorción” correspondiente a la figura 4.

Claims (3)

REIVINDICACIONES
1. Planta de compresión para instalaciones de separación de aire con conversión de energía residual en potencia eléctrica y refrigeración mediante ciclo de absorción que comprende:
a) un ciclo de potencia por absorción o Absorption Power Cycle, APC, (48) que comprende:
- una sección común que comprende un intercambiador-absorbedor (43), bomba (46), intercambiador-recuperador (41), una válvula de laminación a entalpía constante (30a), intercambiador-evaporador (39), tanque de separación de fase (40);
- una sección de generación de potencia eléctrica en un ramal a la salida del separador (40) perteneciente a la sección común que comprende un conjunto turbina (42), generador eléctrico o alternador (47), que descarga al intercambiador-absorbedor (43) de la sección común;
- una sección de generación de frío industrial, en paralelo con la anterior, en otro ramal a la salida del separador (40) de la sección común formada por un intercambiador-condensador (45), una válvula de laminación a entalpía constante (32a) y un intercambiador-evaporador (44) que descarga al intercambiador-absorbedor (43) de la sección común;
b) un compresor de aire que, realiza la función de compresor principal de aire MAC integrado en una unidad de separación de aire ASU que comprende, entre otros y en función de las necesidades de la unidad de separación de aire ASU:
- un sistema motriz (11) del tipo
- motor eléctrico o
- un motor alternativo de combustión interna o
- una turbina de vapor incluyendo un condensador del vapor correspondiente;
- o una turbina de gas
- un número "n” de etapas compresión (13, 15, 17, 19), siendo "n” las etapas necesarias y no limitativas para mantener el caudal, temperaturas y relación de compresión adecuadas en el arte que caracteriza los procesos termodinámicos de compresión en el estado actual de la técnica;
- un número "n-1” de intercambiadores-refrigeradores interetapas (14, 16, 18); - una torre (20) de contacto directo aire-agua que realiza la función de enfriador tras la última etapa de compresión con inyección de al menos, de agua de refrigeración enfriada, CCW (59), procedente del evaporador del ciclo de potencia por absorción, APC (44);
c) un lazo de agua de refrigeración habitual (CW) (5, 6), que se enfría en el intercambiador-evaporador (39) de la sección común del ciclo de potencia por absorción, APC y que circula en circuito cerrado por la acción de la bomba (60), adquiriendo energía térmica al menos en las siguientes fuentes de energía residual:
- - un intercambiador de calor del sistema motriz del compresor principal de aire MAC, que puede ser, un condensador (12) de una turbina de vapor (11) o un intercambiador de calor de un motor eléctrico o de un motor de combustión interna alternativo o de una turbina de gas, de forma que el agua de refrigeración habitual CW (5, 5a), retorna caliente (6, 6a) hacia el evaporador (39) de la sección común del ciclo de potencia por absorción APC; y/o - - unos intercambiadores-refrigeradores interetapas (14, 16, 18) del compresor principal de aire MAC, de forma que el agua de refrigeración habitual CW (5) retorna (6) caliente hacia el evaporador (39) de la sección común del ciclo de potencia por absorción APC; y/o
- - unos intercambiadores de calor de compresores finales de nitrógeno gaseoso GAN y oxígeno gaseoso GOX, de forma que el agua de refrigeración habitual CW (5b) retorna (6b) caliente hacia el evaporador (39) de la sección común del ciclo de potencia por absorción APC; y/o
- - unos intercambiadores de calor de un compresor "make-up” y del compresor "reciclo” de un sistema de licuación de nitrógeno gaseoso GAN, de forma que el agua de refrigeración habitual CW (5c) retorna (6c) caliente hacia el evaporador (39) de la sección común del ciclo de potencia por absorción APC; y/o
- - un intercambiador de calor de un compresor de un sistema de Brayton inverso y abierto previo a una columna de destilación criogénica de baja presión, LPC, (54) y perteneciente a un "compander” o conjunto compresorturbina, de forma que el agua de refrigeración habitual CW (5d) retorna (6d) caliente hacia el evaporador (39) de la sección común del ciclo de potencia por absorción APC.
d) un lazo de agua de refrigeración enfriada CCW (57, 59) que se enfría en el intercambiador-evaporador (44) de la sección generación de frío industrial del ciclo de potencia por absorción APC, y que circula en circuito cerrado por la acción de una bomba auxiliar de agua de refrigeración (21), adquiriendo energía térmica en las siguientes fuentes de energía residual y de forma no excluyente:
- opcionalmente un post-enfriador de contacto directo, DCAC (20), del compresor principal de aire, MAC, de forma que el agua de refrigeración enfriada (59), retorna caliente (57) hacia el evaporador (44) de la sección generación de frío industrial del ciclo de potencia por absorción APC y - opcionalmente, un sistema de intercambio de calor para enfriamiento de aire en la aspiración del compresor principal de aire MAC, de forma que el agua de refrigeración enfriada CCW (59a), retorna caliente (7 a) hacia el evaporador (44) de la sección generación de frío industrial del ciclo de potencia por absorción APC y/o
- opcionalmente, el condensador (12) de una turbina de vapor motriz (11), del compresor principal de aire, MAC, de forma que el agua de refrigeración enfriada (59b), retorna caliente (7b) hacia el evaporador (44) de la sección generación de frío industrial del ciclo de potencia por absorción APC y/o - opcionalmente, un sistema de refrigeración, de forma que el agua de refrigeración enfriada CCW (59c), retorna caliente (7 c) hacia el evaporador (44) de la sección generación de frío industrial del ciclo de potencia por absorción APC, cuando las condiciones de operación y ambientales así lo requieran.
2. Planta de compresión según la reivindicación 1 caracterizada por comprender un fluido de trabajo del ciclo termodinámico de absorción APC (48) uno de los siguientes:
a. solución acuosa de Litio-Cloruro (LiCl); o
b. solución acuosa de Calcio-Cloruro (CaCh); o
c. solución agua-amoníaco; o
d. líquidos iónicos; o
e. fluidos orgánicos tales como amil-acetato, propano-decano o isobutanodecano en combinación con otros refrigerantes como el dióxido de carbono; o f. disolución acuosa de Litio-Bromuro (LiBr).
3. Procedimiento de operación de la planta según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende:
- operar la sección de generación de frío industrial del ciclo termodinámico de absorción APC (48) para generar la mínima agua de refrigeración enfriada CCW necesaria para mantener la temperatura de salida del aire del post enfriador de contacto directo, DCAC, (20) del compresor principal de aire MAC de la unidad de separación de aire ASU en un nivel deseado, con ayuda del agua de refrigeración habitual CW;
- operar la sección de generación de potencia eléctrica del ciclo de potencia por absorción, APC (48), con el fluido de trabajo no empleado en la sección de generación de frío industrial del ciclo de potencia por absorción, APC (48), destinada a generar agua de refrigeración enfriada, CCW.
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