ES2818564T3

ES2818564T3 - Proceso para el retiro de CO2 de gas ácido

Info

Publication number: ES2818564T3
Application number: ES13774252T
Authority: ES
Inventors: Laura Annamaria Pellegrini
Original assignee: NextChem SpA
Current assignee: NextChem SpA
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2013-10-01
Publication date: 2021-04-13
Anticipated expiration: 2033-10-01
Also published as: EA201500381A1; EA028600B1; EP2917666A2; PL2917666T3; CN104704308A; AU2013325329A1; EP2917666B1; US20150276308A1; CN104704308B; RS61041B1; AU2013325329B2; US9945605B2; WO2014054945A3; MY174962A; WO2014054945A2

Abstract

Un proceso para el retiro de dióxido de carbono (CO2) de una mezcla de alimentación que comprende metano y dióxido de carbono (CO2), en el que el proceso comprende: (a) sujeción de la mezcla (1) de alimentación a un primer paso de destilación en una primera columna (T-1) de destilación o una primera sección de una columna de destilación, a una presión de por lo menos 45 bar, dando como resultado después de la destilación una primera corriente de producto de fondo que comprende CO2 y una primera corriente (3) de producto de cabeza que comprende CO2 y metano, (b) calentamiento (E-1) de dicha primera corriente de producto de cabeza o una parte de dicha primera corriente de producto de cabeza, para dar como resultado una primera corriente (4) calentada de producto de cabeza o una parte calentada de dicha primera corriente de producto de cabeza, respectivamente, en la que el calentamiento es hecho a una temperatura mayor que el punto de rocío de la corriente, a la presión del subsiguiente segundo paso de destilación, (c) sujeción de la primera corriente calentada de producto de cabeza o la parte calentada de dicha primera corriente de producto de cabeza, respectivamente, a un segundo paso de destilación en una segunda columna (T-2) de destilación o una segunda sección de la columna de destilación, a una presión menor a 45 bar, dando como resultado por ello una segunda corriente (8) de producto de cabeza que comprendemetano y una segunda corriente de producto de fondo, (d) alimentación de dicha segunda corriente (6,7) de producto de fondo a dicha primera columna de destilación o dicha primera sección de la columna de destilación.

Description

DESCRIPCIÓN

Proceso para el retiro de CO²de gas ácido

Campo de la invención

La invención se refiere al campo de la purificación de gas ácido y en particular al retiro de dióxido de carbono de gas ácido, mediante destilación criogénica.

Antecedente de la invención

La invención aborda el problema del retiro de dióxido de carbono de sus mezclas con metano, tales como gas ácido. El gas ácido es gas natural que contiene componentes ácidos gaseosos, tales como dióxido de carbono (CO²) y sulfuro de hidrógeno (H²S).

Aproximadamente 40% de las reservas mundiales de gas natural contienen concentraciones significativas de dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno. Tales campos de gas ácido se encuentran en Europa, África, Norte y Sur América y el Extremo Oriente; el Medio Oriente y Asia Central tienen los volúmenes más grandes. Con objeto de usar de manera eficiente los hidrocarburos de gas ácido, se requiere retirar los componentes CO²y H²S ácidos. En los últimos años, han crecido los esfuerzos para el desarrollo de nuevas tecnologías que puedan hacer económicamente conveniente la explotación de estas reservas. Al mismo tiempo, las regulaciones ambientales internacionales y locales empujan hacia una creciente limitación de las emisiones de CO²a la atmósfera.

Para la explotación de un campo de gas ácido, el conductor económico clave es el coste de separación y recuperación de los componentes de gas ácido (CO², H²S). La separación química tradicional de CO²y H²S con aminas no es competitiva, cuando la corriente contiene elevada cantidad de componentes ácidos, porque esto involucra elevados costes, de manera proporcional a la cantidad de los componentes que deben ser retirados. Otro problema es que en los procesos conocidos de separación, los componentes CO²y H²S son separados como vapores de baja presión, conduciendo por ello a elevados costes de recompresión para reinyección.

En la técnica previa, los procesos criogénicos son conocidos y usados para la separación de dióxido de carbono y metano en un gas ácido. sin embargo, un problema durante la destilación criogénica es la acumulación dióxido de carbono sólido dentro de la columna de destilación. En la técnica previa, se conocen y usan actualmente en aplicaciones industriales dos procesos criogénicos, en los que se evita la acumulación. estos son el proceso de Ryan Holmes descrito en US4318723 y el proceso CFZ (Zona Congelada Controlada) descrito en US4533372.

En el proceso de Ryan Holmes, la acumulación de dióxido de carbono sólido es abordada mediante adición al gas natural, de un tercer componente (usualmente un hidrocarburo C³-C⁶) que previene la solidificación de dióxido de carbono dentro de la columna de destilación. Por ello, este componente añadido tiene que ser separado del producto de fondo de la destilación criogénica, en una unidad de regeneración. La adición de un tercer componente (que es añadido y separado) conduce a un incremento en los costes de inversión (CAPEX) y costes operativos (OPEX).

El proceso CFZ se basa en una columna compleja de destilación criogénica. La solidificación de dióxido de carbono es permitida en una zona específica de la columna, la zona de congelación controlada, en la que el CO²sólido depositado tiene que ser fundido y extraído. El proceso requiere una columna diseñada ad-hoc. El uso de una columna compleja para separación de sólido-líquido, con un diseño ad-hoc, conduce a un incremento de los costes CAPEX y OPEX.

Por ejemplo, en el documento US4284423 se describe otro proceso, el cual es un proceso para la separación de CO²y metano mediante destilación, en el cual la mezcla de gas es alimentada primero a una columna de baja presión y a continuación a una columna de alta presión. La corriente de la columna de baja presión requiere ser comprimida y enfriada antes de entrar a la columna de alta presión. Después de la reproducción de los procesos ejemplificados con simuladores comerciales de proceso, se encuentra que este proceso conduce a la formación de CO²sólido.

El documento DE2622662 divulga un proceso de destilación para la separación de CO²y metano, en el que el producto de cabeza de una columna de destilación a alta presión es enfriado y completamente condensado, y a continuación alimentado a una segunda columna que opera a una presión menor. La reproducción de los procesos ejemplificados con simuladores comerciales del proceso, muestra que la simulación de este proceso no alcanza convergencia.

El documento US2888807 divulga un proceso de destilación para la separación de CO y metano, en el que en el producto de cabeza de una columna de destilación de 2 presión elevada, que contiene una concentración limitada de CO, es estrangulado y a continuación alimentado a una segunda columna que opera 2 a una presión menor, sin ser calentado antes del paso de estrangulamiento. Por ello, es deseable suministrar un proceso para el retiro de CO²del gas ácido, el cual no tendría las limitaciones mencionadas anteriormente. En particular, el proceso debería alcanzar la completa separación de metano también para un elevado nivel de componentes ácidos, evitar la precipitación de CO²sólido, y además ser económico.

Resumen de la invención

Con objeto de abordar mejor uno o más de los deseos anteriores, la invención presenta, en un aspecto, un proceso para el retiro de CO²de una mezcla de alimentación que comprende metano y CO², en la que el proceso comprende:

(a) sujeción de la mezcla de alimentación a un primer paso de destilación en una primera columna de destilación o una primera sección de una columna de destilación, a una presión de por lo menos 45 bar, resultando después de la destilación una primera corriente de producto de fondo que comprende CO²y una primera corriente de producto de cabeza que comprende CO²y metano,

(b) calentamiento de dicha primera corriente de producto de cabeza o una parte de dicha primera corriente de producto de cabeza para dar como resultado una primera corriente calentada de producto de cabeza o una parte calentada de dicha primera corriente de producto de cabeza, respectivamente, en el que el calentamiento es hecho a una temperatura mayor que el punto de rocío de la corriente a la presión del subsiguiente segundo paso de destilación,

(c) sujeción de la primera corriente calentada de producto de cabeza o la parte calentada de dicha primera corriente de producto de cabeza, respectivamente, a un segundo paso de destilación en una segunda columna de destilación o a segunda sección de la columna de destilación, a una presión menor que 45 bar, dando como resultado de ello una segunda corriente de producto de cabeza que comprende metano y una segunda corriente de producto de fondo,

(d) alimentación de dicha segunda corriente de producto de fondo a dicha primera columna de destilación o dicha primera sección de la columna de destilación.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra un esquema de proceso para una realización de acuerdo con la invención. La figura 2 muestra un esquema de proceso para una realización de acuerdo con la invención, en el que la primera corriente de producto de cabeza es dividida. La figura 3 muestra un esquema de proceso para una realización de acuerdo con la invención, con tres columnas.

Descripción detallada de la invención

La presente invención se refiere a un proceso de destilación criogénica en el que se hace uso de un proceso de bucle que incluye dos pasos de destilación a una presión diferente, con un paso intermedio de calentamiento. En el primer paso, se destila una mezcla de alimentación, a una presión elevada predeterminada y, después del calentamiento de por lo menos una parte de ella, la corriente resultante de cabeza es destilada a una presión baja predeterminada. Este proceso rinde una corriente sustancialmente pura de metano como una corriente de cabeza, mientras la corriente de fondo que comprende CO²y otros componentes es reciclada de retorno al primer paso de destilación. Dado que el metano es obtenido como una corriente pura, el procedimiento de la invención es también un procedimiento para la separación, o purificación, de metano de sus mezclas con CO².

En el procedimiento de la invención, se suministra una mezcla de alimentación que comprende CO²y metano. No hay límite particular al contenido de CO²que puede estar presente y el presente procedimiento puede tratar mezclas de gas con elevadas cantidades de CO². En una realización preferida, la mezcla de alimentación es gas ácido, esto es, gas natural que contiene componentes CO²y H²S ácidos. Dependiendo del origen, el gas ácido puede contener hasta 80 % molar de CO²y diferentes cantidades de H²S. Aparte de los componentes ácidos y metano, el gas ácido puede contener pequeñas cantidades de hidrocarburos superiores, tales como etano y propano. La cantidad de sulfuro de hidrógeno e hidrocarburo en la mezcla de alimentación no es considerada crítica, dado que estos componentes no causan el problema de solidificación. En otra realización, la mezcla de alimentación puede ser biogás. El biogás se refiere a un gas obtenido mediante ruptura de materia orgánica en ausencia de oxígeno y contiene principalmente metano y CO².

En el paso (a) la mezcla de alimentación es sometida a un primer paso de destilación en una primera columna de destilación o una primera sección de una columna de destilación, a una presión de por lo menos 45 bar, rindiendo después de la destilación una primera corriente de producto de fondo que comprende CO²y una primera corriente de producto de cabeza que comprende CO²y metano. El primer paso de destilación a alta presión es ejecutado a una presión tal que el dióxido de carbono sólido no se forma en la parte superior de la sección. Preferiblemente, la presión durante el primer paso de destilación está en el intervalo de 45-55 bar, típicamente alrededor de 50 bar. La temperatura de la corriente de alimentación que entra al primer paso de destilación está preferiblemente cerca a su temperatura de punto de rocío a la presión dada, o puede ser menor. Es ventajoso si la temperatura está por debajo de la temperatura de rocío de la mezcla, porque de este modo se reduce la relación de reflujo en columna de baja presión y en consecuencia también es más pequeña la sección de la columna.

Este paso es ejecutado en una primera columna de destilación, pero también es posible usar una columna de destilación con por lo menos dos secciones que operan a diferente presión y llevar a cabo el primer paso de destilación en una sección con alta presión de tal columna de destilación. En este caso, la sección de alta presión de la columna de destilación opera a una presión de por lo menos 45 bar, preferiblemente en el intervalo de 45-55 bar, típicamente alrededor de 50 bar.

La primera corriente de producto de fondo contiene predominantemente CO². Dado que el CO²es obtenido a una alta presión, puede ser usado ventajosamente para propósitos adicionales, en contraste con el tratamiento convencional en el que el CO²es absorbido usando aminas. Preferiblemente, se ubica un hervidor en el fondo de la primera sección de la columna de destilación o la primera columna de destilación. La primera corriente de producto de cabeza que comprende CO²y metano, con contenido aumentado de metano, es sometida después del calentamiento a un segundo paso de destilación. En el paso (b) dicha primera corriente de producto de cabeza, o una parte de ella, es calentada a una temperatura que es mayor que el punto de rocío de la mezcla a la presión del subsiguiente segundo paso de destilación, dando como resultado por ello una primera corriente calentada de producto de cabeza (o una parte calentada de dicha primera corriente de producto de cabeza). Calentamiento es usado en este caso para indicar cualquier incremento en la temperatura de la corriente de producto, incluyendo también el sobrecalentamiento que indica calentamiento a una temperatura por encima del punto de rocío de una mezcla a una presión dada. La temperatura a la cual la primera corriente de producto de cabeza, o su parte, es calentada está determinada por el punto de rocío de la mezcla a la presión del segundo paso de destilación. Con objeto de evitar la formación de CO²sólido en la corriente que entra al segundo paso de destilación, la corriente de producto, o su parte, es calentada a una temperatura mayor que el punto de rocío de la mezcla a la presión del segundo paso de destilación, preferiblemente 1-10°C, más preferiblemente 3-8°C mayor que el punto de rocío.

En una realización, solo una parte de la primera corriente de producto de cabeza es calentada. Preferiblemente, la parte que va a ser calentada es por lo menos 10 % molar de la primera corriente total de producto de cabeza, más preferiblemente, por lo menos 20 % molar. La parte remanente, no calentada de dicha primera corriente de producto de cabeza es preferiblemente alimentada también a la segunda columna de destilación o la segunda sección de la columna de destilación. Esta parte remanente, no calentada es preferiblemente alimentada dentro de la sección o columna de destilación en una ubicación por encima de la ubicación donde se alimenta la parte calentada de la corriente de producto de cabeza. Preferiblemente, la parte remanente, no calentada es alimentada allí como una fase líquida. Antes de ser alimentada dentro de la sección o columna de destilación, la parte no calentada de la primera corriente de producto de cabeza es preferiblemente enfriada por intercambio de calor con un medio adecuado de intercambio de calor. Esta realización, en la que se calienta solo una parte de la primera corriente de producto de cabeza, conduce a una necesidad de enfriamiento significativamente menor y disminuye la relación de reflujo en la primera columna de destilación.

En el paso (c), la primera corriente calentada de producto de cabeza es sometida a un segundo paso de destilación a una presión menor a 45 bar, dando como resultado de ello una segunda corriente de producto de cabeza que comprende metano y una segunda corriente de producto de fondo. El segundo paso de destilación es ejecutado a una presión que está por debajo de la presión crítica de metano. La presión durante el segundo paso de destilación es preferiblemente mayor que 35 bar, tal como de 35 hasta pero no incluyendo 45 bar, más preferiblemente 38-43 bar, típicamente alrededor de 40 bar. La diferencia en presión del primer y segundo paso de destilaciones es preferiblemente por lo menos 2 bar, más preferiblemente por lo menos 6 bar, típicamente aproximadamente 10 bar. Puede ser necesario reducir la presión de la primera corriente calentada de producto de cabeza, antes de entrar a la columna de destilación, dado que la segunda destilación es ejecutada a una presión menor. La reducción de presión puede tener lugar convenientemente en una válvula. Preferiblemente, en la cabeza de la segunda sección o segunda columna de destilación se usa un condensador parcial, con objeto de suministrar corriente de reflujo.

De manera similar al primer paso de destilación, el segundo paso de destilación tiene lugar en una segunda columna de destilación o una segunda sección de la columna de destilación. En este último caso, puede hacerse uso de una columna de destilación que tiene secciones operando a diferentes presiones, por ejemplo una columna de destilación de presión dual. Las partes internas de la columna de presión dual pueden estar hechas de un diseño de bandeja o empaque o bandejas más empaque.

La segunda corriente de producto de cabeza consiste esencialmente en metano y puede ser usada para propósitos adicionales en aplicaciones donde se desea elevada pureza de metano. Preferiblemente, esta corriente contiene por lo menos 98 % molar, más preferiblemente por lo menos 99 % molar y aún más preferiblemente, por lo menos 99.9 % molar de metano.

En el paso (d), la segunda corriente de producto de fondo es reciclada de retorno a la primera columna de destilación o a la primera sección de la columna de destilación. De manera adecuada, puede usarse una bomba para alimentar la segunda corriente de producto de fondo a la columna de destilación.

El proceso de la invención puede ser llevado a cabo en cualquier equipo adecuado para destilación criogénica. Las columnas de destilación tienen preferiblemente de 15 a 30 pasos teóricos, calculados como la suma de los pasos teóricos de las columnas o secciones de baja y de alta presión. El sistema de refrigeración requerido para destilación criogénica puede ser de cualquier tipo suministrado, que es capaz de condensar el vapor de la columna de baja presión, que consiste principalmente en metano (con nitrógeno, si está presente en la corriente de alimentación) a la pureza deseada y al valor de temperatura de equilibrio a la presión elegida. El nitrógeno, si está presente, debería ser separado en una unidad corriente abajo.

El proceso de acuerdo con la invención permite la separación completa de componentes de gas ácido, del metano evitando al mismo tiempo las limitaciones comunes de la destilación criogénica, tales como la acumulación de dióxido de carbono sólido dentro de la columna de destilación. En el proceso de la invención, la presencia de otras impurezas, tales como hidrocarburos mayores a C², C³y sulfuro de hidrógeno, hacen incluso mejor la separación, debido a una mejor solubilidad de CO², lo cual al final da menos oportunidad de formación de CO²sólido.

Adicionalmente, el proceso de la invención es adecuado para el procesamiento de gas ácido con elevadas cantidades de componentes ácidos y en presencia de otras impurezas tales como hidrocarburos superiores. El proceso permite también obtener los componentes CO²y H²S ácidos a una presión relativamente alta en el estado líquido como la corriente de fondo de la sección de alta presión, lo cual es ventajoso para uso posterior, por ejemplo, secuestración. El presente proceso es simple y económico, dado que no requiere la adición de un tercer componente al gas natural, con objeto de prevenir la acumulación de dióxido de carbono sólido dentro de la columna de destilación, componente que requiere un paso adicional para la separación y recuperación.

La invención puede ser abordada exitosamente también para la purificación de biogás hasta biometano, debido al elevado contenido de dióxido de carbono que debe ser retirado.

La invención es ilustrada adicionalmente en los siguientes ejemplos, no limitantes.

Ejemplos

Ejemplo 1

El proceso de separación está dispuesto como se muestra en la Figura 1.

Se alimenta corriente 1 en su punto de rocío y a 50 bar, con 80% de CO²y 20% de CH⁴sobre base molar, a la sección T-1 de alta presión sección, que es operada a 50 bar. El producto de fondo de esta sección es la corriente 2 que es CO²casi puro con 0.01% de CH⁴sobre base molar. Este producto de fondo puede ser rehervido en un hervidor E-3. El producto de cabeza en vapor es la corriente 3 con la composición 7.24% molar de CO²y 92.76% molar de CH⁴a temperatura - 73.17°C.

Si la presión de esta corriente 3 fuese reducida en la válvula VLV-1 de 50 bar a la presión de la sección de baja presión (40 bar), sin sobrecalentamiento antes de entrar a la válvula, la corriente en la salida de la válvula estaría a una temperatura de aproximadamente -80.70°C, con la presencia de las fases de vapor y líquida (esta última con fracción molar de 16% de CO²y fracción molar de 84% de CH⁴). Esta composición a la temperatura de -80.70°C conduciría a la formación de CO²sólido. Por ello, la corriente 3 es sobrecalentada en E-1 (corriente 4) para que tenga una temperatura a la salida de la válvula 5°C superior al punto de rocío de la mezcla a la presión de 40 bar, lo cual hace que la corriente 5 tenga una temperatura de -72.75°C.

La corriente 5 de la válvula es alimentada como vapor sobrecalentado al fondo de la sección de baja presión de la columna T-2. La corriente 6 líquida del fondo de la sección de baja presión es bombeada de vuelta (vía P-1) a la sección T-1 de alta presión (como corriente 7). La corriente 8 de vapor de la cabeza de la sección T-2 de baja presión está constituida prácticamente solamente por CH⁴(100%). Esta corriente puede ser también condensada parcialmente en el condensador E-2 parcial.

El número de etapas teóricas en la sección de baja presión (sin el condensador parcial E-2) es igual a 10 y el número de etapas teóricas en la sección de alta presión (sin el hervidor E-3) es igual a 9.

La revisión termodinámica sobre la formación de CO²sólido ha sido ejecutada siguiendo el procedimiento propuesto en "Application ofthe Redlich-Kwong-Soave Equation of State to Solid-Liquid Equilibria Calculations", Giorgio Soave, Chemical Engineering Science, 34, 225-229 (1979) y también usando rutinas disponibles en simuladores comerciales de proceso.

La tabla 1 muestra la composición y características de diferentes corrientes para el Ejemplo 1.

Ejemplo 2

El proceso de separación está dispuesto como se muestra en la Figura 1.

Se alimenta la corriente 1 en su punto de rocío y a 51 bar con la siguiente composición: 20 % molar de CO², 70 % molar de CH⁴, 4 % molar de C²H⁶, 1 % molar de C³H⁸, 5 % molar de H²S, a la sección T-1 de alta presión que opera a 51 bar. El producto de fondo de esta sección es corriente 2 con composición 66.65 % molar de CO², 0.0 % molar de CH⁴, 13.34 % molar de C²H⁶, 3.34 % molar de C³H⁸, 16.68 % molar de H²S. La corriente 3 de producto de cabeza tiene la siguiente composición: 7.75 % molar de CO², 90.44 % molar de CH⁴, 1.28 % molar de C²H⁶, 0.01 % molar de C³H⁸0.53 % molar de H2S. Si esta corriente fuese laminada de 51 bar hasta la presión de la sección de baja presión (41 bar) sin sobrecalentamiento antes de entrar a la válvula, la corriente a la salida de la válvula estaría a una temperatura de aproximadamente -75.66°C, con la presencia de fases de vapor y líquida (la última con la siguiente composición: 19.07 % molar de CO², 75.32 % molar de CH⁴, 3.88 % molar de C²H⁶, 0.06 % molar de C³H⁸, 1.68 % molar de H²S). Esta composición a la temperatura de - 76.45°C conduciría a la formación de CO²sólido. Por ello, el sobrecalentamiento de requerido y la demanda térmica ha sido asignada de modo que tenga una temperatura a la salida de la válvula VLV-1, 5°C mayor que el punto de rocío de la mezcla a la presión de 41 bar. Así, la corriente 3 es sobrecalentada en E-1 para obtener corriente 5 con una temperatura de -67.14°C.

La corriente 5 de la válvula de laminación es alimentada como vapor sobrecalentado al fondo de la sección de baja presión de la columna T-2. La corriente 6 líquida del fondo de la sección T-2 de baja presión es bombeada de retorno a la sección T-1 de alta presión vía la bomba P-1. La corriente 8 de vapor de la cabeza de la sección de baja presión está compuesta por 0.02 % molar de CO²y de 99.98 % molar de CH⁴.

El número de etapas teóricas en la sección de baja presión (sin el condensador parcial E-2) es igual a 10 y el número de etapas teóricas en la sección de alta presión (sin el hervidor E-3) es igual a 20.

La revisión termodinámica sobre la formación de CO²sólido ha sido ejecutada siguiendo el procedimiento propuesto en "Application ofthe Redlich-Kwong-Soave Equation of State to Solid-Liquid Equilibria Calculations", Giorgio Soave, Chemical Engineering Science, 34, 225-229 (1979) y también usando rutinas disponibles en simuladores comerciales de proceso

La tabla 2 muestra la composición y características de diferentes corrientes para el Ejemplo 2.

Tabla 1

Tabla 2

Ejemplo 3

El proceso de separación está dispuesto como se muestra en la Figura 2. La corriente 1 en su punto de rocío y a 50 bar, con 65% de CO²y 35% de CH⁴sobre base molar es alimentada a la sección T-1 de alta presión que es operada a 50 bar. El producto de fondo de esta sección es corriente 2, que es CO²casi puro con 0.01% de CH⁴sobre base molar. El producto de vapor de cabeza es corriente 3 con la composición 7.32% molar de CO²y 92.68% molar de CH⁴a temperatura -73.07°C.

La corriente 3 es dividida en corrientes 3h y 3c con una relación entre las tasas de flujo de corriente 3h y corriente 3 igual a 0.1286. La corriente 3h es sobrecalentada en E-1h (corriente 4h) para tener una temperatura a la salida de la válvula VLV-1h, 5°C mayor que el punto de rocío de la mezcla a la presión de 40 bar, lo cual da como resultado la corriente 5h que tiene una temperatura de -72.60°C. La corriente 3c es enfriada en E-1c (corriente 4c) para alcanzar la temperatura de punto de ebullición de la mezcla a la presión de 40 bar a la salida de la válvula VLV-1c, lo cual da como resultado la corriente 5c que tiene temperatura de -83.95°C.

La corriente 5h de la válvula de laminación VLV-1h es alimentada como vapor sobrecalentado al fondo de la sección de baja presión de la columna T-2. La corriente 5c de la válvula de laminación VLV-1c es alimentada como líquido en el punto de ebullición a la 12a bandeja, desde la cabeza de la sección de baja presión de la columna T-2. La corriente 6 líquida del fondo de la sección de baja presión es bombeada de retorno a la sección T-1 de alta presión. La corriente ⁸de vapor de la cabeza de la sección de baja presión T-2 está constituida prácticamente solamente por CH⁴(99.79% molar).

El número de etapas teóricas en la sección de baja presión (sin el condensador parcial) es igual a 15 y el número de etapas teóricas en la sección de alta presión (sin el hervidor) es igual a 20.

Esta configuración conduce a una demanda de enfriamiento significativamente menor (de 62 MW a 15.9 MW). La revisión termodinámica sobre la formación de CO²sólido ha sido ejecutada siguiendo el procedimiento propuesto en "Application ofthe Redlich-Kwong-Soave Equation of State to Solid-Liquid Equilibria Calculations", Giorgio Soave, Chemical Engineering Science, 34, 225-229 (1979) y también usando rutinas disponibles en simuladores comerciales de proceso.

Las tablas 3a y 3b muestra la composición y características de diferentes corrientes para el Ejemplo 3.

Tabla 3a

Tabla 3b

Ejemplo 4

La Figura 3 muestra una realización de la invención con 3 columnas de destilación, en la que se añade una tercera columna T-2, entre la primera y la segunda columnas (T-1,T-3). La tercera columna opera a una temperatura y presión entre la temperatura y presión de la primera y segunda columnas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para el retiro de dióxido de carbono (CO²) de una mezcla de alimentación que comprende metano y dióxido de carbono (CO²), en el que el proceso comprende:

(a) sujeción de la mezcla (1) de alimentación a un primer paso de destilación en una primera columna (T-1) de destilación o una primera sección de una columna de destilación, a una presión de por lo menos 45 bar, dando como resultado después de la destilación una primera corriente de producto de fondo que comprende CO²y una primera corriente (3) de producto de cabeza que comprende CO²y metano,

(b) calentamiento (E-1) de dicha primera corriente de producto de cabeza o una parte de dicha primera corriente de producto de cabeza, para dar como resultado una primera corriente (4) calentada de producto de cabeza o una parte calentada de dicha primera corriente de producto de cabeza, respectivamente, en la que el calentamiento es hecho a una temperatura mayor que el punto de rocío de la corriente, a la presión del subsiguiente segundo paso de destilación, (c) sujeción de la primera corriente calentada de producto de cabeza o la parte calentada de dicha primera corriente de producto de cabeza, respectivamente, a un segundo paso de destilación en una segunda columna (T-2) de destilación o una segunda sección de la columna de destilación, a una presión menor a 45 bar, dando como resultado por ello una segunda corriente (8) de producto de cabeza que comprende metano y una segunda corriente de producto de fondo,

(d) alimentación de dicha segunda corriente (6,7) de producto de fondo a dicha primera columna de destilación o dicha primera sección de la columna de destilación.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la parte (3h) que va a ser calentada es por lo menos 10 % molar de la primera corriente total de producto de cabeza.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la parte (3c) remanente, no calentada de dicha primera corriente de producto de cabeza formada en el paso (b) es también alimentada a la segunda columna de destilación o la segunda sección de la columna de destilación.

4. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la parte (3c,4c) remanente, no calentada es alimentada la segunda columna de destilación o la segunda sección de la columna de destilación, como una fase líquida.

5. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la parte remanente, no calentada de la primera corriente de producto de cabeza es enfriado mediante intercambio (E-1c) de calor con un medio adecuado de intercambio de calor.

6. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la temperatura de la mezcla de alimentación que entra al primer paso (T-1) de destilación es la temperatura de rocío o menor.

7. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la presión durante el primer paso (T-1) de destilación está en el intervalo de 45-55 bar.

8. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la presión durante el segundo paso (T-2) de destilación es mayor a 35 bar.

9. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que en el paso (b), la primera corriente (3) de producto de cabeza, o dicha parte de ella, es calentada a una temperatura que es 1-10°C mayor que el punto de rocío de la corriente, a la presión del segundo paso de destilación.

10. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la diferencia en presión del primer (T-1) y segundo (T-2) pasos de destilación es por lo menos 2 bar.

11. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la segunda corriente (8) de producto de cabeza comprende por lo menos 98 % molar de metano.

12. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la segunda corriente de producto de cabeza es condensada parcialmente en un condensador (E-2) parcial.

13. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la primera corriente de producto de fondo es rehervida en un hervidor (E-3), antes de entrar a la primera columna de destilación o la primera sección de la columna de destilación.

14. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la presión de la primera corriente (4) calentada de producto de cabeza o dicha parte calentada de ella, es reducida antes del segundo paso de destilación.

15. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los pasos de destilación son ejecutados en una columna (T-1,T-2) de destilación de presión dual.