ES2981913T3 - Procedimiento y aparato para tratar un gas rico en dióxido de carbono que contiene agua - Google Patents
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Abstract
En un proceso de tratamiento de un gas (1) rico en dióxido de carbono que contiene agua, el tratamiento por compresión y/o lavado y/o secado del gas produce agua acidificada (W1, W2, W3, W4, W7) que se envía a un circuito de refrigeración (W8, W10). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento y aparato para tratar un gas rico en dióxido de carbono que contiene agua
La presente invención se refiere a un procedimiento para tratar un gas rico en dióxido de carbono que contiene agua. El gas puede contener al menos un gas ácido distinto del dióxido de carbono.
Un gas rico en dióxido de carbono contiene al menos un 10 % en moles de dióxido de carbono o al menos un 50 % en moles de dióxido de carbono, o incluso al menos un 80 % en moles de dióxido de carbono. El humo de los quemadores de un reformador de metano y vapor de agua (conocido con el acrónimo SMR) produce un gas que contiene un 10 % en moles de CO<2>y aproximadamente un 70 % de nitrógeno.
La invención se aplica al tratamiento, por ejemplo, la compresión, el lavado, la refrigeración o el secado, de cualquier gas rico en dióxido de carbono que posiblemente contenga al menos otro gas ácido, tal como NO, NO<2>, SO<2>, SO<3>. El gas puede provenir de la combustión, por ejemplo, la oxicombustión, de la fermentación, de un PSA para eliminar el hidrógeno, de una acería, una planta de cemento o de la producción de amoniaco, cal u óxido de etileno.
Puede ser gas natural o biometano que también contiene metano en ambos casos.
En el documento US4542114 se describe la eliminación de otros gases ácidos presentes en un gas rico en dióxido de carbono por compresión, concentrándose los gases ácidos en los productos condensados de agua producidos durante la compresión. El agua acidificada formada no se usa.
En el «Procesamiento de gases industriales», de Haring ed. Wiley VCH 2008 se describe el envío de agua condensada a un compresor de gas rico en dióxido de carbono como un desecho («sistema de aguas residuales»). Inevitablemente, esto hace que el ácido se vaya por el desagüe, lo que representa un peligro para el medio ambiente.
En el documento US2002/0144506 se describe la condensación de agua en dióxido de carbono comprimido en un compresor después de refrigerarse, enviándose entonces el agua a la combustión.
En el documento FR2950925 se explica el tratamiento de un gas rico en dióxido de carbono que contiene agua y otros gases ácidos tales como NO<2>y SO<2>, en el que se recuperan productos condensados acuosos con una alta tasa de acidez, que se usan como fluido para ayudar a la extracción de un producto petrolífero.
El hidrógeno es un vector energético que desempeña un papel cada vez mayor en la descarbonización de varios sectores, en especial, el transporte y la industria. El hidrógeno se puede producir a partir de la reacción de reformado del gas natural (en los hornos SMR, «reformado de metano con vapor de agua») o mediante la electrólisis del agua. La electrólisis del agua tiene la ventaja de no producir gases de efecto invernadero, pero consume mucha electricidad (descarbonizada si es posible). En los SMR, la producción de hidrógeno va acompañada de una producción significativa de CO<2>. Se puede añadir una unidad de captura de CO<2>a un SMR para reducir la huella de carbono de la producción de hidrógeno por parte del SMR. La captura del CO<2>(por ejemplo, el tratamiento y la licuefacción del CO<2>para uso alimentario o para su secuestro) se puede llevar a cabo de forma criogénica o no criogénica (por ejemplo, lavando con aminas).
El CO<2>producido durante la combustión (al tratar el gas de combustión con aire u oxígeno) contiene algo de NOx. La reacción de oxidación del NO a NO<2>es lenta, mientras que las demás reacciones, y, en especial, las reacciones de hidrólisis del NO<2>y el N<2>O<3>en presencia de agua, son rápidas y equilibradas:
2 NO O2 o 2 NO<2>
3 NO<2>+ H<2>O o 2 HNO<3>, NO
NO NO<2>o N<2>O<3>
N<2>O<3>+ H<2>O o 2 HNO<2>
Por lo tanto, cuando el CO<2>contiene agua y NOx, se forman productos condensados ácidos en el procedimiento debido a la formación de HNO<3>y HNO<2>en el agua condensada (por ejemplo), condensación parcial entre dos etapas de compresión de CO<2>húmedo, condensación parcial del producto de regeneración del secador tipo TSA, productos condensados de la torre de lavado de agua en el caso de que el pH no haya subido demasiado como para disminuir los SOx).
Es más, incluso en el caso de que el gas rico en dióxido de carbono no contenga ningún otro gas ácido (por tanto, no contiene NOx), el lavado de este gas con agua o su refrigeración o secado puede producir agua acidificada.
Además, generalmente se usa una red de agua de refrigeración en la unidad de tratamiento de gas rico en CO<2>para refrigerar el fluido comprimido en la salida de las etapas de compresión y aguas arriba del secador. Este agua tiende gradualmente a formar incrustaciones en los intercambiadores de calor, haciéndolos menos eficientes. La formación de incrustaciones en los intercambiadores de agua se puede limitar manteniendo un pH ácido (pH < 7) en el agua de refrigeración. Una unidad de tratamiento de agua o una inyección de ácido (p. ej. H<2>SO<4>) permite mantener el pH ácido del agua y limitar la formación de incrustaciones. Dependiendo del caso, en particular, dependiendo de la dureza del agua, puede desearse un pH más alto, por ejemplo, un pH < 8,5 o <8.
Según un objeto de la invención, se proporciona un procedimiento para tratar un gas rico en dióxido de carbono que contiene agua y posiblemente al menos otro gas ácido, en el que:
a) el gas se comprime en al menos una etapa de compresión, se enfría y al menos un producto condensado se separa del gas refrigerado después de al menos una etapa de compresión, preferiblemente entre dos etapas de compresión, estando constituido el producto condensado por agua en la que el CO<2>y/o al menos otro gas ácido se disuelve formando agua acidificada que tiene un pH de como máximo 6,5 y/o
b) el gas rico en dióxido de carbono se purifica, posiblemente antes de la compresión de la etapa a), en una unidad de lavado con agua para producir un gas purificado que posiblemente se envíe a la compresión y agua que contenga impurezas y/o
c) el gas, posiblemente comprimido en la etapa a), se seca en una unidad de secado y el agua contenida en el gas posiblemente comprimido se recupera formando agua recuperada,
caracterizado por que
i) al menos una parte del agua acidificada de la etapa a) y/o
ii) al menos una parte del agua que contiene impurezas de la etapa b) y/o
iii) al menos parte del agua recuperada de la etapa c)
se mezclan con agua que circula en un circuito de refrigeración para formar una mezcla con una medida deseada de acidez, preferiblemente con un pH inferior a 8,5, o incluso inferior a 7, preferiblemente superior a -2. Según otros aspectos opcionales:
• la mezcla se utiliza para refrigerar un intercambiador de calor de contacto indirecto;
• el intercambiador de calor es del tipo con placas y aletas de aluminio soldado o placas y ondas o con tubos y carcasas;
• el intercambiador de calor se utiliza para refrigerar gas rico en dióxido de carbono comprimido en la etapa a), aguas abajo de al menos una etapa de compresión, y/o para purificar en la etapa c);
• el secador funciona adsorbiendo agua y se regenera periódicamente mediante un gas de regeneración seco que sale de la unidad de adsorción después de haber recuperado el agua acumulada en la unidad de secado;
• el intercambiador de calor se utiliza para refrigerar el gas de regeneración que ha recuperado el agua en la unidad de secado, constituyendo el agua, por lo tanto, condensada el agua recuperada de la etapa c);
• el secador seca el gas comprimiéndolo y/o refrigerándolo para condensar el agua que contiene;
• la medida de acidez deseada es mayor que un pH de 1 o mayor que un pH de 3;
• al menos otro gas ácido se selecciona del grupo: SO<2>, SO<3>, H<2>S, HCl, NO, N<2>O, NO<2>, N<2>O<4>, HNO<3>, HNO<2>, H<2>CO<3>;
• un caudal de ácido procedente de una unidad de almacenamiento se añade al agua del circuito de refrigeración;
• el caudal de agua se ajusta mediante el caudal o los caudales i) y/o ii) y/o iii) para obtener un pH deseado en el circuito de refrigeración;
• al menos un caudal i), ii) o iii) que tiene un primer pH se mezcla con otro de estos tres caudales que tiene un segundo pH diferente del primer pH;
• el caudal de ácido procedente del almacenamiento, así como al menos uno de los caudales i) y/o ii) y/o iii), se ajustan para obtener un pH deseado en el circuito de refrigeración;
• al menos uno de los caudales i) y/o ii) y/o ii) y/o iii) tiene un primer pH diferente del caudal ácido;
• al menos uno de los caudales i) y/o ii) y/o iii) tiene un primer pH superior al del caudal ácido;
• al menos uno de los caudales i) y/o ii) y/o i¡¡) tiene un primer pH superior al del caudal ácido;
• el gas rico en dióxido de carbono se purifica antes de la compresión en la unidad de lavado con agua para producir gas purificado y agua que contiene impurezas, y la temperatura y/o el caudal del agua de lavado enviada a la torre de refrigeración se ajustan para variar el caudal y/o la acidez del agua que contiene impurezas enviada al circuito de refrigeración;
• el circuito de refrigeración se utiliza para refrigerar un gas comprimido en una etapa de compresión, que puede ser la de la etapa a) o una etapa para comprimir un gas producido al tratar un gas tratado en al menos una de las etapas a) y/o b) y/o c);
• la adición de agua i) y/o ii) y/o iii) puede aumentar o reducir la medida de acidez del agua que circula en el circuito de refrigeración;
• el circuito de refrigeración contiene agua de refrigeración que tiene un pH entre 6 y 8, o incluso entre 6,5 y 7,5 antes de mezclarse con al menos uno de los caudales i), ii) o iii).
Según otro objeto de la invención, se proporciona un procedimiento para tratar un gas rico en dióxido de carbono que contiene agua y posiblemente al menos otro gas ácido, que comprende:
a) al menos una etapa de compresión para comprimir el gas, medios de refrigeración para refrigerar el gas comprimido y condensar al menos parcialmente el agua que contiene y medios para separar al menos un producto condensado del gas refrigerado, disponiéndose los medios de separación después de al menos una etapa de compresión, preferiblemente entre dos etapas de compresión, estando constituido el producto condensado por agua en la que el CO<2>y/o al menos otro gas ácido se disuelven formando agua acidificada con un pH de como máximo 6,5 y/o
b) una unidad de lavado con agua para producir gas purificado, posiblemente para enviarse a compresión, y agua que contenga impurezas y/o
c) una unidad de secado, así como medios para recuperar el agua extraída por el secado.
caracterizado por que comprende medios para mezclar:
i) al menos una parte del agua acidificada de la opción a) y/o
ii) al menos una parte del agua que contiene impurezas de la opción b) y/o
iii) al menos parte del agua recuperada de la opción c)
se mezclan con agua que circula en un circuito de refrigeración para formar una mezcla con una medida deseada de acidez, preferiblemente con un pH inferior a 8, 5, o incluso inferior a 7, preferiblemente superior a -2.
Según otras características opcionales, el dispositivo comprende:
• medios para enviar la mezcla para refrigerar un intercambiador de calor de contacto indirecto;
• el intercambiador de calor es del tipo con placas y aletas de aluminio soldado o placas y ondas o con tubos y carcasas;
• el intercambiador de calor se utiliza para refrigerar gas rico en dióxido de carbono comprimido en la etapa a), aguas abajo de al menos una etapa de compresión, y/o para purificar en la etapa c);
• el secador comprende varios lechos de adsorción de agua, así como medios para enviar periódicamente gas de regeneración seco a uno de los lechos y medios para eliminar del lecho el gas de regeneración que ha recuperado el agua acumulada en la unidad de secado;
• el intercambiador de calor se utiliza para refrigerar el gas de regeneración que ha recuperado el agua en la unidad de secado, constituyendo el agua, por lo tanto, condensada el agua recuperada de la etapa c);
• el secador comprende medios de compresión y/o refrigeración para condensar el agua contenida en el gas que se va a secar;
• medios para añadir agua del circuito de refrigeración de un caudal de ácido procedente de una unidad de almacenamiento;
• una unidad de almacenamiento de ácido conectado al circuito de refrigeración;
• medios para regular el caudal de agua mediante el caudal o los caudales i) y/o ii) y/o iii) para obtener un pH deseado en el circuito de refrigeración;
• medios para mezclar al menos un caudal i), ii) o iii) que tiene un primer pH con otro de estos tres caudales que tiene un segundo pH diferente del primer pH;
• medios para regular el caudal de ácido procedente de la unidad de almacenamiento, así como al menos uno de los caudales i) y/o ii) y/o iii), para obtener un pH deseado en el circuito de refrigeración;
• medios para enviar el gas purificado rico en dióxido de carbono, posiblemente antes de la compresión, a la unidad de lavado con agua para producir gas purificado y agua que contenga impurezas;
• medios para ajustar la temperatura del agua de lavado enviada a la torre de refrigeración con el fin de variar el caudal y/o la acidez del agua que contiene impurezas enviada al circuito de refrigeración;
• medios para ajustar el caudal de agua de lavado enviada a la torre de refrigeración con el fin de variar el caudal y/o la acidez del agua que contiene impurezas enviada al circuito de refrigeración;
• el circuito de refrigeración se utiliza para refrigerar un gas comprimido en una etapa de compresión, que puede ser la de la etapa a) o una etapa para comprimir un gas producido al tratar un gas tratado en al menos una de las etapas a) y/o b) y/o c).
La presente invención consiste en inyectar al menos una parte de los productos condensados ácidos generados por un procedimiento para tratar un gas rico en CO<2>y que posiblemente contenga HNO<3>o HNO<2>en la red de agua de refrigeración para mantener un pH inferior a 8,5, o incluso 8, o incluso 7 en lugar de inyectar, o además de inyectar, H<2>SO<4>u otro ácido en la red de agua. Esto permite limitar el consumo de ácido para inyectar y/o reducir la inversión y/o el coste de funcionamiento de la unidad de tratamiento de agua de refrigeración.
Por lo tanto, una solución según la invención consiste en inyectar agua acidificada condensada aguas abajo de al menos un refrigerador intermedio y/o refrigerador final de un compresor de gas rico en dióxido de carbono en una red de agua de refrigeración en lugar de en la torre de lavado de agua o en la batería de límite del cliente.
En muchos casos, el gas comprimido en el compresor se seca a continuación en un secador con varios lechos de adsorción que deben regenerarse regularmente para eliminar el agua que se acumula allí. El gas de regeneración enviado al secador sale cargado de vapor de agua. Al condensar este vapor, el agua producida también puede enviarse a un circuito de agua de refrigeración.
Preferiblemente, el gas de regeneración, generalmente tomado de una unidad de separación aguas abajo del secador, se puede mezclar con un gas que proviene de una etapa intermedia o final del compresor, de modo que el agua condensada es una mezcla de agua presente en la entrada del compresor y agua que proviene del gas de regeneración. Alternativamente, el secado del gas se puede llevar a cabo simplemente refrigerando el gas rico en dióxido de carbono para hacer que el agua se condense, pudiéndose enviar el agua recuperada al circuito de refrigeración.
El circuito de agua de refrigeración también se puede alimentar con agua condensada en la torre de lavado de agua aguas arriba del compresor (si está presente). Este agua se acidificará debido a la presencia de gases ácidos en el gas para lavar. Una parte de los NOx y/o SOx que contiene el gas rico en dióxido de carbono se eliminarán de la torre lavándolos con agua y el agua que se acumula en el tanque de la torre contiene los ácidos disueltos en el agua de lavado.
Por tanto, se entenderá que la acidez del agua en el circuito de refrigeración se puede regular añadiendo agua de al menos una fuente, procediendo posiblemente el agua de la torre de refrigeración para el gas rico en CO<2>y/o de la compresión del gas rico en CO<2>y/o del secador, por ejemplo, del gas de regeneración del secador de gas rico en CO<2>comprimido.
Estas fuentes de agua pueden tener diferentes grados de acidez y, por tanto, es posible, dosificando la cantidad de agua enviada desde una o más fuentes potenciales, regular el grado de acidez en el circuito de agua de refrigeración.
La solución alternativa sería añadir ácido (por ejemplo, ácido sulfúrico) al circuito de agua para evitar la formación de cal en los circuitos, ya que esta solución requiere el suministro y almacenamiento de ácidoin situ.
Sin embargo, la presente invención puede, en algunos casos, evitar tener que gestionar una fuente de ácido desde fuera del sitio, resolviendo al mismo tiempo el problema económico y especialmente medioambiental de gestionar los desechos ácidos.
La presente invención también se puede aplicar al uso de productos condensados de la purga de la torre de lavado de agua aguas arriba de la compresión, por ejemplo, en la red de agua de refrigeración de la unidad, si la composición y el pH de los productos condensados lo permiten; si la torre de lavado de agua u otra columna dedicada también permite reducir el SOx, de acuerdo con la cantidad de iones acumulados en la purga en caso de reducción del SOx con la adición de sosa u otra solución básica, el agua de purga obtenida será básica. En este caso, se podría añadir agua de purga al agua del circuito de refrigeración para hacerla más básica o para corregir la acidez excesiva.
El circuito de refrigeración se usa preferiblemente para refrigerar un gas a la salida de una etapa de compresión del compresor, que puede ser un compresor para gas rico en dióxido de carbono o un compresor para un producto de un aparato para separar gas rico en dióxido de carbono, ubicado, por ejemplo, aguas abajo del secador (si está presente) y/o aguas abajo del compresor para gas rico en dióxido de carbono, si está presente.
La invención se describirá con más detalle con referencia a las figuras. La figura 1 ilustra un procedimiento según la invención.
En la figura 1, el gas rico en dióxido de carbono puede provenir de cualquier fuente que pueda producir dicho gas. Aquí, dos caudales de gas de combustión FG1 y FG2 se mezclan para formar el gas rico en dióxido de carbono 1 que contiene, por ejemplo, al menos un 10 % en moles de CO<2>, al menos un 40 % en moles de CO<2>, al menos un 80 % en moles de CO<2>o al menos un 90 % en moles de CO<2>. Este gas se envía a una torre de lavado de agua Q alimentada en la parte superior por agua presurizada, W12, capaz de absorber al menos un gas ácido presente en el gas rico en dióxido de carbono, por ejemplo, SO<2>, SO<3>, NO<2>, NO, N<2>O, HNO<3>, HNO<2>, CO<2>... La torre de lavado Q también puede funcionar a presión atmosférica o subatmosférica. El caudal de agua W12 enviado a la parte superior de la torre se puede variar para ajustar el caudal y/o la acidez del líquido formado en el tanque de la torre Q.
El agua del tanque de la torre Q está acidificada y se puede bombear mediante una bomba P1. Es posible que una parte W5 se mezcle con el agua W12 y el resto W7 se pueda enviar según la invención al circuito de refrigeración para variar el grado de acidez (no se ilustra en la figura).
En este ejemplo, el gas rico en dióxido de carbono 3 purificado en la torre Q se comprime en un compresor C1, luego se divide en dos y se enfría en dos intercambiadores de calor E1, E2 mediante intercambio de calor indirecto con diferentes caudales de nitrógeno W13 o con otro fluido frigorígeno, tal como agua. A continuación, los caudales de gas se combinan y se enfrían en el intercambiador E3 para condensar parte del agua contenida en el gas. Este agua contendrá ácido carbónico en forma disuelta y/o ácido sulfúrico y/o ácido sulfuroso y/o ácido nítrico y/o ácido nitroso. Se separa del gas en un separador S1 o por otro medio equivalente, del que se extrae el producto condensado W1 del tanque separador S1. El gas se comprime de nuevo en un compresor C2, se enfría en un intercambiador de calor E4 y el agua formada se separa en un separador de fases S2 u otro medio equivalente del que el producto condensado W2 se extrae al tanque. El gas del separador S2 se comprime de nuevo en un compresor C3, se refrigera en un intercambiador de calor E5 y el agua formada se separa en un separador de fases S3 del que el producto condensado W3 se extrae al tanque. El gas del separador S3 u otro medio equivalente se comprime mediante un compresor C4 y luego se refrigera mediante un intercambiador de calor E6 y a continuación en un intercambiador E7 para condensar aún más el agua. Este agua del gas 5 se elimina en el separador S4 u otro medio equivalente para formar un gas 7 y agua condensada W4.
El gas 7 se seca a continuación en un secador D, que puede ser una unidad de adsorción. El gas seco 9 puede usarse a continuación como un producto seco o purificarse por otros medios, tal como otra unidad de adsorción y/o una membrana y/o una unidad de separación a una temperatura inferior a 0 °C, por ejemplo, mediante condensación parcial y/o destilación.
Si el secador D funciona por adsorción, será necesario regenerarlo enviándole un gas de regeneración seco. Este gas R sale del secador cargado con agua y se puede mezclar con el caudal 5, aquí entre los intercambiadores E6, E7, dependiendo el punto de mezcla de la cantidad de agua contenida y de la temperatura del gas R. No hace falta decir que la composición del gas R debe ser compatible con el uso final del gas 9. Por ejemplo, puede ser rico en dióxido de carbono.
Se entenderá que el secador no funciona necesariamente por adsorción. El gas 7 puede simplemente refrigerarse y/o presurizarse para condensar el agua que contiene, recuperándose este agua acidificada como caudal R para alimentar el ciclo de refrigeración.
Los caudales de agua W1, W2, W3, W4 se mezclan para formar un caudal de agua que contiene al menos un gas ácido disuelto. No obstante, la mezcla formada puede contener solo al menos dos de los caudales mixtos. De lo contrario, solo se puede recuperar un caudal W1, W2, W3, W4. Al menos una parte del agua recuperada (mezclada o no) se envía al agua en un ciclo de refrigeración.
En el caso del ejemplo, el agua se envía como caudal W6 al intercambiador de calor E7, donde el gas 5 aguas abajo del intercambiador E6 se refrigera, mezclado aquí con el gas de regeneración R.
Por lo tanto, el agua recuperada en S4 proviene parcialmente del gas de regeneración R.
En este caso, el agua W6 no se enfría aguas arriba del intercambiador E7. No obstante, es posible refrigerarlo, por ejemplo, en la torre de refrigeración T.
La posibilidad de variar un caudal enviado para unirse al circuito de agua y/o mezclar al menos dos caudales permite compensar los grados de acidez demasiado altos o demasiado bajos. Por ejemplo, si uno de los caudales W1 a W4 o W7 tiene un grado de acidez excepcionalmente alto, no obstante, puede usarse para alimentar el ciclo de refrigeración, reduciendo su caudal y/o mezclándolo con un caudal menos ácido.
Se utiliza un circuito de nitrógeno W para refrigerar el intercambiador E1 y el intercambiador E2 posiblemente después de la expansión en una turbina. El nitrógeno W15 expandido en la turbina alimenta una torre T desde abajo. Al subir por la torre, enfría el agua W10 enviada a la parte superior de la torre, lo que produce un caudal de nitrógeno calentado en la parte superior de la torre que es rechazado a la atmósfera y agua refrigerada en el tanque que alimenta el circuito de refrigeración. Se puede enviar un caudal de nitrógeno W11 al aire. Por ejemplo, si el nitrógeno W llega demasiado frío o si no hay necesidad de refrigerar demasiado el caudal de agua W10, dependiendo de cuánto calor suministre el intercambiador de calor E7 al circuito de refrigeración, no todo el nitrógeno se envía a la torre T, pero la parte W11 puede enviarse directamente a la atmósfera. Esta es una forma de ajustar la temperatura del agua W8 que proviene de la torre T.
Se entenderá que el tipo preciso de circuito de nitrógeno no es importante y por esta razón no se describe en detalle.
Cabe señalar que el circuito de agua de refrigeración se suministra opcionalmente mediante un caudal de ácido W9, que puede ser ácido sulfúrico y/o tener un pH inferior a 7. Esta liberación de ácido puede suprimirse o reducirse ya que el circuito de agua se acidifica con agua de al menos una de tres fuentes, a saber:
• la torre de lavado Q, cuando está presente, cuyo condensado W7 se puede mezclar con el circuito de agua;
• el gas de regeneración R, cuando esté presente, del que se puede separar el agua mezclándola con el gas que se va a secar o no;
• al menos una de las etapas de compresión C1, C2, C3, C4 después de la refrigeración y la condensación parcial.
Debe observarse que los compresores C1, C2, C3, C4 pueden consistir cada uno en al menos una etapa de un compresor.
La torre Q puede alimentarse con agua procedente de al menos uno de los compresores C1 a C4 para formar el caudal W12. De lo contrario, este caudal W12 puede ser completamente independiente.
Es posible regular el caudal y/o la acidez del caudal W12 variando el caudal y/o la acidez del caudal W12. El caudal puede variarse mediante una válvula en el caudal W12. De lo contrario, al menos uno de los caudales W1, W2, W3 puede regularse mediante una válvula. Como los caudales W1, W2, W3 pueden tener diferentes niveles de acidez, esto puede ser suficiente para variar la acidez del drenaje de agua retirado del tanque de columna.
El agua que se usó para refrigerar el intercambiador de calor E7 puede enviarse a una torre de lavado T en la cabecera de este último para refrigerarse mediante un caudal de nitrógeno W15.
El ácido W9, si está presente, se mezcla preferiblemente con el líquido en el tanque de la torre T y luego el agua formada se mezcla al caudal W6.
El agua del gas R se recupera de manera ingeniosa mezclando el gas R con el gas comprimido entre los intercambiadores E6 y E7, de modo que el intercambiador E7 enfría el gas R y el separador S4 recupera el agua procedente del compresor y el gas de regeneración R.
El ciclo de refrigeración alimentado por el agua de al menos una de las fuentes a), b), c) puede ser el del compresor de la fuente a) u otro compresor, por ejemplo, un compresor de producto de un aparato de separación alimentado por el gas rico en dióxido de carbono.
En el ejemplo de la figura, se toma agua de la torre de lavado, el compresor de gas lavado y el secador de gas procedente del compresor para alimentar el circuito de refrigeración.
No obstante, se entenderá que la torre de lavado, el compresor y el secador no están necesariamente todos presentes.
Por ejemplo, el procedimiento puede consistir únicamente en un procedimiento de lavado (y el aparato en una torre de lavado con medios asociados) que produce agua acidificada para acidificar el agua en un circuito de refrigeración. En este caso, el compresor y/o el secador no están presentes. Por tanto, la torre de lavado puede producir un gas para tratar por compresión y/o secado.
Por ejemplo, el procedimiento puede consistir únicamente en un procedimiento de secado (y el aparato en un secador con medios asociados) que produce agua acidificada para acidificar el agua en un circuito de refrigeración. En este caso, el compresor y/o la torre de lavado no están presentes. Por tanto, el secador puede secar un gas procedente de la compresión del gas para secar y/o del lavado en una torre de lavado para producir el gas para tratar mediante secado.
El circuito de refrigeración puede refrigerar el gas que proviene de una etapa de compresión, que puede ser el gas purificado en la torre de lavado y/o el gas que se va a secar en el secador. De lo contrario, puede refrigerar un circuito de refrigeración independientemente de las etapas a), b y c).
Claims (13)
1. Procedimiento para tratar un gas (1, 3, 7) rico en dióxido de carbono que contiene agua y posiblemente al menos otro gas ácido en el que:
a) el gas se comprime en al menos una etapa de compresión (C1, C2, C3, C4), se refrigera y al menos un producto condensado (W1, W2, W3, W4) se separa del gas refrigerado (5) después de al menos una etapa de compresión, preferiblemente entre dos etapas de compresión, estando constituido el producto condensado por agua en la que el CO<2>y/o al menos otro gas ácido se disuelve formando agua acidificada que tiene un pH de como máximo 6,5 y/o
b) el gas rico en dióxido de carbono se purifica, posiblemente antes de la compresión de la etapa a), en una unidad de lavado con agua (Q) para producir un gas purificado (3) que posiblemente se envíe a la compresión y agua (W7) que contenga impurezas y/o
c) el gas (7), posiblemente comprimido en la etapa a), se seca en una unidad de secado (D) y el agua contenida en el gas posiblemente comprimido se recupera formando agua recuperada (W4), caracterizado por que
i) al menos una parte del agua acidificada (W1, W2, W3, W4) de la etapa a) y/o
ii) al menos una parte del agua (W7) que contiene impurezas de la etapa b) y/o
iii) al menos una parte del agua recuperada (W4) de la etapa c)
se mezclan con agua que circula en un circuito de refrigeración (W8, W10) para formar una mezcla (W8) con una medida deseada de acidez, preferiblemente con un pH inferior a 8, 5, o incluso inferior a 7.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la mezcla (W8) se utiliza para refrigerar un intercambiador de calor de contacto indirecto (E7).
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que el intercambiador de calor (E7) es del tipo con placas y aletas hechas de aluminio soldado o con placas y ondas o con tubos y carcasas.
4. Procedimiento según la reivindicación 2 o 3, en el que el intercambiador de calor (E7) se utiliza para refrigerar gas comprimido (5) rico en dióxido de carbono en la etapa a), aguas abajo de al menos una etapa de compresión, y/o para purificar (7) en la etapa c).
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 4, en el que el secador (D) funciona mediante la adsorción de agua y se regenera periódicamente mediante un gas de regeneración seco (R) que sale de la unidad de adsorción tras haber recuperado el agua acumulada en la unidad de secado.
6. Procedimiento según las reivindicaciones 2 y 5, en el que el intercambiador de calor (E7) se utiliza para refrigerar el gas de regeneración (R) que ha recuperado el agua en la unidad de secado (D), constituyendo el agua así condensada (W4) el agua recuperada en la etapa c).
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos otro gas ácido se selecciona del grupo: SO<2>, SO<3>, H<2>S, HCl, NO, N<2>O, NO<2>, N<2>O<4>, HNO<3>, HNO<2>, H<2>CO<3>.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que un caudal de ácido (W9) procedente de una unidad de almacenamiento se añade al agua del circuito de refrigeración.
9. Procedimiento según las reivindicaciones anteriores, en el que el caudal de agua se ajusta según el caudal o los caudales i) y/o ii) y/o iii) (W1, W2, W3, W4, W7) para obtener el pH deseado en el circuito de refrigeración.
10. Procedimiento según las reivindicaciones 8 y 9, en el que el caudal de ácido (W9) procedente del almacenamiento y al menos uno de los caudales i) y/o ii) y/o iii) (W1, W2, W3, W4, W7) se ajustan para obtener un pH deseado en el circuito de refrigeración.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores en el que el gas rico en dióxido de carbono (3) se purifica antes de la compresión en la unidad de lavado con agua (Q) para producir gas purificado (3) y agua que contiene impurezas (W7), y la temperatura y/o el caudal del agua de lavado (W12) enviada a la torre de refrigeración se ajustan para variar el caudal y/o la acidez del agua que contiene impurezas enviadas al circuito de refrigeración.
12. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el circuito de refrigeración (W8, W10) se utiliza para refrigerar un gas (5) comprimido en una etapa de compresión (C1, C2, C3, C4), que puede ser la de la etapa a) o una etapa para comprimir un gas producido al tratar un gas tratado en al menos una de las etapas a) y/o b) y/o c).
13. Aparato para tratar un gas (1, 3, 7) rico en dióxido de carbono que contiene agua y posiblemente al menos otro gas ácido, que comprende:
a) al menos una etapa de compresión (C1, C2, C3, C4) para comprimir el gas, medios de refrigeración (E1, E2, E3, E4, E5, E6, E7) para refrigerar el gas comprimido y condensar al menos parcialmente el agua que contiene y medios para separar al menos un producto condensado del gas refrigerado (S1, S2, S3, S4, S4), disponiéndose los medios de separación después de al menos una etapa de compresión, preferiblemente entre dos etapas de compresión, estando constituido el producto condensado por agua (W1, W2, W3, W4) en la que el CO2 y/o al menos otro gas ácido se disuelven formando agua acidificada con un pH de como máximo 6,5 y/o
b) una unidad de lavado con agua (Q) para producir gas purificado (3), posiblemente para enviarse a compresión, y agua que contenga impurezas (W7) y/o
c) una unidad de secado (D), así como medios para recuperar el agua (W4) extraída por el secado caracterizado por que comprende medios para mezclar:
i) al menos una parte del agua acidificada de la opción a) y/o
ii) al menos una parte del agua que contiene impurezas de la opción b) y/o
iii) al menos una parte del agua recuperada de la opción c)
se mezclan con agua (W8) que circula en un circuito de refrigeración para formar una mezcla con una medida deseada de acidez, preferiblemente con un pH inferior a 8,5, o incluso inferior a 7.
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