ES3037133T3 - Method and system for treating a steam condensate generated by a high-pressure generator of a carbon dioxide absorption solution - Google Patents

Method and system for treating a steam condensate generated by a high-pressure generator of a carbon dioxide absorption solution

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Abstract

La presente divulgación se refiere a un método para tratar un condensado de vapor generado por un regenerador de alta presión (57) que opera a una presión de entre 1,0 y 1,2 kg/cm2 para regenerar una solución de absorción de dióxido de carbono. El método comprende los pasos de: a) capturar dióxido de carbono en la unidad de absorción de dióxido de carbono (56) utilizando una solución de absorción de dióxido de carbono; b) alimentar la solución de absorción de dióxido de carbono, que comprende el dióxido de carbono absorbido y generado en el paso a), a un regenerador de alta presión (57); y c) suministrar vapor a baja presión a una presión de entre 3,2 y 3,5 kg/cm2 a un rehervidor de vapor (58) para suministrar calor al regenerador de alta presión (57), produciendo así un condensado de vapor y una solución de absorción de dióxido de carbono regenerada. Se caracteriza porque comprende además los pasos de: d) suministrar el condensado de vapor producido en el paso c) al desaireador (59), lo que produce una solución acuosa adecuada para producir vapor con un contenido de oxígeno de entre 7 ppb y menos de 20 ppb. La presente divulgación se refiere además a un sistema para implementar el método de la divulgación y al uso de este sistema para implementarlo. La presente divulgación se refiere además a un método para modernizar un sistema que comprende un separador de condensado de proceso y una unidad de desmineralización de agua en el sistema de la divulgación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método y sistema para tratar un condensado de vapor generado por un generador de alta presión de una solución de absorción de dióxido de carbono
Campo de la divulgación
La presente divulgación se refiere a un método y un sistema para la absorción de dióxido de carbono, en particular a un método y un sistema para tratar un condensado de vapor generado por un generador de alta presión para la regeneración de una solución de absorción de dióxido de carbono.
Antecedentes
El dióxido de carbono tiene muchos usos. Por ejemplo, el dióxido de carbono se usa para producir urea, para carbonatar bebidas, para enfriar, congelar y envasar mariscos, carne, aves, productos horneados, frutas y verduras, y para prolongar la vida útil de los productos lácteos. Es un componente ambiental importante en el tratamiento de residuos industriales y aguas de proceso como sustituto del ácido sulfúrico para controlar los niveles de pH. Otros usos incluyen el tratamiento de agua potable, como pesticida respetuoso con el medio ambiente y como aditivo atmosférico en invernaderos para mejorar el crecimiento de verduras.
En general, el dióxido de carbono se produce al purificar un flujo de residuos que es un subproducto de un proceso químico orgánico o inorgánico. El flujo de residuos, que comprende una alta concentración de dióxido de carbono, se condensa y purifica en múltiples fases y a continuación se destila para producir dióxido de carbono de calidad de producto.
La mejora de la concentración de dióxido de carbono en una alimentación se puede llevar a cabo de varias maneras. Un método particularmente preferido es la absorción química de dióxido de carbono de la alimentación de dióxido de carbono crudo en un absorbente a base de alcanolamina. A continuación, el absorbente cargado con dióxido de carbono resultante se somete a separación en un producto de dióxido de carbono para su recuperación y en un absorbente que contiene alcanolamina que puede reciclarse para su reutilización dentro del sistema de recuperación.
La recuperación de dióxido de carbono es particularmente importante en el proceso de amoníaco para separar el hidrógeno del dióxido de carbono, en la mezcla de hidrógeno y dióxido de carbono producida por la unidad de conversión por desplazamiento: el hidrógeno no se puede usar en un convertidor de amoníaco, para la producción de amoníaco, a menos que esté esencialmente libre de dióxido de carbono.
En el documento GB996543A, se describe cómo se depura un gas que contiene dióxido de carbono con una solución acuosa de una alcanolamina en una torre (18), en donde la solución que ha absorbido dióxido de carbono se retira de la torre (18) y se regenera en una torre (32), siendo calentada indirectamente por el vapor procedente de la caldera de calor residual (2) y separada por el vapor de la caldera de calor residual (9).
En el documento DE102018210921A1 se describe una unidad y un proceso relacionado para la producción de gas de síntesis que contiene hidrógeno, que comprende al menos (a) un reformador (1); (b) un convertidor de monóxido de carbono (CO) (2); (c) un condensador de gas de síntesis (4); (d) una unidad depuradora de dióxido de carbono (CO<2>) con regeneración (3); caracterizado por que el condensador de gas de síntesis (4) está conectado a un desaireador (5) y el desaireador (5) está conectado a un quemador de reformador (6) y/o a una caldera calentada por vapor auxiliar (7).
En el documento CN107866134A, se divulga proporcionar calor a un regenerador que funciona en condiciones de reflujo de la solución que se va a regenerar, y también calentar la solución que se va a tratar en el regenerador con una solución rica y pobre y también con calor procedente de la mezcla de CO<2>/vapor producida dentro del regenerador. Además, el condensado de vapor que se obtiene después de suministrar calor al regenerador se calienta con vapor.
El documento US 3441 393 divulga un absorbedor de CO2 y un regenerador conectado para el absorbente de CO2 que está conectado a un intercambiador de calor/rehervidor, que se calienta mediante vapor a baja presión a aproximadamente 50 psig (aproximadamente 3,5 kg/cm2) y que se alimenta con absorbente a aproximadamente 15 psig (aproximadamente 1,05 kg/cm2), y el condensado de vapor se alimenta directamente desde el intercambiador de calor/rehervidor al desaireador, que suministra agua de alimentación de caldera a la caldera, para impulsar una turbina, desde la cual se suministra el vapor a baja presión al intercambiador de calor/rehervidor.
Por lo tanto, la técnica anterior describe la regeneración de una solución absorbente de dióxido de carbono mediante calentamiento con vapor y la condensación de un gas de síntesis y su posterior procesamiento en un desaireador. La técnica anterior no proporciona enseñanza acerca de cómo debe tratarse el condensado del vapor utilizado para regenerar una solución que tenga dióxido de carbono absorbido.
La regeneración del vapor utilizado para regenerar una solución que tenga dióxido de carbono absorbido es importante desde la perspectiva de recuperación de energía y debe realizarse de manera energéticamente eficiente. Al mismo tiempo, el condensado de proceso generado por el uso de vapor debe tratarse y utilizarse para regenerar vapor de tal manera que el equipo de la unidad no esté sujeto a corrosión.
La presente divulgación proporciona un método y un sistema para utilizar todo el contenido de calor de un condensado de vapor generado por un regenerador de alta presión, al mismo tiempo que se garantiza que el equipo de la unidad no esté sujeto a corrosión.
Resumen
En un aspecto de la divulgación, se divulga un método para tratar un condensado de vapor generado por un regenerador de alta presión que funciona a una presión que varía de 1,0 a 1,2 kg/cm2 para regenerar una solución de absorción de dióxido de carbono. El método comprende las etapas a) a d) de acuerdo con la reivindicación 1. Sorprendentemente, los inventores han descubierto que el método de la divulgación permite utilizar todo el contenido de calor del condensado de vapor generado por el regenerador de alta presión, al mismo tiempo que garantiza que el equipo de la unidad no esté sujeto a corrosión ya que se procesa de manera energéticamente eficiente en el desaireador. Además, el uso del vapor a baja presión utilizado para suministrar al regenerador de alta presión da como resultado que se use el máximo contenido de calor del vapor, de modo que se maximiza la recuperación de energía en el sistema.
En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, la solución acuosa adecuada para producir vapor tiene un contenido de oxígeno que varía de 7 ppb a menos de 20 ppb.
En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, el método comprende además la etapa de e) reutilizar la solución de absorción de dióxido de carbono regenerada producida en la etapa c) para absorber dióxido de carbono adicional en la unidad de absorción de dióxido de carbono.
En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, la solución de absorción de dióxido de carbono comprende aproximadamente un 30 % de carbonato de potasio, opcionalmente convertido parcial o totalmente en bicarbonato de potasio.
En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, la solución de absorción de dióxido de carbono comprende aproximadamente un 30 % de carbonato de potasio, aproximadamente un 5 % de bicarbonato de potasio, aproximadamente un 0,5 % de dietanolamina y aproximadamente un 0,5 % de glicina.
En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, el método comprende además la etapa de: f) producir vapor a partir de la solución acuosa producida por la etapa d).
En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, el método comprende además las etapas de: g) eliminar azufre de una alimentación de gas natural en una unidad de eliminación de azufre para producir una alimentación de gas natural esencialmente libre de azufre;
h) convertir la alimentación de gas natural esencialmente libre de azufre obtenida en la etapa g), usando vapor, en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno en un reformador primario;
i) opcionalmente, incrementar la conversión de la alimentación de gas natural esencialmente libre de azufre, usando oxígeno, en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno lograda en el reformador primario en la etapa h), en un reformador secundario;
j) convertir la mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno obtenida en la etapa h), u opcionalmente en la etapa i), en una mezcla de dióxido de carbono e hidrógeno en una unidad de conversión por desplazamiento; y k) alimentar la mezcla gaseosa de dióxido de carbono e hidrógeno generada en la etapa j) a la unidad de absorción de dióxido de carbono, produciendo de este modo hidrógeno esencialmente libre de dióxido de carbono; y
l) alimentar el hidrógeno producido en la etapa k) a una unidad de metanización para convertir cantidades restantes de monóxido de carbono y dióxido de carbono en metano.
En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, el método comprende además la etapa de: m) alimentar la mezcla de hidrógeno y metano obtenida de la etapa l) a un convertidor de amoníaco para producir amoníaco.
En otro aspecto de la divulgación, se divulga un sistema para recuperar el contenido de calor de un condensado de vapor generado por un regenerador de alta presión que funciona a una presión que varía de 1,0 a 1,2 kg/cm2 para regenerar una solución de absorción de dióxido de carbono. El sistema se divulga en la reivindicación 9.
En una realización de acuerdo con el sistema de la divulgación, el sistema comprende además medios para reciclar la solución de absorción de dióxido de carbono regenerada en el regenerador de alta presión.
En una realización de acuerdo con el sistema de la divulgación, el sistema comprende además medios para producir vapor con un contenido de oxígeno que varía de 7 ppb a menos de 20 ppb a partir de la solución acuosa producida en el desaireador, en donde los medios para producir vapor están en comunicación fluida directa con el desaireador. En una realización de acuerdo con el sistema de la divulgación, el sistema es la sección frontal de una unidad de producción de amoníaco y comprende además:
• una unidad de eliminación de azufre para eliminar el azufre de una alimentación de gas natural;
• un reformador primario para convertir una alimentación de gas natural esencialmente libre de azufre en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno;
• opcionalmente, un reformador secundario para incrementar la conversión de la alimentación de gas natural esencialmente libre de azufre en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno lograda en el reformador primario; y
• una unidad de conversión por desplazamiento para convertir la mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno producida en el reformador primario u, opcionalmente, en el reformador secundario;
en donde:
• la unidad de eliminación de azufre está en comunicación fluida directa con el reformador primario;
• el reformador primario está en comunicación fluida directa con la unidad de conversión por desplazamiento en ausencia de un reformador secundario y está en comunicación fluida directa con el reformador secundario cuando está presente un reformador secundario;
• el reformador secundario, cuando está presente, está en comunicación fluida directa con la unidad de conversión por desplazamiento;
• la unidad de conversión por desplazamiento está en comunicación fluida directa con la unidad de absorción de dióxido de carbono; y
• una unidad de metanización para convertir cantidades restantes de monóxido de carbono y dióxido de carbono en metano, en donde la unidad de metanización está en comunicación fluida directa con la unidad de conversión por desplazamiento.
En una realización de acuerdo con el sistema de la divulgación, la sección frontal está conectada de manera fluida a un convertidor de amoníaco para producir amoníaco.
En otro aspecto de la divulgación, se divulga el uso del sistema para recuperar calor de la divulgación para realizar el método para recuperar calor de la divulgación.
En otro aspecto de la divulgación, en la reivindicación 15 se divulga un método para modernizar un sistema para recuperar calor.
Lista de figuras
Lafigura 1muestra una representación esquemática del nuevo proceso de la divulgación y las diferencias con un sistema convencional de la técnica anterior.
Lafigura 2muestra una representación esquemática de un proceso de producción de amoníaco en el que se puede integrar el proceso de la divulgación.
Lista de números en las figuras
Descripción detallada
Antes de describir el presente sistema y método de la divulgación, debe entenderse que esta divulgación no está limitada a sistemas y métodos particulares o combinaciones descritas, ya que dichos sistemas, métodos y combinaciones pueden, por supuesto, variar. También debe entenderse que la terminología utilizada en el presente documento no pretende ser limitante, ya que el alcance de la presente divulgación estará limitado únicamente por las reivindicaciones adjuntas.
Como se usan en el presente documento, las formas singulares "un", "una" y "el/la" incluyen referentes tanto singulares como plurales a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Los términos "que comprende", "comprende" y "compuesto por" como se usan en el presente documento son sinónimos de "que incluye", "incluye" o "que contiene", "contiene", y son inclusivos o abiertos y no excluyen miembros, elementos o etapas del método adicionales no mencionados. Se apreciará que los términos "que comprende", "comprende" y "compuesto por" como se usan en el presente documento comprenden los términos "que consiste en", "consiste" y "consiste en".
La enumeración de valores numéricos por medio de intervalos de cifras comprende todos los valores y fracciones en estos intervalos, así como los valores extremos citados. El término "de... a...", como se usa cuando se hace referencia a un intervalo para un valor medible, tal como un parámetro, una cantidad, un período de tiempo y similares, pretende incluir los límites asociados al intervalo que se divulga.
El término "aproximadamente" como se usa en el presente documento cuando se hace referencia a un valor medible tal como un parámetro, una cantidad, una duración temporal y similares, pretende abarcar variaciones de /-10 % o menos, preferentemente /-5 % o menos, más preferentemente /-1 % o menos, y aún más preferentemente /-0,1 % o menos del valor especificado, en la medida en que dichas variaciones sean apropiadas para realizarse en la divulgación divulgada. Se debe entender que el valor al que se refiere el modificador "aproximadamente" también se divulga de manera específica y preferida.
Si bien los términos "uno o más" o "al menos uno", tales como uno o más o al menos un miembro(s) de un grupo de miembros, son claros en sí mismos, mediante una ejemplificación adicional, el término abarca, entre otras cosas, una referencia a uno cualquiera de dichos miembros, o a dos o más cualesquiera de dichos miembros, tales como, por ejemplo, cualesquiera >3, >4, >5, >6 o >7, etc., de dichos miembros, y hasta todos dichos miembros.
Se hace referencia a la figura 1. En un aspecto de la divulgación, se divulga un método para tratar un condensado de vapor generado por un regenerador de alta presión (57) para regenerar una solución de absorción de dióxido de carbono.
Un regenerador de alta presión se define en el presente documento como un regenerador que funciona a una presión que varía de 1,0 kg/cm2 a 1,2 kg/cm2 El método comprende las etapas de: a) capturar dióxido de carbono en una unidad de absorción de dióxido de carbono (56) usando una solución de absorción de dióxido de carbono; b) alimentar la solución de absorción de dióxido de carbono que comprende dióxido de carbono absorbido y generado en la etapa a) al regenerador de alta presión (57); y c) suministrar vapor a baja presión, es decir, vapor a una presión que varía de 3,2 kg/cm2 a 3,5 kg/cm2, a un rehervidor calentado por vapor (58) para suministrar calor al regenerador de alta presión (57), produciendo de este modo un condensado de vapor y una solución de absorción de dióxido de carbono regenerada; y se caracteriza por que comprende además la etapa de: d) suministrar el condensado de vapor producido en la etapa c) a un desaireador(59), produciendo de este modo una solución acuosa adecuada para producir vapor con un contenido de oxígeno inferior a 20 ppb.
Según se define en el presente documento, una unidad de absorción de dióxido de carbono es cualquier unidad en la que se absorbe dióxido de carbono gaseoso a partir de una mezcla de gases en un líquido, la denominada solución de absorción de dióxido de carbono. Como resultado de esta absorción, se genera una solución de absorción de dióxido de carbono que comprende dióxido de carbono absorbido y la mezcla de gases de la que se ha separado el dióxido de carbono se purifica, por tanto, del dióxido de carbono. Como es económicamente interesante reutilizar la solución de dióxido de carbono, se requiere una solución técnica para regenerar la solución después de que haya absorbido dióxido de carbono. Dicho de otro modo, existe una necesidad de desorber el dióxido de carbono después de que haya sido absorbido, de modo que la solución de absorción de dióxido de carbono se regenere y tenga la capacidad de absorber dióxido de carbono adicional. El dióxido de carbono desorbido se puede utilizar, por ejemplo, en procesos que consumen dióxido de carbono, tales como la producción de urea.
En el método de la invención, el dióxido de carbono se regenera calentando la solución que comprende dióxido de carbono absorbido en un sistema de intercambio de calor. Como dicho sistema de intercambio de calor se usa un sistema de intercambio de calor que comprende un regenerador de alta presión(57)que comprende la solución que se va a regenerar, y un rehervidor calentado por vapor(58)que intercambia vapor con la solución. Como resultado del proceso de intercambio de calor, el dióxido de carbono absorbido en la solución que se va a regenerar se evapora y la solución es, por lo tanto, adecuada para ser reutilizada en la unidad de absorción de dióxido de carbono(56). En el lado del rehervidor(58), después del intercambio de calor del vapor, se produce un condensado de proceso. En particular, en el contexto de la presente solicitud, en dicho sistema de intercambio de calor, en el rehervidor(58), se calienta la solución que contiene dióxido de carbono que se va a regenerar y el vapor a baja presión se condensa a líquido. La condensación del vapor a baja presión contribuye así al calor necesario para la regeneración de la solución de absorción de dióxido de carbono y la evaporación del dióxido de carbono en el regenerador de alta presión(57). En el método de la invención, la solución de absorción de dióxido de carbono regenerada que sale del regenerador de alta presión se trata adicionalmente en un regenerador de baja presión (no mostrado), que normalmente funciona a una presión por debajo de 0,2 kg/cm2, tal como a una presión de aproximadamente 0,1 kg/cm2, para evaporar adicionalmente y eliminar el dióxido de carbono de la solución de absorción de dióxido de carbono antes de que este último se reutilice en la torre de absorción de CO<2>.
Normalmente, en los sistemas de la técnica anterior, el condensado de proceso se procesa en un separador de condensado de proceso(63)para separar cualquier gas. En el separador, el condensado que se va a separar entra en contacto con vapor y los gases disueltos en el condensado se separan, de modo que se recupera agua con un contenido de gas adecuado y se puede usar para producir vapor adicional. Normalmente, el condensado separado se trata posteriormente en una unidad de desmineralización de agua(64)para purificar adicionalmente el agua antes de que se use para producir vapor. Además, el agua desmineralizada debe tratarse a continuación en un desaireador para reducir el contenido de oxígeno a niveles por debajo de 20 ppb: esta reducción del nivel de oxígeno es necesaria para impedir la corrosión de los equipos en los que se genera vapor de agua y se usa posteriormente para intercambiar calor.
La presencia y el uso asociado a la presencia de un separador de condensados de proceso(63)y de una unidad de desmineralización de agua(64)implican un elevado consumo energético. Los inventores de la presente divulgación han establecido que la presencia de dichos separador de condensado de proceso y unidad de desmoralización(64)no es necesaria para procesar el condensado generado en el rehervidor calentado por vapor(58). En lugar de procesar el condensado de proceso procedente del rehervidor calentado por vapor(58)a través de un separador de condensado de proceso(63)y una unidad de desmoralización de agua(64), el condensado de proceso se puede enviar directamente al desaireador. De esta manera, no solo se ahorra energía al evitar el tratamiento químico propiamente dicho del condensado de proceso en el separador de condensado de proceso(63)y en la unidad de desmoralización de agua(64), sino también al evitar el bombeo de una cantidad equivalente de agua desmineralizada al desaireador(59). Todo lo que es necesario es suministrar el condensado de proceso directamente al desaireador(59), en particular por medio de una conexión directa entre el rehervidor(58)y el desaireador(59), conectando la salida de condensado de proceso(61)del rehervidor(58)a la entrada(69)del desaireador(59). Como resultado, el equipo del proceso se simplifica enormemente y el espacio ocupado por el sistema se reduce enormemente, reduciendo de este modo los costes asociados al sistema y a su funcionamiento. Además, el uso del vapor a baja presión y su condensación a líquido da como resultado que el máximo contenido de calor del vapor se use para suministrar calor al regenerador de alta presión(57), de modo que se maximiza la recuperación de energía en el sistema.
En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, la solución acuosa adecuada para producir vapor obtenida en la etapa d) tiene un contenido de oxígeno que varía de 7 ppb a menos de 20 ppb.
En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, el método comprende además la etapa e) de reutilizar la solución de absorción de dióxido de carbono regenerada producida en la etapa c) para absorber dióxido de carbono adicional en la unidad de absorción de dióxido de carbono(56). Como se describió anteriormente, esto permite la reducción de la cantidad de solución de absorción que se usará para absorber una cantidad definida de dióxido de carbono.
En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, la solución de absorción de dióxido de carbono comprende aproximadamente un 30 % de carbonato de potasio, opcionalmente convertido parcial o totalmente en bicarbonato de potasio.
En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, la solución de absorción de dióxido de carbono comprende aproximadamente un 30 % de carbonato de potasio, aproximadamente un 5 % de bicarbonato de potasio, aproximadamente un 0,5 % de dietanolamina y aproximadamente un 0,5 % de glicina.
En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, el método comprende además la etapa de f) producir vapor a partir de la solución acuosa producida por la etapa d). Al usar agua con un contenido de oxígeno inferior a 20 ppb, particularmente que varía de 7 ppb a 20 ppb, se puede producir vapor y suministrarlo, por ejemplo, al rehervidor calentado por vapor(58)para regenerar una cantidad adicional de una solución de absorción de dióxido de carbono que comprende dióxido de carbono absorbido, en el regenerador de alta presión(57).
Se hace referencia a la figura 2. En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, el método se realiza en la sección frontal (o la sección de producción de hidrógeno) de una unidad de producción de amoníaco(71)y comprende además las etapas de g) eliminar el azufre de una alimentación de gas natural en una unidad de eliminación de azufre(11)para producir una alimentación de gas natural esencialmente libre de azufre; h) convertir la alimentación de gas natural esencialmente libre de azufre obtenida en la etapa g), usando vapor, en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno en un reformador primario(19); i) opcionalmente, incrementar la conversión de la alimentación de gas natural esencialmente libre de azufre, usando oxígeno, en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno lograda en el reformador primario(19)en la etapa h), en un reformador secundario(53); j) convertir la mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno obtenida en la etapa h), u opcionalmente en la etapa i), en una mezcla de dióxido de carbono e hidrógeno en una unidad de conversión por desplazamiento(24); k) alimentar la mezcla gaseosa de dióxido de carbono e hidrógeno generada en la etapa j) a la unidad de absorción de dióxido de carbono(56), produciendo de este modo hidrógeno esencialmente libre de dióxido de carbono; y l) alimentar el hidrógeno producido en la etapa k) a una unidad de metanización(32)para convertir cantidades restantes de monóxido de carbono y dióxido de carbono en metano.
Por lo tanto, la divulgación prevé la posibilidad de aplicar el método de la divulgación a la unidad de eliminación de dióxido de carbono(28)en la "sección frontal", es decir la sección de producción de hidrógeno, de un sistema de producción de amoníaco(71).
En una realización de acuerdo con el método de la divulgación, el método comprende además las etapas de m) alimentar la mezcla de hidrógeno y metano obtenida de la etapa l) a un convertidor de amoníaco(36).
Por lo tanto, la divulgación no solo prevé la posibilidad de aplicar el método de la divulgación a la unidad de eliminación de dióxido de carbono(28)en la "sección frontal", es decir, la sección de producción de hidrógeno, de un sistema de producción de amoníaco, sino que también permite la reacción del hidrógeno producido con nitrógeno en un convertidor de amoníaco. Por lo tanto, se puede producir amoníaco mientras se ahorra energía de la unidad de eliminación de dióxido de carbono(28).
Se hace referencia a la figura 1. En otro aspecto de la divulgación, se divulga un sistema para recuperar el calor de un condensado de vapor generado por un regenerador de alta presión(57)que puede funcionar a una presión que varía de 1,0 a 1,2 kg/cm2 para regenerar una solución de absorción de dióxido de carbono. El sistema comprende un desaireador(59)para producir una solución acuosa con un contenido de oxígeno inferior a 20 ppb, particularmente con un contenido de oxígeno que varía de 7 ppb a 20 ppb, que comprende una entrada y una salida; y una unidad de eliminación de dióxido de carbono(28)que comprende una unidad de absorción de dióxido de carbono(56); el regenerador de alta presión(57)para regenerar una solución de absorción de dióxido de carbono que comprende dióxido de carbono absorbido; y un rehervidor calentado por vapor(58)que comprende una entrada(60)para suministrar calor a una presión que varía de 3,2 a 3,5 kg/cm2 al regenerador de alta presión(57)y una salida(61)para un condensado de vapor, producido por el intercambio del calor del vapor del rehervidor calentado por vapor con el regenerador de alta presión, tal como por el intercambio del calor del vapor del rehervidor calentado por vapor con la solución de absorción de dióxido de carbono que comprende dióxido de carbono absorbido; y se caracteriza por que la entrada(60)del desaireador(59)está en comunicación fluida directa con la salida(61)del rehervidor calentado por vapor(58). Dicho de otra manera, la entrada(60)del desaireador(59)está conectada a la salida(61)del rehervidor calentado por vapor(58).
Como se describió anteriormente junto con el método desarrollado, los inventores de la presente divulgación han establecido que la presencia de un separador de condensado de proceso(63)y una unidad de desmineralización(64)no es necesaria para procesar el condensado generado en el rehervidor calentado por vapor. Dado que, en lugar de procesar el condensado de proceso procedente del rehervidor calentado por vapor(58)a través de un separador de condensado de proceso(63)y una unidad de desmineralización de agua(64), el condensado de proceso se puede enviar directamente al desaireador, el equipo en el proceso se simplifica enormemente, el especio ocupado por el sistema se reduce en gran medida, reduciendo de este modo los costes asociados al sistema. Además, el uso del vapor a baja presión y su condensación a líquido da como resultado que se use el máximo contenido de calor del vapor para suministrar calor al regenerador de alta presión(57), de modo que se maximiza la recuperación de energía en el sistema.
En determinadas realizaciones, el sistema comprende además un regenerador de baja presión (no mostrado) situado aguas abajo del regenerador de alta presión(57), para una mayor eliminación de CO<2>de la solución de absorción de dióxido de carbono regenerada.
En una realización de acuerdo con el sistema de la divulgación, el sistema comprende además medios para reciclar la solución de absorción de dióxido de carbono regenerada en el regenerador de alta presión(57)o el regenerador de baja presión. Dicho sistema permite, como se ha descrito anteriormente, reutilizar posteriormente la solución de absorción de dióxido de carbono regenerada producida en la etapa a) para absorber dióxido de carbono adicional en la unidad de absorción de dióxido de carbono(56). Por lo tanto, este sistema permite la reducción de la cantidad de solución de absorción que se va a usar para absorber una cantidad definida de dióxido de carbono.
En una realización de acuerdo con el sistema de la divulgación, el sistema comprende además medios para producir vapor(62)con un contenido de oxígeno que varía de 7 ppb a menos de 20 ppb a partir de la solución acuosa producida en el desaireador(59), en donde los medios para producir vapor(62)están en comunicación fluida directa con el desaireador(59).
Se hace referencia a la figura 2. En una realización de acuerdo con el sistema de la divulgación, el sistema es la sección frontal o la sección de producción de hidrógeno de una unidad de producción de amoníaco(71)y comprende además una unidad de eliminación de azufre(11)para eliminar azufre de una alimentación de gas natural; un reformador primario(19)para convertir una alimentación de gas natural esencialmente libre de azufre en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno; opcionalmente, un reformador secundario(53)para incrementar la conversión de la alimentación de gas natural esencialmente libre de azufre en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno lograda en el reformador primario(19); una unidad de conversión por desplazamiento(24)para convertir la mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno producida en el reformador primario(19)u, opcionalmente, en el reformador secundario(53); y una unidad de metanización(32)para convertir cantidades restantes de monóxido de carbono y dióxido de carbono en metano; en donde la unidad de eliminación de azufre(11)está en comunicación fluida directa con el reformador primario(19); el reformador primario(19)está en comunicación fluida directa con la unidad de conversión por desplazamiento(24)en ausencia de un reformador secundario(53)y está en comunicación fluida directa con el reformador secundario cuando está presente un reformador secundario(53); el reformador secundario(53), cuando está presente, está en comunicación fluida directa con la unidad de conversión por desplazamiento(24); la unidad de conversión por desplazamiento(24)está en comunicación fluida directa con la unidad de absorción de dióxido de carbono(56); y la unidad de metanización(32)está en comunicación fluida directa con la unidad de conversión por desplazamiento(24).
Por lo tanto, la divulgación no sólo proporciona una unidad de eliminación de dióxido de carbono(28), sino que proporciona una "sección frontal", es decir una sección de producción de hidrógeno, de un sistema de producción de amoníaco.
En una realización de acuerdo con el sistema de la divulgación, el sistema comprende además un convertidor de amoníaco(36)en comunicación fluida directa con la unidad de metanización(32).
Por lo tanto, la divulgación no solo proporciona una unidad de eliminación de dióxido de carbono(28)y una "sección frontal", es decir la sección de producción de hidrógeno, de un sistema de producción de amoníaco, sino que proporciona además un convertidor de amoníaco para hacer reaccionar el hidrógeno producido con nitrógeno en un convertidor de amoníaco. Por lo tanto, se puede producir amoníaco mientras se ahorra energía de la unidad de eliminación de dióxido de carbono(28).
En otro aspecto de la divulgación, se divulga el uso del sistema para recuperar calor de la divulgación para realizar el método para recuperar calor de la divulgación.
Se hace referencia a la figura 1. En otro aspecto de la divulgación, se divulga un método para modernizar un sistema existente que comprende un separador de condensado de proceso(63)para separar el condensado producido por el rehervidor calentado por vapor(58)que comprende una entrada(65),en comunicación fluida directa con la salida(61)del rehervidor calentado por vapor(58), y una salida(66); una unidad de desmineralización de agua(64)que comprende una entrada(67), en comunicación fluida directa con la salida(66)del separador de condensado de proceso(63), y una salida(68); un desaireador(59)para producir una solución acuosa con un contenido de oxígeno inferior a 20 ppb que comprende una entrada(69), en comunicación fluida directa con la salida(68)de la unidad de desmineralización de agua(64), y una salida(70); una unidad de eliminación de dióxido de carbono(28)que comprende una unidad de absorción de dióxido de carbono(56); un regenerador de alta presión(57)para regenerar una solución de absorción de dióxido de carbono que comprende dióxido de carbono absorbido; y un rehervidor calentado por vapor(58)que comprende una entrada(60)y una salida(61), para suministrar calor al regenerador de alta presión(57), produciendo de este modo un condensado de vapor y una solución de absorción de dióxido de carbono regenerada; en un sistema de acuerdo con la presente divulgación.
El método de modernización comprende las etapas de (I) desconectar fluidamente la salida(61)del rehervidor calentado por vapor(58)de la entrada(65)del separador de condensado de proceso(63); (II) desconectar fluidamente la entrada(67)de la unidad de desmineralización de agua(64)de la salida(66)del separador de condensado de proceso(63); y (III) conectar fluidamente la salida(61)del rehervidor calentado por vapor(58)a la entrada(69)del desaireador(59).
Al realizar dicho método de modernización, es posible convertir el sistema de acuerdo con el estado de la técnica en el sistema de la divulgación, eliminando de este modo, como se describió junto con el sistema de la divulgación, el separador de condensado de proceso(63)y la unidad de desmineralización de agua(64). Como resultado, el equipo en el proceso se simplifica enormemente y el espacio ocupado por el sistema se reduce enormemente, reduciendo de este modo los costes asociados al sistema.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un método para tratar un condensado de vapor generado por un regenerador de alta presión (57) que funciona a una presión que varía de 1,0 a 1,2 kg/cm2 para regenerar una solución de absorción de dióxido de carbono que comprende las etapas de:
a) capturar dióxido de carbono en una unidad de absorción de dióxido de carbono (56) usando una solución de absorción de dióxido de carbono;
b) alimentar la solución de absorción de dióxido de carbono que comprende el dióxido de carbono absorbido y generado en la etapa a) al regenerador de alta presión (57) de un sistema de intercambio de calor que comprende el regenerador de alta presión (57) que comprende la solución que se va a regenerar y un rehervidor calentado por vapor (58); y
c) suministrar vapor a baja presión, a una presión que varía de 3,2 a 3,5 kg/cm2, a un rehervidor calentado con vapor (58) para suministrar calor al regenerador de alta presión (57), en donde, en el rehervidor calentado con vapor, mediante el intercambio del calor del vapor con la solución de absorción de dióxido de carbono que comprende dióxido de carbono absorbido, se calienta la solución de absorción de dióxido de carbono que comprende dióxido de carbono absorbido, produciendo de este modo un condensado de vapor y una solución de absorción de dióxido de carbono regenerada; en donde la solución de absorción de dióxido de carbono regenerada que sale del regenerador de alta presión se trata adicionalmente en un regenerador de baja presión que funciona a una presión por debajo de 0,2 kg/cm2;
en donde el método comprende además la etapa de:
d) suministrar directamente el condensado de vapor producido en la etapa c) al desaireador (59), produciendo de este modo una solución acuosa adecuada para producir vapor con un contenido de oxígeno inferior a 20 ppb.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la solución acuosa adecuada para producir vapor tiene un contenido de oxígeno que varía de 7 ppb a menos de 20 ppb.
3. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, que comprende además la etapa de: e) reutilizar la solución de absorción de dióxido de carbono regenerada producida en la etapa c) para absorber dióxido de carbono adicional en la unidad de absorción de dióxido de carbono (56).
4. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además la etapa de: f) producir vapor a partir de la solución acuosa producida por la etapa d).
5. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la solución de absorción de dióxido de carbono comprende aproximadamente un 30 % de carbonato de potasio, opcionalmente convertido parcial o totalmente en bicarbonato de potasio.
6. El método de acuerdo con la reivindicación 5, en donde la solución de absorción de dióxido de carbono comprende aproximadamente un 30 % de carbonato de potasio, aproximadamente un 5 % de bicarbonato de potasio, aproximadamente un 0,5 % de dietanolamina y aproximadamente un 0,5 % de glicina.
7. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende además las etapas de:
g) eliminar azufre de una alimentación de gas natural en una unidad de eliminación de azufre (11) para producir una alimentación de gas natural esencialmente libre de azufre;
h) convertir la alimentación de gas natural esencialmente libre de azufre obtenida en la etapa g), usando vapor, en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno en un reformador primario (19);
i) opcionalmente, incrementar la conversión de la alimentación de gas natural esencialmente libre de azufre, usando oxígeno, en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno lograda en el reformador primario (19) en la etapa h), en un reformador secundario (53);
j) convertir la mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno obtenida en la etapa h), u opcionalmente en la etapa i), en una mezcla de dióxido de carbono e hidrógeno en una unidad de conversión por desplazamiento (24); k) alimentar la mezcla gaseosa de dióxido de carbono e hidrógeno generada en la etapa j) a la unidad de absorción de dióxido de carbono (56), produciendo de este modo hidrógeno esencialmente libre de dióxido de carbono; y
l) alimentar el hidrógeno producido en la etapa k) a una unidad de metanización (32) para convertir cantidades restantes de monóxido de carbono y dióxido de carbono en metano.
8. El método de acuerdo con la reivindicación 7, que comprende además la etapa de:
m) alimentar la mezcla de hidrógeno y metano obtenida de la etapa l) a un convertidor de amoníaco (36).
9. Un sistema para tratar un condensado de vapor generado por un regenerador de alta presión para regenerar una solución de absorción de dióxido de carbono, que comprende:
una unidad de eliminación de dióxido de carbono (28) que comprende:
una unidad de absorción de dióxido de carbono (56);
un sistema de intercambio de calor que comprende un regenerador de alta presión (57) que comprende la solución que se va a regenerar y un rehervidor calentado por vapor (58) para intercambio del calor del vapor en el rehervidor calentado por vapor (58) con la solución de absorción de dióxido de carbono que comprende dióxido de carbono absorbido en el regenerador de alta presión (57);
un regenerador de baja presión; y
un desaireador (59) para producir una solución acuosa con un contenido de oxígeno inferior a 20 ppb, que comprende una entrada y una salida,
en donde el regenerador de alta presión (57) puede funcionar a una presión que varía de 1,0 a 1,2 kg/cm2 para regenerar una solución de absorción de dióxido de carbono que comprende dióxido de carbono absorbido; en donde el regenerador de baja presión puede funcionar a una presión por debajo de 0,2 kg/cm2 para tratar el dióxido de carbono regenerado que sale del regenerador de alta presión (57);
en donde el rehervidor calentado por vapor (58) comprende una entrada (60) para suministrar vapor a baja presión a una presión que varía de 3,2 a 3,5 kg/cm2 al regenerador de alta presión (57) y una salida (61) para un condensado de vapor, producido por el intercambio del calor del vapor en el rehervidor calentado por vapor con el regenerador de alta presión; y
en donde la entrada (60) del desaireador (59) está en comunicación fluida directa con la salida (61) del rehervidor calentado por vapor (58).
10. El sistema de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende además medios para reciclar la solución de absorción de dióxido de carbono regenerada en el regenerador de alta presión (57).
11. El sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 10, que comprende además medios para producir vapor (62) con un contenido de oxígeno que varía de 7 ppb a menos de 20 ppb a partir de la solución acuosa producida en el desaireador (59), en donde los medios para producir vapor (62) están en comunicación fluida directa con el desaireador (59).
12. El sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en donde el sistema es la sección de producción de hidrógeno de una unidad de producción de amoníaco (71), que comprende además:
una unidad de eliminación de azufre (11) para eliminar el azufre de una alimentación de gas natural;
un reformador primario (19) para convertir una alimentación de gas natural esencialmente libre de azufre en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno;
opcionalmente, un reformador secundario (53) para incrementar la conversión de la alimentación de gas natural esencialmente libre de azufre en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno lograda en el reformador primario (19); y
una unidad de conversión por desplazamiento (24) para convertir la mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno producida en el reformador primario (19) u, opcionalmente, en el reformador secundario (53); y
una unidad de metanización (32) para convertir cantidades restantes de monóxido de carbono y dióxido de carbono en metano;
en donde:
la unidad de eliminación de azufre (11) está en comunicación fluida directa con el reformador primario (19); el reformador primario (19) está en comunicación fluida directa con la unidad de conversión por desplazamiento (24) en ausencia de un reformador secundario (53) y está en comunicación fluida directa con el reformador secundario cuando está presente un reformador secundario (53);
el reformador secundario (53), cuando está presente, está en comunicación fluida directa con la unidad de conversión por desplazamiento (24); y
la unidad de conversión por desplazamiento (24) está en comunicación fluida directa con la unidad de absorción de dióxido de carbono (56); y
la unidad de metanización (32) está en comunicación fluida directa con la unidad de conversión por desplazamiento (24).
13. El sistema de acuerdo con la reivindicación 12, comprende además un convertidor de amoníaco (36) en comunicación fluida directa con la unidad de metanización (32).
14. Uso del sistema para recuperar calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13 para realizar el método para recuperar calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
15. Un método para modernizar un sistema existente para recuperar calor que comprende:
una unidad de eliminación de dióxido de carbono (28) que comprende:
una unidad de absorción de dióxido de carbono (56);
un sistema de intercambio de calor que comprende un regenerador de alta presión (57) para regenerar una solución de absorción de dióxido de carbono que comprende dióxido de carbono absorbido; y un rehervidor calentado por vapor (58) que comprende una entrada (60) y una salida (61), para intercambio del calor del vapor en el rehervidor calentado por vapor (58) con la solución de absorción de dióxido de carbono que comprende dióxido de carbono absorbido en el regenerador de alta presión (57), produciendo de este modo un condensado de vapor y una solución de absorción de dióxido de carbono regenerada;
un regenerador de baja presión, que puede funcionar a una presión por debajo de 0,2 kg/cm2, para tratar adicionalmente la solución de absorción de dióxido de carbono regenerada que sale del regenerador de alta presión;
un separador de condensado de proceso (63) para separar el condensado producido por el rehervidor calentado por vapor (58) que comprende una entrada (65), en comunicación fluida directa con la salida (61) del rehervidor calentado por vapor (58), y una salida (66);
una unidad de desmineralización de agua (64) que comprende una entrada (67), en comunicación fluida directa con la salida (66) del separador de condensado de proceso (63), y una salida (68); y
un desaireador (59) para producir una solución acuosa con un contenido de oxígeno inferior a 5 ppm, particularmente inferior a 20 ppb, que comprende una entrada (69), en comunicación fluida directa con la salida (68) de la unidad de desmoralización de agua (64), y una salida (70);
en un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, que comprende las etapas de: (I) desconectar fluidamente la salida (61) del rehervidor calentado por vapor (58) de la entrada (65) del separador de condensado de proceso (63);
(II) desconectar fluidamente la entrada (67) de la unidad de desmoralización de agua (64) de la salida (66) del separador de condensado de proceso (63); y
(III) conectar fluidamente la salida (61) del rehervidor calentado por vapor (58) a la entrada (69) del desaireador (59).
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