ES3060659T3

ES3060659T3 - Systems and methods for removing carbon dioxide from a combustion flue gas and/or air

Info

Publication number: ES3060659T3
Application number: ES22838258T
Authority: ES
Inventors: Charles L Kimtantas
Original assignee: Bechtel Energy Tech & Solutions Inc; Bechtel Energy Technologies and Solutions Inc
Current assignee: Bechtel Energy Tech & Solutions Inc; Bechtel Energy Technologies and Solutions Inc
Priority date: 2021-07-07
Filing date: 2022-06-30
Publication date: 2026-03-27
Anticipated expiration: 2042-06-30
Also published as: EP4351763A1; EP4351763A4; AU2024278478A1; TWI820787B; US12097465B2; US20240261721A1; EP4351763C0; AU2022306665A1; WO2023283099A1; CA3222900A1; PL4351763T3; TW202313180A; EP4351763B1; AU2022306665B2

Abstract

Sistemas y métodos para eliminar el dióxido de carbono de los gases de combustión y/o del aire mediante un disolvente acuoso de amoníaco a alta presión y varios eyectores hidráulicos para absorber y eliminar el dióxido de carbono, con el fin de capturarlo, utilizarlo o almacenarlo. El disolvente acuoso de amoníaco se regenera a alta presión para ahorrar la energía de compresión necesaria para la absorción y eliminación del dióxido de carbono. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Sistemas y métodos para eliminar dióxido de carbono de un gas de combustión y/o aire

[0003] Campo de la divulgación

[0004] Los sistemas y métodos descritos en la presente generalmente se refieren a la eliminación de dióxido de carbono (CO2) de un gas de combustión y/o aire. Más particularmente, los sistemas y métodos descritos utilizan un disolvente de amoníaco acuoso de alta presión (NH3) y una pluralidad de eyectores accionados por líquido para absorber y eliminar CO2 para la utilización o almacenamiento de captura de carbono (CCUS). El disolvente NH3 se regenera a alta presión para ahorrar la energía de compresión potencial necesaria para la absorción y eliminación de CO2.

[0005] Antecedentes

[0006] Las preocupaciones ambientales con respecto a la liberación de contaminantes de gases de combustión a la atmósfera desde centrales de combustión han llevado a límites estrictos en las emisiones de centrales de energía, refinerías y otros procesos industriales. Se han desarrollado numerosos sistemas y métodos en respuesta al deseo de lograr una emisión casi nula de contaminantes como el CO2. NH3, por ejemplo, se ha utilizado para eliminar eficientemente CO2, así como otros contaminantes, de un gas de combustión.

[0007] En un sistema denominado proceso de amoníaco enfriado, el gas de combustión se trata con NH3 a baja temperatura (por ejemplo, entre 0 °-20 °C) para absorber y eliminar CO2. Por lo tanto, se requiere un sistema de refrigeración especial para eliminar eficazmente el CO2 del gas de combustión. También se requiere un ventilador/soplador para mover el gas de combustión desde la planta de energía (o la pila del sistema de combustión) hacia y a través del absorbedor de CO2. Debido a que el proceso de amoníaco enfriado genera una suspensión (mezcla sólido/líquido), requiere un equipo especial de tuberías y bombeo para evitar que los sólidos salgan de la solución.

[0008] El documento US2020346163A1 enseña un sistema y un método para reducir el consumo de energía de procesos de purificación de gases que usan, entre otros, absorbentes químicos a través de la integración de tecnología de eyectores en procesos y aparatos de purificación de gases.

[0009] Sumario

[0010] Aspectos de la presente divulgación se exponen en las reivindicaciones independientes. En las reivindicaciones dependientes adjuntas se exponen características opcionales.

[0011] Breve descripción de las figuras

[0012] A continuación se describe la descripción detallada con referencia a los dibujos adjuntos, en los que elementos similares están referenciados con números de referencia similares, en los que:

[0013] La figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra una sección de absorción y lavado con agua de ejemplo de un nuevo sistema para eliminar CO2 de un gas de combustión.

[0014] La figura 2 es un diagrama esquemático que ilustra una sección de regeneración de disolvente de ejemplo del nuevo sistema para eliminar CO2 de un gas de combustión.

[0015] La figura 3 es un diagrama esquemático que ilustra una sección de recuperación de disolvente a modo de ejemplo del nuevo sistema para retirar CO2 de un gas de combustión.

[0016] Descripción detallada de las realizaciones ilustrativas

[0017] Los sistemas y métodos descritos en la presente mejoran la eliminación de CO2 de un gas de combustión mediante el uso de un disolvente de NH3 de alta presión y una pluralidad de eyectores accionados por líquido para absorber y eliminar CO2. Debido a que la temperatura de funcionamiento de absorción es de aproximadamente 32,2 °C-48,9 °C (90 °F-120 °F), puede usarse un sistema de enfriamiento por agua regular en lugar del sistema de refrigeración especial usado en un proceso de amoniaco enfriado convencional. Además, el ventilador/soplador y el equipo especial de tubería/bombeo requerido en un proceso convencional de amoníaco enfriado no son necesarios porque el disolvente de NH3 se regenera a alta presión. Por lo tanto, el disolvente de NH3 regenerado a alta presión proporciona energía a los eyectores accionados por líquido que descargan el gas de combustión a una presión más alta que un ventilador/soplador y solo requieren equipos regulares de tuberías/bombeo de manipulación de líquidos.

[0018] En una realización, la presente divulgación incluye un sistema para eliminar dióxido de carbono de un gas de combustión o aire, que comprende: un primer eyector que tiene un puerto de aspiración, un puerto motriz y una salida; una corriente líquida de disolvente de amoniaco en comunicación fluida con el primer puerto motriz del eyector; una corriente gaseosa de alimentación mezclada con dióxido de carbono o una corriente de aire con dióxido de carbono en comunicación fluida con el primer puerto de aspiración del eyector, la corriente gaseosa de alimentación mezclada comprende un corriente gaseosa de combustión y una corriente de gas de destello; una primera corriente de fluido bifásico en comunicación fluida con la primera salida del eyector y un segundo eyector de primer separador que tiene un puerto de aspiración, un puerto motriz y una primera corriente de lavado de agua de salidas en comunicación fluida con los segundos puertos motores del eyector primera corriente gaseosa conectada al primer separador y el segundo puerto de aspiración del eyector, comprendiendo la primera corriente gaseosa menos dióxido de carbono que la corriente gaseosa de alimentación mezclada o la corriente de aire y una cantidad residual de disolvente de amoniaco de la primera corriente líquida de disolvente de amoníaco conectada al primer separador, comprendiendo la primera corriente líquida una parte de la corriente líquida de disolvente de amoníaco y segunda corriente de fluido bifásico de dióxidos de carbono absorbidos en comunicación fluida con la segunda salida del eyector y un segundo separador; un absorbedor conectado a la primera corriente de lavado con agua; una segunda corriente gaseosa conectada al segundo separador y al absorbedor, comprendiendo la segunda corriente gaseosa menos dióxido de carbono y disolvente de amoníaco que la segunda corriente líquida de la primera corriente gaseosa conectada al segundo separador, comprendiendo la segunda corriente líquida otra parte de la corriente líquida de disolvente de amoníaco, dióxido de carbono absorbido y una parte de la primera corriente de lavado con agua; y una corriente gaseosa tratada conectada al absorbedor, comprendiendo la corriente gaseosa tratada menos dióxido de carbono que la segunda corriente gaseosa.

[0020] En otra realización, la presente divulgación incluye un método para eliminar dióxido de carbono de un gas de combustión o aire, que comprende: dirigir una corriente líquida de disolvente de amoníaco a través de un primer puerto motriz del eyector; extraer una corriente gaseosa de alimentación mezclada con dióxido de carbono o una corriente de aire con dióxido de carbono a través de un primer puerto de aspiración del eyector, la corriente gaseosa de alimentación mezclada que comprende una corriente gaseosa de combustión y una corriente de gas de destello; descargar una primera corriente de fluido bifásico a través de una primera salida del eyector, la primera corriente de fluido bifásico que comprende una mezcla de la corriente líquida disolvente de amoniaco y una de la corriente gaseosa de alimentación mezclada y la corriente de aire; separar la primera corriente de fluido bifásico en una primera corriente gaseosa y una primera corriente líquida, comprendiendo la primera corriente gaseosa menos dióxido de carbono que la corriente gaseosa de alimentación mezclada o la corriente de aire y una cantidad residual de disolvente de amoniaco de la corriente líquida disolvente de amoniaco y comprendiendo la primera corriente líquida una parte de la corriente líquida disolvente de amoniaco y dióxido de carbono absorbido; dirigir una primera corriente de lavado de agua a través de un segundo puerto motriz del eyector; extraer la primera corriente gaseosa a través de un segundo puerto de aspiración del eyector; descargar una segunda corriente de fluido bifásico a través de una segunda salida del eyector, comprendiendo la segunda corriente de fluido bifásico una mezcla de la primera corriente de lavado de agua y la primera corriente gaseosa; separar la segunda corriente de fluido bifásico en una segunda corriente gaseosa y una segunda corriente líquida, comprendiendo la segunda corriente gaseosa menos dióxido de carbono y disolvente de amoniaco que la primera corriente gaseosa y comprendiendo la segunda corriente líquida otra parte de la corriente líquida disolvente de amoniaco, dióxido de carbono absorbido y una parte de la primera corriente de lavado de agua; dirigir la primera corriente de lavado de agua y la segunda corriente gaseosa a un absorbedor; y procesar la primera corriente de lavado de agua y la segunda corriente gaseosa en el absorbedor para producir una corriente gaseosa tratada que comprende menos dióxido de carbono que la segunda corriente gaseosa.

[0022] Absorción de CO2

[0024] Ahora, haciendo referencia a la figura 1, un diagrama esquemático ilustra una sección a modo d ejemplo de absorción y lavado con agua 100 de un nuevo sistema para eliminar CO2 de un gas de combustión. El gas de destello 102 que comprende el nitrógeno, oxígeno y contaminantes de alimentación que se coabsorbieron en la sección de absorción de disolvente 100 junto con una pequeña cantidad de CO2 sin reaccionar y vapor de agua residual de una sección de regeneración de disolvente 200 del sistema se mezcla con un gas de combustión 104 que contiene CO2 para formar un gas de alimentación mezclado a aproximadamente 0 BARG (0 PSIG) (presión atmosférica). Un disolvente acuoso de NH3 de alta presión 106 de la sección de regeneración de disolvente 200 se dirige a alta velocidad a través de un puerto motriz de un primer eyector 108, que aspira el gas de alimentación mezclado a través de un puerto de aspiración del primer eyector 108. El gas de alimentación mezclado y el disolvente de NH3 106 se mezclan en el primer eyector 108 a una presión de aproximadamente 0 a aproximadamente 34,5 BARG (de 0 a aproximadamente 500 PSIG) y se descargan a través de una salida como un fluido bifásico. Al elevar la presión del gas de alimentación mezclado de 0 BARG (0 PSIG) a aproximadamente 1 BARG (15 PSIG) en el primer eyector 108 usando el disolvente de NH3 de alta presión 106, se mejora la absorción y reacción de CO2 del gas de alimentación mezclado en el disolvente de NH3106.

[0026] El fluido bifásico se descarga desde el primer eyector 108 a un primer intercambiador de calor 110 donde el calor del fluido bifásico se transfiere al agua de enfriamiento que pasa a través del primer intercambiador de calor 110 para formar un fluido bifásico enfriado a aproximadamente 32,2 °C a 48,9 °C (90° a 120 °F). A o alrededor de esta temperatura, la absorción y reacción de CO2 del gas de alimentación mezclado en el disolvente de NH3106 se mejora adicionalmente. El fluido bifásico enfriado se dirige a un primer separador 112 donde se separa en una corriente gaseosa que comprende el gas de alimentación mezclado con menos CO2 y algo de disolvente de NH3 residual 106 y una corriente líquida 114 que comprende el disolvente de NH3106 y CO2 absorbido.

[0027] La corriente líquida 114 se dirige a la sección de regeneración de disolvente 200. El disolvente acuoso de NH3 de alta presión 106 de la sección de regeneración de disolvente 200 se dirige a alta velocidad a través de un puerto motriz de un segundo eyector 116, que extrae la corriente gaseosa del primer separador 112 a través de un puerto de aspiración del segundo eyector 116. La corriente gaseosa y el disolvente de NH3106 se mezclan en el segundo eyector 116 y se descargan a través de una salida como un fluido bifásico. Al elevar la presión de la corriente gaseosa de 1 BARG (15 PSIG) a aproximadamente 2,1 BARG (30 PSIG) en el segundo eyector 116 usando el disolvente de NH3 de alta presión 106, se mejora la absorción de CO2 de la corriente gaseosa en el disolvente de NH3106.

[0028] El fluido bifásico se descarga desde el segundo eyector 116 a un segundo intercambiador de calor 118 donde el calor del fluido bifásico se transfiere al agua de enfriamiento que pasa a través del segundo intercambiador de calor 118 para formar un fluido bifásico enfriado a aproximadamente 32,2 ° - 48,9 °C (90 °-120 °F). A o alrededor de esta temperatura, la absorción y reacción de CO2 de la corriente gaseosa en el disolvente de NH3106 se mejora adicionalmente. El fluido bifásico enfriado se dirige a un segundo separador 120 donde se separa adicionalmente en una corriente gaseosa que comprende la corriente gaseosa desde el primer separador 112 con menos CO2 y algo de disolvente de NH3 residual 106 y una corriente líquida 114 que comprende el disolvente de NH3106 y CO2 absorbido.

[0029] La corriente líquida 114 se dirige a la sección de regeneración de disolvente 200. El disolvente acuoso de NH3 de alta presión 106 de la sección de regeneración de disolvente 200 se dirige a alta velocidad a través de un puerto motriz de un tercer eyector 122, que extrae la corriente gaseosa del segundo separador 120 a través de un puerto de aspiración del tercer eyector 122. La corriente gaseosa y el disolvente de NH3106 se mezclan en el tercer eyector 122 y se descargan a través de una salida como un fluido bifásico. Al elevar la presión de la corriente gaseosa de 2,1 BARG (30 PSIG) a aproximadamente 3,1 BARG (45 PSIG) en el tercer eyector 122 usando el disolvente de NH3 de alta presión 106, se mejora la absorción de CO2 de la corriente gaseosa en el disolvente de NH3106.

[0030] El fluido bifásico se descarga del tercer eyector 122 a un tercer intercambiador de calor 124 donde el calor del fluido bifásico se transfiere al agua de enfriamiento que pasa a través del tercer intercambiador de calor 124 para formar un fluido bifásico enfriado a aproximadamente 32,2°-48,9°C (90°-120 °F). A o alrededor de esta temperatura, la absorción y reacción de CO2 de la corriente gaseosa en el disolvente de NH3 106 se mejora adicionalmente. El fluido bifásico enfriado se dirige a un tercer separador 126 donde se separa adicionalmente en una corriente gaseosa que comprende la corriente gaseosa desde el segundo separador 120 con menos disolvente de CO2 y NH3106 y una corriente líquida 114 que comprende el disolvente de NH3106 y CO2 absorbido.

[0031] Aunque en el presente documento se describen tres eyectores accionados por líquido para mejorar la absorción de CO2 por el disolvente de NH3106, puede usarse un número diferente, en su lugar, dependiendo de diferentes restricciones (por ejemplo, coste, espacio, medio ambiente). Uno o más eyectores accionados por líquido, por ejemplo, pueden proporcionar suficiente absorción de CO2 basándose en las restricciones relevantes. Del mismo modo, puede usarse un número diferente de intercambiadores de calor para mejorar adicionalmente la absorción de CO2 dependiendo de las mismas limitaciones.

[0032] La corriente líquida 114 se dirige a la sección de regeneración de disolvente 200. Un lavado con agua a presión media 128 desde una sección de recuperación de disolvente 300 se dirige a alta velocidad a través de un puerto motriz de un cuarto eyector 130, que extrae la corriente gaseosa desde el tercer separador 126 a través de un puerto de aspiración del cuarto eyector 130. La corriente gaseosa y el lavado de agua 128 se mezclan en el cuarto eyector 130 y se descargan a través de una salida como un fluido bifásico. Al elevar la presión de la corriente gaseosa de 3,1 BARG (45 PSIG) a aproximadamente 3,8 BARG (55 PSIG) en el cuarto eyector 130 usando el lavado con agua de presión media 128, se mejora la absorción de disolvente de CO2 y NH3106 de la corriente gaseosa en el lavado con agua 128.

[0033] El fluido bifásico se descarga desde el cuarto eyector 130 a un cuarto separador 132 donde se separa adicionalmente en una corriente gaseosa que comprende la corriente gaseosa del tercer separador 126 con cantidades traza de disolvente de CO2 y NH3106 y una corriente líquida 114 que comprende el lavado con agua, disolvente de NH3106 y CO2.

[0034] La corriente líquida 114 se dirige a la sección de regeneración de disolvente 200 y la corriente gaseosa desde el cuarto separador 132 se dirige a una sección inferior de un absorbedor 134. El absorbedor 134 puede incluir bandejas y/o empaque, que separan las cantidades de trazas de CO2 y disolvente de NH3106 de la corriente gaseosa del cuarto separador 132 y producen la corriente líquida 114 que comprende el lavado con agua, disolvente de NH3106 y CO2. El absorbente 134 también produce un gas tratado 136, que se ventila a la atmósfera y comprende el nitrógeno, el oxígeno y los contaminantes de alimentación que se coabsorbieron en la sección de absorción de disolvente 100 junto con una cantidad de trazas de CO2 sin reaccionar, disolvente sin reaccionar y vapor de agua residual.

[0035] Regeneración del disolvente

[0036] Ahora, haciendo referencia a la figura 2, un diagrama esquemático ilustra una sección de regeneración de disolvente a modo de ejemplo 200 del nuevo sistema para eliminar CO2 de un gas de combustión. La corriente líquida 114 de la sección de absorción y lavado con agua 100 se mezcla con NH3202 recuperado de la sección de recuperación de disolvente 300 para producir una alimentación líquida mezclada. La alimentación de líquido mezclado se alimenta a un cuarto intercambiador de calor 204 donde el calor de la alimentación de líquido mezclado se transfiere al agua de enfriamiento que pasa a través del cuarto intercambiador de calor 204 para formar un fluido bifásico enfriado. El fluido bifásico enfriado pasa a través del cuarto intercambiador de calor 204 a un quinto separador 206 donde se separa en el gas de destello 102 y una corriente líquida que comprende lavado con agua, disolvente de NH3106 y CO2.

[0037] Se utiliza una bomba 208 para transferir la corriente líquida desde el quinto separador 206 a una alta presión de aproximadamente 43,1 BARG (625 PSIG) a una sección superior de un regenerador 210. Una parte de la corriente líquida bombeada desde el quinto separador 206 puede calentarse al dirigirla a través de un quinto intercambiador de calor 212 donde el calor del disolvente de NH3106 (desde la parte inferior del regenerador 210) que pasa a través del quinto intercambiador de calor 212 se transfiere a la corriente líquida. La corriente líquida del quinto separador 206 puede bombearse directamente al regenerador 210 y/o a través del quinto intercambiador de calor 212 al regenerador 210 mediante las válvulas de control 214 y 216. De esta manera, puede controlarse un perfil de temperatura para la corriente líquida bombeada desde el quinto separador 206 al regenerador 210. Un lavado con agua 218 se libera de forma controlada desde la sección de recuperación de disolvente 300 a una sección superior del regenerador 210 mediante la válvula 219. Al controlar el perfil de temperatura de la corriente líquida bombeada desde el quinto separador 206 y usar el lavado con agua 218, la corriente líquida bombeada desde el quinto separador 206 se separa en una corriente gaseosa que comprende CO2 y una corriente líquida que comprende el disolvente de NH3106 y el lavado con agua 218. Se usa un hervidor 220 para calentar el disolvente y romper el enlace NH3-CO2, generar vapor y luego el vapor eliminará el CO2 liberado del disolvente.

[0038] La corriente líquida del regenerador 210 puede dirigirse como disolvente de NH3222 a la sección de recuperación de disolvente 300 y/o como disolvente de NH3106 a la sección de absorción y lavado con agua 100 mediante la válvula de control 224. La corriente líquida dirigida como disolvente de NH3106 a la sección de absorción y lavado con agua 100 pasa a través del quinto intercambiador de calor 212 donde se enfría y un sexto intercambiador de calor 226 donde se enfría adicionalmente mediante el agua de enfriamiento que pasa a través del sexto intercambiador de calor 226 para formar el disolvente de NH3106 dirigido a la sección de absorción y lavado con agua 100.

[0039] La corriente gaseosa del regenerador 210 fluye a través de un séptimo intercambiador de calor 228 donde el calor de la corriente gaseosa se transfiere al agua de enfriamiento que pasa a través del séptimo intercambiador de calor 228 para formar un fluido bifásico enfriado que comprende agua y CO2. El fluido bifásico enfriado se dirige a un sexto separador 230 donde se separa en una corriente gaseosa 232 que comprende CO2 a una alta presión de aproximadamente 27,6-37,9 BARG (400-550 PSIG) y una corriente líquida 234 que comprende agua. La corriente gaseosa 232 puede liberarse de forma controlada a los límites de batería de sistema para CCUS mediante una válvula 236 y la corriente líquida 234 puede enviarse para reciclarse fuera de los límites de batería de sistema. Al producir el CO2 a alta presión para CCUS, se eliminan múltiples etapas de compresión de CO2 en comparación con un sistema de aminas, que produce el CO2 a 0,7-1,4 BARG (10-20 PSIG).

[0040] Recuperación del disolvente

[0041] Ahora, haciendo referencia a la figura 3, un diagrama esquemático ilustra una sección de recuperación de disolvente a modo de ejemplo 300 del nuevo sistema para eliminar CO2 de un gas de combustión. El disolvente de NH3222 de la sección de regeneración de disolvente 200 se alimenta a través de un octavo intercambiador de calor 302, en el que se calienta, a una columna de destilación 304. La columna de destilación 304 incluye un recipiente vertical con bandejas o empaque, que separa el disolvente de NH3222 en una corriente gaseosa y una corriente líquida. La corriente gaseosa de la columna de destilación 304 comprende la corriente de NH3 recuperada 202 y la corriente de componente no condensable 318. La corriente líquida comprende las corrientes de lavado con agua 128 y 218 y la corriente de agua en exceso 322. Se usa un hervidor 306 para calentar la disolución y separar el NH3 y el agua y luego separar el NH3 liberado de la disolución.

[0042] La corriente gaseosa de la columna de destilación 304 fluye a través de un noveno intercambiador de calor 308 donde el calor de la corriente gaseosa se transfiere al agua de enfriamiento que pasa a través del noveno intercambiador de calor 308 para formar un fluido bifásico enfriado que comprende el NH3202 recuperado y el reflujo residual. El fluido bifásico enfriado se dirige a un séptimo separador 310 donde se separa en una corriente gaseosa que comprende el disolvente de NH3 y una corriente líquida que comprende agua que se bombea de vuelta a la columna de destilación 304 usando una bomba 312.

[0043] La corriente gaseosa del séptimo separador 310 se envía a un décimo intercambiador de calor 314 donde el calor de la corriente gaseosa se transfiere al agua de enfriamiento que pasa a través del décimo intercambiador de calor 314 para formar un fluido bifásico enfriado que comprende NH3 y componentes no condensables que pueden haberse acumulado en el disolvente de NH3. El fluido bifásico enfriado se dirige a un octavo separador 316 donde se separa en una corriente gaseosa que comprende cualquier componente no condensable 318 y una corriente líquida que comprende el NH3202 recuperado. La corriente gaseosa 318 del octavo separador 316 se ventila de forma controlada a la atmósfera mediante la válvula 320 y la corriente líquida de NH3 recuperada 202 se dirige a la sección de regeneración de disolvente 200.

[0045] La corriente líquida de la columna de destilación 304 fluye a través del octavo intercambiador de calor 302 donde se enfría. La corriente líquida enfriada que comprende agua puede dirigirse a la sección de absorción y lavado con agua 100, la sección de regeneración de disolvente 200 y/o fuera de los límites de batería del sistema como exceso de agua 322 para reciclar. La corriente líquida enfriado puede enfriarse adicionalmente antes de dirigirse a la sección de absorción y lavado con agua 100 como lavado con agua 128 enviándola a través de un undécimo intercambiador de calor 324 donde el calor de la corriente líquida enfriada se transfiere al agua de enfriamiento que pasa a través de cada intercambiador de calor. La corriente líquida enfriada puede enfriarse adicionalmente antes de dirigirse a la sección de regeneración de disolvente 200 como lavado con agua 218 enviándola a través de un decimotercer intercambiador de calor 328 donde el calor de la corriente líquida enfriada se transfiere al agua de enfriamiento que pasa a través del decimotercer intercambiador de calor 328. Puede usarse una bomba 330 para ayudar a dirigir la corriente líquida enfriada como lavado con agua 218 a la sección de regeneración de disolvente 200.

[0047] Se desarrolló una simulación del sistema utilizando un programa de simulación ProMax. La simulación confirma la viabilidad del sistema y la calidad de los productos producidos por los métodos. La simulación también proporciona información sobre los requisitos de energía y servicios públicos. La simulación utilizó un gas de combustión que contenía aproximadamente un 71,9 % en volumen de nitrógeno, un 6,6 % en volumen de oxígeno, un 6,9 % en volumen de dióxido de carbono y un 14,5 % en volumen de vapor de agua con cantidades traza de 0,2 PPMV de dióxido de azufre, 0,001 PPMV de trióxido de azufre y 25 PPMV de monóxido de carbono. La recuperación de dióxido de carbono calculada por la simulación indicó una recuperación de más del 99 % de dióxido de carbono con un producto que es más del 99 % de dióxido de carbono a 34,5 BARG (500 PSIG) y 37,8 °C (100 °F).

[0049] La simulación indica que la potencia eléctrica requerida para las bombas es inferior a 75 kW-h de potencia eléctrica por tonelada de dióxido de carbono recuperado. El sistema requiere un medio de calentamiento para los dos hervidores y agua de refrigeración para los diversos requisitos de refrigeración. Los medios de calentamiento requeridos para los hervidores necesitarán hervir el disolvente a aproximadamente 204,4 °C (400 °F) y 182,2 °C (360 °F) y el requisito de calentamiento total es de aproximadamente 31,65 GJ/ton. (30 MMBTU/ton) de dióxido de carbono recuperado. Se espera que el agua de enfriamiento requerida enfríe y condense las diversas corrientes de proceso a aproximadamente 37.8 °C (100 °F) y será de aproximadamente 34,82 GJ/ton (33 MMBTU/ton) de dióxido de carbono recuperado.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Sistema para eliminar dióxido de carbono de un gas de combustión o aire, que comprende:

un primer eyector (108) que tiene un puerto de aspiración, un puerto motriz y una salida;

una tubería de corriente líquida de disolvente de amoníaco, adecuada para una corriente líquida de disolvente de amoníaco (106), en comunicación fluida con el primer puerto motriz del eyector;

una tubería de corriente gaseosa de alimentación mezclada, adecuada para una corriente gaseosa de alimentación mezclada con dióxido de carbono, o una tubería de corriente de aire, adecuada para una corriente de aire con dióxido de carbono, en comunicación fluida con el primer puerto de aspiración del eyector, la corriente gaseosa de alimentación mezclada comprende una corriente gaseosa de gas de combustión (104) y una corriente de gas de destello (102);

una primera tubería de corriente de fluido bifásico, adecuada para una primera corriente de fluido bifásico, en comunicación fluida con la primera salida del eyector y un primer separador (112);

un segundo eyector (130) que tiene un puerto de aspiración, un puerto motriz y una salida;

una primera tubería de corriente de lavado de agua, adecuada para una primera corriente de lavado de agua (128), en comunicación fluida con el segundo puerto motriz del eyector;

una primera tubería de corriente gaseosa, adecuada para una primera corriente gaseosa, conectada al primer separador (112) y al segundo puerto de aspiración del eyector, la primera corriente gaseosa comprende menos dióxido de carbono que la corriente gaseosa de alimentación mezclada o la corriente de aire y una cantidad residual de disolvente de amoniaco de la corriente líquida disolvente de amoniaco (106);

una primera tubería de corriente líquida, adecuada para una primera corriente líquida, conectada al primer separador (112), comprendiendo la primera corriente líquida una parte de la corriente líquida de disolvente de amoníaco (106) y dióxido de carbono absorbido;

una segunda tubería de corriente de fluido bifásico, adecuada para una segunda corriente de fluido bifásico, en comunicación fluida con la segunda salida del eyector y un segundo separador (132); un absorbedor (134) conectado a la primera tubería de corriente de lavado con agua (128);

una segunda tubería de corriente gaseosa, adecuada para una segunda corriente gaseosa, conectada al segundo separador (132) y al absorbedor (134), comprendiendo la segunda corriente gaseosa menos dióxido de carbono y disolvente de amoniaco que la primera corriente gaseosa;

una segunda tubería de corriente líquida, adecuada para una segunda corriente líquida, conectada al segundo separador (132), comprendiendo la segunda corriente líquida otra parte de la corriente líquida de disolvente de amoníaco (106), dióxido de carbono absorbido y una parte de la primera corriente de lavado con agua (128); y

una tubería de corriente gaseosa tratada, adecuada para una corriente gaseosa tratada (136), conectada al absorbedor (134), comprendiendo la corriente gaseosa tratada (136) menos dióxido de carbono que la segunda corriente gaseosa.

2. Sistema según la reivindicación 1, que comprende además un primer intercambiador de calor (110) colocado entre el primer eyector (108) y el primer separador (112) y adecuado para contener una parte de la primera corriente de fluido bifásico y una primera parte de una corriente de agua enfriada.

3. Sistema según la reivindicación 2, que comprende además un segundo intercambiador de calor (204) adecuado para contener una parte de una corriente líquida de alimentación mezclada que comprende la primera corriente líquida, la segunda corriente líquida y una corriente de amoniaco recuperado (202) y una segunda parte de la corriente de agua enfriada.

4. Sistema según la reivindicación 3, que comprende además un tercer separador (206) en comunicación fluida con una tubería de corriente líquida de alimentación mezclada, adecuada para la corriente líquida de alimentación mezclada y conectada a una tubería de corriente de gas de destello, adecuada para la corriente de gas de destello, y una tercera tubería de corriente líquida, adecuada para una tercera corriente líquida que comprende disolvente de amoniaco en la corriente líquida de disolvente de amoniaco (106) y dióxido de carbono.

5. Sistema según la reivindicación 4, que comprende además un regenerador (210) en comunicación fluida con la tercera tubería de corriente líquida y conectado a una tercera tubería de corriente gaseosa, adecuada para una tercera corriente gaseosa que comprende dióxido de carbono, y una cuarta tubería de corriente líquida, adecuada para una cuarta corriente líquida que comprende el disolvente de amoniaco en la corriente de disolvente de amoniaco líquido (106) y agua en la primera corriente de lavado con agua (128) y una segunda corriente de lavado con agua (218), opcionalmente en donde una segunda tubería de corriente de lavado con agua, adecuada para la segunda corriente de lavado con agua (218), está conectada a una sección superior del regenerador (210).

6. Sistema según la reivindicación 5, que comprende además un tercer intercambiador de calor (212) adecuado para contener una parte de la tercera corriente líquida y una parte de la cuarta corriente líquida.

7. Sistema según la reivindicación 6, que comprende además un cuarto intercambiador de calor adecuado para contener una parte de la cuarta corriente líquida y una parte de una quinta corriente líquida que comprende la primera corriente de lavado con agua (128), la segunda corriente de lavado con agua (218) y una tercera corriente de lavado con agua.

8. Sistema según la reivindicación 7, que comprende además una columna de destilación (304) conectada a la cuarta tubería de corriente líquida, una quinta tubería de corriente líquida, adecuada para la quinta corriente líquida, y una cuarta tubería de corriente gaseosa, adecuada para una cuarta corriente gaseosa que comprende la corriente de amoníaco recuperada (202) y una corriente de componente no condensable (318), que comprende opcionalmente además un cuarto separador (310) en comunicación fluida con la cuarta tubería de corriente gaseosa y conectada a una tubería de corriente de amoníaco recuperada, adecuada para la corriente de amoníaco recuperada (202), y una tubería de corriente de componente no condensable, adecuada para la corriente de componente no condensable (318).

9. Método para eliminar dióxido de carbono de un gas de combustión o aire, que comprende:

dirigir una corriente líquida de disolvente de amoníaco (106) a través de un primer puerto motriz del eyector;

extraer una corriente gaseosa de alimentación mezclada con dióxido de carbono o una corriente de aire con dióxido de carbono a través de un puerto de aspiración de un primer eyector, comprendiendo la corriente gaseosa de alimentación mezclada una corriente gaseosa de gas de combustión (104) y una corriente de destello (102);

descargar una primera corriente de fluido bifásico a través de una primera salida del eyector, comprendiendo la primera corriente de fluido bifásico una mezcla de la corriente líquida disolvente de amoniaco y una de la corriente gaseosa de alimentación mezclada y la corriente de aire;

separar la primera corriente de fluido bifásico en una primera corriente gaseosa y una primera corriente líquida, comprendiendo la primera corriente gaseosa menos dióxido de carbono que la corriente gaseosa de alimentación mezclada o la corriente de aire y una cantidad residual de disolvente de amoniaco de la corriente líquida de disolvente de amoniaco (106) y comprendiendo la primera corriente líquida una parte de la corriente líquida de disolvente de amoniaco (106) y dióxido de carbono absorbido;

dirigir una primera corriente de lavado de agua (128) a través de un segundo puerto motriz del eyector; extraer la primera corriente gaseosa a través de un segundo puerto de aspiración del eyector; descargar una segunda corriente de fluido bifásico a través de una segunda salida del eyector, comprendiendo la segunda corriente de fluido bifásico una mezcla de la primera corriente de lavado con agua (128) y la primera corriente gaseosa;

separar la segunda corriente de fluido bifásico en una segunda corriente gaseosa y una segunda corriente líquida, comprendiendo la segunda corriente gaseosa menos dióxido de carbono y disolvente de amoniaco que la primera corriente gaseosa y comprendiendo la segunda corriente líquida otra parte de la corriente líquida de disolvente de amoniaco (106), dióxido de carbono absorbido y una parte de la primera corriente de lavado con agua (128);

dirigir la primera corriente de lavado con agua (128) y la segunda corriente gaseosa a un absorbedor (134); y

procesar la primera corriente de lavado con agua (128) y la segunda corriente gaseosa en el absorbedor (134) para producir una corriente gaseosa tratada (136) que comprende menos dióxido de carbono que

la segunda corriente gaseosa.

10. Método según la reivindicación 9, que comprende además enfriar la primera corriente de fluido bifásico.

11. Método según la reivindicación 10, que comprende además enfriar una corriente líquida de alimentación mezclada que comprende la primera corriente líquida, la segunda corriente líquida y una corriente de amoniaco recuperado (202).

12. Método según la reivindicación 11, que comprende además separar la corriente líquida de alimentación mezclada en la corriente de gas de destello y una tercera corriente líquida que comprende disolvente de amoniaco en la corriente líquida de disolvente de amoniaco (106) y dióxido de carbono.

13. Método según la reivindicación 12, que comprende adicionalmente separar la tercera corriente líquida en una tercera corriente gaseosa que comprende dióxido de carbono y una cuarta corriente líquida que comprende el disolvente de amoniaco en la corriente líquida de disolvente de amoniaco (106) y agua en la primera corriente de lavado con agua (128) y una segunda corriente de lavado con agua (218).

14. Método según la reivindicación 13, que comprende además enfriar la cuarta corriente líquida usando la tercera corriente líquida.

15. Método según la reivindicación 14, que comprende además calentar la cuarta corriente líquida usando una quinta corriente líquida que comprende la primera corriente de lavado con agua (128), la segunda corriente de lavado con agua (218) y una tercera corriente de lavado con agua, que comprende además opcionalmente separar la cuarta corriente líquida en la quinta corriente líquida y una cuarta corriente gaseosa que comprende la corriente de amoniaco recuperado (202) y una corriente de componente no condensable (318), que comprende además opcionalmente separar la cuarta corriente gaseosa en la corriente de amoniaco recuperado (202) y la corriente de componente no condensable (318).