PT948390E

PT948390E - Processo para a remocao de dioxido de carbono de um gas de processo

Info

Publication number: PT948390E
Application number: PT97949044T
Authority: PT
Inventors: Horst Joachim Franz Augu Hesse; Mathys Johannes Smit; Francois Jacobus Du Toit
Original assignee: Sasol Tech Pty Ltd
Priority date: 1996-12-12
Filing date: 1997-12-12
Publication date: 2001-06-29
Also published as: GR3035691T3; GEP20012514B; NO992856D0; ID19136A; TR199901306T2; KR20000069372A; EA001543B1; DE69704284D1; AR010696A1; DK0948390T3; EP0948390A1; TNSN97206A1; AU7845498A; NO992856L; DE69704284T2; AU716350B2; EA199900517A1; CA2283842A1; BR9713928A; ATE199659T1

Description

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DESCRIÇÃO

PROCCESSO PARA A REMOÇÃO DE DIÓXIDO DE CARBONO DE DM GÁS DE PROCESSO A presente invenção refere-se a um processo para a remoção de dióxido de carbono de um gás de processo, e ao tratamento de uma solução aquosa apropriada para utilização na referida remoção de dióxido de carbono. Mais particularmente, a invenção refere-se a um processo para a remoção de dióxido de carbono de um gás de processo pela entrada em contacto do gás de processo com uma solução aquosa que contém carbonato de potássio nela dissolvido, e ao tratamento da referida solução.

De acordo com um aspecto da invenção, um processo para a remoção continua de dióxido de carbono de um gás de processo inclui os passos de processo de: - pôr-se em contacto o gás de processo, sob pressão, numa fase de absorção, com uma solução aquosa que contém, dissolvidos nela, carbonato de potássio como reagente, bicarbonato de potássio como um produto da reacção, dietanol-amina como catalisador e vanadato de potássio como inibidor de corrosão, sendo o dióxido de carbono no gás de processo absorvido pela solução e reagindo nela com o reagente carbonato de potássio, de acordo com a reacção K2CO3 + CO2 + H2O —^ 2KHCO3; - aumentar-se a temperatura da solução e diminuir-se a pressão sobre a mesma para provocar a dessorção, numa fase de dessorção separada da fase de absorção, do dióxido de carbono da solução, de acordo com a reacção 2KHCO3 —> K2CO3 + CO2 + H20; e - 1 - t t - reciclar-se continuamente a solução aquosa da fase de dessorção para a fase de absorção para a remoção posterior do dióxido de carbono do gás de processo, de modo que a solução aquosa circule segundo um circuito que compreende a referida fase de absorção e a referida fase de dessorção, contendo a solução aquosa ácidos orgânicos nela dissolvidos na forma de sais de potássio de ácidos orgânicos, estando a remoção do dióxido de carbono do gás de processo associada a um aumento continuo da concentração dos referidos ácidos orgânicos na solução aquosa; compreendendo o processo os passos de processo posteriores de: se retirar, como uma corrente lateral, parte da solução aquosa que circula no circuito; se diluir a corrente lateral com um diluente aquoso; se fazer passar a corrente lateral através de uma membrana semi-permeável, através da qual há uma queda de pressão, para obrigar uma solução aquosa dos sais de potássio de ácidos orgânicos a passar através da membrana, sendo a membrana e a queda de pressão através da membrana escolhidas de modo tal que os aniões vanadato sejam essencialmente impedidos de passar através da membrana, e de tal modo que proporções aceitavelmente pequenas de carbonato de potássio, de bicarbonato de potássio e de dietanol-amina passem através da membrana; se fazer retornar ao circuito o resto da corrente lateral, depois desta ter passado através da membrana; e se adicionar ao circuito carbonato de potássio para recompletamento e dietanol-amina para recompletamento, de forma continua ou descontinua, conforme for conveniente, para os manter na solução aquosa nas concentrações necessárias. - 2 - t li

Os ácidos orgânicos podem ser derivados do gás de processo. Em vez destes, ou adicionalmente, podem ser formados no circuito. Δ membrana semi-permeável pode ser escolhida, sem estar limitada a estas, de entre membranas de nanofiltração, membranas de ultrafiltração e membranas de osmose inversa.

No circuito, a jusante da dessorção e a montante da absorção, deve haver uma concentração de carbonato de potássio de 200 a 250 g/L, uma concentração de dietanol-amina de 15 a 20 g/L, uma concentração de vanadato de potássio de 16 a 18 g/L, uma concentração de sais de potássio de ácidos orgânicos até 160 g/L e uma concentração de bicarbonato de potássio de 150 até 250 g/L, embora estes valores possam, naturalmente, variar de um circuito para outro, em função de considerações práticas e económicas. Ά absorção pode ter lugar a uma temperatura de 94 a 107°C e a uma pressão de 2500 até 3000 kPa, sendo a corrente lateral retirada do circuito depois da absorção e antes da diminuição de pressão que provoca a dessorção. A diluição da corrente lateral poderá ser tal que a corrente lateral, depois da sua diluição, tenha uma concentração de sais de potássio de ácidos orgânicos de menos do que 16 g/L. A passagem da corrente lateral através da membrana pode ter lugar a uma temperatura de 30 a 60°C. Por consequência, o processo pode incluir o arrefecimento da corrente lateral, por exemplo, depois da referida diluição da mesma, até à referida temperatura de 30 a 60°C à qual é obrigada a passar através da membrana. O processo pode incluir a filtração da corrente lateral antes da corrente lateral ser obrigada a passar através da membrana. Neste caso, quando a corrente lateral diluída se encontra a uma temperatura acima de 60°C, o processo pode incluir o arrefecimento da corrente lateral depois da diluição da corrente lateral e antes da filtração da - 3 - i

i J ι corrente lateral, sendo o arrefecimento efectuado até uma temperatura de, no máximo, 60°C.

Mais particularmente, a corrente lateral pode ser obrigada a passar através de uma referida membrana que é uma membrana de nanofiltração, de modo que a solução dos sais de potássio de ácidos orgânicos seja separada da restante corrente lateral por nanofiltração; e neste caso, quando a corrente lateral retirada do circuito se encontra a uma temperatura superior a 60°C, o processo pode incluir tanto o arrefecimento da corrente lateral como a filtração da corrente lateral antes da corrente lateral ser obrigada a passar através da membrana de nanofiltração, realizando-se o arrefecimento da corrente lateral antes da filtração da corrente lateral e sendo efectuado até uma temperatura de, no máximo, 60°C, e sendo a filtração da corrente lateral efectuada para se removerem da corrente lateral todas as partículas maiores do que 5 pm.

De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é revelado um processo para o tratamento de uma solução aquosa que contém, nela dissolvidos, carbonato de potássio, bicarbonato de potássio, dietanolamina, vanadato de potássio e sais de potássio de ácidos orgânicos, de modo a removerem-se os referidos sais de potássio de ácidos orgânicos da solução, mantendo-se no entanto o vanadato de potássio em solução, compreendendo o processo os passos de processo de: se retirar parte da solução da parte restante da mesma; se diluir a referida parte retirada da solução com um diluente aquoso; se fazer passar a parte diluída da solução através de uma membrana semi-permeável, através da qual existe uma queda de pressão, para obrigar uma solução aquosa dos sais de potássio de ácidos orgânicos a passar através da membrana, sendo a - 4 - membrana e a queda de pressão através da membrana escolhidas de tal modo que os aniões vanadato sejam essencialmente impedidos de passar através da membrana, e de tal modo que proporções aceitavelmente pequenas de carbonato de potássio, de bicarbonato de potássio e de dietanol-amina passem através da membrana; e depois do resto da referida parte diluída ter passado através da membrana, se fazer retornar o resto da referida parte diluída ao resto da solução.

Neste aspecto da invenção, a diluição da parte da solução retirada pode ser tal que, depois da sua diluição, tenha uma concentração de sais de potássio de ácidos orgânicos de menos do que 16 g/L; e a passagem da parte diluída da solução através da membrana pode ser realizada a uma temperatura de 30 a 60°C. O processo pode incluir a filtração da parte diluída da solução antes de esta ser obrigada a passar através da membrana; e, quando a parte diluída da solução se encontra a uma temperatura acima de 60°C, o processo pode incluir o arrefecimento da parte diluída da solução depois da diluição da mesma e antes da filtração da mesma, sendo o arrefecimento realizado até uma temperatura de, no máximo, 60°C. A parte diluída da solução pode ser obrigada a passar através de uma referida membrana que é uma membrana de nanofiltração, de modo que a solução dos sais de potássio de ácidos orgânicos seja separada do resto da parte diluída da solução por nanof iltração'; e quando a solução diluída se encontra a uma temperatura acima de 60°C, o processo pode incluir tanto o arrefecimento da parte diluída da solução como a sua filtração antes de ser obrigada a passar através da membrana de nanofiltração, tendo o arrefecimento da solução lugar antes da filtração da mesma e sendo realizado até uma temperatura de, no máximo, 60°C e sendo a filtração da mesma realizada para se removerem da mesma todas as partículas maiores do que 5 pm.

Espera-se que os processos da presente invenção venham a ter uma aplicação particular no tratamento de soluções de Benfield ou de quaisquer outras soluções de processo que contenham carbonato de potássio, bicarbonato de potássio, dietanolamina e vanadato de potássio e, como impurezas, sais de potássio de ácidos orgânicos, do tipo utilizado para a remoção de dióxido de carbono de correntes de gás de processo. Tipicamente, a solução aquosa tratada apresenta-se, por conseguinte, na forma de uma corrente lateral de um circuito de depuração de dióxido de carbono, que emprega uma referida solução de carbonato de potássio. A solução deverá conter vanádio na forma de vanadato de potássio dissolvido, e dietanolamina, como foi indicado acima. A membrana semi-permeável deverá também resistir à passagem, através de si própria, de substâncias inorgânicas, por exemplo, de aniões cloreto, se estes estiverem presentes na solução.

No que se refere à operação do circuito de absorção/des-sorção, este deverá ser essencialmente convencional, sendo conhecidos na técnica uma série de circuitos deste tipo, cada um dos quais com os seus próprios parâmetros de processo, no que diz respeito a caudais, temperaturas e pressões, sendo bem conhecidos os princípios de operação dos referidos circuitos, por exemplo, a utilização de soluções de Benfield. Nesta conformidade, embora o processo de absorção de dióxido de carbono da presente invenção faça naturalmente uso de pressões relativamente altas e de temperaturas relativamente baixas para a absorção, e faça uso de pressões relativamente baixas e de temperaturas relativamente altas para a dessorção, os valores exactos não são críticos, sendo essencialmente convencionais e sendo ditados por considerações de ordem económica e prática no local em que deverá ter lugar a remoção do dióxido de carbono do gás de processo. A presente invenção é assim, em princípio, aplicável a qualquer destes processos de remoção de dióxido de carbono, independentemente, dentro de certos limites, dos seus parâmetros de processo. L-. \! t

Analogamente, teve-se em vista que fosse empregue tecnologia, substancialmente convencional, de separação por membrana, sendo a membrana a utilizar de facto, os caudais e as quedas de pressão escolhidas de acordo com considerações de ordem prática e económica, tendo-se em mente o resultado pretendido, isto é, a remoção dos sais de potássio de ácidos orgânicos da solução que se faz passar através da membrana, sem qualquer perda de iões vanadato através da membrana, mantendo-se simultaneamente as perdas de carbonato/bicarbonato de potássio, e as perdas de dietanolamina, conjuntamente com a utilização de água para diluição, em níveis aceitavelmente baixos. Será empregue a experimentação de rotina para escolher os valores aceitáveis ou óptimos para as temperaturas da solução e as quedas de pressão através da membrana, para as concentrações das espécies dissolvidas, e para os caudais.

Os parâmetros da operação serão escolhidos em conformidade, com duas considerações principais em mente, sendo a primeira que há um aumento contínuo da concentração dos sais de potássio de ácidos orgânicos no circuito, derivados de ácidos presentes no gás de processo e/ou que se formam no circuito, actuando os referidos sais para desactivar a solução e reduzir o seu poder absorvente em relação ao dióxido de carbono, de modo que o seu nível tem que ser mantido tão baixo quanto for praticável,.tendo em mente considerações de ordem prática e económica, sendo a outra consideração primária que as perdas de aniões vanadato através da membrana têm que ser evitadas tanto quanto possível, tendo em consideração que são venenosos e constituem um perigo ambiental. Deve ser, por conseguinte, evitada, a qualquer custo, a descarga das soluções exaustas cujo teor de sais de potássio de ácidos orgânicos seja demasiado elevado, por causa da ameaça para o ambiente constituída pelos iões vanadato, embora os sais de potássio de ácidos orgânicos, por exemplo, numa solução aquosa convenientemente diluída, não sejam prejudiciais ao ambiente. - 7 - V ! . l—.-

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Por conseguinte, por essencialmente impedido de passar através da membrana, no que se refere aos iões vanadato, significa que a sua concentração na solução de ácido orgânico que passou através da membrana tem que ser no máximo de 10 mg/L, sendo de preferência menos do que 3 mg/L. Proporções aceitavelmente pequenas de carbonato de potássio, bicarbonato de potássio e dietanolamina, que passam através da membrana, significa por sua vez que a solução de ácido orgânico que passou através da membrana tem que conter, respectivamente, no máximo 0,5 g/L de carbonato de potássio, no máximo 0,5 g/L de bicarbonato de potássio e no máximo 0,5 g/L de dietanolamina, de preferência respectivamente, no máximo 0,1 g/L, no máximo 0,1 g/L e no máximo 0,1 g/L. Por concentrações necessárias, no que diz respeito ao carbonato de potássio, bicarbonato de potássio e dietanolamina, e também ao vanadato de potássio, entendem-se as concentrações pretendidas ou especificadas para a versão particular do processo de absorção do dióxido de carbono que está a ser posto em prática, e de cujo circuito é retirada a corrente lateral.

Tipicamente, uma concentração aceitável de sais de potássio de ácidos orgânicos na solução aquosa no circuito é, no máximo, de 10 g/L, expressa como o chamado K2CO3 ligado. Todas as concentrações dadas na presente especificação são expressas numa base em massa, excepto quando for estipulado o contrário. Os exemplos de sais de potássio de ácidos orgânicos que necessitam de ser removidos são o formiato de potássio e o acetato de potássio. A concentração total dos iões carbonato e dos iões bicarbonato na solução aquosa pode ser de cerca de 400 g/L, mas este valor pode variar na prática, dentro de certos limites. O diluente aquoso é convenientemente um condensado do processo, por exemplo (mas sem estar limitado a estes), um condensado de processo proveniente de um conversor de transferência de CO ou uma unidade de processo de - 8 - γ y transferência de CO. Depois da diluição com o meio aquoso, a concentração total dos iões carbonato e dos iões bicarbonato presentes na solução aquosa da corrente lateral pode ser, no máximo, de 40 g/L, de preferência no máximo 30 g/L, e mais preferivelmente no máximo de 20 g/L. A Requerente ensaiou com êxito a separação dos sais de potássio de ácidos orgânicos por nanofiltração sobre solução de Benfield diluída, contendo 16 a 20 g/L de K2C03 e 19 a 20 g/L de KHC03 a 40-60°C, com uma queda de pressão de 26 bar através da membrana. A concentração dos sais de potássio de ácidos orgânicos na solução tratada que passou através da membrana é de preferência de, no máximo, 0,05% em massa, mais preferivelmente no máximo de 0,01% em massa, e ainda mais de preferência estes sais estão essencialmente ausentes. A solução aquosa pode ser passada através da membrana semi-permeável com uma queda de pressão através da membrana de cerca de 1000 a 3500 kPa. Esta queda de pressão é de preferência de cerca de 1500 a 3000 kPa, e mais preferivelmente de cerca de 2000 a 2600 kPa, por exemplo, de 2300 kPa. A solução aquosa pode ser passada através da membrana semi-permeável a uma temperatura de preferência de 20 a 60°C, mais preferivelmente de cerca de 30 a 50°C, e ainda mais preferivelmente de cerca de 35 a 45°C, por exemplo, 40°C. No entanto, deverá ser tido em consideração que a temperatura da solução aquosa pode ser ditada pela natureza da membrana semi-permeável usada. A membrana semi-permeável pode ter um diâmetro médio de poros de cerca de 0,0001 a 1,0 pm. 0 diâmetro médio de poros é de preferência de cerca de 0, 0001 a 0,1 pm, e mais preferivelmente o diâmetro médio de poros é de cerca de 0,0001 a 0,001 pm. A membrana semi-permeável é, tipicamente, uma membrana de nanofiltração que tem um corte de massa molecular de 300 Dalton, sendo a membrana semi-permeável de preferência - 9 - L· uma membrana anisotrópica. Os exemplos de membranas semi-permeáveis anisotrópicas apropriadas são a NF 45, obtida na África do Sul através dos agentes para a África do Sul para Film-Tec (Dow), e DK, obtida na África do Sul através dos agentes para a África do Sul para Desalination Systems. 0 passo de filtração tem como objectivo remover da solução aquosa as partículas sólidas em suspensão que possam interferir com a membrana, antes da passagem da solução aquosa através da membrana. Essencialmente, todas as partículas em suspensão maiores do que cerca de 5 pm são de preferência removidas da solução aquosa durante o passo de filtração. Mais preferivelmente, essencialmente todas as partículas em suspensão maiores do que cerca de 3 μια, e ainda mais preferivelmente todas as partículas em suspensão maiores do que cerca de 2 pm, são removidas durante o passo de filtração. 0 passo de filtração pode ser realizado por qualquer método apropriado conhecido dos especialistas na técnica. A invenção será agora descrita, a título de elucidação não limitativa, com referência ao exemplo prático seguinte, e com referência ao desenho diagramático único, no qual a figura única é um fluxograma de blocos esquemático de uma instalação para a realização do processo da presente invenção.

EXEMPLO

Tomando como referência o desenho, o número de referência 10 indica na generalidade um fluxograma de blocos de uma instalação para a realização do processo da presente invenção utilizando uma solução de Benfield aquosa que tem, dissolvidos nela, o reagente carbonato de potássio, o produto de reacção bicarbonato de potássio, o catalisador dietanolamina e o inibidor de corrosão vanadato de potássio. A solução de Benfield tem também, dissolvidos nela, sais de potássio de ácidos orgânicos (dos quais são -10- exemplos o formiato de potássio e o acetato de potássio) como impurezas. A instalação 10 compreende um circuito de absorção-dessorção para a remoção do dióxido de carbono de uma corrente de gás de processo, compreendendo o circuito de absorção-dessorção um andar de absorção 12, compreendendo unidades de depuração de dióxido de carbono e actuando sobre uma linha de escoamento de gás de processo 14. Uma linha de escoamento 16, comportando um andar de redução de pressão e aquecimento 18 que compreende uma turbina de expansão, conduz a um andar de dessorção 20, separado do andar de absorção 12. Uma linha de escoamento 22, comportando um andar de compressão 24, conduz do andar de dessorção 20 até ao andar de absorção 12.

Uma linha de corrente lateral 26, de solução de

Benfield, equipada com um controlador de caudal 28 e com uma válvula de controle de caudal 30, faz a ligação desde a extremidade de entrada da turbina de expansão do andar de redução de pressão e aquecimento 18. À linha 26 vai ligar-se uma linha de alimentação do condensado de processo 32, equipada por sua vez com um controlador de caudal 34 e com uma válvula de controle de caudal 36, constituindo deste modo as linhas de alimentação 26 e 32 uma linha de alimentação da solução de Benfield diluída 38. A linha de escoamento 38 entra através do lado da tubagem de um permutador de calor 40 do tipo "envólucro e tubagem", em cujo lado do envólucro dá entrada uma linha de escoamento de água de arrefecimento 42, que por sua vez está equipada com uma válvula de controle de caudal 44 operada por um controlador de temperatura 46 actuado pela temperatura na linha de escoamento 38 a jusante de um filtro 48 existente na linha 38. A jusante do filtro 48 a linha de escoamento 38 conduz a um módulo de nanofiltração 50. O módulo de nanofiltração 50 Ά l 1-.¾

emprega uma membrana de nanofiltração NF 45 fornecida por Film-Tec (Dow) . 0 módulo de nanofiltração 50 tem uma linha de escoamento de saida do permeado 52 e uma linha de escoamento de saida da solução de Benfield tratada 54, sendo a linha de escoamento 54 dotada de uma válvula de controle de pressão 56 e de um controlador de pressão 58. Finalmente, está representada uma linha de escoamento de recuperação 60, que vai alimentar a linha 54, a jusante da válvula 56, alimentando a linha 54, por sua vez, a linha 16 entre o andar de redução de pressão e aquecimento 18 e o andar de dessorção 20.

De acordo com o processo da presente invenção, faz-se circular solução de Benfield no circuito de absorção-dessorção compreendendo o andar de absorção 12, o andar de redução de pressão e aquecimento 18, o andar de -dessorção 20, o andar de compressão 24, e as linhas de escoamento 16 e 22. Segundo a forma convencional e conhecida, o dióxido de carbono é removido de uma corrente de gás de processo que contém dióxido de carbono e que flui ao longo da linha 14, a uma pressão relativamente alta de 2600 kPa e a uma temperatura relativamente baixa de 107°C, de acordo com equação K2CO3 + CO2 + H2O —> 2KHCO3. A solução de Benfield, contendo o KHCO3 dissolvido, é levada a circular ao longo da linha de escoamento 16 através do andar de redução de pressão e aquecimento 18, e passa através da turbina de expansão para a redução da sua pressão. Na unidade de dessorção 20, à qual a solução de Benfield é enviada desde a unidade 18, tem lugar a dessorção do dióxido de carbono de acordo com a reacção inversa 2KHCO3 —> K2CO3 + CO2 + H20, sendo o dióxido de carbono descarregado para a atmosfera ou recuperado para qualquer outra utilização. A solução de Benfield da unidade 20 é reciclada pela linha de escoamento 22 para a unidade 12, através do andar de compressão 24, onde a sua pressão é elevada para o referido valor relativamente alto. -12- 'vi

-ΐ A solução de Benfield é retirada pela linha 26 da extremidade de entrada da turbina de expansão do andar 18. A solução de Benfield encontra-se a uma pressão de cerca de 2600 kPa e a uma temperatura de cerca de 107°C, que são as condições que prevalecem na entrada da turbina de expansão. A solução de Benfield contém dissolvidos carbonato de potássio e bicarbonato de potássio e também sais de potássio de ácidos orgânicos dissolvidos (por exemplo, o formiato e o acetato). Adicionalmente, a solução de Benfield contém também vanadato de potássio dissolvido e dietanolamina dissolvida. 0 controlador de caudal 28 e a válvula de controle de caudal 30 são usadas para regular o caudal da solução de Benfield ao longo da linha 26. A solução de Benfield que flui ao longo da linha 26 é diluída com o condensado do processo, vindo da linha de alimentação de condensado 32, que está também a uma pressão de cerca de 2600 kPa e está a uma temperatura de cerca de 120°C, de modo a fornecer uma solução de Benfield diluída. O caudal do condensado do processo na linha de escoamento 32 é controlado pelo controlador de caudal 34 e pela válvula de controle de caudal 36. Depois da diluição a concentração total do carbonato de potássio e do bicarbonato de potássio na solução de Benfield diluída é menor do que 40 g/L, sendo a concentração de sais de potássio de ácidos orgânicos menor do que cerca de 15 g/L, sendo os valores para o vanadato de potássio e a dietanolamina, respectivamente, de menos do que 0,5 g/L e 0,5 g/L. A solução de Benfield diluída é obrigada a passar, ao longo da linha 38, através do permutador de calor 40 para reduzir a temperatura da solução de Benfield diluída. É usada a água de arrefecimento da instalação, a uma temperatura de cerca de 23°C, como meio de arrefecimento no permutador de calor 40. O caudal da água de arrefecimento da instalação na linha 42 é controlado pela válvula de -13-

\J t controle de caudal 44 localizada a jusante, em relação ao fluxo da água de arrefecimento, relativamente ao permutador de calor 40, e pelo controlador de temperatura 46 que mede a temperatura da solução de Benfield diluída na linha de escoamento 38 a jusante do filtro 48, e controla o ajustamento da válvula 44 e, deste modo, o caudal da água de arrefecimento e a temperatura da solução de Benfield arrefecida. A solução de Benfield diluída, a uma temperatura reduzida de cerca de 40°C depois do permutador de calor 40, é obrigada a passar através do filtro 48 que remove da solução de Benfield diluída essencialmente todas as partículas maiores do que 5 pm.

Do filtro 48 a solução de Benfield diluída é enviada para o módulo de nanofiltração 50. Os sais de potássio de ácidos orgânicos passam através da membrana do módulo de nanofiltração 50, conjuntamente com uma quantidade de água, de modo a produzir um permeado que compreende uma solução aquosa dos referidos sais de potássio de ácidos orgânicos, tais como o formiato de potássio e o acetato de potássio, permeado esse que é removido pela linha de escoamento 52. O permeado é descarregado para um dreno (não representado) para tratamento da forma habitual, em conjugação com outros efluentes da instalação, uma vez que não é prejudicial para o ambiente e é relativamente inofensivo. A solução de Benfield tratada, tendo agora uma reduzida concentração de sais de potássio de ácidos orgânicos, é retirada do módulo de nanofiltração 50 pela linha de escoamento 54. É mantida uma queda de pressão de cerca de 2300 kPa através da membrana do módulo de nanofiltração 50 por meio da válvula de controle de pressão 56 e do controlador de pressão 58. A solução de Benfield tratada é reenviada para a linha de escoamento 16 na extremidade de descarga da turbina de expansão da unidade 18 para -14-

·;/ \! reutilização no circuito de absorção-dessorção, isto é, para retirar o dióxido de carbono da corrente de gás de processo que flui pela linha 14. A concentração dos sais de potássio de ácidos orgânicos na solução de Benfield tratada é reduzida pelo processo num grau tal que estes sais estão virtualmente ausentes da referida solução, ao passo que essencialmente todos os iões vanadato na solução de Benfield são retidos na solução de Benfield tratada. Em virtude de haver uma perda continua, mas aceitavelmente baixa, de carbonato de potássio, de bicarbonato de potássio, e de dietanolamina, e de catiões potássio associados aos sais do mesmo dos ácidos orgânicos, ao longo da linha 52, são adicionadas quantidades adequadas de recompletamento das referidas substâncias à solução de Benfield ao longo da linha de fluxo de recuperação 60 que desemboca na linha 54, quer de forma continua, quer de forma intermitente, conforme for necessário.

Constitui uma vantagem do processo da presente invenção, tal como foi exemplificado, que o mesmo proporcione um meio de se evitar ter que se descarregar para os resíduos uma solução de Benfield exausta, cujo teor de sais de ácidos orgânicos é demasiado alto e que desactiva a solução numa extensão tal que esta já não possa efectivamente ser usada. Em vez disso, a solução de Benfield é regenerada pela remoção da mesma dos referidos sais de ácidos, enquanto essencialmente todos os iões vanadato, que são venenosos e representam um risco ambiental, são retidos na solução, conjuntamente com a maior parte do carbonato de potássio, bicarbonato de potássio e dietanolamina. Para além disso, é ainda uma vantagem o facto de a pressão já existente nas unidades de depuração do dióxido de carbono do andar de absorção 12 poder ser indirectamente -15- usada para promover uma queda de pressão através da membrana semi-permeável do módulo 50.

Lisboa, 09 de Abril de 2001

O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

Claims

REIVINDICAÇÕES Processo para a remoção continua de dióxido de carbono de um gás de processo, a qual inclui os passos de processo de: pôr-se em contacto o gás de processo, sob pressão, numa fase de absorção, com uma solução aquosa que contém, dissolvidos nela, carbonato de potássio como reagente, bicarbonato de potássio como um produto da reacção, dietanol-amina como catalisador e vanadato de potássio como inibidor de corrosão, sendo o dióxido de carbono no gás de processo absorvido pela solução e reagindo nesta com o reagente carbonato de potássio, de acordo com a reacção K2C03 + C02 + H20 —>· 2KHC03; aumentar-se a temperatura da solução e diminuir-se a pressão sobre a mesma para provocar a dessorção do dióxido de carbono da solução, numa fase de dessorção separada da fase de absorção, de acordo com a reacção 2KHC03 —> K2C03 + C02 + H20; e reciclar-se continuamente a solução aquosa da fase de dessorção para a fase de absorção para a remoção posterior do dióxido de carbono do gás de processo, de modo que a solução aquosa circule num circuito que compreende a referida fase de absorção e a referida fase de dessorção, contendo a solução aquosa ácidos orgânicos nela dissolvidos na forma de sais de potássio de ácidos orgânicos, estando a remoção do dióxido de carbono do gás de processo associada a um aumento continuo da concentração dos referidos ácidos orgânicos na solução aquosa; sendo o processo caracterizado por compreender os passos de processo de: se retirar, como uma corrente lateral, parte da solução aquosa que circula no circuito; se diluir a corrente lateral com um diluente aquoso; - 1 - » » » »

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se fazer passar a corrente lateral através de uma membrana semi-permeável, através da qual há uma queda de pressão, para obrigar uma solução aquosa dos sais de potássio de ácidos orgânicos a passar através da membrana, sendo a membrana e a queda de pressão através da membrana escolhidas de modo tal que os aniões vanadato sejam essencialmente impedidos de passar através da membrana, e de tal modo que proporções aceitavelmente pequenas de carbonato de potássio, de bicarbonato de potássio e de dietanol-amina passem através da membrana; se fazer retornar ao circuito o resto da corrente lateral, depois de esta ter passado através da membrana; e se adicionar ao circuito carbonato de potássio para recompletamento e dietanol-amina para recompletamento, conforme for conveniente, para os manter na solução aquosa nas concentrações necessárias.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por haver no circuito, a jusante da dessorção e a montante da absorção, uma concentração de carbonato de potássio de 200 a 250 g/L, uma concentração de dietanol-amina de 15 a 20 g/L, uma concentração de vanadato de potássio de 16 a 18 g/L, uma concentração de sais de potássio de ácidos orgânicos até 160 g/L e uma concentração de bicarbonato de potássio de 150 até 250 g/L.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou com a reivindicação 2, caracterizado por a absorção ter lugar a uma temperatura de 94 a 107°C e a uma pressão de 2500 até 3000 kPa, sendo a corrente lateral retirada do circuito depois da absorção e antes da diminuição de pressão que provoca a dessorção.
4. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a diluição da corrente lateral ser tal que a corrente lateral, depois da sua - 2 - κ ~ν* η 1: Ιί diluição, tenha uma concentração de sais de potássio de ácidos orgânicos de menos do que 16 g/L.
5. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a passagem da corrente lateral através da membrana ter lugar a uma temperatura de 30 a 60°C.
6. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por incluir a filtração da corrente lateral antes da corrente lateral ser obrigada a passar através da membrana.
7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a corrente lateral diluída se encontrar a uma temperatura superior a 60°C, incluindo o processo o arrefecimento da corrente lateral depois da diluição da corrente lateral e antes da filtração da corrente lateral, sendo o arrefecimento efectuado até uma temperatura de, no máximo, 60°C.
8. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a corrente lateral ser obrigada a passar através de uma referida membrana, que é uma membrana de nanofiltração, de modo que a solução dos sais de potássio de ácidos orgânicos seja separada do resto da corrente lateral por nanofiltração.
9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a corrente lateral retirada do circuito se encontrar a uma temperatura superior a 60°C, incluindo o processo tanto o arrefecimento da corrente lateral como a filtração da corrente lateral antes da corrente lateral ser obrigada a passar através da membrana de nanofiltração, realizando-se o arrefecimento da corrente lateral antes da filtração da corrente lateral e sendo efectuado até uma temperatura de, no máximo, 60°C, e sendo a filtração da corrente - 3 -

íj lateral efectuada para se removerem da corrente lateral todas as partículas maiores do que 5 pm. Processo para o tratamento de uma solução aquosa que contém, dissolvidos na mesma, carbonato de potássio, bicarbonato de potássio, dietanolamina, vanadato de potássio e sais de potássio de ácidos orgânicos, de modo a se removerem os referidos sais de potássio de ácidos orgânicos da solução, mantendo-se no entanto o vanadato de potássio em solução, sendo o processo caracterizado por compreender os passos de processo de: se retirar parte da solução da parte restante da mesma; se diluir a referida parte retirada da solução com um diluente aquoso; se fazer passar a parte diluída da solução através de uma membrana semi-permeável, através da qual existe uma queda de pressão, para obrigar uma solução aquosa dos sais de potássio de ácidos orgânicos a passar através da membrana, sendo a membrana e a queda de pressão através da membrana escolhidas de tal modo que os aniões vanadato sejam essencialmente impedidos de passar através da membrana, e de tal modo que proporções aceitavelmente pequenas de carbonato de potássio, de bicarbonato de potássio e de dietanol-amina passem através da membrana; e depois do resto da referida parte diluída ter passado através da membrana, se fazer retornar o resto da referida parte diluída ao resto da solução.
11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a diluição da parte retirada da solução ser tal que esta, depois da sua diluição, tenha uma concentração de sais de potássio de ácidos orgânicos de menos do que 16 g/L.
12. Processo de acordo com a reivindicação 10 ou a reivindicação 11, caracterizado por a passagem da parte - 4 - Γ

diluída da solução através da membrana ter lugar a uma temperatura de 30 a 60°C.
13. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 10 a 12, inclusive, caracterizado por o proccesso incluir a filtração da parte diluída da solução antes de a mesma ser obrigada a passar através da membrana.

Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por a parte diluída da solução se encontrar a uma temperatura superior a 60°C, incluindo o processo o arrefecimento da a parte diluída da solução depois da diluição da mesma e antes da filtração da mesma, sendo o arrefecimento efectuado até uma temperatura de, no máximo, 60°C.
15. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 10 a 14, inclusive, caracterizado por a parte diluída da solução ser obrigada a passar através de uma referida membrana que é uma membrana de nanofiltração, de modo que a solução dos sais de potássio de ácidos orgânicos seja separada do resto da parte diluída da solução por nanofiltração.
16. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por a parte diluída da solução se encontrar a uma temperatura superior a 60°C, incluindo o processo tanto o arrefecimento da parte diluída da solução como a filtração da mesma antes de a mesma ser obrigada a passar através da membrana de nanofiltração, sendo o arrefecimento da solução realizado antes da filtração da mesma e sendo efectuado até uma temperatura de, no máximo, 60°C, e sendo - 5 - a filtração da mesma efectuada para se removerem da mesma todas as partículas maiores do que 5 pm. Lisboa, 09 de Abril de 2001 O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL -6-