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MX2013003564A - Sistema y metodo para producir bioxido de carbono. - Google Patents

Sistema y metodo para producir bioxido de carbono.

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MX2013003564A
MX2013003564A MX2013003564A MX2013003564A MX2013003564A MX 2013003564 A MX2013003564 A MX 2013003564A MX 2013003564 A MX2013003564 A MX 2013003564A MX 2013003564 A MX2013003564 A MX 2013003564A MX 2013003564 A MX2013003564 A MX 2013003564A
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MX
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MX2013003564A
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John C Hall
D Anthony Galasso
Jon Allan Magnuson
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Boeing Co
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Publication date
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Abstract

Se describe un sistema para producir bióxido de carbono que incluye un subsistema de recolección configurado para recolectar un gas de proceso, el gas de proceso que incluye un hidrocarburo, un subsistema de combustión configurado para quemar el hidrocarburo en el gas de proceso y sacar un efluente de combustión gaseoso, en donde el efluente de combustión gaseoso incluye bióxido de carbono y agua, y un subsistema de separación para separar el bióxido de carbono a partir del efluente de combustión gaseoso.

Description

SISTEMA Y METODO PARA PRODUCIR BIOXIDO DE CARBONO Campo de la Invención Esta solicitud se relaciona a la producción y, más particularmente, a sistemas y métodos para generar y separar bióxido de carbono.
Antecedentes de la Invención Una cantidad significativa de bióxido de carbono es usada en recuperación de petróleo mejorada (EOR por sus siglas en inglés) . Un pozo petrolero recolecta aproximadamente 30 por ciento de su petróleo a partir de un depósito de petróleo subterráneo durante la fase de recuperación primaria. Un 20 por ciento adicional del petróleo puede ser recuperado usando técnicas de recuperación secundarias, como inundaciones de agua que incrementan la presión subterránea. El proceso EOR proporciona una técnica de recuperación terciaria capaz de recuperar un 20 por ciento adicional o más del petróleo a partir de los depósitos subterráneos .
Durante el proceso EOR, grandes cantidades de bióxido de carbono son inyectadas en el depósito de petróleo subterráneo, por lo mismo impulsando petróleo adicional a partir del pozo. El bióxido de carbono es usado típicamente como el gas EOR preferido debido a su capacidad para mezclarse con el petróleo subterráneo y llevar al petróleo a Ref. 240297 ser menos viscoso y más fácilmente extraíble.
El bióxido de carbono usado en los procesos EOR puede ser obtenido de varias fuentes usando varias t cnicas . Por ejemplo, el bióxido de carbono puede ser recuperado de fuentes naturales, como aire ambiental, o puede ser recolectado como un producto secundario de varios propósitos industriales, como fermentación. Desafortunadamente, las técnicas de producción de bióxido de carbono tradicionales son intensivas en energía, particularmente cuando se corre en una escala industrial. Adicionalmente, el costo de transportar el bióxido de carbono a partir del sitio de producción al sitio EOR (por ejemplo, por carga o tubería) es completamente significativo.
Por consiguiente, aquellos expertos en la técnica continúan con los esfuerzos de búsqueda y desarrollo en el campo de producción de bióxido de carbono, recolección y suministro.
Sumario de la Invención De acuerdo a un aspecto de la presente descripción se proporciona un sistema para producir bióxido de carbono que incluye un subsistema de recolección configurado para recolectar un gas de proceso, el gas de proceso que incluye un hidrocarburo, un subsistema de combustión configurado para quemar el hidrocarburo en el gas de proceso y sacar un efluente de combustión gaseosa, en donde el efluente de combustión gaseosa incluye bióxido de carbono y agua, y un subsistema de separación configurado para separar el¡ bióxido de carbono a partir del efluente de combustión gaseoso.
Ventajosamente el gas de proceso es gas natural. Ventajosamente el subsistema de combustión comprende por lo menos un motor de combustión interna y una turbina .
Ventajosamente el subsistema de combustión genera energía eléctrica.
Ventajosamente la energía eléctrica es suministrada a por lo menos uno de un subsistema de recolección y el subsistema de separación.
Ventajosamente el subsistema de separación es además configurado para separar el agua a partir del efluente de combustión gaseosa.
Ventajosamente el subsistema de separación comprende un material adsorbente.
Preferentemente el material adsorbente comprende un material de tamiz molecular.
Preferentemente el material de tamiz molecular comprende zeolita 13X.
Preferentemente el subsistema de separación comprende un intercambiador de calor, y en donde el intercambiador de calor disminuye la temperatura del efluente de combustión gaseosa antes al efluente de combustión gaseosa esté en contacto con el material adsorbente.
Preferentemente el subsistema de separación comprende un desecante, y en donde el efluente de combustión gaseosa está en contacto con el desecante antes a estar en contacto con el material adsorbente.
De acuerdo a un aspecto adicional de la presente descripción se proporciona un sistema para producir bióxido de carbono que incluye un subsistema de recolección configurado para recolectar un gas de proceso, el gas de proceso que incluye metano, un subsistema de combustión configurado para quemar el metano y sacar un efluente de combustión gaseosa, en donde el efluente de combustión gaseosa incluye bióxido de carbono y agua, y un subsistema de separación configurado para separar el bióxido de carbono a partir del efluente de combustión gaseosa, el subsistema de separación que incluye una zeolita.
De acuerdo a un aspecto adicional de la presente descripción se proporciona un método para producir bióxido de carbono puede incluir las etapas de (1) proporcionar un gas de proceso que incluye un hidrocarburo, (2) quemar el hidrocarburo para generar energía eléctrica y un efluente de combustión gaseosa, en donde el efluente de combustión gaseosa incluye bióxido de carbono y agua y (3) separar el bióxido de carbono a partir del efluente de combustión gaseosa.
De acuerdo a otro aspecto de la presente descripción se proporciona un método para producir bióxido de carbono que puede incluir las etapas de (1) proporcionar una mezcla gaseosa que incluye bióxido de carbono y agua (2) remover por lo menos una porción del agua a partir de la mezcla gaseosa para formar una mezcla gaseosa substancialmente seca, y (3) adsorber por lo menos una porción del bióxido de carbono a partir de la mezcla gaseosa en un material adsorbente .
Ventajosamente la etapa de proporcionar la mezcla gaseosa comprende: proporcionar un gas de proceso que comprende un hidrocarburo; y quemar el hidrocarburo para generar la mezcla gaseosa.
Preferentemente el gas de proceso es gas natural. Ventajosamente la etapa de remover el agua comprende remover calor de la mezcla gaseosa para condensar el agua.
Preferentemente la etapa de remover el agua comprende transferir por lo menos una porción del agua a un material desecante.
Preferentemente el método además comprende la etapa de transferir por lo menos una porción del calor removido al material desecante.
Preferentemente el material desecante comprende un material de tamiz molecular.
Preferentemente el material de tamiz molecular comprende zeolita 3A.
Ventajosamente el material adsorbente comprende un material de tamiz molecular.
Preferentemente el material de tamiz molecular comprende zeolita 13X.
Ventajosamente el método además comprende la etapa de desadsorber el bióxido de carbono adsorbido a partir del material adsorbente .
Preferentemente la etapa de desadsorber el bióxido de carbono adsorbido comprende aplicar por lo menos uno de vacío y calor.
Ventajosamente el método además comprende la etapa de transitar el bióxido de carbono deadsorbido a partir de un gas a un sólido.
De acuerdo a un aspecto adicional de la presente descripción se proporciona un método para producir bióxido de carbono que puede incluir las etapas de (1) proporcionar una mezcla gaseosa que incluye bióxido de carbono y agua, (2) remover por lo menos una porción del agua a partir de la mezcla gaseosa para formar una mezcla gaseosa substancialmente seca, y (3) adsorber por lo menos una porción del bióxido de carbono a partir de la mezcla gaseosa seca en un material adsorbente, y (4) desadsorber el bióxido de carbono adsorbido a partir del material adsorbente.
De acuerdo a un aspecto adicional de la presente descripción se proporciona un método para producir bióxido de carbono puede incluir las etapas de (1) proporcionar una mezcla gaseosa que incluye bióxido de carbono, (2) remover calor a partir de la mezcla gaseosa, (3) adsorber por lo menos una porción del bióxido de carbono a partir de la mezcla gaseosa en un material adsorbente y, opcionalmente, (4) transferir el calor removido.
De acuerdo a un aspecto adicional de la presente descripción se proporciona un método para producir bióxido de carbono que puede incluir las etapas de (1) proporcionar una mezcla gaseosa que incluye bióxido de carbono y agua, (2) remover calor a partir de la mezcla gaseosa, (3) transferir por lo menos una porción del agua a partir de la mezcla gaseosa a un material desecante para formar una mezcla gaseosa substancialmente seca, (4) adsorber por lo menos una porción del bióxido de carbono a partir de la mezcla gaseosa seca, (4) adsorber por lo menos una porción del bióxido de carbono a partir de la mezcla gaseosa seca en un material adsorbente y, opcionalmente (5) transferir el calor removido.
De acuerdo a un aspecto adicional de la presente descripción se proporciona un método para producir bióxido de carbono que puede incluir las etapas de (1) proporcionar una mezcla gaseosa que incluye bióxido de carbono y agua (2) remover el calor a partir de la mezcla gaseosa, (3) transferir por lo menos una porción del agua a partir de la mezcla gaseosa a un material desecante para formar una mezcla gaseosa substancialmente seca, (4) adsorber por lo menos una porción del bióxido de carbono a partir de la mezcla gaseosa seca en un material adsorbente, y (5) transferir el calor removido a por lo menos uno del material desecante y el material adsorbente.
De acuerdo a aún otro aspecto de la presente descripción se proporciona un sistema para producir, bióxido de carbono a partir de una mezcla gaseosa que puede incluir (1) un condensador para remover calor a partir de la mezcla gaseosa, en donde el condensador condensa el vapor de agua en el gas de proceso, (2) un material desecante para remover. el agua adicional a partir de la mezcla gaseosa para producir substancialmente gas seco (3) un material adsorbente para adsorber bióxido de carbono a partir del gas seco, (4) una cámara de vacío pará evacuar el bióxido de carbono adsorbido a partir del material adsorbente y convertir el bióxido de carbono evacuado a partir de un gas a un sólido, y (5) un ensamble de transferencia de calor para recolectar el calor removido a partir de la mezcla gaseosa y transferir el calor removido .
Ventajosamente el ensamble de transferencia de calor transfiere el calor a por lo menos uno del material desecante y el material adsorbente.
De acuerdo a un aspecto adicional de la presente descripción se proporciona un sistema para producir bióxido de carbono a partir de una mezcla gaseosa que puede incluir (1) un condensador para remover el calor a partir de la mezcla gaseosa, en donde el condensador condensa vapor de agua en la mezcla gaseosa, (2) un material desecante para remover agua adicional a partir de la mezcla gaseosa para producir gas substancialmente seco, (3) un material adsorbente para adsorber el bióxido de carbono a partir del gas seco, (4) una cámara de vacio para evacuar el bióxido de carbono adsorbido a partir del material adsorbente y convertir el bióxido de carbono evacuado a partir de un gas a un sólido, y (5) un ensamble de transferencia de calor para recolectar el calor removido a partir de la mezcla gaseosa y transferir el calor removido al material desecante y/o el material adsorbente.
De acuerdo a un aspecto adicional de la presente descripción se proporciona un método para producir bióxido de carbono que puede incluir las etapas de (1) proporcionar un gas de proceso que incluye metano, (2) quemar el hidrocarburo para generar energía eléctrica y un efluente de combustión gaseosa, en donde el efluente de combustión gaseosa incluye bióxido de carbono y agua, y (3) separar el bióxido de carbono a partir del efluente de combustión gaseosa usando una zeolita.
Otras modalidades del sistema y método descrito para producir bióxido de carbono llegará a ser aparente de la siguiente descripción detallada, las figuras anexas y las reivindicaciones anexas.
Breve descripción de las Figuras La Figura 1 es un diagrama de flujo de proceso de una modalidad del sistema descrito para producir bióxido de carbono .
La Figura 2 es un diagrama de flujo de proceso del subsistema de separación de la Figura i; La Figura 3 es un diagrama de flujo de proceso de un subsistema de separación alternativo, el cual puede ser usado como el subsistema de separación del sistema de la Figura 1 ; La Figura 4 es un diagrama de flujo de proceso de otra modalidad del sistema descrito para producir bióxido de carbono; La Figura 5 es un diagrama de flujo que representa una modalidad del método descrito para producir bióxido de carbono; y La Figura 6 es un diagrama de flujo que representa una modalidad del método descrito para separar bióxido de carbono a partir de la mezcla gaseosa.
Descripción Detallada de la invención Con referencia a la Figura 1, una modalidad del sistema descrito para producir bióxido de carbono, generalmente designado 10, puede incluir un subsistema de recolección de gas 12, un subsistema de combustión 14, y un subsistema de separación 16. El sistema descrito 10 puede incluir subsistemas adicionales sin alejarse del alcance de la presente descripción.
El subsistema de recolección de gas de proceso 12 puede recolectar un gas de proceso 18 a partir de una fuente 20, y puede suministrar el gas de proceso 18 al subsistema de combustión 14. El subsistema de recolección de gas de proceso 12 puede incluir varias tuberías o similares para recolectar el gas de proceso 18 a partir de la fuente 20 y para transportar el gas de proceso 18 al subsistema de combustión 14. Las bombas o similares pueden opcionalmente ser empleadas por el subsistema de recolección de gas de proceso 12 para facilitar el transporte del gas de proceso 18.
El gas de proceso 18 puede ser cualquier gas o mezcla gaseosa que incluye un hidrocarburo, como metano (CH4) , etano (C2H6) , propano (C3H8) y/o butano (C4Hi0) . Además del hidrocarburo, el gas de proceso 18 puede incluir otros constituyentes, como bióxido de carbono, vapor de agua, nitrógeno y/o sulfuro de hidrógeno. La concentración del componente hidrocarburo del gas de proceso 18 puede variar dependiendo de la fuente 20 del gas de proceso 18.
En una implementación particular, el gas de proceso 18 puede ser gas natural, el cual puede incluir un componente de metano significativo, y la fuente 20 puede ser un campo de gas natural o un campo petrolero. Por lot anto, el subsistema de recolección de gas de proceso 12 puede ser un pozo de gas o un pozo petrolero, y puede incluir, por ejemplo, una serie de tuberías para transportar el gas natural (gas de proceso 18) a partir de la fuente 20 al subsistema de combustión 14.
El sistema 10 descrito puede ser implementado en varias ubicaciones que tienen una fuente 20 del gas de proceso 18. Mientras que la presente descripción se enfoca en fuentes 20 asociadas con la industria petrolera (por ejemplo, campos de gas y sitios EOR) , varias otras fuentes 20 pueden ser usadas sin alejarse del alcance de la presente descripción. Como un ejemplo, la fuente 20 puede ser una instalación agrícola, y el subsistema de recolección de gas de proceso 12 puede ser un sistema de captura de metano asociado con la instalación agrícola. Como otro ejemplo, la fuente 20 puede ser un vertedero, y el subsistema de recolección de gas de proceso 12 puede ser un sistema de captura de metano asociado con el vertedero. Otras fuentes adecuadas 20 del gas de proceso 18 llegaran a ser aparentes para aquellos expertos en la técnica ante lectura y entendimiento de la presente descripción.
El subsistema de combustión 14 puede recibir el gas de proceso 18, puede mezclar el gas de proceso 18 con aire ambiental 22 (el cual puede ser recolectado a partir del medio ambiental y suministrado por la forma de línea de fluido 24) para introducir oxígeno al gas de proceso 18 (si es necesario), y puede quemar el gas de proceso 18. El proceso de combustión puede generar energía eléctrica 26 y puede sacar un efluente de combustión gaseosa 28.
La energía eléctrica 26 generada por el subsistema de combustión 14 puede ser usada para habilitar los varios componentes y subsistemas del sistema 10, como el subsistema de recolección de gas de proceso 12, el subsistema de separación 16 y/o el ventilador 30 (discutido posteriormente) . Alternativamente (o adicionalmente) , la energía eléctrica 26 generada por el subsistema de combustión 14 puede ser soldado (por ejemplo a terceras partes y/o rejilla eléctrica) . Por lo tanto, la energía eléctrica 26 generada ' por el subsistema de combustión 14 puede ser una de las varias fuentes de entrada del sistema descrito 10.
El subsistema de combustión 14 puede incluir cualquier aparato o sistema de combustión. Como un ejemplo, el subsistema de combustión 14 puede incluir un motor de combustión interna con una combustión intermitente, como un motor de diesel modificado para correr en gas natural. Como otro ejemplo, el subsistema de combustión 14 puede incluir un motor de combustión continua, como una turbina (por ejemplo, una microturbina) . Mientras que un motor de combustión continua puede ser más eficiente para producir energía eléctrica 26 que un motor de combustión interna con combustión intermitente, un subsistema de combustión menos eficiente 14, como un motor diesel modificado para correr en gas natural, puede generar más bióxido de carbono y, por lo tanto, puede mejorar toda la economía del sistema.
El subsistema de combustión 14 puede convertí los hidrocarburos en el gas de proceso 18 a bióxido de carbono y agua. Por ejemplo, los hidrocarburos en el gas de proceso 18 puede ser convertido a bióxido de carbono y agua como a continuación : CH4 + 202 ^ C02 + 2H20 (Eq. 1) 2C2H6 + 702 -> 4C02 + 6H20 (Eq. 2) C3H8 + 502 -> 3C02 + 4H20 (Eq. 3) 2C4Hio + 1302 8C02 + 10H2O (Eq- 4) De esta forma, el efluente de combustión gaseosa 28 puede comprender bióxido de carbono y agua, así como también los constituyentes del aire ambiental 22 (por ejemplo, nitrógeno, oxígeno) que han pasado a través del subsistema de combustión 14 y otros subproductos de combustión (por ejemplo monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno) . Como un ejemplo, cuando el gas de proceso 18 es gas natural, el efluente de combustión gaseoso 28 puede comprender aproximadamente 12 por ciento en peso de bióxido de carbono.
El efluente de combustión gaseosa 28 puede ser substancialmente libre de hidrocarburos, los cuales pueden ser substancialmente quemados completamente dentro del subsistema de combustión 14.
El efluente de combustión gaseoso 28 puede ser suministrado al subsistema de separación 16. El subsistema de separación 16 puede separar bióxido de carbono 32 y agua 34 a partir del efluente de combustión gaseoso 28, y el equilibrio del efluente de combustión gaseoso 28 (por ejemplo, nitrógeno, oxígeno) puede ser liberado como escape 36 (por la forma de línea de fluido 42) . Opcionalmente, el bióxido de carbono separado 32 puede ser enviado a la recolección de bióxido de carbono (por ejemplo, un recipiente de almacenamiento o tubería) por la forma de línea de fluido 38 y/o el agua separada 34 puede ser enviada a la recolección de agua (o descargada) por la forma de línea de fluido 40.
De esta forma, el bióxido de carbono 32 y el agua 34 puede ser dos fuentes de entradas adicionales del sistema descrito 10.
El subsistema de separación 16 puede emplear varias técnicas para separar agua y bióxido de carbono a partir del efluente de combustión gaseosa 28. El tipo de técnica de separación usada por el subsistema de separación 16 puede ser dictado por varios factores, incluyendo condiciones de proceso (por ejemplo, purezas deseadas del bióxido de carbono recolectado 32 y agua 34) y economías de proceso (por ejemplo, consumo de energía total del subsistema de separación 16) .
Mientras que se describe posteriormente un proceso de fisiadsorción, pueden ser usadas otras técnicas, como quimioadsorción, separación de vórtex y licuefacción, sin alejarse del alcance de la presente descripción.
Con referencia a la Figura 2, en una construcción particular, el subsistema de separación 16 puede incluir una cámara de adsorción 44. Opcionalmente, el subsistema de separación 16 puede adicionalmente incluir una cámara de deadsorción de vacío 46, un intercambiador de calor 48 y/o una cámara desecante 50. El uso de otros componentes es también contemplado.
La cámara de adsorción 44 puede recibir el efluente de combustión gaseosa 28 y puede sacar un gas libre de bióxido de carbono substancialmente como un escape 36 (Figura 1) por la forma de una línea de fluido 42. La cámara de adsorción 44 puede incluir un material adsorbente que adsorbe bióxido de carbono a partir del efluente de combustión gaseosa 28 por la forma de un proceso de adsorción físico ( fisiadsorción) .
Varios materiales adsorbentes pueden ser adecuados para uso en la cámara de adsorbción 44 para adsorber bióxido de carbono a partir del efluente de combustión gaseosa 28.
Como un ejemplo general, el material adsorbente puede ser un material de tamiz molecular, como un material de tamiz molecular que tiene un tamaño de abertura de poro efectiod e 10 angstrom. Como un ejemplo específico, el material adsorbente puede ser un material de zeolita, como un material de tamiz molecular zeolita 13X con un tamaño de abertura de poro efectivo de 10 angstroms . Como otro ejemplo específico, el material adsorbente puede ser una zeolita 3A.
Cuando una cantidad suficiente de bióxido de carbono ha sido adsorbido en el material adsorbente dentro de la cámara de adsorción 44, el bióxido de carbono adsorbido puede ser liberado como la salida de bióxido de carbono 32 (Figura 1) por la forma de línea de fluido 38, por lo mismo regenerando el material adsorbente. Por ejemplo, cuando la concentración del bióxido de carbono en el escape 36 excede un valor de umbral predeterminado (por ejemplo, 2 por ciento en peso, 3 por ciento en peso, ó 5 por ciento en peso) , el bióxido de carbono adsorbido puede ser liberado para regenerar el material adsorbente.
Varias técnicas pueden ser usadas para liberar el bióxido de carbono adsorbido a partir del material adsorbente en la cámara de adsorción 44. Como un ejemplo, una cámara de desadsorción de vacío 46 (el cual puede ser el mismo como, o separado de, la cámara de adsorción 44) puede ser usado para desadsorber el bióxido de carbono a partir del material desadsorbente. Un vacío puede ser accionado en la cámara de desadsorción de vacío 46 (o la cámara de adsorción 44) . Por lo tanto, cuando el material adsorbente está listo para ser regenerado, la cámara de adsorción 44 puede ser sellada y el vacío puede ser extraído en la cámara de desadsorción 46 (o la cámara de adsorción 44) , por lo mismo extrayendo el bióxido de carbono a partir del material adsorbente. Un dedo frío puede ser colocado corriente debajo de la cámara de desadsorción 46 (o la cámara de adsorción 44) de tal forma que el bióxido de carbono desadsorbido se condensa en el dedo frío. Como una alternativa al dedo frío, la compresión puede ser usada para separar el bióxido de carbono desadsorbido.
Como otro ejemplo, el calor, como con energía de microondas, energía infrarroja o similar, pueden ser usados ¦ para liberar el bióxido de carbono adsorbido a partir del material adsorbente en la cámara de adsorción 44.
El intercambiador de calor 48 puede disminuir la temperatura del efluente de combustión gaseosa 28 antes al efluente de combustión gaseosa 28 que entra a la cámara de adsorción 44. El proceso de enfriamiento puede condensar vapor de agua dentro del efluente de combustión gaseosa 28, el cual puede entonces salir como agua 34 (Figura 1) por la forma de línea fluida 40.
Enfriar el efluente de combustión gaseosa 28 puede ser particularmente ventajoso cuando el subsistema de separación 16 emplea adsorción física. Específicamente, puede ser ventajoso enfriar el efluente de combustión gaseosa 28 a cierta temperatura del material adsorbente dentro de la cámara de adsorción 44 para incrementar la adsorción física. Como un ejemplo, el efluente de combustión gaseosa 28 puede ser enfriado para estar dentro de aproximadamente 20grados del material adsorbente. Como otro ejemplo, el efluente de combustión gaseosa 28 puede ser enfriado para estar dentro de aproximadamente 5 grados del material adsorbente. Como aún otro ejemplo, cuando el material adsorbente está en condiciones ambientales (25°C) , el efluente de combustión gaseosa 28 puede ser enfriado para a lo más aproximadamente 35°C (por ejemplo a aproximadamente 30°C) .
Como una alternativa para el intercambiador de calor 48 (o además del intercambiador de calor 48) , un movedor de aire 30 (Figura 1) , como un ventilador, puede introducir aire 22 (Figura 1) al efluente de combustión gaseoso 28 antes al subsistema de separación 16 o dentro del subsistema de separación 16. La introducción del aire ambiental 22 al efluente de combustión gaseosa 28 puede enfriar el efluente de combustión gaseosa 28, aunque enfriamiento adicional por la forma del intercambiador de calor 48 puede todavía ser requerido para lograr la caída de temperatura deseada del efluente de combustión gaseosa 28.
Ya que el aire ambiental 22 incluye solo aproximadamente 400 ppm de bióxido de carbono, introduciendo airea ambiental 22 al efluente de combustión gaseosa 28 puede diluir el contenido de bióxido de carbono del efluente de combustión gaseosa 28. En una expresión, la cantidad de aire ambiental 22 introducido al efluente de combustión gaseoso 28 puede ser controlada de tal forma que la concentración de bióxido de carbono dentro del efluente de combustión gaseosa 28 no cae abajo de . aproximadamente 12 por ciento en peso. En otra expresión, la cantidad de aire ambiental 22 introducido al efluente de combustión gaseoso 28 puede ser controlado de tal forma que la concentración de bióxido de carbono dentro del efluente de combustión gaseoso 28 no cae debajo de 10 por ciento en peso. En aún otra expresión, la cantidad , de aire ambiental 22 introducido al efluente de combustión gaseoso 28 puede ser controlado de tal forma que la concentración de bióxido de carbono dentro del efluente de combustión gaseoso 28 no cae abajo de 5 por ciento en peso.
De esta forma, el enfriamiento del efluente de combustión 28 puede incrementar la recolección de bióxido de carbono dentro de la cámara de adsorción 44 del subsistema de separación 16.
La cámara desecante opcional 50 puede remover cualquier agua restante en el efluente de combustión gaseoso 28 antes de que entre el efluente de combustión gaseosa 28 a la cámara de adsorción 44. El vapor de agua removido en la cámara desecante 50 puede ser sacado como agua 34 (Figura 1) por la forma de línea de fluido 40.
La cámara desecante 50 puede incluir un material desecante. Una variedad de materiales desecantes pueden ser adecuados para uso en la cámara desecante 50 para remover substancialmente toda el agua a partir del efluente de combustión gaseosa 28. Como un ejemplo general, el material desecante puede ser un material de tamiz molecular. Como un ejemplo específico, el material desecante puede ser un material de tamiz molecular con una estructura de alumino-silicato de metal alcalino que tiene una abertura de poro efectiva de tres Angstroms .
De esta forma, el intercambiador de calor 48 y la cámara desecante 50 puede remover substancialmente toda el agua (gas y líquido) originalmente contenido en el efluente de combustión gaseosa 28. El efluente de combustión 28 gaseoso seco resultante puede entonces ser pasado a la cámara de adsorción 44 donde el bióxido de carbono puede entonces ser separado a partir del efluente de combustión gaseoso 28.
Por consiguiente, el sistema descrito 10 puede usar un gas de proceso que contiene hidrocarburo 18 para producir fuentes múltiples de entrada potencial: energía eléctrica, bióxido de carbono y agua. Adicionalmente, el sistema descrito 10 puede ser usado para producir bióxido de carbono 32 en cualquier fuente 20 del gas de proceso que contiene hidrocarburo 18 (por ejemplo, metano) , por lo mismo funcionando como una tubería virtual que elimina la necesidad para transporte de larga distancia de bióxido de carbono, como por carga o tubería física. Por ejemplo, el sistema 10 o componentes del mismo (por ejemplo, el subsistema de combustión 14 y el subsistema de separación 16) puede ser montado en una plataforma móvil, como una cama de camión, donde se lleva al sistema 10 a ser móvil y capaz de ser implementado donde sea necesario.
Una modalidad alternativa del subsistema de separación descrito, generalmente designado 160 es mostrado en la figura 3. El subsistema de separación 160 puede incluir una unidad de movimiento de aire 162, un condensador 164, una cámara de desecante 166, una cámara de contacto 168, una cámara de vacío 170 y un ensamble de transferencia de calor 172. El subsistema de separación 160 puede incluir componentes y subsistemas adicionales sin alejarse del alcance de la presente descripción.
El subsistema de separación 160 puede ser suministrado con una mezcla gaseosa 174 por una fuente 176. La fuente 176 puede ser cualquier fuente de la mezcla gaseosa 174. La mezcla gaseosa 174 puede ser cualquier gas que contiene bióxido de carbono. Por ejemplo, la mezcla gaseosa 174 puede ser una mezcla gaseosa, y puede incluir bióxido de carbono así como también otros constituyentes, como vapor de agua, nitrógeno, oxígeno y similares.
La mezcla gaseosa 174 puede estar en una temperatura elevada con relación a las condiciones ambientales de tal forma que la mezcla gaseosa 174 contiene calor en exceso. En una expresión, la mezcla gaseosa 174 puede estar en una temperatura de por lo menos 25°C. En otra expresión, la mezcla gaseosa 174 puede estar en una temperatura de por lo menos 50 °C. En otra expresión, la mezcla gaseosa 174 puede estar en una temperatura de por lo menos 100°C. En otra expresión, la mezcla gaseosa 174 puede estar en una temperatura de por lo menos 200°C. En otra expresión, la mezcla gaseosa 174 puede estar en una temperatura de por lo menos 300°C. En otra expresión, la mezcla gaseosa 174 puede estar en una temperatura de por lo menos 400 °C. En aún otra expresión, la mezcla gaseosa 174 puede estar en una temperatura de por lo menos 500°C.
En una implementación, la fuente 176 puede ser el subsistema de combustión 14 (Figura 1) y mezcla gaseosa 174 puede ser el efluente de combustión 28 (Figura 1) del sistema descrito 10 (Figura 1) para producir bióxido de carbono.
En otra implementación, la fuente 176 puede ser una planta de energía y la mezcla gaseosa 174 puede ser el efluente a partir de la planta de energía. Por ejemplo, la planta de energía puede ser una planta de energía de combustión de hidrocarburo, como una planta de energía de gas natural, y la mezcla gaseosa 174 puede ser los subproductos de combustión de la planta de energía de combustión de hidrocarburo. Por lo tanto, la mezcla gaseosa 174 puede estar en una temperatura relativamente alta a condiciones ambientales, y puede incluir cantidades significativas de bióxido de carbono como un resultado de la reacción de combustión de oxígeno con el hidrocarburo. Opcionalmente, dispositivos de separación, como depuradores, pueden ser usados entre la fuente 176 y la unidad de movimiento de aire 162 para remover contaminantes (por ejemplo metales) a partir del efluente antes de que entre la mezcla gaseosa 174 en el subsistema de separación 160.
La unidad de movimiento de aire 162, mientras que opcional, puede facilitar la transferencia de la mezcla gaseosa 174 a partir de la fuente 176 al condensador 165. La unidad de movimiento de aire 162 puede ser un ventilador, un soplador o similar, y puede controlar el flujo (por ejemplo la velocidad de flujo) de la mezcla gaseosa 174 para el condensador 164. El uso de unidades de movimiento de aire múltiples 162 es también contemplado.
El condensador 164 puede recibir la mezcla gaseosa 174 a partir de la unidad de movimiento de aire 162, y puede condensar cualquier vapor de agua en la mezcla gaseosa 174 para sacar un gas parcialmente seco (si no totalmente) 178. Varios tipos de condensadores y configuraciones pueden ser usados, y está también contemplado el condensador de única etapa o multietapa.
El condensador 164 puede condensar vapor de agua en la mezcla gaseosa 174 por enfriar la mezcla gaseosa 174. El calor extraído a partir de la mezcla gaseosa 174 por el condensador 164 durante el enfriamiento puede ser transformado al ensamble de transferencia de calor 172 para uso adicional, como se describe con mayor detalle posteriormente.
De esta forma, el condensador 164 puede disminuir la temperatura de la mezcla gaseosa 174. En una manifestación, el condensador 164 puede disminuir la temperatura de la mezcla gaseosa 174 por al menos 10°C. En otra manifestación, el condensador 164 puede disminuir la temperatura de la mezcla gaseosa 174 por al menos 20°C. En otra manifestación, el condensador 164 puede disminuir la temperatura de la mezcla gaseosa 174 por al menos 30°C. En otra manifestación, el condensador 164 puede disminuir la temperatura de la mezcla gaseosa 174 por al menos 40°C. En otra manifestación, el condensador 164 puede disminuir la temperatura de la mezcla gaseosa 174 por al menos 50°C. En otra manifestación, el condensador 164 puede disminuir la temperatura de la mezcla gaseosa 174 por al menos 100°C. En otra manifestación, el condensador 164 puede disminuir la temperatura de la mezcla gaseosa 174 por al menos 15,0°C. En aún otra manifestación, el condensador 164 puede disminuir la temperatura de la mezcla gaseosa 174 por al menos 200°C.
El agua removida de la mezcla gaseosa 174 por el condensador 164 puede ser recolectada como un producto secundario. El agua recolectada puede entonces ser usada para cualquier propósito adecuado o descargada a un drenaje.
La cámara desecante 166 puede recibir el gas seco parcialmente 178 a partir del condensador 164, y puede sacar un gas substancialmente seco 180. La cámara desecante 166 puede incluir un material desecante para remover substancialmente toda el agua restante en el gas parcialmente seco 178.
Una variedad de materiales desecantes puede ser adecuada para uso en la cámara desecante 166 para remover substancialmente toda el agua a partir del gas substancialmente seco 178. Como un ejemplo general, el material desecante puede ser un material de tamiz molecular. Como un ejemplo específico, el material desecante puede ser un material de tamiz molecular con una estructura de alumino-silicato de metal alcalino que tiene una abertura de poro efectiva de tres angstroms. Como otro ejemplo específico, el material desecante puede ser (o puede incluir) zeolita 3A. Otros materiales desecantes pueden también ser usados, incluyendo materiales de tamiz molecular que tienen diferentes estructuras y/o tamaños de poro efectivos .
El material desecante puede llegar a ser agotado después de recolectar una cierta cantidad de agua y, por lo tanto, puede requerir regeneración. La regeneración del material desecante puede ser efectuada por aplicar calor al material desecante, como por la forma del ensamble de transferencia de calor 172, como se describe con mayor detalle posteriormente. Otras técnicas, como aplicar un vacio, pueden también ser usadas para regenerar el material desecante. Combinaciones de técnicas, como calor y vacío, están también contemplados.
El agua removida del gas parcialmente seco 178 por la cámara desecante 166 puede ser recolectado como un producto secundario . El agua recolectada puede entonces ser usada para cualquier propósitos adecuado o descargada a un drenaje.
De esta forma, el condensador 164 y la cámara desecante 166 pueden remover substancialmente toda el agua originalmente contenida en la mezcla gaseosa 174. El gas seco resultante 180 puede entonces ser usado para recolección de bióxido de carbono.
La cámara de contacto 168 puede recibir gas seco 180 a partir de la cámara desecante 166, y puede sacar un gas seco libre substancialmente de bióxido de carbono 182. La cámara de contacto 168 puede incluir un material adsorbente que adsorbe bióxido de carbono a partir del gas seco 180.
Una variedad de materiales adsorbentes pueden ser adecuados para uso en la cámara de contacto 168 para adsorber bióxido de carbono a partir del gas seco 180. Como un ejemplo, el material adsorbente puede ser un material de tamiz molecular, como un material de tamiz molecular que tiene una abertura de poro abierta efectiva de 10 Angstroms. Como otro ejemplo, el material de tamiz molecular puede ser un material de zeolita, como zeolita 13X.
Cuando una cantidad suficiente de bióxido de carbono ha sido adsorbida al material adsorbente dentro de la cámara de contacto 168, el bióxido de carbono adsorbido puede ser liberado (desadsorbido) a partir del material adsorbente para formar la corriente de salida del bióxido de carbono 184. El proceso de desadsorber el bióxido de carbono adsorbido a partir del material adsorbente puede regenerar el material adsorbente, por lo mismo permitiendo uso adicional del material adsorbente.
El bióxido de carbono adsorbido puede ser desadsorbido a partir del material adsorbente en la cámara de contacto 168 por someter el material adsorbente a vacío. Opcionalmente, puede ser suministrado calor a la cámara de contacto 168 para calentar el material adsorbente (y bióxido de carbono adsorbido) , como por el ensamble de transferencia de calor 172, para además promover la desadsorción del bióxido de carbono a partir del material adsorbente.
Como un ejemplo, la cámara de contacto 168 puede ser sellada substancialmente para el flujo de gas. Entonces, puede ser aplicado vacío a la cámara de contacto 168 por la forma de cámara de vacío 170. Por lo tanto, el vacío aplicado y calor (opcional) pueden facilitar la liberación (desadsorción) del bióxido de carbono a partir del material adsorbente en la cámara de contacto 168 a la cámara de vacío 170, como se muestra por la flecha 186.
Como otro ejemplo, la cámara de contacto 168 y la cámara de contacto 170 puede ser uno y el mismo. Por lo tanto, cuando el material adsorbente está listo para ser regenerado, la cámara de adsorción 168/cámara de vacío 170 pueden ser sellados. Entonces, puede ser aplicado vacío, por lo mismo extrayendo bióxido de carbono a partir del material adsorbente.
El bióxido de carbono liberado a partir del material adsorbente puede ser convertido a sólido usando cualquier técnica adecuada. Por ejemplo, el bióxido de carbono liberado a partir del material adsorbente puede ser convertido a un sólido usando una superficie fría 188, como un dedo frío. La superficie enfriada 188 puede ser colocada dentro de la cámara de vacío 170, como se muestra en la Figura 3. Alternativamente, la superficie enfriada 188 puede ser colocada corriente debajo de la cámara de vacío 170. Calentamiento subsiguiente puede entonces ser usada para liberar el bióxido de carbono a partir de la superficie enfriada 188 como un gas.
La superficie enfriada 188 puede ser enfriada por una bomba criogénica 190 que circula un líquido frío a través de la superficie enfriada 188. La superficie enfriada 188 puede ser enfriada a una temperatura que es suficientemente baja (por ejemplo, aproximadamente -78°C o menos) para provocar que el bióxido de carbono gaseoso solidifique en la superficie enfriada 188.
La corriente de salida de bióxido de carbono 184, la cual puede ser un gas, un sólido o un líquido, puede ser enviada para almacenamiento, para uso corriente abajo, o para transporte (por ejemplo a un sitio de trabajo) .
El ensamble de transferencia de calor 172 puede acoplar térmicamente el condensador 164 a uno , o más subsistemas diferentes para utilizar el calor recolectado en el condensador 164. Como un ejemplo, el ensamble de transferencia de calor 172 puede acoplar térmicamente el condensador 164 a la cámara desecante 166. Como otro ejemplo, el ensamble de transferencia de calor 172 puede acoplar térmicamente el condensador 164 a la cámara de contacto 168. Como otro ejemplo, el ensamble de transferencia de calor 172 puede acoplar térmica y selectivamente el condensador 164 a tanto la cámara desecante 166 y la cámara de contacto 168.
El ensamble de transferencia de calor 172 puede incluir una línea de fluido 192, una bomba. 194, intercambiadores de calor 196, 198, 200 y opcionalmente un disipador de calor 202. El primer intercambiador de calor 196 puede ser asociado con el condensador 164, y puede recolectar calor a partir de la mezcla gaseosa 174 en el condensador 164. El segundo intercambiador de calor 198 puede ser asociado con la cámara desecante 166, y puede transferir calor a la cámara desecante 166, como durante regeneración del material desecante. El tercer intercambiador de calor 200 puede ser asociado con la cámara de contacto 168 y puede transferir calor a la cámara de contacto 168, como durante la desadsorción de bióxido de carbono a partir del material adsorbente .
La línea de fluido 192 puede acoplar fluidamente el primer intercambiador de calor 196 con el segundo y tercer intercambiadores de calor 198, 200. La bomba 194 puede circular un fluido de enfriamiento (por ejemplo, agua, glicol o similares) a través de la línea de fluido 192 de tal forma que el fluido de enfriamiento recolecta el calor del primer intercambiador de calor 196 y transfiere calor a uno o más subsistemas diferentes. Por ejemplo, el fluido de enfriamiento puede transferir calor recolectado a la cámara desecante 166 por la forma del segundo intercambiador de calor 198 y/o a la cámara de contacto 168 por la forma del tercer intercambiador de calor 200.
Una primera válvula 204 puede ser acoplada a la línea de fluido 192 próxima a la cámara desecante 166 para controlar el fluido de fluido de enfriamiento al segundo intercambiador de calor 192. Una línea de desviación 206 puede ser proporcionada para desviar el segundo intercambiador de calor 198 cuando la primera válvula 204 es cerrada .
Una segunda válvula 208 puede ser acoplada a la línea de fluido 192 próxima a la cámara de contacto 168 para controlar el fluido de enfriamiento al tercer intercambiador de calor 200. Una línea de desviación 210 puede ser proporcionada para desviar el tercer intercambiador de calor 200 cuando se cierra la segunda válvula 208.
De esta forma, las válvulas 204, 208 pueden ser accionadas selectivamente para controlar cuando se aplica calor a la cámara desecante 106 y la cámara de contacto 168, respectivamente .
La línea de fluido 192 puede también estar en comunicación fluida con el disipador de calor 202. El disipador de calor 202 puede remover calor residual a partir del fluido de enfriamiento antes de que se haga recircular el fluido de enfriamiento de nuevo a a través del ensamble de transferencia de calor 172. Los ensambles de transferencia de calor que no recirculan el fluido dé enfriamiento son también contemplados .
Con referencia a la Figura 4, otra modalidad del sistema descrito para producir bióxido de carbono, generalmente designado 100, puede ser implementado en un sitio de recuperación de aceite incrementado. El sistema 100 puede incluir un separador de aceite/gas 102 (el cual sirve como un subsistema de recolección de gas de proceso) , un subsistema de combustión 104 y un subsistema de separación 106, así como también un separador opcional 108 y un subsistema de inyección de presurización 110.
El separador de aceite/gas 102 puede recibir una mezcla de aceite y gas a partir de un pozo de producción 112, y puede separar la mezcla en un componente de aceite 114 y un componente de gas 116. El componente de gas 116 a partir del separador de aceite/gas 102 puede ser el gas de proceso del sistema 100.
De esta forma, el gas de proceso 116 puede incluir metano, bióxido de carbono y agua, entre otros constituyentes posibles. El componente de bióxido de carbono del gas de proceso 116 puede incluir bióxido de carbono que se encuentra en forma natural, así como también bióxido de carbono recuperado del pozo 112 como resultado del proceso EOR.
El separador de aceite/gas 102 puede suministrar el gas de proceso 116 al subsistema de combustión 104. Por ejemplo, una línea de fluido 118 (la cual puede ser controlada por una válvula 120) puede acoplar fluida y selectivamente el separador de aceite/gas 102 con el subsistema de combustión 104 de tal forma que el gas de proceso recolectado 116 puede dirigir el flujo al subsistema de combustión 104.
Alternativamente, un separador 108 puede ser interpuesto entre el separador de aceite/gas 102 y el subsistema de combustión 104. El separador 108 puede recibir el gas de proceso 116 por la forma de la línea de fluido 122 (la cual puede ser controlada por una válvula 124) , y puede separar (por lo menos parcialmente) el bióxido de carbono a partir del metano. El bióxido de carbono separado puede ser enviado al subsistema de inyección de presurización 110 por la forma de línea de fluido 126 para inyección en el pozo de inyección 128. El metano separado puede ser enviado al subsistema de combustión 104 por la forma de línea de fluido 130.
El separador opcional 108 puede emplear cualquier técnica disponible para separar el bióxido de carbono a partir del metano en el gas de proceso 116.
Como un ejemplo, el separador 108 puede emplear flujo de vórtex para efectuar la separación del bióxido de carbono a partir del metano. Por ejemplo, el separador 108 puede incluir un separador de vórtex estático y el gas de proceso 116 puede ser bombeado en el separador de vórtex de tal forma que se induce una trayectoria de flujo de vórtex, por lo mismo provocando la separación del bióxido dé carbono a partir del metano debido a las diferencias en los pesos moleculares de bióxido de carbono y metano.
Como otro ejemplo, el separador 108 puede emplear licuefacción para efectuar la separación del bióxido de carbono a partir del metano. Por ejemplo, el separador 108 puede incluir un recipiente de presión y una bomba, en donde la bomba bombea el gas de proceso 116 en el recipiente de presión en una presión suficiente para separar el gas de proceso 116 en una fracción líquida y una fracción gaseosa. La fracción líquida, la cual puede estar comprendida principalmente de bióxido de carbono, puede entonces ser fácilmente separada de la fracción gaseosa.
Como aún otro ejemplo, el separador 108 puede emplear fisiadsorción para efectuar la separación del bióxido de carbono a partir del metano, similar a los procesos de separación usados por los subsistemas de separación 16, 160 (Figuras 2 y 3) . Por ejemplo, el separador 108 puede incluir un material adsorbente, como zeolita. El gas de proceso 116 puede ser puesto en contacto con el material adsorbente de tal forma que el bióxido de carbono en el gas de proceso 116 se adsorbe sobre el material adsorbente, dejando el metano en el gas de proceso 116. El bióxido de carbono adsorbido puede entonces ser liberado a partir del material adsorbente por calor o vacío, por lo mismo regenerando el material adsorbente. La fisiadsorción es descrita con mayor detalle posteriormente .
En este punto, aquellos expertos en la técnica apreciarán que la decisión para usar el separador 108 opcioinal puede ser accionado por condiciones de operación (por ejemplo, composición de gas de proceso) y economía de sistema total. En algunas situaciones puede ser más eficiente usar el separador opcional 108, mientras que en otras situaciones puede ser más eficiente pasar el gas de proceso 116 al subsistema de combustión 104 sin separación (es decir, para permitir al componente de bióxido de carbono del gas de proceso 116 pasar a través del subsistema de combustión 104) .
El subsistema de combustión 104 puede recibir el gas de proceso 116 (o la corriente de metano separada 130) puede mezclar el gas de proceso 116 con aire ambiental 132 (lo cual puede ser suministrado por la forma de línea de fluido 134) para introducir oxígeno al gas de proceso 116 (si es necesario), y puede quemar el gas de proceso 116. El proceso de combustión puede generar energía eléctrica 136 y puede sacar un efluente de combustión gaseoso 138.
La energía eléctrica 136 generada por el subsistema de combustión 104 puede ser usada para energetizar los varios componentes del sistema 10, como el separador de aceite/gas 102, el subsistema de separación 106, el separador opcional 108, el subsistema de inyección de presurización 110 y/o la unidad de movimiento de aire 140. Alternativamente (o adicionalmente) , la energía eléctrica 136 generada por el subsistema de combustión 104 puede ser enviada a la rejilla eléctrica 142. Por lo tanto, la energía eléctrica 136 generada por el subsistema de combustión 104 puede ser una de las varias fuentes de entrada del sistema descrito 100.
El efluente de combustión gaseoso 138 puede opcionalmente ser mezclado con aire ambiental 132 (por la forma de unidad de movimiento de aire 140) , como se describe anteriormente en conexión con el sistema 10, y puede ser enviado al subsistema de separación 106, el cual puede separar bióxido de carbono y agua a partir del efluente de combustión gaseoso 138. El subsistema de separación 106 puede ser configurado como se describe anteriormente en conexión con subsistemas de separación 16, 160 (Figuras 2 y 3) .
El agua 144 separada del efluente de combustión gaseosa 138 en el subsistema de separación 106 puede ser enviada a la recolección de agua (por ejemplo un recipiente de almacenamiento o tubería) por la forma de - una línea de fluido 146. Por lo tanto, el agua 144 producida en el subsistema de separación 106 puede proporcionar una fuente de entrada adicional del sistema descrito 100. Alternativamente, el agua 144 puede ser descargada (por ejemplo a un drenaje) .
El bióxido de carbono (línea de fluido 148) separado del efluente de combustión gaseado 138 en el subsistema de separación 106 puede ser enviado al subsistema de inyección de presurización 110, el cual puede inyectar el bióxido de carbono en el pozo de inyección 128. El subsistema de inyección de presurización 110 puede combinar el bióxido de carbono (línea de fluido 148) separado del efluente de combustión gaseoso 138 con el bióxido de carbono (línea de fluido 126) opcionalmente separado del gas de proceso 116 en el separador 108.
El equilibrio del efluente de combustión gaseoso 138 (por ejemplo nitrógeno, oxígeno) que saca el subsistema de separación 106 puede ser liberado como escape 150. El escape 150 puede estar substancialmente libre de bióxido de carbono, metano y agua.
Por consiguiente, el sistema descrito 100 puede reciclar bióxido de carbono inyectado en un pozo de inyección EOR 128, y puede usar el metano extraído a partir del pozo de producción 112 para producir energía y cantidades adicionales de bióxido de carbono. Por lo tanto, el sistema descrito 100 puede producir el bióxido de carbono en sitio requerido para EOR, por lo mismo reduciendo o eliminando el alto costo asociado con transportar bióxido de carbono a sitios EOR.
Con referencia a la Figura 5, se describe un método 300 para producir bióxido de carbono. El método 300 puede iniciar en el bloque 302 con la etapa de proporcionar una fuente de gas de proceso que contiene hidrocarburo.
En el bloque 304, el gas de proceso que contiene hidrocarburo puede ser quemado para generar un efluente de combustión gaseoso (una mezcla gaseosa) y energía eléctrica. La combustión puede ocurrir en la presencia de oxígeno, como por mezclar el aire ambiente con el gas de proceso que contiene hidrocarburo. La etapa de combustión puede convertir la mayoría (si no es que todo) del hidrocarburo en el gas de proceso que contiene hidrocarburo en bióxido de carbono y agua .
En el Bloque 306, el bióxido de carbono puede ser separado a partir del efluente de combustión gaseoso. El bióxido de carbono separado puede ser recolectado para uso, venta o secuestro. Adicionalmente, puede ser ^separada agua a partir del efluente de combustión gaseoso. El componente de agua puede ser recolectado para uso o venta, o puede ser descargado. El escape a partir de la etapa de separación (Bloque 306) puede ser substancialmente libre de bióxido de carbono y agua, y puede ser liberado a la atmósfera.
Por consiguiente, el método descrito 300 puede producir bióxido de carbono (así como también agua y energía eléctrica) en cualquier fuente de gas de proceso que contiene hidrocarburo, por lo mismo reduciendo o eliminando los costos asociados con transportar bióxido de carbono.
Con referencia a la Figura 6, también se describe un método, generalmente designado 350, para separar bióxido de carbono a partir de una mezcla gaseosa. El método de separación 350 puede iniciar en el bloque 352 con la etapa de obtener una mezcla gaseosa que contiene bióxido de carbono. Como se describe anteriormente, la mezcla gaseosa puede ser el fluente de combustión gaseosa generado usando el método descrito 300 (Figura 5) para producir bióxido de carbono. El uso de mezclas gaseosas que contienen bióxido de carbono es también contemplado.
Como se muestra en el Bloque 354, el calor en exceso puede ser removido de la mezcla gaseosa. El calor en exceso puede ser removido en un condensador, lo cual puede también remover benéficamente algo (si no es que todo) el vapor de agua a partir de la mezcla gaseosa. Agua residual puede ser removida a partir de la mezcla gaseosa usando un desecante, como se muestra en el Bloque 356, para producir una mezcla gaseosa substancialmente seca.
El bióxido de carbono a partir de la mezcla gaseosa seca puede ser adsorbido en un material adsorbente, como se muestra en el bloque 358. Entonces, como se muestra en el bloque 360, el bióxido de carbono adsorbido puede ser desadsorbido, como por vacío y/o calor. El bióxido de carbono desadsorbido puede ser convertido en un soplido, como se muestra en el Bloque 362, y el bióxido de carbono puede ser recolectado, como se muestra en el bloque 364.
Como se muestra en el bloque 366, el calor en exceso removido de la mezcla gaseosa en el bloque 354 puede ser usado para regenerar el desecante y/o el material adsorbente. Usar el calor recolectado en el bloque 354 durante otras etapas del método 350 es también contemplado.
Por consiguiente, el método de separación descrito 350 puede facilitar la separación de bióxido de carbono a partir de una mezcla gaseosa. El método de separación 350 puede recolectar calor en exceso a partir de una mezcla gaseosa que contiene bióxido de carbono- calor el cual debe ser removido de cualquier forma- y puede usar el calor recolectado en conexión con uno o más subsistemas diferentes, por lo mismo reduciendo las necesidades de energía totales. Como tal, el método de separación 350 puede ser útil en varias aplicaciones, incluyendo el método descrito 300 para producir bióxido de carbono.
Aunque varias modalidades del sistema y método descrito para producir bióxido de carbono descrito han sido mostradas y descritas, puede ocurrírseles modificaciones a aquellos expertos en la técnica ante lectura de la descripción. La presente solicitud incluye las modificaciones y es limitada solamente al alcance de las reivindicaciones.
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (20)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :
1. Un método para producir bióxido de carbono, caracterizado porque comprende las etapas de: proporcionar una mezcla gaseosa que comprende bióxido de carbono y agua; remover por lo menos una porción del agua a partir de la mezcla gaseosa para formar una mezcla gaseosa substancialmente seca; y adsorber por lo menos una porción del bióxido de carbono a partir de la mezcla gaseosa seca en un material adsorbente .
2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de proporcionar la mezcla gaseosa comprende : proporcionar un gas de proceso el cual comprende un hidrocarburo; y quemar el hidrocarburo para generar la mezcla gaseosa.
3\ El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el gas de proceso es gas natural.
4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa para remover el agua comprende remover calor a partir de la mezcla gaseosa para condensar el agua.
5. El método de conformidad con la reivindicación 5 4, caracterizado porque la etapa de remover el agua comprende transferir por lo menos una porción del agua a un material desecante.
6. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque además comprende transferir por lo 10 menos una porción del calor removido al material desecante.
7. El método conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el material desecante comprende un material de tamiz molecular.
8. El método de conformidad con cualquiera de las 15 reivindicaciones 1-7, caracterizado porque además comprende la etapa de desadsorber el bióxido de carbono adsorbido a partir del material adsorbente.
9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la etapa de desadsorber el bióxido de 20 carbono adsorbido comprende aplicar por lo menos uno de vacío y calor.
10. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque : además comprende la etapa de convertir el bióxido de carbono •25 desadsorbido a partir de un gas a un sólido.
11. Un sistema para producir bióxido de carbono a partir de una mezcla gaseosa, la mezcla gaseosa comprende bióxido de carbono y agua, caracterizado porque comprende: un condensador para remover calor a partir de la mezcla gaseosa, en donde el condensador condensa por lo menos una porción del agua en la mezcla gaseosa; un material desecante para remover una cantidad adicional dél agua a partir de la mezcla gaseosa para producir un gas substancialmente seco; un material adsorbente para adsorber por lo menos una porción del bióxido de carbono a partir del gas seco; y un ensamble de transferencia de calor para recolectar el calor removido a partir de la mezcla gaseosa al condensador y transferir el calor.
12. Un sistema de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el ensamble de transferencia de calor transfiere el calor a por lo menos uno del material desecante y el material adsorbente.
13. Un sistema para producir bióxido de carbono caracterizado porque comprende: un subsistema de recolección configurado para recolectar un gas de proceso, el gas de proceso que comprende un hidrocarburo; un subsistema de combustión configurado para quemar hidrocarburo en el gas de proceso y sacar un efluente de combustión gaseosa, en donde el efluente de combustión gaseosa comprende bióxido de carbono y agua; y un subsistema de separación configurado para separar el bióxido de carbono a partir del efluente de combustión gaseoso.
14. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el gas de proceso es gas natural .
15. El método de conformidad con la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque el subsistema de combustión comprende por lo menos uno de un motor de combustión interna y una turbina.
16. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el subsistema genera energía eléctrica.
17. El sistema de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque la energía eléctrica es suministrada a por lo menos uno de un subsistema de recolección y el subsistema de separación.
18. El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el subsistema de separación es además configurado para separar el agua a partir del efluente de combustión gaseosa.
19. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el subsistema de separación comprende un material adsorbente.
20. El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el subsistema de separación comprende un intercambiador de calor, y en donde el intercambiador de calor disminuye una temperatura del efluente de combustión gaseoso antes a que el efluente de combustión gaseoso está en contacto con el material adsorbente .
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