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PT98200B - Processo e instalacao para a producao simultanea de metano e monoxido de carbono - Google Patents

Processo e instalacao para a producao simultanea de metano e monoxido de carbono Download PDF

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PT98200B
PT98200B PT98200A PT9820091A PT98200B PT 98200 B PT98200 B PT 98200B PT 98200 A PT98200 A PT 98200A PT 9820091 A PT9820091 A PT 9820091A PT 98200 B PT98200 B PT 98200B
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Jean Billy
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L Air Liquide Sa P L Et L Exp
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Description

DESCRIÇÃO
DA
PATENTE DE INVENÇÃO
N.° 98 200
REQUERENTE: l'air liquide, societe anonyme pour l'etude et L'EXPLOITATION DES PROCEDES GEORGES CLAUDE, francesa, com sede em 75, Quai dOrsay, 75321 Paris Cédex 07, França.
EPÍGRAFE:
PROCESSO E INSTALAÇÃO PARA A PRODUÇÃO SIMULTÂNEA DE METANO E MONÔXIDO DE CARBONO
INVENTORES:
Jean Billy
Reivindicação do direito de prioridade ao abrigo do artigo 4.° da Convenção de Paris de 20 de Março de 1883.
França em 04 de Julho de 1990, sob o nQ 90 08 464.
INPI. MOD. 113 RF 16732
Descrição referente à patente de invenção de L'AIR LIQUIDE, SOCIETE ANONYME POUR L'ETUDE ET L'EXPLOITATION DES PROCEDES GEORGES CLAUDE, francesa, industrial e comercial, com sede em 75, Quai dOrsay, 75321 Paris
Cedex 07, França, (inventor: Jean
Billy, residente na França), para:
PROCESSO E INSTALAÇÃO PARA A PRODUÇÃO
SIMULTÂNEA DE METANO E MONÓXIDO DE
CARBONO.
DESCRIÇÃO
A presente invenção refere-se à produção de metano e monóxido de carbono. Refere-se, em primeiro lugar, a um processo de produção simultânea de metano e de monóxido de carbono a partir de um gás tratado constituido esseneialmente por estes dois compostos e hidrogénio, do tipo em que o gás tratado é arrefecido e parcialmente condensado para formar uma fase vapor e uma fase líquida, a fase líquida é expandida, vaporizada, aquecida e introduzida numa coluna de eliminação de hidrogénio; o líquido da cuba desta coluna é sob-arrefecido, expandido e dividido em várias correntes; uma destas correntes é vaporizada e aquecida até à sua temperatura de orvalho e introduzida numa coluna de separação CÕ/CH^, e uma outra destas correntes ê introduzida nesta mesma coluna a uma temperatura próxima da temperatura de bolha; e fornece-se uma fonte de frio por intermédio de um ciclo frigorífico exterior.
Na técnica habitual, as referidas correntes são em número de dois e alimentam-se por consequência, em dois pontos da coluna de separação C0/CH4 . Constata-se que o diagrama de permuta de calor (entalpinas em ordenadas, temperaturas em absissas)
da troca de calor indirecta em contra corrente que serve para efectuar os diversos arrefecimento, vaporizações e aquecimentos, ê muito aberto na parte quente, sendo os desvios da temperatura da ordem de 15eC na extremidade quente. Isto corresponde a uma irreversibilidade relativamente importante do processo, e esta invenção tem por objectivo reduzir esta irreversibilidade afim de tornar o conjunto de tratamento mais económico do ponto de vista dos gastos de energia.
Assim, esta invenção tem eomo objectivo um processo do tipo referido, caracterizado por o líquido da cuba subarrefecido e expandido ser dividido em três correntes, estando a tereeira corrente vaporizada e aquecida atê uma temperatura intermediária entre as referidas temperaturas de orvalho e de bolha e introduzida a esta temperatura intermediária na coluna de separação CO/CH^.
Outras características são as seguintes:
- a referida fase de vapor ê lavada com metano líquido numa terceira coluna para produzir gás de cabeça constituído essencialmente por hidrogénio e um líquido de cuba, sendo este último igualmente expandido e introduzido na coluna de eliminação de hidrogénio, sendo uma parte do metano líquido produzido na cuba da coluna de separação CO/CH utilizaZJ.
da para efectuar a lavagem com metano;
- o ciclo de refrigeração é um ciclo ao monóxido de carbono, sendo o monóxido de carbono necessário para o funcionamento deste ciclo retirado da produção da cabeça da coluna de separação CO/CH^.
Esta invenção tem igualmente por objectivo uma instalação para pôr em funcionamento o tal processo. Esta instalação inclui um permutador de calor, um separador de fases, uma coluna de eliminação de hidrogénio e uma coluna de separação CO/CH^; meios para arrefecer e condensar pareialmente o gás tratado e o introduzir no separador de fase para formar uma fase vapor e uma fase líquida; meios para expandir, vaporizar e aquecer a fase líquida e introduzi-la na coluna de eliminação de hidrogénio ; meios para subarrefecer, expandir e dividir em várias correntes' o líquido da cuba desta coluna; meios para aqueeer uma destas correntes até à sua temperatura de orvalho e introduzi-la na coluna de separação CO/CH^; meio°s para introduzir uma outra corrente nesta mesma coluna a uma temperatura
fonte de frio; e ê caracterizada por o referido líquido da cuba subarrefecido e expandido ser dividido em três correntes, e por terem sido previstos meio para vaporizar a terceira corrente até uma temperatura intermediária entre as temperaturas do orvalho e de bolha e por se introduzir a esta temperatura intermediária na eoluna de separação co/ch4.
Um exemplo de uma forma de realização desta invenção é, em seguida, descrito relativamente ao desenho anexo no qual a figura única representa esquemáticamente uma instalação de produção de CO e de. CH^ conforme esta invenção.
A instalação representada no desenho é constituída esseneialmente por um permutador de calor indirecto 1 de circulação em contra=corrente dos fluidos em relação à permuta térmica, um separador“de fases 2, uma coluna 3 de lavagem com metano, uma coluna 4 de eliminação de hidrogénio e uma coluna 5 de separação CO/CH^. As pressooes indicadas abaixo são as pressões absolutas aproximadas e, como as temperaturas indicadas, são apenas fornecidas a título de exemplos numéricos.
gás tratado (GT) é uma mistura gasosa constituída, esseneialmente, po hidrogénio, monóxido de carbono e metano. São provenientes por exemplo do pré-arrefecimento atê uma temperatura de -1402C de um gás de transformação catalítica de hidrocarbonetos, sendo os outros constituintes eliminados por condensação durante este pré-arrefecimento.
gás tratado chega a uma pressão aproximada de 26 bars â instalação por intermédio de uma conduta 6, atravessa o permutador 1 da sua extremidade quente até à extremidade fria, donde sai a uma temperatura de -1802C, parcialmente condensado, para ser separado numa fase líquida e numa fase vapor num separador 2.
A fase vapor é enviada, por intermédio de uma conduta 7, para a cuba da coluna de lavagem 3, a qual é alimentada na cabeça por metano líquido e é mantida próxima da isotermia sobre toda a sua altura por intermédio de condensadores 8 e 9 colocados em alturas apropriadas.
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Uma corrente de hidrogénio gasoso isenta de CO e contendo aproximadamente 1% de CH^ ê produzida na coluna via uma conduta 10, e o líquido da cuba, constituído essencialmente por CO e CH^ mas contendo uma pequena fracção de hidrogénio dissolvido ê expandida numa válvula de expansão 11 e introduzida na cabeça da coluna 4, a qual funciona aproximadamente 10 bars.
A fase líquida recolhida no separador 2 ê expandida até 10 bars numa válvula de expansão 12, vaporizada e aquecida da extremidade fria à extremidade quente do permutador 1, e introduzida a uma altura intermediária na coluna 4.
A coluna 4, aquecida na cuba por uma caldeira 13, produz na cabeça um gás constituído por hidrogénio contendo uma pequena fracção de CO e CH^, e na cuba uma mistura líquida destes dois compostos, isentos de hidrogénio. Este líquido é subarrefecido desde a extremidade quente até à extremidade fria do permutador 1, expandido até 2,6 bars numa válvula de expansão 14 e dividido em 3 correntes:
- uma primeira corrente, veiculada por uma conduta 15, ê vaporizada e aquecida desde a extremidade fria até à extremidade quente do permutador até à sua temperatura de orvalho TO, isto é -1502C, e introduzida a esta temperatura a uma altura intermediária da coluna 5;
- Uma segunda corrente, transportada por uma coluna 16 é directamente introduzida na coluna 5 a uma temperatura próxima da sua temperatura de bolha Tb, ou seja a aproximadamente -1802C, e portanto acima da primeira corrente; e
- uma terceira corrente, veiculada por uma conduta 17, é vaporizada e aquecida no permutador 1, até uma temperatura intermediária Ti compreendida entre To e Tb; a esta temperatura Ti, a corrente sai do permutador e é introduzida na coluna 5 entre as duas alimentações a To e Tb; a temperatura Ti é próxima da média das temperaturas To e Tb, ou seja da ordem de -1652C.
A coluna 5 inclui um condensador de cabeça 18 e um aquecedor de cuba 19. Produz na cabeça, por intermédio de uma conduta 20, CO gasoso, e na cuba, por intermédio de uma conduta 21, CH^ líquido. Uma parte deste metano ê retirado por intermédio
de uma conduta 22, comprimido por uma bomba 23 e, depois subarrefecido, (não representado) a -180^0, enviado para o topo da coluna 3, e o resto evacuado por intermédio de uma conduta 24, constitui a produção de metano da instalação.
Fornece-se uma fonte de frio à instalação por um ciclo de CO funcionando entre uma pressão elevada de 28 bars e uma pressão baixa de 2,5 bars. Representou-se apenas sobre o desenho alguns elementos deste cielo, a saber, os condensadores 13 e 19 utilizados como aquecedores nas cubas das colunas 4 e 5 os evaporadores 8 e 9 utizados como condensadores na coluna 3, um evaporador 18 utilizado com um condensador de cabeça da coluna 5 e o evaporador 25 previsto na parte fria do permutador 1. 0 monóxido de carbono necessário ao bom funcionamento deste ciclo ê retirado da produção de CO da instalação, isto ê, de uma conduta 26 que ê ligada à conduta 20.
Relativamente a uma instalação idêntica sem a conduta 17, os ganhos em energia de compressão do CO do ciclo ê da ordem de 8%. Isto traduz-se nomeadamente por um diagrama de troca de calor nitidamente mais estreito na parte quente do permutador 1.

Claims (3)

  1. Processo para a produção simultânea de metano e monóxido de carbono a partir de um gás tratado constituído essencialmente por estes dois componentes a hidrogénio, do tipo no qual o gás tratado (GT) é arrefecido e parcialmente condensado para formar uma fase de vapor e uma fase líquida, a fase líquida é expandida, vaporizada, re-aquecida e introduzida numa coluna de eliminação de hidrogénio, o líquido da cuba desta coluna ê sub-arrefecido, expandido e dividido em várias correntes, sendo uma destas correntes vaporizada e re-aquecida atê à sua temperatura de orvalho (To) e introduzida numa mu·** coluna de separação CO/CH^, e uma outra destas correntes é introduzida nesta mesma coluna à temperatura de ebulição aproximadamente (Te) e em que se fornece um pouco de frio por meio de um ciclo frigorífico exterior, caracterizado por o referido líquido da cuba sub-arrefecido e expandido ser dividido em três correntes, sendo a terceira corrente vaporizada e re-aquecida até a uma temperatura intermediária (Ti) entre as referidas temperaturas de orvalho e de ebulição e introduzida a esta temperatura intermediária na coluna de separação CO/CH^.
  2. 2Processo de acordo com a reinvindicação 1, caracterizado por a referida fase vapor ser lavada com metano líquido numa terceira coluna para produzir um gás de topo constituído essencialmente por hidrogénio e um líquido de cuba, sendo este último igualmente expandido e introduzido na coluna de eliminação de hidrogénio, sendo uma parte do metano líquido produzido na cuba da coluna de separação CO/CH^ utilizada para efectuar a lavagem com o metano.
  3. 3^
    Processo de acordo com as reinvindicações 1 ou 2, caracterizado por o ciclo frigorífico ser um ciclo de monóxido de carbono, sendo 0 monóxido de carbo necessário para o funcionamento deste ciclo retirado antecipadamente da produção do topo da coluna de separação CO/CH^.
    Instalação para a produção simultânea de metano e monóxido de carbono a partir de um gás tratado constituído essencialmente por estes dois compostos e hidrogénio, do tipo constituído por um permutador de calor, um separador de fases, uma coluna de elimenação de hidrogénio e uma coluna de separação CO/CH^ , meios para arrefecer e condensar parcialmente o gás tratado (GT) e introduzi-lo no separador de fases para formar uma fase vapor e uma fase líquida, meios para expandir, vaporizar e re-aquecer a fase líquida e introduzi-la na coluna de eliminação de hidrogénio, meios para sub-arrefeeer, expandir e dividir em várias correntes o líquido da cuba nesta coluna, meios para re-aquecer uma destas correntes atê â sua temperatura de orvalho (To) e introduzi-la na coluna de separação CO/CH^ , meios para introduzir outra destas correntes nesta mesma coluna à sua temperatura de ebulição aproximadamente (Te) e um ciclo frigorífico que fornece um pouco de frio, caracterizada por o referido líquido da cuba sub-arrefecido e expandido ser dividido em três correntes, e por serem previstos meios para vaporizar e re-aquecer a terceira corrente até uma temperatura (Ti) intermediária entre as temperaturas de orvalho (To) e de ebulição (Te) e por a introduzir a esta temperatura intermediária na coluna de separação CO/CH^.
    Instalação de acordo com a reinvindicação 4, caracterizada por ser constituída por uma coluna de lavagem com metano da referida fase vapor, meios para expandir o líquido da cuba desta coluna, meios para introduzir este líquido expandido na coluna de eliminação de hidrogénio e meios para comprimir e introduzir no topo da coluna de lavagem uma parte do metano líquido produzido na cuba da coluna de separação CO/CH^.
    6ã
    Instalação de acordo com a reinvindicação 4 ou 5, caracterizado por o ciclo frigorífico ser um ciclo de monóxido de carbono, sendo o monóxido de carbono necessário para o funcionamento deste ciclo retirado antecipadamente da produção do topo da coluna de separação CO/CH^.
    A requerente reivindica a prioridade do pedido de patente francês apresentado em 04 de Julho de 1990, sob o ne 90.08464.
    Lisboa, 03 de Julho de 1991
    RESUMO
    PROCESSO E INSTALAÇAO PARA A PRODUÇÃO SIMULTÂNEA DE METANO E DE CARBONO
    MONÓXIDO
    A invenção refere-se a um processo para a produção simultânea de metano e monóxido de carbono a partir de um gás tratado constituido esseneialmente por estes dois componentes a hidrogénio, do tipo no qual o gás tratado (GT) ê arrefecido e parcialmente condensado para formar uma fase de vapor e uma fase líquida, a fase líquida é expandida, vaporizada, re-aquecida e introduzida numa coluna de eliminação de hidrogénio, o líquido da cuba desta coluna ê sub-arrefecido, expandido e dividido em várias correntes, sendo uma destas correntes vaporizada e re-aquecida até à sua temperatura de orvalho (To) e introduzida numa coluna de separação CO/CH^ , e uma outra destas correntes é introduzida nesta mesma coluna à temperatura de ebulição aproximadamente (Te), e em que se fornece um pouco de frio por meio de um ciclo frigorífico exterior, sendo o referido líquido da cuba sub-arrefecido e expandido, dividido em três correntes, sendo a terceira corrente vaporizada e re-aquecida até uma temperatura intermediária (Ti) entre as referidas temperaturas de orvalho e de ebulição e introduzida a esta temperatura intermediária na coluna de separação co/ch4.
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