RS61041B1

RS61041B1 - Proces uklanjanja co2 iz kiselog gasa

Info

Publication number: RS61041B1
Application number: RS20201151A
Authority: RS
Inventors: Laura Annamaria Pellegrini
Original assignee: Nextchem S P A; Laura Annamaria Pellegrini
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2013-10-01
Publication date: 2020-12-31
Also published as: ES2818564T3; US20150276308A1; AU2013325329A1; EP2917666A2; AU2013325329B2; EA201500381A1; MY174962A; PL2917666T3; EA028600B1; CN104704308B; WO2014054945A2; WO2014054945A3; EP2917666B1; CN104704308A; US9945605B2

Description

Opis

Oblast pronalaska

[0001] Pronalazak se odnosi na oblast prečišćavanja kiselog gasa i posebno na uklanjanje ugljen dioksida iz kiselog gasa kriogenom destilacijom.

Osnov pronalaska

[0002] Pronalazak se bavi problemom uklanjanja ugljen dioksida iz njegovih mešavina sa metanom, kao što je kiseli gas. Kiseli gas je prirodni gas koji sadrži kisele komponente gasa kao što su ugljen dioksid (CO2) i vodonik sulfid (H2S).

[0003] Oko 40% svetskih rezervi prirodnog gasa sadrži značajne koncentracije ugljen dioksida i vodonik sulfida. Takva polja kiselog gasa nalaze se u Evropi, Africi, Severnoj i Južnoj Americi i Dalekom istoku; Srednji istok i centralna Azija poseduju najveće zapremine. Da bi se iz kiselog gasa efikasno koristili ugljovodonici, potrebno je ukoniti kisele komponente CO2i H2S. Poslednjih godina ulažu se sve veći napori za razvijanje novih tehnologija koje eksploataciju ovih rezervi mogu učiniti ekonomski pogodnijom. U isto vreme, međunarodne i lokalne regulative nameću sve veća ograničenja emisije CO2u atmosferu.

[0004] Za eksploataciju polja kiselog gasa, ključni ekonomski pokretač je cena razdvajanja i preuzimanja komponenti kiselog gasa (CO2, H2S). Tradicionalna hemijska separacija CO2i H2S uz korišćenje amina nije kompetitivna kada tok sadrži veliku količinu kiselih komponenti jer to podrazumeva visoke troškove u odnosu na količinu komponenti koje treba ukloniti. Drugi problem je taj što se u poznatim procesima separacije komponente CO2i H2S razdvajaju kao pare pod niskim pritiskom, što dovodi do visokih troškova rekompresije za reinjektiranje.

[0005] Kriogeni procesi poznati su u postojećem stanju tehnike i koriste se za izdvajanje ugljen dioksida od metana u kiselom gasu. Problem tokom kriogene destilacije je, međutim, to što unutar destilacione kolone dolazi do stvaranja čvrstog ugljen dioksida. U postojećem stanju tehnike, poznata su dva kriogena procesa i oni se trenutno koriste u industrijskoj primeni pri čemu se ovo izbegava. To su Ryan Holmesov proces opisan u US4318723 i CFZ (controlled freeze zone, zona kontrolisanog zamrzavanja) proces opisan u US4533372.

[0006] U Ryan Holmesovom procesu, problem nastajanja čvrstog ugljen dioksida rešava se tako što se prirodnom gasu dodaje treća komponenta (obično C3-C6 ugljovodonik) čime se sprečava očvršćavanje ugljen dioksida unutar destilacione kolone. Ova dodata komponenta mora da se izdvoji iz donjeg proizvoda kriogene destilacije u jedinici za regeneraciju. Dodavanje treće komponente (koja će se dodati i izdvojiti) dovodi do porasta investicionih troškova (CAPEX) i radnih troškova (OPEX).

[0007] CFZ proces baziran je na kompleksnoj koloni za kriogenu destilaciju. Očvršćavanje ugljen dioksida dopušteno je u specifičnoj zoni kolone, zoni kontrolisanog zamrzavanja, gde deponovani čvrsti CO2mora da se istopi i ekstrahuje. Proces zahteva kolonu dizajniranu za to. Upotreba kompleksne čvrsto-tečne separacione kolone, sa za to namenjenim dizajnom, dovodi do porasta CAPEX i OPEX troškova.

[0008] Opisani su i drugi procesi, na primer, u US4284423, što je proces razdvajanja CO2od metana destilacijom, pri čemu se mešavina gasa najpre uvodi u kolonu sa niskim pritiskom, a zatim u kolonu sa visokim pritiskom. Tok iz kolone sa niskim pritiskom treba da se komprimuje i ohladi pre ulaska u kolonu sa visokim pritiskom. Posle ponavljanja primera procesa komercijalnim procesnim simulatorima, utvrđeno je da ovaj proces dovodi do formiranja čvrstog CO2.

[0009] DE2622662 objavljuje proces destilacije za razdvajanje CO2od metana, pri čemu se gornji proizvod iz kolone za destilaciju sa visokim pritiskom ohladi i potpuno kondenzuje, a zatim uvodi u drugu kolonu koja radi na niskom pritisku. Ponavljanje primera procesa komercijalnim procesnim simulatorima pokazuje da simulacija ovog procesa ne dostiže konvergenciju.

[0010] US2888807 objavljuje proces destilacije za razdvajanje CO od metana, pri čemu se gornji proizvod iz destilacione kolone sa visokim pritiskom-2, koji sadrži ograničenu koncentraciju CO priguši i zatim uvodi u drugu kolonu 2 koja je operativna na nižem pritisku, bez zagrevanja pre koraka prigušivanja. Prema tome, poželjno je obezbediti proces uklanjanja CO2iz kiselog gasa, koji ne bi imao nedostatke pomenute gore. Posebno, proces treba da postigne potpunu odvajanje metana i pri visokom nivou kiselih komponenti, uz izbegavanje precipitacije čvrstog CO2, i da pored toga bude ekonomičan.

Kratak opis pronalaska

[0011] Sa ciljem boljeg zadovoljenja jedne ili više pomenutih želja, pronalazak predstavlja, u jednom aspektu, proces uklanjanja CO2iz ulazne mešavine koja sadrži metan i CO2, proces uključuje:

(a) izlaganje ulazne mešavine prvom destilacionom koraku u prvoj destilacionoj koloni ili prvom odeljku destilacione kolone, pri pritisku od najmanje 45 bar, što posle destilacije daje prvi donji produktni tok koji uključuje CO2i prvi gornji produktni tok koji uključuje CO2i metan,

(b) zagrevanje pomenutog prvog gornjeg produktnog toka ili dela pomenutog prvog gornjeg produktnog toka da se dobije zagrejani prvi gornji produktni tok odnosno zagrejani deo pomenutog prvog gornjeg produktnog toka, pri čemu se zagrevanje vrši do temperature više od tačke kondenzacije toka na pritisku narednog drugog destilacionog koraka,

(c) izlaganje zagrejanog prvog gornjeg produktnog toka ili zagrejanog dela pomenutog prvog gornjeg produktnog toka, drugom destilacionom koraku u drugoj destilacionoj koloni ili drugom odeljku destilacione kolone, na pritisku nižem od 45 bar, čime se dobija drugi gornji produktni tok koji sadrži metan i drugi donji produktni tok, (d) uvođenje pomenutog drugog donjeg produktnog toka u pomenutu prvu destilacionu kolonu ili pomenuti prvi deo destilacione kolone.

Kratak opis crteža

[0012] Slika 1 prikazuje šemu procesa primera izvođenja prema pronalasku. Slika 2 prikazuje šemu procesa primera izvođenja prema pronalasku, gde je prvi gornji produktni tok razdvojen. Slika 3 prikazuje šemu procesa primera izvođenja prema pronalasku, sa tri kolone.

Detaljan opis pronalaska

[0013] Predmetni pronalazak se odnosi na proces kriogene destilacije u kojem se koristi postupak petlje koji uključuje dva destilaciona koraka na različitom pritisku, sa korakom zagrevanja između njih. U prvom koraku, ulazna mešavina se destiluje na unapred određenom visokom pritisku i, posle zagrevanja bar njenog dela, rezultujući gornji tok se destiluje na unapred određenom niskom pritisku. Ovaj proces kao gornji tok daje suštinski čist tok metana, dok se donji tok koji uključuje CO2i druge komponente, vraća u prvi destilacioni korak. Pošto se metan dobija kao čist tok, metod pronalaska je i metod separacije, ili prečišćavanja metana iz mešavine sa CO2.

[0014] U metodu pronalaska, obezbeđena je ulazna mešavina koja sadrži CO2i metan. Nema posebnog ograničenja sadržaja CO2koji može biti prisutan i ovaj metod može da obrađuje gasne mešavine sa velikim količinama CO2. U poželjnom primeru izvođenja, ulazna mešavina je kiseli gas, to jest, prirodni gas koji sadrži kisele komponente CO2i H2S. U zavisnosti od porekla, kiseli gas može sadržati do 80 mol.% CO2i različite količine H2S. Pored kiselih komponenti i metana, kiseli gas može sadržati male količine viših ugljovodonika kao što su etan i propan. Količina vodonik sulfida i ugljovodonika u ulaznoj mešavini ne smatra se kritičnom jer ove komponente ne dovode do problema očvršćavanja. U drugom primeru izvođenja, ulazna mešavina može biti biogas. Biogas se odnosi na gas dobijen razlaganjem organske materije u odsustvu kiseonika i uglavnom sadrži metan i CO2.

[0015] U koraku (a) ulazna mešavina se izlaže prvom koraku destilacije u prvoj destilacionoj koloni, na pritisku od najmanje 45 bar, dajući posle destilacije prvi donji produktni tok koji sadrži CO2i prvi gornji produktni tok koji sadrži CO2i metan. Prvi destilacioni korak, korak pod visokim pritiskom, izvodi se na pritisku takvom da se u gornjem delu odeljka ne formira čvrsti ugljen dioksid. Poželjno, pritisak tokom prvog destilacionog koraka je u rasponu 45-55 bar, tipično oko 50 bar. Temperatura ulaznog toka koji ulazi u prvi destilacioni korak poželjno je oko temperature kondenzacije na datom pritisku, ili može biti niža. Prednost je ako je temperatura niža od temperature kondenzacije mešavine jer se na taj način odnos refluksa u koloni sa niskim pritiskom smanjuje, a posledično, manji je i deo kolone.

[0016] Ovaj korak izvodi se u prvoj destilacionoj koloni, ali je moguće i koristiti destilacionu kolonu sa najmanje dva odeljka koja su operativna na različitim pritiscima i izvesti prvi destilacioni korak u odeljku sa visokim pritiskom takve destilacione kolone. U tom slučaju, odeljak sa visokim pritiskom destilacione kolone operativan je na pritisku od najmanje 45 bar, poželjno u rasponu 45-55 bar, tipično oko 50 bar.

[0017] Prvi donji produktni tok sadrži pretežno CO2. Pošto se CO2dobija na visokom pritisku, može biti pogodno da se on koristi u druge svrhe, nasuprot konvencionalnoj obradi gde se CO2apsorbuje korišćenjem amina. Poželjno, kazan za ponovno grejanje nalazi se na dnu prvog odeljka destilacione kolone ili prve destilacione kolone. Prvi gornji produktni tok koji sadrži CO2i metan, sa povećanim sadržajem metana, posle zagrevanja se izlaže drugom destilacionom koraku. U koraku (b) pomenuti prvi gornji produktni tok ili njegov deo, greje se do temperature koja je viša od tačke kondenzacije mešavine na pritisku narednog destilacionog koraka, čime se dobija zagrejani prvi gornji produktni tok (ili zagrejani deo pomenutog prvog gornjeg produktnog toka). "Zagrevanje" ovde označava svaki porast temperature produktnog toka, uključujući i superzagrevanje koje označava zagrevanje do temperature iznad tačke kondenzacije mešavine na datom pritisku. Temperatura do koje se zagreva prvi gornji produktni tok ili do koje se zagreva njegov deo određuje se tačkom kondenzacije mešavine na pritisku drugog destilacionog koraka. Da bi se izbeglo formiranje čvrstog CO2u toku koji ulazi u drugi destilacioni korak, produktni tok ili njegov deo greje se do temperature više od tačke kondenzacije mešavine na pritisku drugog koraka destilacije, poželjno 1-10°C, poželjnije 3-8°C višoj od tačke koncenzacije.

[0018] U jednom primeru izvođenja, greje se samo deo prvog gornjeg produktnog toka. Poželjno, deo koji će se grejati iznosi bar 10 mol.% od ukupnog prvog gornjeg produktnog toka, poželjnije najmanje 20 mol.%. Preostali deo prvog gornjeg produktnog toka koji se ne greje se, poželjno, takođe uvodi u drugu destilacionu kolonu ili drugi odeljak destilacione kolone. Ovaj preostali deo koji se ne greje poželjno se uvodi u destilacioni odeljak ili kolonu na mestu iznad mesta ulaska zagrejanog dela gornjeg produktnog toka. Poželjno, preostali nezagrejani deo se tu uvodi u tečnoj fazi. Pre nego što se uvede u destilacioni odeljak ili kolonu, nazagrejani deo prvog gornjeg produktnog toka se poželjno hladi razmenom toplote u prisustvu pogodnog medijuma za razmenjivanje toplote. Ovaj primer izvođenja, gde se zagreva samo deo prvog gornjeg produktnog toka, dovodi do značajno niže dužine hlađenja i smanjuje refluksni odnos prve destilacione kolone.

[0019] U koraku (c), zagrejani prvi gornji produktni tok izlaže se drugom destilacionom koraku na pritisku nižem od 45 bar, dajući time drugi gornji produktni tok koji sadrži metan i drugi donji produktni tok. Drugi destilacionie korak izvodi se na pritisku koji je ispod kritičnog pritiska metana. Pritisak tokom drugog koraka destilacije je poželjno viši od 35 bar, na primer od 35 do ali ne uključujući 45 bar, poželjnije 38-43 bar, tipično oko 40 bar. Razlika u pritisku prvog i drugog destilacionog koraka je poželjno najmanje 2 bar, poželjnije najmanje 6 bar, tipično oko 10 bar. Moguće je da će biti potrebno sniziti pritisak zagrejanog prvog gornjeg produktnog toka pre ulaska u destilacionu kolonu, jer se druga destilacija izvodi na nižem pritisku. Smanjenje pritiska može pogodno da se dešava na ventilu. Poželjno, na vrhu drugog odeljka ili druge destilacione kolone koristi se parcijalni kondenzator da bi se obezbedio refluksni tok.

[0020] Slično prvom destilacionom koraku, drugi destilacioni korak se odvija u drugoj destilacionoj koloni ili drugom odeljku destilacione kolone. U ovom drugom slučaju, može se koristiti destilaciona kolona koja ima odeljke koji rade na različitim pritiscima, npr., destilaciona kolona sa dvojnim pritiskom. Unutrašnjost kolone sa dvojnim pritiskom može biti po dizajnu tacne ili pakovanja ili tacni i pakovanja.

[0021] Drugi gornji proizvodni tok sastoji se suštinski od metana i može se koristiti za druge namene u aplikacijama u kojima je potreban metan visoke čistoće. Poželjno, ovaj tok sadrži najmanje 98 mol.%, poželjnije najmanje 99 mol.% i najpoželjnije najmanje 99.9 mol.% metana.

[0022] U koraku (d) drugi donji proizvodni tok se reciklira u prvu destilacionu kolonu ili prvi odeljak destilacione kolone. Za uvođenje drugog donjeg proizvodnog toka u destilacionu kolonu pogodno je koristiti pumpu.

[0023] Proces pronalaska može da se vrši u bilo kojoj opremi pogodnoj za kriogenu destilaciju. Destilaciona kolona poželjno ima od 15 do 30 teorijskih stupnjeva, izračunato kao zbir teorijskih stupnjeva kolona ili odeljaka sa niskim i visokim pritiskom. Sistem za hlađenje potreban za kriogenu destilaciju može biti bilo kog tipa uz uslov da može da kondenzuje paru iz kolone sa niskim pritiskom, koja se sastoji uglavnom od metana (sa azotom, ako je prisutan u ulaznom toku) sa željenom čistoćom i na ravnotežnoj vrednosti temperature na odabranom pritisku. Azot, ako je prisutan, treba da se izdvoji u nishodnoj jedinici.

[0024] Proces prema pronalasku omogućava potpuno odvajanje komponenti kiselog gasa od metana, uz istovremeno izbegavanje nedostataka uobičajenih za kriogenu destilaciju kao što je stvaranje čvrstog ugljen dioksida unutar destilacione kolone. U procesu pronalaska, prisustvo drugih nečistoća, kao što su viši ugljovodonici - C2, C3 - i vodonik sulfid, čine razdvajanje još boljim zbog bolje rastvorljivosti CO2, što na kraju daje manju šansu za formiranje čvrstog CO2.

[0025] Pored toga, proces pronalaska pogodan je za obradu kiselog gasa sa velikim količinama kiselih komponenti i u prisustvu drugih nečistoća kao što su viši ugljovodonici. Proces takođe dopušta dobijanje kiselih komponenti CO2i H2S na relativno visokom pritisku u tečnom stanju kao donji tok odeljka pod visokim pritiskom, što je povoljno za dalju upotrebu, npr., sekvestraciju. Predmetni proces je jednostavan i ekonomičan jer ne zahteva dodavanje treće komponente prirodnom gasu da bi se sprečio nastanak čvrstog ugljen dioksida unutar destilacione kolone, komponente koja bi zahtevala dodatni korak separacije i preuzimanja.

[0026] Pronalazak se takođe uspešno može upotrebiti u prečišćavanju biogasa u biometan, zbog visokog sadržaja ugljen dioksida koji treba ukloniti.

[0027] Pronalazak je dodatno ilustrovan sledećim, neograničavajućim primerima.

Primeri

Primer 1

[0028] Proces razdvajanja organizovan je kao što je pokazano na Slici 1.

[0029] Tok 1 na svojoj tački kondenzovanja i na 50 bar, sa 80% CO2i 20% CH4na molarnoj bazi, uvodi se u odeljak sa visokim pritiskom T-1 koji funkcioniše na 50 bar. Donji produkt iz ovog odeljka je tok 2 koji predstavlja gotovo sasvim čisti CO2, sa 0.01% CH4, na molarnoj bazi. Donji produkt može ponovo da se zagreje u kazanu za ponovno zagrevanje E-3. Gornji isparljivi produkt je tok 3, po sastavu 7.24% CO2i 92.76% CH4, na molarnoj bazi, na temperaturi - 73.17°C.

[0030] Ako se pritisak ovog toka 3 smanji na ventilu VLV-1 sa 50 bar na pritisak odeljka sa niskim pritiskom (40 bar) bez superzagrevanja pre ulaska u ventil, tok na izlazu iz ventila bio bi na temperaturi od oko -80.70°C, uz prisustvo parne i tečne faze (ova druga sa 16% molarnom frakcijom CO2i 84% molarnom frakcijom CH4). Ova kompozicija na temperaturi od -80.70°C dovela bi do formiranja čvrstog CO2. Tok 3 se dakle superzagreva u E-1 (tok 4) da bi imao temperaturu na izlazu iz ventila 5°C višu od tačke kondenzovanja mešavine na pritisku od 40 bar, što rezultuje time da tok 5 ima temperaturu -72.75°C.

[0031] Tok 5 sa ventila uvodi se kao superzagrejana para u donji deo odeljka sa niskim pritiskom kolone T-2. Tečni tok 6 sa dna odeljka sa niskim pritiskom pumpa se nazad (preko P-1) u odeljak sa visokim pritiskom T-1 (kao tok 7). Tok pare 8 sa vrha odeljka sa niskim pritiskom T-2 praktično se sastoji samo od CH4(100%). Ovaj tok takođe može delimično da se kondenzuje u parcijalnom kondenzatoru E-2.

[0032] Broj teorijskih stupnjeva u odeljku sa niskim pritiskom (bez parcijalnog kondenzatora E-2) iznosi 10, a broj teorijskih stupnjeva u odeljku sa visokim pritiskom bez kazana za ponovo zagrevanje E-3) iznosi 9.

[0033] Termodinamičke provere formiranja čvrstog CO2izvode se prema metodu predloženom u "Application of the Redlich-Kwong-Soave Equation of State to Solid-Liquid Equilibria Calculations", Giorgio Soave, Chemical Engineering Science, 34, 225-229 (1979) kao i korišćenjem rutinskih metoda koji su na raspolaganju u komercijalnim procesnim simulatorima.

[0034] Tabela 1 prikazuje sastav i karakteristike različitih tokova iz Primera 1.

Primer 2

[0035] Proces separacije organizovan je kao što je prikazano na Slici 1.

[0036] Tok 1 na tački kondenzacije i na 51 bar, sa sledećim sastavom: 20 mol.% CO2, 70 mol.% CH4, 4 mol.% C2H6, 1 mol.% C3H8, 5 mol.% H2S, uvodi se u odeljak sa visokim pritiskom T-1 koji funkcioniše na 51 bar. Donji proizvod iz ovog odeljka je tok 2 sa sastavom 66.65 mol.% CO2, 0.0 mol.% CH4, 13.34 mol.% C2H6, 3.34 mol.% C3H8, 16.68 mol.% H2S. Gornji produktni tok 3 ima sledeći sastav: 7.75 mol.% CO2, 90.44 mol.% CH4, 1.28 mol.% C2H6, 0.01 mol.% C3H80.53 mol.% H2S. Ako se ovaj tok laminira od 51 bar do pritiska odeljka sa niskim pritiskom (41 bar) bez superzagrevanja pre ulaska u ventil, tok na izlasku iz ventila biće na temperaturi od oko -75.66°C, uz prisustvo parne i tečne faze (ova druga sa sledećim sastavom: 19.07 mol.% CO2, 75.32 mol.% CH4, 3.88 mol.% C2H6, 0.06 mol.% C3H8, 1.68 mol.% H2S). Ova kompozicija na temperaturi od - 76.45 °C dovela bi do formiranja čvrstog CO2. Prema tome, superzagrevanje je potrebno i termički postupak je određen tako da temperatura na izlazu iz ventila VLV-1 bude 5°C viša od tačke kondenzovanja mešavine na pritisku od 41 bar. Tok 3 se tako superzagreva u E-1 da se dobije tok 5 sa temperaturom od -67.14°C.

[0037] Tok 5 iz laminacionog ventila uvodi se kao superzagrejana para u donji deo odeljka sa niskim pritiskom kolone T-2. Tok tečnosti 6 sa dna odeljka sa niskim pritiskom T-2 pumpa se nazad u odeljak sa visokim pritiskom T-1 preko pumpe P-1. Tok pare 8 sa vrha odeljka sa niskim pritiskom sastavljen je od 0.02 mol.% of CO2i 99.98 mol.% CH4.

[0038] Broj teorijskih stupnjeva u odeljku sa niskim pritiskom (bez parcijalnog kondenzatora E-2) jednak je 10, a broj teorijskih stupnjeva u odeljku sa visokim pritiskom (bez kazana za ponovno zagrevanje E-3) jednak je 20.

[0039] Termodinamička provera u vezi sa formiranjem čvrstog CO2obavljena je prema metodu predloženom u "Application of the Redlich-Kwong-Soave Equation of State to Solid-Liquid Equilibria Calculations", Giorgio Soave, Chemical Engineering Science, 34, 225-229 (1979) kao i korišćenjem uobičajenih postupaka koje su na raspolaganju u komercijalnim procesnim simulatorima.

[0040] Tabela 2 prikazuje sastav i karakteristike različitih tokova iz Primera 2.

Tabela 1

Tabela 2

Primer 3

[0041] Proces razdvajanja organizovan je kao što je prikazano na Slici 2. Tok 1 na tački kondenzacije i na 50 bar, sa 65% CO2i 35% CH4na molarnoj osnovi, uvodi se u odeljak sa visokim pritiskom T-1 koji je operativan na 50 bar. Donji proizvod iz ovog odeljka je tok 2 koji predstavlja gotovo potpuno čisti CO2sa 0.01% CH4na molarnoj bazi. Gornji produkt u vidu pare je tok 3 sa kompozicijom 7.32% molarnog CO2i 92.68% molarnog CH4na temperaturi -73.07°C.

[0042] Tok 3 razdvaja se na tokove 3h i 3c, uz odnos između stopa protoka toka 3h i toka 3 jednakim 0.1286. Tok 3h se superzagreva u E-1h (tok 4h) da bi na izlasku iz ventila VLV-1h imao temperaturu 5°C višu od tačke kondenzacije mešavine na pritisku 40 bar, što rezultuje tokom 5h sa temperaturom od -72.60°C. Tok 3c se ohladi u E-1c (tok 4c) da bi dostigao temperaturu tačke ključanja mešavine na pritisku 40 bar, na izlazu iz ventila VLV-1c, što rezultuje tokom 5c sa temperaturom -83.95°C.

[0043] Tok 5h iz laminacionog ventila VLV-1h uvodi se u superzagrejanu paru na dnu odeljka sa niskim pritiskom kolone T-2. Tok 5c iz laminacionog ventila VLV-1c uvodi se kao tečnost na tački ključanja u 12. tacnu sa vrha odeljka sa niskim pritiskom kolone T-2. Tečni tok 6 sa dna odeljka sa niskim pritiskom pumpa se nazad u odeljak sa visokim pritiskom T-1.

1

Tok pare 8 sa vrha odeljka sa niskim pritiskomT-2 praktično se sastoji samo od CH4(99.79% molarno).

[0044] Broj teorijskih stupnjeva u odeljku sa niskim pritiskom (bez parcijalnog kondenzatora) iznosi 15, a broj teorijskih stupnjeva u odeljku sa visokim pritiskom (bez kazana za ponovno zagrevanje) jednak je 20.

[0045] Ova konfiguracija dovodi do značajno niže potrošnje pri hlađenju (od 62 MW do 15.9 MW).

[0046] Termodinamička provera formiranja čvrstog CO2obavlja se prema metodu predloženom u "Application of the Redlich-Kwong-Soave Equation of State to Solid-Liquid Equilibria Calculations", Giorgio Soave, Chemical Engineering Science, 34, 225-229 (1979) kao i korišćenjem uobičajenih postupaka koje su na raspolaganju u komercijalnim procesnim simulatorima.

[0047] Tabele 3a i 3b pokazuju sastav i karakteristike različitih tokova za Primer 3.

Tabela 3a

Tabela 3b

Primer 4

[0048] Slika 3 prikazuje primer izvođenja pronalaska sa 3 destilacione kolone gde je treća kolona T-2 dodata između prve i druge kolone (T-1,T-3). Treća kolona radi na temperaturi i pritisku između temperature i pritiska prve i druge kolone.

Claims

PATENTNI ZAHTEVI

1. Proces uklanjanja ugljen dioksida (CO2) iz ulazne mešavine koja sadrži metan i ugljen dioksid (CO2), naznačen time, što uključuje:

(a) izlaganje ulazne mešavine (1) prvom koraku destilacije u prvoj destilacionoj koloni (T-1) ili prvom odeljku destilacione kolone, pri pritisku od najmanje 45 bar, koje posle destilacije daje prvi donji produktni tok koji sadrži CO2i prvi gornji produktni tok (3) koji sadrži CO2i metan,

(b) zagrevanje (E-1) pomenutog prvog gornjeg produktnog toka ili dela pomenutog prvog gornjeg produktnog toka da se dobije zagrejani prvi gornji produktni tok (4) odnosno zagrejani deo pomenutog prvog gornjeg produktnog toka, pri čemu se zagrevanje vrši do temperature više od tačke kondenzacije toka na pritisku narednog drugog koraka destilacije,

(c) izlaganje zagrejanog prvog gornjeg produktnog toka ili zagrejanog dela pomenutog prvog gornjeg produktnog toka, drugom destilacionom koraku u drugoj destilacionoj koloni (T-2) ili drugom odeljku destilacione kolone, na pritisku nižem od 45 bar, čime se dobija drugi gornji produktni tok (8) koji sadrži metan i drugi donji produktni tok,

(d) uvođenje pomenutog drugog donjeg produktnog toka (6,7) u pomenutu prvu destilacionu kolonu ili pomenuti prvi deo destilacione kolone.

2. Metod prema patentnom zahtevu 1, naznačen time, što deo (3h) koji će se grejati predstavlja najmanje 10 mol.% od ukupnog prvog gornjeg produktnog toka.

3. Metod prema patentnim zahtevima 1 ili 2, naznačen time, što se preostali, nezagrevani deo (3c) pomenutog prvog gornjeg produktnog toka formiran u koraku (b) takođe uvodi u drugu destilacionu kolonu ili drugi odeljak destilacione kolone.

4. Metod prema patentnom zahtevu 3, naznačen time, što se preostali, nezagrevani deo (3c, 4c) uvodi u drugu destilacionu kolonu ili drugi odeljak destilacione kolone u vidu tečne faze.

5. Metod prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time, što se preostali, nezagrevani deo prvog gornjeg produktnog toka hladi razmenjivanjem toplote (E-1c) sa pogodnim medijumom za razmenjivanje toplote.

6. Proces prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time, što je temperatura ulazne mešavine koja ulazi u prvi destilacioni korak (T-1) temperatura kondenzacije ili niža.

7. Proces prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time, što je pritisak tokom prvog destilacionog koraka (T-1) u rasponu 45-55 bar.

8. Proces prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time, što je pritisak tokom drugog destilacionog koraka (T-2) viši od 35 bar.

9. Proces prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time, što se u koraku (b) prvi gornji produktni tok (3) ili njegov pomenuti deo greje do temperature koja je 1-10°C viša od tačke kondenzovanja toka na pritisku drugog destilacionog koraka.

10. Proces prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time, što je razlika u pritisku prvog (T-1) i (T-2) drugog destilacionog koraka najmanje 2 bar.

11. Proces prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time, što drugi gornji produktni tok (8) sadrži najmanje 98 mol.% metana.

12. Proces prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time, što se drugi gornji produktni tok parcijalno kondenzuje u parcijalnom kondenzatoru (E-2).

13. Proces prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time, što se prvi donji produktni tok ponovo greje u kazanu za ponovno zagrevanje (E-3) pre nego što uđe u prvu destilacionu kolonu ili prvi deo destilacione kolone.

14. Proces prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time, što se pritisak zagrejanog prvog gornjeg produktnog toka (4) ili njegovog pomenutog zagrejanog dela smanjuje pre drugog destilacionog koraka.

15. Proces prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time, što se destilacioni koraci izvode destilacionoj koloni sa dvojnim pritiskom (T-1, T-2).