BRPI0709897A2 - processo de adsorção com oscilação de pressão a vácuo - Google Patents

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Abstract

PROCESSO DE ADSORçáO COM OSCILAçãO DE PRESSãO A VáCUO A presente invenção refere-se ao aparelho e aos processos de adsorção com oscilação de pressão a vácuo (VPSA) para recuperar CO~ 2~ possuindo uma pureza de aproximadamente <242>80% em moi a partir de correntes contendo pelo menos CO~ 2~ e H~ 2~ (e.g., gás de síntese). A alimentação para a CO~ 2~ VPSA pode estar em pressão super-ambiente. A unidade de CO~ 2~ VPSA produz duas correntes, uma corrente enriquecida em e uma correntede produto de CO~ 2~. As etapas cíclicas de processo são selecionadas de modo que haja nenhumas ou mínimas perdas de H2 do processo. O CO~ 2~ recuperado pode ser adicionalmente melhorado, seqUestrado ou usado em aplicações tal como recuperação aumentada de óleo (EOR).

Description

"PROCESSO DE ADSORÇÃO COM OSCILAÇÃO DE PRESSÃO AVÁCUO"
CAMPO TÉCNICO
A presente invenção geralmente se refere ao aparelho e aoprocesso de adsorção com oscilação de pressão a vácuo (VPSA) pararecuperar dióxido de carbono (CO2) possuindo uma pureza deaproximadamente > 80% em mol de correntes contendo pelo menos CO2 e H2(e.g., gás de síntese). A alimentação para a CO2 VPSA pode estar em pressãosuper-ambiente. A unidade de CO2 VPSA produz duas correntes, umacorrente enriquecida em H2 e uma corrente de produto de CO2. As etapascíclicas de processo são selecionadas de modo que haja nenhumas oumínimas perdas de H2 do processo e se o requerimento de equipamento deprocessamento adicional. O CO2 recuperado pode ser adicionalmentemelhorado, seqüestrado ou usado em aplicações tal como recuperaçãoaumentada de óleo (EOR).
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Reforma a vapor de metano (SMR) é o processo primário paraproduzir hidrogênio (H2) em quantidades volumosas. Após a conversãocatalítica de gás natural, CO e H2 são produzidos como segue na equação (1):
(1) CH4 + H2O O CO + 3 H2.
A mistura gasosa é deslocada por uma reação de deslocamentode gás de água) para adicionalmente produzir H2 de acordo com a equação(2):
(2) CO + H2O ⇔ CO2 + H2.
Após a reação de deslocamento de gás de água, gás produtotípico possui uma pressão de entre cerca de 689,5 kPa e 3.447 kPa (absoluta),uma temperatura de entre cerca de 15,6°C e 65,6°C, e uma composição de60-80% em mol de H2, 15-25% em mol de CO2, 0,1-5% em mol de CO, 3-7%em mol de CH4, 0-5% em mol de N2 e está saturado com água. Esta misturagasosa pode ser então alimentada a uma unidade de adsorção com oscilaçãode pressão (PSA) para produzir H2 de pureza alta (e.g., H2 em uma pureza depelo menos 99%) .
Em algumas fábricas de produção de H2 correntes, umaunidade de amina está posicionada entre o reator de deslocamento e a unidadeH2 PSA para extrair CO2 da corrente produzida pelo reator de deslocamento.Este processo, contudo, é energeticamente intensivo. Em adição, unidades deamina podem ser difíceis de operar e conhecidamente possuem problemasoperacionais, tais como corrosão, perda de fluido e semelhante.
Patente U.S. de No. 4.171.206 refere-se à produção de CO2 depureza alta (99,99+%) e de H2 de pureza alta (99,99+%) em recuperação altade CO2 (99,9+%) de gás de saída de SMR. Esta patente descreve dois trens deleitos de adsorção, que estão em comunicação um com o outro durante asetapas de alimentação e de repressurização. Leitos no trem de CO2 empregam
uma etapa de enxágüe por CO2 de pureza alta em pressão elevada.Despressurização e evacuação do mesmo leito ocorrem depois desta etapa.Gás despressurizado é recomprimido e usado para enxágüe de pressão alta. Oefluente da etapa de enxágüe de pureza alta, de pressão alta é reciclado para aalimentação.
Patente U.S. de No. 4.299.596 refere-se à produção de doisprodutos em pureza elevada pelo emprego de dois trens de leitos, que estãointegrados durante as etapas de alimentação e de despressurizaçãoconcorrente. O trem produzindo a espécie mais fortemente adsorvida épurgado pelo gás despressurizado concorrente após ter sido recomprimido.
Parte do gás despressurizado concorrente pode ser reciclada pararepressurização. Etapas de evacuação e de despressurização produzem parteda espécie mais fortemente adsorvida e parte do gás de purga.
Patente U.S. de No. 4.770.676 refere-se à produção de metanoe de CO2 a partir de gás de aterro de lixo. É um processo de adsorção comoscilação de pressão (PSA) e térmico (TSA) integrado. O resíduo produzidoda PSA regenera a TSA.
Patente U.S. de No. 4.840.647 refere-se à produção de CO2 >95% a partir de uma corrente de alimentação contendo 10-30% de CO2 napressão ambiente. As etapas de processo são alimentação, evacuaçãoconcorrente, evacuação em contra-corrente para produzir produto e uma etapade repressurização. Gás evacuado concorrente é usado pararepressurização/equalizações de pressão e misturado com a alimentação.
Patente U.S. de No. 4.857.083 considera a produção de CO2 apartir de uma mistura gasosa. No final da etapa de alimentação, a extremidadede descarga da coluna de alimentação é conectada com a extremidade deentrada do leito evacuado para reduzir a pressão dentro deste leito. Dióxido decarbono é então produzido por evacuação. Isto é seguido por etapas deaumento de pressão.
Patente U.S. de No. 4.913.709 refere-se à produção de doisprodutos em pureza elevada. A referência sugere o uso de dois trens de leitos,que são integrados durante as etapas de alimentação e de repressurização. Otrem produzindo a espécie mais fortemente adsorvida é purgado pela espéciemais fortemente adsorvida obtida durante a etapa de evacuação. Esta purga éem pressão baixa e é realizada após o leito ter sido despressurizado. Efluentedurante a etapa de purga é recomprimido e reciclado como alimentação.
Patente U.S. de No. 4.915.711 descreve a produção de doisprodutos em pureza alta usando um único trem de leitos. O leito é purgadopela espécie mais fortemente adsorvida obtida durante a etapa de evacuação.Esta purga é em pressão baixa e é realizada após o leito ter sidodespressurizado. Efluente durante a etapa de purga é recomprimido ereciclado como alimentação.
Patente U.S. de No. 5.026.406 descreve a produção de doisprodutos em pureza alta pelo emprego de um único trem de leitos. O leito épurgado pela espécie mais fortemente adsorvida obtida durante a etapa deevacuação. Esta purga é em pressão baixa e é realizada após o leito ter sidodespressurizado. Efluente durante a etapa de purga é recomprimido ereciclado como alimentação.
Patente U.S. de No. 5.051.115 produz uma espécie maisfortemente adsorvida a partir de uma mistura gasosa em pureza alta. Umaetapa de purga concorrente é empregada pela espécie fortemente adsorvida depureza elevada. Esta corrente de purga e o produto são obtidos durante a etapade evacuação. Efluente da etapa de purga é reciclado para repressurização.
Patente U.S. de No. 5,248,322 refere-se a um processo comquatro etapas: adsorção, despressurização, evacuação e equalização depressão do gás despressurizado e repressurização. A primeira parte (pressãomais alta) do gás despressurizado é reciclada enquanto que a segunda parte(pressão mais baixa) é usada para equalização de pressão.
Patente U.S. de No. 5,354,346 refere-se a um processo comcinco etapas: adsorção, despressurização, purga concorrente de pressão baixa,evacuação e equalização de pressão por parte do gás efluente de purga depressão baixa e despressurizado e repressurização. A primeira parte (pressãomais alta) do gás despressurizado é reciclada enquanto que a segunda parte(pressão mais baixa) e parte do gás efluente de purga de pressão baixa é usadapara equalização de pressão.
Patente U.S. de No. 6.245.127 discute a produção de CO2 apartir de uma mistura gasosa de pressão baixa em pureza constante. Empregaetapas de purga e evacuação simultâneas. A purga em contra-corrente érealizada pela espécie menos fortemente adsorvida.
Seria desejável proporcionar processos e aparelhoeconomicamente benéficos para a recuperação de CO2. Adicionalmente seriadesejável que tais processos e aparelho fossem mais eficientes e mais fáceisde usar em relação à técnica anterior.SUMÁRIO DA INVENÇÃO
A presente invenção geralmente se refere ao aparelho e aosprocessos de adsorção com oscilação de pressão a vácuo (VPSA) pararecuperar CO2 possuindo uma pureza de aproximadamente > 80% em mol apartir de correntes contendo pelo menos CO2 e H2 (e.g., gás de síntese). Aalimentação para a CO2 VPSA pode estar em pressão super-ambiente. Aunidade de CO2 VPSA produz duas correntes, uma corrente enriquecida emH2 e uma corrente de produto de CO2. As etapas cíclicas de processo sãoselecionadas de modo que haja nenhumas ou mínimas perdas de H2 doprocesso e sem o requerimento de equipamento de processamento adicional.
Dióxido de carbono produzido de acordo com a presenteinvenção pode ser usado para qualquer propósito desejado. Por exemplo eembora não seja entendido como limitante, CO2 produzido como aqui descritopode ser usado para liquefação para produzir produto(s) de qualidade de graualimentício, CO2 supercrítico para recuperação aumentada de óleo ousimplesmente CO2 para seqüestro para evitação de gases de estufa naatmosfera para atender aos requerimentos regulatórios.
A presente invenção utiliza despressurizações de umadsorvente de pressão alta para pressão baixa para aumentar a concentraçãode CO2 no(s) leito(s). Após a concentração de CO2 ser aumentada, o produtoCO2 é produzido por redução de pressão adicional. Isto pode ser realizado porcausa do reconhecimento de que para alguns adsorventes, despressurização depressão alta para baixa aumenta a concentração de CO2 no(s) adsorvente(s).Conseqüentemente, a necessidade de etapas de enxágüe, purga e/oureciclagem como usadas na técnica anterior pode ser eliminada. Isto por suavez permite a eliminação de certas peças de máquinas rotativas (e.g.,compressor de enxágüe, compressor de purga, compressor de reciclagem) erequerimentos de energia associados, para deste modo proporcionar umprocesso e um aparelho que são mais simples de operar e mais econômicos doque os sistemas da técnica anterior. Os processos propostos não requeremvapor e assim é esperada a redução do custo de separação de CO2.
Para aumentar a recuperação de CO2 e minimizar ou eliminaras perdas de H2, a presente invenção usa o gás despressurizado para elevar ouaumentar a pressão em leitos de pressão baixa. A despressurização de leitoportanto aumenta a concentração de CO2 no produto e pela equalização comoutros leitos na unidade, ao mesmo tempo, aumenta a recuperação de CO2 eminimiza ou elimina as perdas de H2.
Outra característica significativa do processo é que o gásdespressurizado final (etapa de número 5 (DPf) de Figuras 2, 6, ou 7 ou etapa4 (DPf) de Figuras 5, 10, 11 ou 12) não é desperdiçado. Em vez disso, estacorrente de gás, que está agora rica em CO2, pode ser usada em qualquer umade duas maneiras ou em combinação das mesmas. Primeira, a corrente de gásdespressurizado final pode ser misturada com CO2 produzido durante a etapade evacuação. Nesta modalidade, o gás misturado constitui o produto CO2.Em uma alternativa ou em adição, parte da ou a corrente de gásdespressurizado final inteira pode ser passada através do leito que está sobevacuação. Nesta modalidade, o gás evacuado constitui o produto CO2. Nestamaneira, é esperado que seja minimizada ou inteiramente eliminada a perdade H2 da CO2 VPSA.
Outra característica da presente invenção é que pela reduçãode CO2 na corrente de alimentação para a unidade de H2 PSA, é esperado queaumente a recuperação de H2 da unidade de H2 PSA.
Em modalidades preferidas nas quais o aparelho de CO2 VPSAestá instalada entre um reator de deslocamento / reformador de metano avapor (SMR) e uma unidade de H2 PSA, é reduzida a quantidade de CO2 nacorrente de alimentação para a unidade de H2 PSA, permitindo deste modo arecuperação aumentada de H2 da unidade de H2 PSA. Em outras modalidadesda presente invenção, uma corrente de alimentação pode ser proporcionadapor um reator de oxidação parcial ou semelhante. Em qualquer uma destasmodalidades, a corrente de alimentação para a unidade de CO2 VPSA seráuma corrente contendo pelo menos H2 e CO2 em pressão alta (por exemplo,689,5- 3.447 kPa (absoluta)). Pela eliminação de equipamentos (i.e.maquinário rotativo) como mencionado aqui acima, e dos correspondentesrequerimentos de energia, é esperado que a presente invenção produza maiseficientemente CO2 a partir de gás de síntese ou de outras correntes contendopelo menos CO2 e H2 em relação à técnica anterior.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Para um entendimento mais completo da presente invenção edas suas vantagens, referência deve ser feita à seguinte Descrição Detalhadatomada conjuntamente com os desenhos acompanhantes nos quais:
Figura 1 ilustra uma modalidade de acordo com a presenteinvenção na qual uma unidade de CO2 VPSA está posicionada a montante deuma unidade de H2 PSA;
Figura 2 ilustra um mapa de etapa cíclica para unidade de CO2VPSA possuindo seis leitos, três etapas de equalização de pressão e fluxoatravés do leito evacuando de acordo com uma modalidade da presenteinvenção;
Figura 3 mostra um desenho esquemático para unidade de CO2VPSA de Figura 2;
Figura 4 mostra a seqüência de válvulas para operação daunidade de CO2 VPSA mostrada em Figuras 2 e 3;
Figura 5 ilustra um mapa de etapa cíclica alternativa para aunidade de CO2 VPSA possuindo cinco leitos, duas etapas de equalização depressão e fluxo através do leito evacuando de acordo com a presenteinvenção;
Figura 6 ilustra outro mapa de etapa cíclica alternativa para aunidade de CO2 VPSA possuindo sete leitos, três etapas de equalização depressão e fluxo através do leito evacuando de acordo com a presenteinvenção;
Figura 7 ilustra uma outra etapa cíclica para a unidade de CO2VPSA possuindo seis leitos, três etapas de equalização de pressão emisturação direta de acordo com outra modalidade da presente invenção;
Figura 8 mostra um desenho esquemático para unidade de CO2VPSA de Figura 7;
Figura 9 mostra a seqüência de válvulas para operação daunidade de CO2 VPSA mostrada em Figuras 7 e 8;
Figura 10 ilustra ainda outro mapa de etapa cíclica para aunidade de CO2 VPSA possuindo cinco leitos, duas etapas de equalização depressão e misturação direta de acordo com a presente invenção;
Figura 11 ilustra ainda outro mapa de etapa cíclica para aunidade de CO2 VPSA possuindo oito leitos, duas etapas de equalização depressão e misturação direta na qual dois leitos estão continuamente emalimentação e pelo menos dois leitos estão continuamente sob evacuação deacordo com a presente invenção; e
Figura 12 ilustra um outro mapa de etapa cíclica para aunidade de CO2 VPSA possuindo onde leitos, duas etapas de equalização depressão e misturação direta na qual três leitos estão continuamente emalimentação e dois leitos estão continuamente sob evacuação de acordo com apresente invenção.DESCRIÇÃO DETALHADA
Como discutido aqui acima, a presente invenção geralmente serefere o aparelho e aos processos de adsorção com oscilação de pressão avácuo (VPSA) para recuperar CO2 possuindo uma pureza deaproximadamente > 80% em mol a partir de correntes contendo pelo menosCO2 e H2 (e.g., gás de síntese). A alimentação para a CO2 VPSA pode estarem pressão super-ambiente. A unidade de CO2 VPSA produz duas correntes,uma corrente enriquecida em H2 e uma corrente de produto de CO2.
Dióxido de carbono produzido de acordo com a presenteinvenção pode ser usado para qualquer propósito desejado. Por exemplo eembora não seja entendido como limitante, o CO2 produzido como aquidescrito pode ser usado para liquefação para produzir produto(s) de qualidadede grau alimentício, CO2 supercrítico para recuperação aumentada de óleo ousimplesmente CO2 para seqüestro para evitação de gases de estufa adicionaisna atmosfera com o objetivo de satisfazer os requerimentos regulatórios.
Como discutido aqui com mais detalhe, uma característicasignificativa dos processes é que o gás despressurizado final (etapa de número5 (DPf) de Figuras 2, 6, ou 7 ou etapa 4 (DPf) de Figuras 5, 10, 11 ou 12) nãoé desperdiçado. Em vez disso, esta corrente de gás (que é agora rica em CO2)pode ser usada em qualquer uma de duas maneiras ou em combinação delas.Primeira, uma corrente de gás despressurizado final pode ser misturada com oCO2 produzido pelo outro leito sob evacuação. Nesta modalidade, o gásmisturado constitui o produto CO2. Alternativamente ou em adição, parte daou a corrente de corrente de gás despressurizado final inteira pode ser passadaatravés do leito que está sob evacuação. Nesta modalidade, o gás evacuadoconstitui pelo menos parte do produto CO2. Nesta maneira, é esperado queseja minimizada ou inteiramente eliminada a perda de H2 da CO2 VPSA.
Em uma modalidade preferida da presente invenção e comoilustrada em Figura 1, sistema 10 inclui unidade de CO2 VPSA 30posicionada a montante de unidade de H2 PSA 28. Como discutido acima, gásnatural 12 e vapor 14 podem ser reformados em reformador de metano avapor 16 para produzir corrente 18, como mostrado em equação (1) aquiacima. Corrente 18 é então alimentada ao reator de deslocamento 20 paraproduzir corrente 22 como mostrado em equação (2), como também descritoacima.
Corrente 22 pode ser alimentada à unidade de CO2 VPSA 30via corrente 24. Válvula 26 portanto estará na posição fechada e estará naposição aberta quando a unidade de CO2 VPSA não estiver sendo usada.Aquelas pessoas experientes na técnica reconhecerão que a válvula 26 podeestar alternativamente na posição parcialmente aberta dependendo dacapacidade de processo desejada (i.e., a recuperação de CO2).
Quando o arranjo mostrado em Figura 1 é usado comprocessos e aparelho de acordo com a presente invenção, corrente rica emCO2 36 (e.g. > 80% em mol) pode ser produzida, juntamente com alimentaçãorica em H2 32 que é esperado em resultar em recuperação maior de H2 38 daunidade de H2 PSA 28. Unidade de PSA de hidrogênio 28 também podeproduzir combustível 40 para uso na fábrica 10.
A presente invenção reconhece que despressurizações de umacamada absorvente seletiva de CO2 aumenta a concentração de CO2 no(s)leito(s) adsorvente(s). Mais especificamente, a presente invenção reconhece eutiliza despressurizações de um adsorvente de pressão alta (e.g., 689,5-689,4kPa (absoluta)) para pressão(ões) baixa(as) (i.e., próxima(s) de pressõesambientes e/ou sub-ambientes) para aumentar a concentração de CO2 no leito.
Como aqui usado, uma "corrente de alimentação" sendoalimentada a uma unidade de CO2 de acordo com a presente invenção é umacorrente contendo pelo menos H2 e CO2 em uma pressão entre cerca de 689,5e 689,4 kPa (absoluta) (e.g., 2.585,5 kPa (absoluta)). Após a concentração deCO2 ser aumentada por despressurizações múltiplas, ele pode ser usado paraproduzir o produto CO2 por redução adicional de pressão. Para algunsadsorventes despressurização de pressão alta para baixa aumenta aconcentração de CO2 no leito adsorvente. Esta etapa no processo pode serusada para eliminar várias etapas de processo como descritas na técnicaanterior. Conseqüentemente, várias peças de maquinário rotativo (e.g.,compressor de enxágüe, compressor de purga, compressor de reciclagem) erequerimentos de energia associados podem ser eliminados, proporcionandoassim um processo e sistema que intensifica operação e melhora eficiência.
Como mencionado acima, o aparelho e os processos de CO2VPSA da presente invenção podem ser usados para produzir CO2 possuindouma pureza de cerca de 80% em mol a partir de um gás de alimentação talcomo um gás de síntese. Em uma modalidade da presente invenção, osprocessos proporcionam fluxo através do leito evacuando (veja por exemplo,Figuras 26). As modalidades de fluxo através podem ser realizadas usando umnúmero variado de leitos e etapas de equalização de pressão. Por exemplo,fluxo através do leito evacuando pode ser realizado com seis leitos e trêsetapas de equalização de pressão (Figuras 2-4). Alternativamente, fluxoatravés do leito evacuando pode ser realizado com cinco leitos e duas etapasde equalização de pressão (Figura 5) ou sete leitos e três etapas deequalização de pressão (Figura 6). Em qualquer momento durante qualquerum destes processos, os leitos estarão em uma das três categorias de etapas:alimentação, despressurizações, evacuação, equalizações de pressão, erepressurização. Em adição, uma etapa de purga pode ser incluída no ciclopara a modalidade mostrada em Figura 6.
Em outras modalidades alternativas da presente invenção, oaparelho e os processos de CO2 VPSA podem ser usados para produzir CO2possuindo uma pureza de cerca de 80% em mol a partir de um gás dealimentação tal como um gás de síntese por misturação direta. Em taismodalidades, o produto CO2 produzido durante a etapa de despressurizaçãofinal (DPf) não é passado através de outro leito sob evacuação. Em vez disso,esta corrente é misturada diretamente com a corrente do leito evacuando. Emuma modalidade exemplar e preferida, isto pode ser realizado com a unidadede CO2 VPSA possuindo seis leitos e três etapas de equalização de pressão(Figuras 7-9). Em outras modalidades, isto pode ser realizado pelo uso de umaunidade de CO2 VPSA possuindo cinco leitos e duas etapas de equalização depressão (Figura 10). Em qualquer momento durante qualquer um destesprocessos, os leitos estarão em uma das seguintes categorias de etapas:alimentação, despressurizações, evacuação, equalizações de pressão, erepressurização.
Combinações de fluxo através e misturação direta tambémpodem ser usadas. Em tais modalidades, uma porção da corrente produzidadurante a etapa de despressurização (DPf) flui através do leito sob evacuaçãoe o restante é diretamente misturado com a corrente saindo do leito sobevacuação.
Em modalidades onde capacidade de fábrica aumentada édesejável, as modalidades mostradas em Figuras 11 e 12 podem ser utilizadas.Mais especificamente, Figura 11 mostra um mapa de etapa cíclica for umamodalidade da presente invenção na qual duas equalizações de pressão e oitoleitos são usados com misturação direta. Nesta modalidade, dois leitos estãocontinuamente em alimentação e pelo menos dois leitos estão continuamentesob evacuação. E esperado que este arranjo permita um aumento nacapacidade da fábrica. Figura 12 ilustra um mapa de etapa cíclica para umamodalidade da presente invenção na qual duas equalizações de pressão e ondeleitos são usados com misturação direta. Nesta modalidade, três leitos estãocontinuamente em alimentação e dois leitos estão continuamente sobevacuação. Também é esperado que este arranjo permita um aumento nacapacidade da fábrica. Em qualquer momento durante qualquer um destesprocessos, os leitos estarão em uma das seguintes categorias de etapas:alimentação, despressurizações, evacuação, equalizações de pressão, erepressurização.
Em qualquer uma das modalidades, cada leito estápreferivelmente recheado com pelo menos duas camadas de adsorventes. Otipo e dimensão da camada de adsorvente até a extremidade de alimentação(i.e. a camada adsorvente seletiva de água) no leito é selecionado pararemover umidade em uma corrente de alimentação de tal modo que qualquerumidade residual não deteriore o desempenho da camada absorvente principal(i.e., seletiva de CO2). A camada adsorvente seletiva de água também épreferivelmente capaz e remover impurezas (e.g., quantidades traço deenxofre ou de compostos de hidrocarboneto pesados) da corrente dealimentação, na medida que tais impurezas estejam presentes. A segundacamada adsorvente, principal (i.e., a camada adsorvente seletiva de CO2) éusada para seletivamente adsorver CO2 da corrente de alimentação apósumidade suficiente ter sido removida.
Para a primeira camada adsorvente (i.e. a camada adsorventeseletiva de água), adsorventes tais como alumina ativada, sílica gel ou peneiramolecular de zeólita são preferidas. Estes adsorventes são intencionados paraserem ilustrativos e outros adsorventes capazes de remover umidadesuficiente também são adequados de acordo com a presente invenção.Características preferidas para tal(ais) adsorvente(s) incluem: capacidades deelevada resistência ao esmagamento, alta resistência à atrição, densidadevolumar grande, baixo vazio de inter-partícula, condutividade térmica grande,baixa queda de pressão e estável em água líquida.
A camada principal de adsorvente (i.e., a camada adsorventeseletiva de CO2) após a camada adsorvente seletiva de água preferivelmentepossui as seguintes características: seletividade alta, capacidade de trabalhoalta, cinética rápida e baixo calor de adsorção. Exemplos típicos de taisadsorventes incluem, mas não são limitados a: NaY, HY, NaX, sílica gel, ecarbono ativado. Outras propriedades físicas desejadas do adsorvente decamada principal (i.e. a camada seletiva de CO2) incluem: alta resistência aoesmagamento, alta resistência à atrição, densidade volumar grande, baixovazio inter-partícula, capacidade calorífica alta, condutividade térmica alta ebaixa queda de pressão durante as etapas de alimentação e evacuação.
Aquelas pessoas experientes na técnica reconhecerão que umacamada mista compósita contendo ambos adsorventes poderia ser usada napresente invenção desde que as características dos adsorventes sejamsatisfeitas. Referindo-se agora às Figuras 2-4, uma primeira modalidade dapresente invenção possuindo seis leitos (A1-A6) e usando dez etapas comfluxo através do leito evacuando para produzir CO2 enriquecido a partir degás de síntese é ilustrada. As etapas de processo incluem:
1. Etapa de Alimentação. Uma corrente de alimentação 24(mostrada em Figura 1) contendo pelo menos gases CO2 e H2 em uma pressãoalta entre cerca de 689,5 e 689,4 kPa (absoluta) (por exemplo, cerca de2.585,5 kPa (absoluta)) e produzida pelo reator de deslocamento 20 édesviada para a unidade de CO2 VPSA da presente invenção. Efluente depressão alta 32 (i.e., uma corrente enriquecida em H2) da unidade de CO2VPSA (unidade 30 em Figura 1) é enviada para a unidade de H2 PSA 28, quepor sua vez produz produto H2 de pureza alta, de pressão alta (corrente 38 emFigura 1). Após um tempo predeterminado ou depois do surgimento de CO2do leito em alimentação 24, a etapa de alimentação é terminada.
2. Despressurização 1 (DPl) Concorrente (CoC). O leito deCO2 VPSA, que tem terminado a etapa de alimentação está agora em umapressão de alimentação alta (e.g., 689,5-689,4 kPa (absoluta)), édespressurizado para uma pressão média (e.g., 551,6-2.758 kPa (absoluta))em uma direção igual à (mostrada em Figura 2) ou oposta (não mostrada emFigura 2) à do fluxo de alimentação.
3. Despressurização 2 (DP2) Concorrente (CoC). O leito deCO2 VPSA, que está agora em alguma pressão média (e.g., 551,6-2.758 kPa(absoluta)), é adicionalmente despressurizado para uma pressão mais baixa(e.g., 206,8-2.068 kPa (absoluta)) em uma direção igual à (mostrada emFigura 2) ou oposta (não mostrada em Figura 2) à do fluxo de alimentação.
4. Despressurização 3 (DP3) Concorrente (CoC). O leito deCO2 VPSA, que está agora em alguma pressão média (e.g., 206,8-2.068 kPa(absoluta)), é adicionalmente despressurizado para uma pressão mais baixa(e.g., 344,7-1.379 kPa (absoluta)) em uma direção igual à (mostrada emFigura 2) ou oposta (não mostrada em Figura 2) à do fluxo de alimentação.
5. Despressurização Final TDPf). O leito de CO2 VPSA, queestá agora em uma pressão mais baixa do que no início da etapa 4 (cerca de344,7-1.379 kPa (absoluta)) é adicionalmente despressurizado para umapressão próxima da ambiente (cerca de 137,9 kPa (absoluta)) em uma direçãoigual à (mostrada em Figura 2) e/ou oposta (não mostrada em Figura 2) à dofluxo de alimentação. Como mostrado pelas setas em Figura 2 (i.e. setas deDPf para leito sob evacuação), a corrente desta etapa (DPf) flui através doleito sob evacuação (e.g. em Figura 2: leito 1 para leito 6, leito 2 para leito 1,leito 3 para leito 2, leito 4 para leito 3, leito 5 para leito 4 ou leito 6 para leito5 nas respectivas etapas cíclicas).
6. Evacuação. O leito de CO2 VPSA, que está agora próximoda pressão ambiente (cerca de 137,9 kPa (absoluta)), é evacuado para umapressão baixa predeterminada, uma pressão sub-ambiente (cerca de 6,9-82,7kPa (absoluta)) em uma direção igual à (não mostrada em Figura 2) ou oposta(mostrada em Figura 2) à do fluxo de alimentação. Como mostrado em Figura2 e relatado na descrição de etapa 5 (DPf) acima, este leito está recebendo gásde outro leito na etapa DPf. O gás do leito sob evacuação constitui a correntede produto CO2.
7. Equalização de Pressão 3 (PE3) em Contra-corrente (CcC).O leito evacuado é agora equalizado em pressão para uma faixa de pressão dogás produzido em etapa 4 (DP3) (i.e., para cerca de 344,7-1.379 kPa(absoluta)) em uma direção igual à (não mostrada em Figura 2) ou oposta(mostrada em Figura 2) à do fluxo de alimentação. Esta etapa aumenta arecuperação de CO2 pela manutenção do CO2 da etapa 4 dentro do sistema deVPSA. Isto minimiza perda de CO2 pela eliminação da necessidade de enviaro CO2 para a corrente de resíduo.
8. Equalização de Pressão 2 (ΊΡΕ2) em Contra-Corrente (CcC).A pressão de leito equalizada em etapa 7 é agora pressão equalizada para umafaixa de pressão do gás produzido em etapa 3 (DP2) (i.e., para cerca de 206,8-2.068 kPa (absoluta)) em uma direção igual à (não mostrada em Figura 2) ouoposta (mostrada em Figura 2) à do fluxo de alimentação. Esta etapa aumentaa recuperação de CO2 pela manutenção do CO2 de etapa 3 dentro do sistemade VPSA. Isto minimiza perda de CO2 pela eliminação da necessidade deenviar o CO2 para a corrente de resíduo.
9. Equalização de Pressão 1 (PE1) em Contra-Corrente (CcC).A pressão de leito equalizada em etapa 8 é adicionalmente equalizada empressão para uma faixa de pressão do gás produzido em etapa 2 (DPl) (i.e.,para cerca de 551,6-2.758 kPa (absoluta)) em uma direção igual à (nãomostrada em Figura 2) ou oposta (mostrada em Figura 2) à do fluxo dealimentação. Esta etapa adicionalmente aumenta a recuperação de CO2 pelamanutenção do CO2 de etapa 2 dentro do sistema de VPSA. Isto minimizaperda de CO2 pela eliminação da necessidade de enviar o CO2 para a correntede resíduo.
10. Repressurização (FeRP). O leito equalizado em pressão érepressurizado para uma pressão de alimentação (689,5-3.447 kPa (absoluta))quer pelo gás de alimentação quer por parte do efluente gerado de outro leitoem etapa 1 (i.e. efluente de alimentação). Após repressurização para pressãode alimentação, este leito está agora pronto para voltar para a etapa 1.
O processo de dez etapas descrito é para um ciclo para umleito na unidade de CO2 VPSA. As dez etapas acima para esta modalidade defluxo através do leito evacuando são realizadas em uma maneira cíclica comos outros leitos na unidade de tal modo que alimentação-para-dentro eefluente de alimentação da etapa 1 sejam contínuos. Em adição, a etapa deevacuação (número 6) é planejada para ser contínua. Isto garante que a bombade vácuo opere continuamente, e que não haja interrupção em alimentaçãopara dentro da unidade de CO2 VPSA ou para a unidade de H2 PSA. Seisleitos de adsorção são utilizados na modalidade descrita acima para manter acontinuidade das etapas chave de processo.
Equipamento correspondente exemplar e um fluxograma doprocesso de CO2 VPSA correspondendo ao ciclo mostrado em Figura 2 éexibido em Figura 3. As várias válvulas em Figura 3 podem ser operadas namaneira ilustrada em Figura 4 para realizar as dez etapas no processo de seisleitos como descrito aqui acima. Deve ser reconhecido que pressões edurações de etapa mostradas são apenas para propósitos ilustrativos. Aquelaspessoas experientes na técnica reconhecerão que outras combinações depressões e durações de etapa podem ser usadas.
Como pode ser reconhecido da descrição acima, a presenteinvenção assim baseia-se em despressurizações de pelo menos um adsorventeseletivo de CO2 de pressão alta para pressão baixa para aumentar aconcentração de CO2 no leito. Após ser aumentada a concentração de CO2, é produzido o produto CO2 por redução de pressão adicional. Isto torna-sepossível baseado no reconhecimento de que para alguns adsorventes, reduçãode pressão de pressão alta para baixa aumenta a concentração de CO2 sobre oadsorvente.
Na modalidade mostrada em Figuras 2-4 e como descrito, ogás produzido durante a despressurização final (etapa de número 5, DPf) fluiatravés do leito sob evacuação como mostrado pelas setas no mapa de etapacíclica em Figura 2. Pela utilização de corrente de gás de despressurizaçãofinal (etapa de número 5) nesta maneira, há nenhuma ou mínima perda de H2da unidade de CO2 VPSA.
Modalidades exemplares adicionais e alternativas que utilizamo fluxo de corrente de gás de despressurização final (DPf) através do leitoevacuando são ilustradas em Figuras 5 e 6.
Referindo-se agora à Figura 5, um mapa de etapa cíclica paraum processo de oito etapas que utiliza cinco leitos e duas etapas deequalização de pressão é mostrado. Estas etapas cíclicas são realizadas emuma maneira similar àquelas etapas descritas acima com referência à Figura 2,exceto que as etapas DP3 e PE3 têm sido eliminadas. Mais especificamente,as etapas cíclicas para Figura 5 incluem as seguintes:
1. Etapa de Alimentação. Uma corrente de alimentação 24(mostrada em Figura 1) contendo pelo menos gases CO2 e H2 em uma pressãoalta entre cerca de 689,5 e 689,4 kPa (absoluta) (por exemplo, cerca de2.585,5 kPa (absoluta)) e produzida pelo reator de deslocamento 20 édesviada para a unidade de CO2 VPSA da presente invenção. Efluente depressão alta 32 (i.e., uma corrente enriquecida em H2) da unidade de CO2VPSA (unidade 30 em Figura 1) é enviada para a unidade de H2 PSA 28, quepor sua vez produz produto H2 de pureza alta, de pressão alta (corrente 38 emFigura 1). Após um tempo predeterminado ou depois do surgimento de CO2do leito em alimentação 24, a etapa de alimentação é terminada.
2. Despressurização 1 (DPl) Concorrente (CoC). O leito deCO2 VPSA, que tem terminado a etapa de alimentação está agora em umapressão de alimentação alta (e.g., 689,5-689,4 kPa (absoluta)), édespressurizado para uma pressão média (e.g., 551,6-2.758 kPa (absoluta))em uma direção igual (mostrada em Figura 5) ou oposta (não mostrada emFigura 5) à do fluxo de alimentação.
3. Despressurização 2 (DP2) Concorrente (CoC). O leito deCO2 VPSA, que está agora em alguma pressão média (e.g., 551,6-2.758 kPa(absoluta)), é adicionalmente despressurizado para uma pressão mais baixa(e.g., 206,8-2.068 kPa (absoluta)) em uma direção igual à (mostrada emFigura 5) ou oposta (não mostrada em Figura 5) à do fluxo de alimentação.
4. Despressurização Final (DPf). O leito de CO2 VPSA, queestá agora em uma pressão mais baixa do que no início da etapa 4 (cerca de344,7-1.379 kPa (absoluta)) é adicionalmente despressurizado para umapressão próxima da ambiente (cerca de 137,9 kPa (absoluta)) em uma direçãoigual à (mostrada em Figura 5) e/ou oposta (não mostrada em Figura 5) à dofluxo de alimentação. Como mostrado pelas setas em Figura 5 (i.e. setas deDPf para leito sob evacuação), a corrente desta etapa (DPf) flui através doleito sob evacuação (e.g. como mostrado em Figura 5: leito 1 para leito 5,leito 2 para leito 1, leito 3 para leito 2, leito 4 para leito 3 ou leito 5 para leito4 nas respectivas etapas cíclicas).
5. Evacuação. O leito de CO2 VPSA, que está agora próximoda pressão ambiente (cerca de 137,9 kPa (absoluta)), é evacuado para umapressão baixa predeterminada, uma pressão sub-ambiente (cerca de 6,9-82,7kPa (absoluta)) em uma direção igual à (não mostrada em Figura 5) ou oposta(mostrada em Figura 5) à do fluxo de alimentação. Como mostrado em Figura5 e como relatado na descrição de etapa 4 (DPf) acima, este leito estárecebendo gás de outro leito na etapa DPf durante a etapa DPf. O gás do leitosob evacuação constitui a corrente de produto CO2.
6. Equalização de Pressão 2 (PE2) em Contra-Corrente (CcC).O leito evacuado é agora equalizado em pressão para uma faixa de pressão dogás produzido em etapa 3 (DP2) (i.e., para cerca de 206,8-2.068 kPa(absoluta)) em uma direção igual à (não mostrada em Figura 5) ou oposta(mostrada em Figura 5) à do fluxo de alimentação. Esta etapa aumenta arecuperação de CO2 pela manutenção do CO2 de etapa 3 dentro do sistema deVPSA. Isto minimiza perda de CO2 pela eliminação da necessidade de enviaro CO2 para a corrente de resíduo.
7. Equalização de Pressão 1 (PEl) em Contra-Corrente (CcC).A pressão de leito equalizada em etapa 6 é adicionalmente equalizada empressão para uma faixa de pressão do gás produzido em etapa 1 (DPl) (i.e.,para cerca de 551,6-2.758 kPa (absoluta)) em uma direção igual à (nãomostrada em Figura 5) ou oposta (mostrada em Figura 5) à do fluxo dealimentação. Esta etapa adicionalmente aumenta a recuperação de CO2 pelamanutenção do CO2 de etapa 2 dentro do sistema de VPSA. Isto minimizaperda de CO2 pela eliminação da necessidade de enviar o CO2 para a correntede resíduo.
8. Repressurização CFeRPV O leito equalizado em pressão érepressurizado para uma pressão de alimentação (689,5-3.447 kPa (absoluta))quer pelo gás de alimentação quer por parte do efluente gerado de outro leitoem etapa 1 (i.e. efluente de alimentação). Após repressurização para pressãode alimentação, este leito está agora pronto para voltar para a etapa 1. Oprocesso de oito etapas descrito é para um ciclo para um leito na unidade deCO2 VPSA. As oito etapas acima para esta modalidade de fluxo através doleito evacuando são realizadas em uma maneira cíclica com os outros leitos naunidade de tal modo que alimentação-para-dentro e efluente de alimentaçãoda etapa 1 sejam contínuos. Em adição, a etapa de evacuação (número 5) éplanejada para ser contínua. Isto garante que a bomba de vácuo operecontinuamente, e que não haja interrupção em alimentação para dentro daunidade de CO2 VPSA ou para a unidade de H2 PS A. Cinco leitos de adsorçãosão utilizados na modalidade descrita acima para manter a continuidade dasetapas chave de processo.
Referindo-se agora à Figura 6, um mapa de etapa cíclica paraum processo de onze etapas que utiliza sete leitos e três etapas de equalizaçãode pressão é mostrado. Estas etapas cíclicas são realizadas em uma maneirasimilar àquelas etapas descritas acima com referência à Figura 2, uma etapa(Rf) adicional é incluída entre a etapa de despressurização final (DPf) e aetapa de evacuação. Mais especificamente, as etapas cíclicas para Figura 6incluem as seguintes:
1. Etapa de Alimentação. Uma corrente de alimentação 24(mostrada em Figura 1) contendo pelo menos gases CO2 e H2 em uma pressãoalta entre cerca de 689,5 e 689,4 kPa (absoluta) (por exemplo, cerca de2.585,5 kPa (absoluta)) e produzida pelo reator de deslocamento 20 édesviada para a unidade de CO2 VPSA da presente invenção. Efluente depressão alta 32 (i.e., uma corrente enriquecida em H2) da unidade de CO2VPSA (unidade 30 em Figura 1) é enviada para a unidade de H2 PSA 28, quepor sua vez produz produto H2 de pureza alta, de pressão alta (corrente 38 emFigura 1). Após um tempo predeterminado ou depois do surgimento de CO2do leito em alimentação 24, a etapa de alimentação é terminada.
2. Despressurização 1 (DP Π Concorrente (CoC). O leito deCO2 VPSA, que tem terminado a etapa de alimentação está agora em umapressão de alimentação alta (e.g., 689,5-689,4 kPa (absoluta)), édespressurizado para uma pressão média (e.g., 551,6-2.758 kPa (absoluta))em uma direção igual (mostrada em Figura 6) ou oposta (não mostrada emFigura 6) à do fluxo de alimentação.
3. Despressurização 2 (DP2) Concorrente (CoC). O leito deCO2 VPSA, que está agora em alguma pressão média (e.g., 551,6-2.758 kPa(absoluta)), é adicionalmente despressurizado para uma pressão mais baixa(e.g., 206,8-2.068 kPa (absoluta)) em uma direção igual à (mostrada emFigura 6) ou oposta (não mostrada em Figura 6) à do fluxo de alimentação.
4. Despressurização 3 (DP3) Concorrente (CoC). O leito deCO2 VPSA, que está agora em alguma pressão média (e.g., 206,8-2.068 kPa(absoluta)), é adicionalmente despressurizado para uma pressão mais baixa(e.g., 344,7-1.379 kPa (absoluta)) em uma direção igual à (mostrada emFigura 6) ou oposta (não mostrada em Figura 6) à do fluxo de alimentação.
5. Despressurização Final (DPf). O leito de CO2 VPSA, queestá agora em uma pressão mais baixa do que no início da etapa 4 (cerca de344,7-1.379 kPa (absoluta)) é adicionalmente despressurizado para umapressão próxima da ambiente (cerca de 137,9 kPa (absoluta)) em uma direçãoigual à (mostrada em Figura 6) e/ou oposta (não mostrada em Figura 6) à dofluxo de alimentação.
6. Receber Purga (Rf). A corrente produzida por DPf (e.g.,leito 1 em Figura 6) é alimentada para outro leito tendo completado DPf, masnão ainda sob evacuação (e.g., leito 7 em Figura 6). Durante este tempo(duração da etapa Rf), o efluente (e.g., leito 7 em Figura 6) flui para tanque 42como produto CO2. Durante o período de tempo restante de DPf de leito 1, ogás flui através do leito sob evacuação (e.g., leito 7 em Figura 6).
7. Evacuação. O leito de CO2 VPSA, que está agora próximoda pressão ambiente (cerca de 137,9 kPa (absoluta)), é evacuado para umapressão baixa predeterminada, uma pressão sub-ambiente (cerca de 6,9-82,7kPa (absoluta)) em uma direção igual à (não mostrada em Figura 6) ou oposta(mostrada em Figura 6) à do fluxo de alimentação. Como mostrado em Figura-6, este leito (leito 1) está recebendo gás de outro leito na etapa DPf (leito 2).O gás do leito sob evacuação constitui pelo menos parte do produto CO2corrente.
8. Equalização de Pressão 3 (PE3) em Contra-corrente (CcC).O leito evacuado é agora equalizado em pressão para uma faixa de pressão dogás produzido em etapa 4 (DP3) (i.e., para cerca de 344,7-1.379 kPa(absoluta)) em uma direção igual à (não mostrada em Figura 2) ou oposta(mostrada em Figura 2) à do fluxo de alimentação. Esta etapa aumenta arecuperação de CO2 pela manutenção do CO2 da etapa 4 dentro do sistema deVPSA. Isto minimiza perda de CO2 pela eliminação da necessidade de enviaro CO2 para a corrente de resíduo.
9. Equalização de Pressão 2 (PE2) em Contra-Corrente CCcC).A pressão de leito equalizada em etapa 7 é agora pressão equalizada para umafaixa de pressão do gás produzido em etapa 3 (DP2) (i.e., para cerca de 206,8--2.068 kPa (absoluta)) na direção igual à (não mostrada em Figura 6) ou oposta(mostrada em Figura 6) à do fluxo de alimentação. Esta etapa aumenta arecuperação de CO2 pela manutenção do CO2 de etapa 3 dentro do sistema deVPSA. Isto minimiza perda de CO2 pela eliminação da necessidade de enviaro CO2 para a corrente de resíduo.
10. Equalização de Pressão 1 (PEl) em Contra-Corrente(CcC. A pressão de leito equalizada em etapa 9 é adicionalmente equalizadaem pressão para uma faixa de pressão do gás produzido em etapa 2 (DPl)(i.e., para cerca de 551,6-2.758 kPa (absoluta)) em uma direção igual à (nãomostrada em Figura 6) ou oposta (mostrada em Figura 6) à do fluxo dealimentação. Esta etapa adicionalmente aumenta a recuperação de CO2 pelamanutenção do CO2 de etapa 2 dentro do sistema de VPSA. Isto minimizaperda de CO2 pela eliminação da necessidade de enviar o CO2 para a correntede resíduo.
11. Repressurização (FeRP). O leito equalizado em pressão érepressurizado para uma pressão de alimentação (689,5-3.447 kPa (absoluta))quer pelo gás de alimentação quer por parte do efluente gerado de outro leitoem etapa 1 (i.e. efluente de alimentação). Após repressurização para pressãode alimentação, este leito está agora pronto para voltar para a etapa 1. Oprocesso de onde etapas descrito é para um ciclo para um leito na unidade deCO2 VPSA.
As onze etapas acima para esta modalidade de fluxo através doleito evacuando são realizadas em uma maneira cíclica com os outros leitos naunidade de tal modo que alimentação-para-dentro e efluente de alimentaçãoda etapa 1 sejam contínuos. Em adição, a etapa de evacuação (número 7) éplanejada para ser contínua. Isto garante que a bomba de vácuo operecontinuamente, e que não haja interrupção em alimentação para dentro daunidade de CO2 VPSA ou para a unidade de H2 PSA.
Sete leitos de adsorção são utilizados na modalidade descritaacima para manter a continuidade das etapas chave de processo.
Como mencionado acima, pelo fluxo do gás produzido durantea etapa de despressurização final (DPf) através de um leito sob evacuaçãoe/ou antes de ir para a etapa de evacuação, toda ou substancialmente toda aperda de H2 da unidade de CO2 VPSA pode ser eliminada (Figura 2-6). Emoutras modalidades (Figuras 7-12), pouca ou nenhuma perda de H2 tambémpode ser alcançada por misturação direta das duas correntes (i.e. efluentes deDPf e evacuação) .
Referindo-se agora às Figuras 7-9, uma modalidade dapresente invenção possuindo seis leitos (A1-A6) e usando dez etapas commisturação direta de gás CO2 da etapa DPf e da etapa de evacuação paraproduzir um gás final enriquecido em CO2 a partir de gás de síntese éilustrada. As etapas de processo incluem:
1. Etapa de Alimentação. Uma corrente de alimentação 24(mostrada em Figura 1) contendo pelo menos gases CO2 e H2 em uma pressãoalta entre cerca de (por exemplo, cerca de 2.585,5 kPa (absoluta)) e produzidapelo reator de deslocamento 20 é desviada para a unidade de CO2 VPSA dapresente invenção. Efluente de pressão alta 32 (i.e., uma corrente enriquecidaem H2) da unidade de CO2 VPSA(unidade 30 em Figura 1) é enviada para aunidade de H2 PSA 28, que por sua vez produz produto H2 de pureza alta, depressão alta (corrente 38 em Figura 1). Após um tempo predeterminado oudepois do surgimento de CO2 do leito em alimentação 24, a etapa dealimentação é terminada.
2. Despressurização 1 (DPl) Concorrente (CoC). O leito deCO2 VPSA, que tem terminado a etapa de alimentação está agora em umapressão de alimentação alta (e.g., 689,5-689,4 kPa (absoluta)), édespressurizado para uma pressão média (e.g., 551,6-2.758 kPa (absoluta))em uma direção igual (mostrada em Figura 7) ou oposta (não mostrada emFigura 7) à do fluxo de alimentação.
3. Despressurização 2 (DP2) Concorrente (CoC). O leito deCO2 VPSA, que está agora em alguma pressão média (e.g., 551,6-2.758 kPa(absoluta)), é adicionalmente despressurizado para uma pressão mais baixa(e.g., 206,8-2.068 kPa (absoluta)) em uma direção igual à (mostrada emFigura 7) ou oposta (não mostrada em Figura 7) à do fluxo de alimentação.
4. Despressurização 3 (DP3) Concorrente (CoC). O leito deCO2 VPSA, que está agora em alguma pressão média (e.g., 206,8-2.068 kPa(absoluta)), é adicionalmente despressurizado para uma pressão mais baixa(e.g., 344,7-1.379 kPa (absoluta)) em uma direção igual à (mostrada emFigura 7) ou oposta (não mostrada em Figura 7) à do fluxo de alimentação.
5. Despressurização Final (DPf). O leito de CO2 VPSA, queestá agora em uma pressão mais baixa do que no início da etapa 4 (cerca de344,7-1.379 kPa (absoluta)) é adicionalmente despressurizado para umapressão próxima da ambiente (cerca de 137,9 kPa (absoluta)) em uma direçãoigual à (não mostrada em Figura 7) e/ou oposta (mostrada em Figura 7) à dofluxo de alimentação do produto CO2 36b mostrada em Figura 8. Estacorrente pode constituir parte do produto CO2 (corrente 36 em Figura 8).
6. Evacuação. O leito de CO2 VPSA, que está agora próximoda pressão ambiente (cerca de 137,9 kPa (absoluta)), é evacuado para umapressão baixa predeterminada, uma pressão sub-ambiente (cerca de 6,9-82,7kPa (absoluta)) em uma direção igual à (não mostrada em Figura 7) ou oposta(mostrada em Figura 7) à do fluxo de alimentação. O gás do leito sobevacuação (corrente 36a em Figura 8) constitui parte da corrente de produtoCO2 (corrente 36 nas Figuras). Opcionalmente, corrente 36a pode seradicionalmente comprimida usando um soprador (não mostrado) antes depassar para o tanque 42.
7. Equalização de Pressão 3 (PE3) em Contra-corrente (CcC).O leito evacuado é agora equalizado em pressão para uma faixa de pressão dogás produzido em etapa 4 (DP3) (i.e., para cerca de 344,7-1.379 kPa(absoluta)) em uma direção igual à (não mostrada em Figura 7) ou oposta(mostrada em Figura 7) à do fluxo de alimentação. Esta etapa aumenta arecuperação de CO2 pela manutenção do CO2 da etapa 4 dentro do sistema deVPSA. Isto minimiza perda de CO2 pela eliminação da necessidade de enviaro CO2 para a corrente de resíduo.
8. Equalização de Pressão 2 (PE2) em Contra-Corrente (CcC).A pressão de leito equalizada em etapa 7 é agora pressão equalizada para umafaixa de pressão do gás produzido em etapa 3 (DP2) (i.e., para cerca de 206,8-2.068 kPa (absoluta)) em uma direção igual à (não mostrada em Figura 7) ouoposta (mostrada em Figura 7) à do fluxo de alimentação. Esta etapa aumentaa recuperação de CO2 pela manutenção do CO2 de etapa 3 dentro do sistemade VPSA. Isto minimiza perda de CO2 pela eliminação da necessidade deenviar o CO2 para a corrente de resíduo.
9. Equalização de Pressão 1 (PEl) em Contra-Corrente (CcC).A pressão de leito equalizada em etapa 8 é adicionalmente equalizada empressão para uma faixa de pressão do gás produzido em etapa 2 (DPl) (i.e.,para cerca de 551,6-2.758 kPa (absoluta)) em uma direção igual à (nãomostrada em Figura 7) ou oposta (mostrada em Figura 7) à do fluxo dealimentação. Esta etapa adicionalmente aumenta a recuperação de CO2 pelamanutenção do CO2 de etapa 2 dentro do sistema de VPSA. Isto minimizaperda de CO2 pela eliminação da necessidade de enviar o CO2 para a correntede resíduo.
10. Repressurização (FeRP). O leito equalizado em pressão érepressurizado para uma pressão de alimentação (689,5-3.447 kPa (absoluta))quer pelo gás de alimentação quer por parte do efluente gerado de outro leitoem etapa 1 (i.e. efluente de alimentação). Após repressurização para pressãode alimentação, este leito está agora pronto para voltar para a etapa 1. Comoadicionalmente mostrado em Figura 7, produto CO2 36 é formado de CO2 apartir de correntes 36b (etapa 6) e 36a (etapa 7) pelo tanque de produto 42. Éesperado que produto 36 possua um nível de pureza de CO2 aproximadamenteigual a 80% em mol ou maior.
O processo de dez etapas descrito é para um ciclo para umleito na unidade de CO2 VPSA. As dez etapas acima para esta modalidade demisturação direta são realizadas em uma maneira cíclica com os outros leitosna unidade de tal modo que alimentação-para-dentro e efluente dealimentação da etapa 1 sejam contínuos. Em adição, a etapa de evacuação(número 6) é planejada para ser contínua. Isto garante que a bomba de vácuoopere continuamente, e que não haja interrupção em alimentação para dentroda unidade de CO2 VPSA ou para a unidade de H2 PSA. Seis leitos deadsorção são utilizados na modalidade descrita acima para manter acontinuidade das etapas chave de processo.
Equipamento correspondente exemplar e um fluxograma doprocesso de CO2 VPSA correspondendo ao ciclo mostrado em Figura 7 éexibido em Figura 8. As várias válvulas em Figura 8 podem ser operadas namaneira ilustrada em Figura 9 para realizar as dez etapas no processo de seisleitos como descrito aqui acima.
Deve ser reconhecido que pressões e durações de etapamostradas são apenas para propósitos ilustrativos. Aqueles pessoasexperientes na técnica reconhecerão que outras combinações de pressões eetapas podem ser usadas. Na modalidade mostrada em Figuras 7-9 e comodescrito, o gás produzido durante a etapa de despressurização final (DPf) émisturado com o gás evacuado de etapa de número 6. Conseqüentemente, hánenhuma ou mínima perda de H2 da unidade de CO2 VPSA.
Outra modalidade exemplar que utiliza misturação direta dacorrente de gás de despressurização final (DPf) com o gás produzido porevacuação leito é ilustrada em Figura 10.
Referindo-se agora à Figura 10, um mapa de etapa cíclica paraum processo de oito etapas que utiliza cinco leitos e duas etapas deequalização de pressão é mostrado. Estas etapas cíclicas são realizadas emuma maneira similar àquelas etapas descritas acima com referência à Figura 7,exceto que as etapas DP3 e PE3 têm sido eliminadas. Mais especificamente,as etapas cíclicas para Figura 10 incluem as seguintes:
1. Etapa de Alimentação. Uma corrente de alimentação 24(mostrada em Figura 1) contendo pelo menos gases CO2 e H2 em uma pressãoalta entre cerca de 689,5 e 689,4 kPa (absoluta) (por exemplo, cerca de2.585,5 kPa (absoluta)) e produzida pelo reator de deslocamento 20 édesviada para a unidade de CO2 VPSA da presente invenção. Efluente depressão alta 32 (i.e., uma corrente enriquecida em H2) da unidade de CO2VPSA (unidade 30 em Figura 1) é enviada para a unidade de H2 PSA 28, quepor sua vez produz produto H2 de pureza alta, de pressão alta (corrente 38 emFigura 1). Após um tempo predeterminado ou depois do surgimento de CO2do leito em alimentação 24, a etapa de alimentação é terminada.
2. Despressurização 1 (DPl) Concorrente (CoC). O leito deCO2 VPSA, que tem terminado a etapa de alimentação está agora em umapressão de alimentação alta (e.g., 689,5-689,4 kPa (absoluta)), édespressurizado para uma pressão média (e.g., 551,6-2.758 kPa (absoluta))em uma direção igual (mostrada em Figura 10) ou oposta (não mostrada emFigura 10) à do fluxo de alimentação.
3. Despressurização 2 (DP2) Concorrente (CoC). O leito deCO2 VPSA, que está agora em alguma pressão média (e.g., 551,6-2.758 kPa(absoluta)), é adicionalmente despressurizado para uma pressão mais baixa(e.g., 206,8-2.068 kPa (absoluta)) em uma direção igual à (mostrada emFigura 10) ou oposta (não mostrada em Figura 10) à do fluxo de alimentação.
4. Despressurização Final (DPf). O leito de CO2 VPSA, queestá agora em uma pressão mais baixa do que no início da etapa 4 (cerca de344,7-1.379 kPa (absoluta)) é adicionalmente despressurizado para umapressão próxima da ambiente (cerca de 137,9 kPa (absoluta)) em uma direçãoigual à (não mostrada em Figura 10) e/ou oposta (mostrada em Figura 10) àdo fluxo de alimentação para produzir produto CO2 36b. Esta corrente podeconstituir parte do produto CO2 (corrente 36).
5. Evacuação. O leito de CO2 VPSA, que está agora próximoda pressão ambiente (cerca de 137,9 kPa (absoluta)), é evacuado para umapressão baixa predeterminada, uma pressão sub-ambiente (cerca de 6,9-82,7kPa (absoluta)) em uma direção igual à (não mostrada em Figura 10) ouoposta (mostrada em Figura 10) à do fluxo de alimentação. O gás do leito sobevacuação (corrente 36a em Figura 8) constitui parte da corrente de produtoCO2 (corrente 36 nas Figuras). Opcionalmente, corrente 36a pode seradicionalmente comprimida usando um soprador (não mostrado) antes depassar para o tanque 42.
6. Equalização de Pressão 2 (PE2) em Contra-Corrente (CcC).O leito evacuado é agora equalizado em pressão para uma faixa de pressão dogás produzido em etapa 3 (DP2) (i.e., para cerca de 206,8-2.068 kPa (absoluta)) em uma direção igual à (não mostrada em Figura 10) ou oposta(mostrada em Figura 10) à do fluxo de alimentação. Esta etapa aumenta arecuperação de CO2 pela manutenção do CO2 de etapa 3 dentro do sistema deVPSA. Isto minimiza perda de CO2 pela eliminação da necessidade de enviaro CO2 para a corrente de resíduo.
7. Equalização de Pressão 1 (PEl) em Contra-Corrente (CcC).A pressão de leito equalizada em etapa 6 é adicionalmente equalizada empressão para uma faixa de pressão do gás produzido em etapa 2 (DPl) (i.e.,para cerca de 551,6-2.758 kPa (absoluta)) em uma direção igual à (nãomostrada em Figura 10) ou oposta (mostrada em Figura 10) à do fluxo dealimentação. Esta etapa adicionalmente aumenta a recuperação de CO2 pelamanutenção do CO2 de etapa 2 dentro do sistema de VPSA. Isto minimizaperda de CO2. pela eliminação da necessidade de enviar o CO2 para a correntede resíduo.
8. Repressurização (FeRP). O leito equalizado em pressão érepressurizado para uma pressão de alimentação (689,5-3.447 kPa (absoluta))quer pelo gás de alimentação quer por parte do efluente gerado de outro leitoem etapa 1 (i.e. efluente de alimentação). Após repressurização para pressãode alimentação, este leito está agora pronto para voltar para a etapa 1. Produtodióxido de carbono 36 é formado de CO2 a partir de correntes 36b (etapa 4) e36a (etapa 5) pelo tanque de produto 42. E esperado que o produto 36 possuaum nível de pureza de CO2 de aproximadamente 80% em mol ou maior.
O processo de oito etapas descrito é para um ciclo para umleito na unidade de CO2 VPSA. As oito etapas acima para esta modalidade demisturação direta são realizadas em uma maneira cíclica com os outros leitosna unidade de tal modo que alimentação-para-dentro e efluente dealimentação da etapa 1 sejam contínuos. Em adição, a etapa de evacuação(número 5) é planejada para ser contínua. Isto garante que a bomba de vácuoopere continuamente, e que não haja interrupção em alimentação para dentroda unidade de CO2 VPSA ou para a unidade de H2 PSA. Cinco leitos deadsorção são utilizados na modalidade descrita acima para manter acontinuidade das etapas chave de processo.
Também é esperado que a presente invenção possa sermodificada para produzir quantidades mais altas de CO2 e deste maneiracapacidade de fábrica alta. Por exemplo, pode ser necessário ou desejadoprocessar vazões de fluxo de alimentação maiores do que as que podem sermanuseadas por um único trem de vácuo ou único vaso (devido às limitaçõesde fluidização ou de transporte). Em tais situações, as etapas de processopodem se arranjadas de tal modo que pelo menos dois leitos estejam emalimentação e pelo menos dois leitos estejam sob evacuação todo o tempo.Tais arranjo e mapas de etapa cíclica exemplares são mostrados em Figuras11 e 12. Alternativamente ou em adição, trens múltiplos podem ser utilizados.Exemplo
O processo de misturação direta mostrado em Figura 7 foitestado em uma unidade piloto de seis leitos e é esperado que seja de escalaprontamente aumentada. O diâmetro interno (ED) da coluna foi de 5,51centímetros e a altura do leito recheado foi de 330,2 centímetros. A colunafoi recheada com 589,7 gramas de alumina ativa comercialmente disponível,4,63 quilogramas de pelotas de NaY de 1,6 mm e o vazio do topo foi cheiocom bolas de cerâmica de 7,6 centímetros. A alimentação continha 2,8% deCO, 15,7% de CO2, 6,3% de CH4 e 0,2% de N2 com o restante sendo H2. Aalimentação foi ajustada a 2.585,5 kPa (absoluta). O processo foi operado emuma maneira cíclica até alcançar o estado estacionário cíclico. A etapa dedespressurização final (DPf) foi de cerca de 482,6 kPa (absoluta) para cercade 137,9 kPa (absoluta). Esta foi seguida por evacuação paraaproximadamente 27,6 kPa (absoluta). Recuperação de dióxido de carbono foide aproximadamente 86% em uma pureza de cerca de 83%.
Os processos descritos acima podem ser operados em pressõesde alimentação pressões mais altas do que 689,5 kPa (absoluta), e maispreferivelmente maiores do que 2.068 kPa (absoluta) (por exemplo, cerca de2.585,5 kPa (absoluta)). Dióxido de carbono no gás de alimentação deve serpreferivelmente mais alto do que 10% em mol de, e mais preferivelmentemaior do que 15% em mol de (e.g., 15-25% em mol de). Temperatura dealimentação pode estar cerca de 4,4°C e 93,3°C, mais preferivelmente entrecerca de 15,6°C e 65,6°C, e mais preferivelmente cerca de 37,8°C.
Em modalidades alternativas da presente invenção, tanques dearmazenagem podem ser adicionados no lugar de alguns dos leitosadsorventes no ciclo de processo para armazenar um pouco das correntes degás intermediárias tal como o gás despressurizado. O propósito destes tanquesde armazenagem é manter contínuo o fluxo para dentro e para fora daunidade de CO2 VPSA.
A presente invenção portanto proporciona processos eaparelho para a recuperação de CO2 de pureza média (e.g., aproximadamente≥ 80% em mol) a partir de gás de síntese. De acordo com modalidadespreferidas da presente invenção, há alimentação constante, produto constantesendo produzido e máquina rotativa é preferivelmente operada continuamentede modo a eliminar tanque(s) desnecessário(s). Se, contudo, houver razõespara limitar o número de leitos adsorventes (e.g. custo alto de adsorvente)tanques de armazenagem em vez de vasos adsorventes podem ser usadoscomo explicado acima. Embora cada leito sofra o mesmo ciclo, o número deleitos é para ser minimizado tomando-se em consideração estes fatores.
A alimentação para a unidade de CO2 VPSA pode estar empressão super-ambiente, e o produto CO2 pode ser produzido como descritoacima. Quando a unidade de CO2 VPSA é instalada a montante de umaunidade de H2 PSA, é esperado que a recuperação H2 aumente pela extraçãode CO2, elevando deste modo a pressão parcial de H2 na corrente dealimentação de H2 PSA. O CO2 recuperado pode ser usado como produzidoou pode ser melhorado tal como mostrado no Pedido de Patente U.S.Comumente Cedido de Número Serial 11/395.137, depositado na mesma dadadeste e intitulado "Carbon Dioxide Production Method" de Shah et al., cujoconteúdo inteiro é aqui incorporado como referência. O CO2 recuperado podeser então usado, seqüestrado ou usado em aplicações tal como recuperaçãoaumentada de óleo (EOR).
Será reconhecido por aquelas pessoas experientes na técnicaque a presente invenção não é limitada às modalidades onde a unidade de CO2VPSA está posicionada a jusante de um reator de deslocamento/SMR e amontante de uma unidade de H2 PSA. A presente invenção também pode serusada, por exemplo, com um reator de oxidação parcial junto com qualquercorrente de alimentação como definido aqui acima.
Também será reconhecido que em alguns casos, as etapas deequalização de pressão etapas poderiam ser eliminadas. Em tais casos, o gásque não foi equalizado em pressão pode ser alimentado na corrente deproduto. Conseqüentemente, a pureza de CO2 pode ser reduzida. Isto podereduzir H2 e/ou a recuperação de CO2 porque mais H2 e/ou CO2 poderia estarpresente em corrente 36. Em tais casos, o número de leitos pode ser reduzido.
Deve ser reconhecido por aquelas pessoas experientes natécnica que modalidades específicas descritas acima podem ser prontamenteutilizadas como uma base para modificar ou projetar outras estruturas pararealizar os mesmos propósitos da presente invenção. Também deve serconstatado por aquelas pessoas experientes na técnica que tais construçõesequivalentes não se desviam do espírito e do escopo da invenção comomostrado nas reivindicações anexadas.

Claims (20)

1. Processo de adsorção com oscilação de pressão a vácuo(VPSA) para a recuperação de CO2 de uma mistura gasosa de multi-componentes contendo pelo menos CO2 e H2 em uma unidade de VPSAcontendo pelo menos um leito de adsorção contendo pelo menos umadsorvente seletivo de CO2, caracterizado pelo fato de compreender:alimentar a mistura gasosa de multi-componentes contendo opelo menos CO2 e o H2 em pelo menos um leito de adsorção em uma primeirapressão dentro de uma primeira faixa de pressão por um tempopredeterminado para produzir uma corrente enriquecida em H2;despressurizar o pelo menos um leito de adsorção em umaprimeira etapa de despressurização da primeira pressão para uma segundapressão dentro de uma segunda faixa de pressão em uma direção igual à ouem uma direção oposta à do fluxo de alimentação;despressurizar o pelo menos um leito de adsorção em umasegunda etapa de despressurização da segunda pressão para uma terceirapressão dentro de uma terceira faixa de pressão em uma direção igual à ou emuma direção oposta à do fluxo de alimentação;despressurizar o pelo menos um leito de adsorção em umaterceira etapa de despressurização da terceira pressão para uma quarta pressãodentro de uma quarta faixa de pressão em uma direção igual à ou em umadireção oposta à do fluxo de alimentação;despressurizar o pelo menos um leito de adsorção em umaetapa de despressurização final da quarta pressão para uma faixa de pressãopróxima à ambiente em uma direção igual à do fluxo de alimentação ou emuma direção oposta à do fluxo de alimentação para produzir pelo menos umaprimeira porção de produto CO2;evacuar o pelo menos um leito de adsorção da pressão próximada ambiente para uma pressão na ou abaixo da ambiente em uma direçãooposta à do fluxo de alimentação para produzir pelo menos uma segundaporção de produto CO2 e durante a etapa de evacuar, o pelo menos um leito deadsorção recebendo pelo menos uma porção da primeira porção de produtoCO2;equalizar pressão de pelo menos um leito de adsorção em umaprimeira etapa de equalização de pressão em uma direção oposta à do fluxo dealimentação;adicionalmente equalizar pressão de pelo menos um leito deadsorção em uma segunda etapa de equalização de pressão em uma direçãooposta à do fluxo de alimentação;adicionalmente equalizar pressão de pelo menos um leito deadsorção em uma terceira etapa de equalização de pressão em uma direçãooposta à do fluxo de alimentação; erepressurizar o pelo menos um leito de adsorção em uma etapade repressurização para a primeira faixa de pressão;no qual o processo é repetido ciclicamente.
2. Processo de adsorção com oscilação de pressão a vácuo(VPSA) para a recuperação de CO2 de uma mistura gasosa de multi-componentes contendo pelo menos CO2 e H2 em uma unidade de VPSAcontendo pelo menos um leito de adsorção contendo pelo menos umadsorvente seletivo de CO2, caracterizado pelo fato de compreender:alimentar a mistura gasosa de multi-componentes contendo opelo menos CO2 e o H2 em pelo menos um leito de adsorção em uma primeirapressão dentro de uma primeira faixa de pressão por um tempopredeterminado para produzir uma corrente enriquecida em H2;despressurizar o pelo menos um leito de adsorção em umaprimeira etapa de despressurização da primeira pressão para uma segundapressão dentro de uma segunda faixa de pressão em uma direção igual à ouem uma direção oposta à do fluxo de alimentação;despressurizar o pelo menos um leito de adsorção em umasegunda etapa de despressurização da segunda pressão para uma terceirapressão dentro de uma terceira faixa de pressão em uma direção igual à ou emuma direção oposta à do fluxo de alimentação;despressurizar o pelo menos um leito de adsorção em umaetapa de despressurização final da terceira pressão para uma faixa de pressãopróxima da ambiente em uma direção igual à do fluxo de alimentação ou emuma direção oposta à do fluxo de alimentação para produzir pelo menos umaprimeira porção de produto CO2;evacuar o pelo menos um leito de adsorção da pressão próximada ambiente para uma pressão na ou abaixo da ambiente em uma direçãooposta à do fluxo de alimentação para produzir pelo menos uma segundaporção de produto CO2 e durante a etapa de evacuar, o pelo menos um leito deadsorção recebendo pelo menos uma porção da primeira porção de produtoCO2;equalizar pressão de pelo menos um leito de adsorção em umaprimeira etapa de equalização de pressão em uma direção oposta à do fluxo dealimentação;adicionalmente equalizar pressão de pelo menos um leito deadsorção em uma segunda etapa de equalização de pressão em uma direçãooposta à do fluxo de alimentação; erepressurizar o pelo menos um leito de adsorção em uma etapade repressurização (RP) para a primeira faixa de pressão;no qual o processo é repetido ciclicamente.
3. Processo de adsorção com oscilação de pressão a vácuo(VPSA) para a recuperação de CO2 de uma mistura gasosa de multi-componentes contendo pelo menos CO2 e H2 em uma unidade de VPSAcontendo pelo menos um leito de adsorção contendo pelo menos umadsorvente seletivo de CO2, caracterizado pelo fato de compreender:alimentar a mistura gasosa de multi-componentes contendo opelo menos CO2 e o H2 em pelo menos um leito de adsorção em uma primeirapressão dentro de uma primeira faixa de pressão por um tempopredeterminado para produzir uma corrente enriquecida em H2;despressurizar o pelo menos um leito de adsorção em umaprimeira etapa de despressurização da primeira pressão para uma segundapressão dentro de uma segunda faixa de pressão em uma direção igual à ouem uma direção oposta à do fluxo de alimentação;despressurizar o pelo menos um leito de adsorção em umasegunda etapa de despressurização da segunda pressão para uma terceirapressão dentro de uma terceira faixa de pressão em uma direção igual à ou emuma direção oposta à do fluxo de alimentação;despressurizar o pelo menos um leito de adsorção em umaterceira etapa de despressurização da terceira pressão para uma quarta pressãodentro de uma quarta faixa de pressão em uma direção igual à ou em umadireção oposta à do fluxo de alimentação;despressurizar o pelo menos um leito de adsorção em umaetapa de despressurização final da quarta pressão para uma faixa de pressãopróxima da ambiente em uma direção igual à do fluxo de alimentação ou emuma direção oposta à do fluxo de alimentação para produzir pelo menos umaprimeira porção de produto CO2;evacuar o pelo menos um leito de adsorção da pressão próximada ambiente para uma pressão na ou abaixo da ambiente em uma direçãooposta à do fluxo de alimentação para produzir pelo menos uma segundaporção de produto CO2;equalizar pressão de pelo menos um leito de adsorção em umaprimeira etapa de equalização de pressão em uma direção oposta à do fluxo dealimentação;adicionalmente equalizar pressão de pelo menos um leito deadsorção em uma segunda etapa de equalização de pressão em uma direçãooposta à do fluxo de alimentação;adicionalmente equalizar pressão de pelo menos um leito deadsorção em uma terceira etapa de equalização de pressão em uma direçãooposta à do fluxo de alimentação; erepressurizar o pelo menos um leito de adsorção em uma etapade repressurização para a primeira faixa de pressão;no qual o processo é repetido ciclicamente.
4. Processo de adsorção com oscilação de pressão a vácuo(VPSA) para a recuperação de CO2 de uma mistura gasosa de multi-componentes contendo pelo menos CO2 e H2 em uma unidade de VPSAcontendo pelo menos um leito de adsorção contendo pelo menos umadsorvente seletivo de CO2, caracterizado pelo fato de compreender:alimentar a mistura gasosa de multi-componentes contendo opelo menos CO2 e o H2 em pelo menos um leito de adsorção em uma primeirapressão dentro de uma primeira faixa de pressão por um tempopredeterminado para produzir uma corrente enriquecida em H2;despressurizar o pelo menos um leito de adsorção em umaprimeira etapa de despressurização da primeira pressão para uma segundapressão dentro de uma segunda faixa de pressão em uma direção igual à ouem uma direção oposta à do fluxo de alimentação;despressurizar o pelo menos um leito de adsorção em umasegunda etapa de despressurização da segunda pressão para uma terceirapressão dentro de uma terceira faixa de pressão em uma direção igual à ou emuma direção oposta à do fluxo de alimentação;despressurizar o pelo menos um leito de adsorção em umaetapa de despressurização final da terceira pressão para uma faixa de pressãopróxima da ambiente em uma direção igual à do fluxo de alimentação ou emuma direção oposta à do fluxo de alimentação para produzir pelo menos umaprimeira porção de produto CO2;evacuar o pelo menos um leito de adsorção da pressão próximada ambiente para uma pressão na ou abaixo da ambiente em uma direçãooposta à do fluxo de alimentação para produzir pelo menos uma segundaporção de produto CO2;equalizar pressão de pelo menos um leito de adsorção em umaprimeira etapa de equalização de pressão em uma direção oposta à do fluxo dealimentação;adicionalmente equalizar pressão de pelo menos um leito deadsorção em uma segunda etapa de equalização de pressão em uma direçãooposta à do fluxo de alimentação; erepressurizar o pelo menos um leito de adsorção em uma etapade repressurização para a primeira faixa de pressão;no qual o processo é repetido ciclicamente.
5. Processo de adsorção com oscilação de pressão a vácuo(VPSA) para a recuperação de CO2 de uma mistura gasosa de multi-componentes contendo pelo menos CO2 e H2 em uma unidade de VPSAcontendo pelo menos dois leitos de adsorção, cada leito contendo pelo menosum adsorvente seletivo de CO2, caracterizado pelo fato de compreender:uma etapa de alimentação, uma etapa de despressurização,uma etapa de evacuação, uma etapa de equalização de pressão e uma etapa derepressurização;no qual o processo é conduzido em uma maneira cíclica e emestado estacionário;no qual uma corrente enriquecida em H2 é produzida e umproduto final de CO2 é produzido a partir de pelo menos uma corrente deproduto CO2; eno qual o produto final de CO2 está em uma pureza deaproximadamente ≥ 80% em mol de CO2.
6. Processo de acordo com a reivindicação 1, 3 ou 5,caracterizado pelo fato de que o número de leitos de adsorção compreendeseis leitos.
7. Processo de acordo com a reivindicação 2, 4 ou 5,caracterizado pelo fato de que o número de leitos de adsorção compreendecinco leitos.
8. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato de que o número de leitos de adsorção compreende sete leitos.
9. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato de que o número de leitos de adsorção compreende oito leitos.
10. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato de que o número de leitos de adsorção compreende onde leitos.
11. Processo de acordo com a reivindicação 1, 2, 3, ou 4,caracterizado pelo fato de que a primeira faixa de pressão é 689,5-689,4 kPa(absoluta).
12. Processo de acordo com a reivindicação 1, 2, 3 ou 4,caracterizado pelo fato de que a segunda faixa de pressão é 551,6-2.758 kPa(absoluta).
13. Processo de acordo com a reivindicação 1, 2, 3 ou 4,caracterizado pelo fato de que a terceira faixa de pressão é 206,8-2.068 kPa(absoluta).
14. Processo de acordo com a reivindicação 1, 3 ou 4,caracterizado pelo fato de que a quarta faixa de pressão é 344,7-1.379 kPa(absoluta).
15. Processo de acordo com a reivindicação 1, 2, 3 ou 4,caracterizado pelo fato de que a faixa de pressão para a pressão próxima daambiente é cerca de 137,9 kPa (absoluta).
16. Processo de acordo com a reivindicação 1, 2, 3 ou 4,caracterizado pelo fato de que a faixa de pressão para a pressão abaixo daambiente é 6,9-82,7 kPa (absoluta).
17. Processo de acordo com a reivindicação 1, 2, 3, 4 ou 5,caracterizado pelo fato de que a corrente enriquecida em H2 é alimentada auma unidade de adsorção com oscilação de pressão (PSA) de H2.
18. Processo de acordo com a reivindicação 1, 2, 3, 4 ou 5,caracterizado pelo fato de que cada pelo menos um leito contém umadsorvente seletivo de água e um adsorvente seletivo de CO2.
19. Processo de acordo com a reivindicação 18, caracterizadopelo fato de que o adsorvente seletivo de água é selecionado do grupocompreendendo: alumina ativada, sílica gel, peneira molecular de zeólita esuas combinações.
20. Processo de acordo com a reivindicação 18, caracterizadopelo fato de que o adsorvente seletivo de CO2 é selecionado do grupocompreendendo: NaY, HY, NaX, sílica gel, carbono ativado e suascombinações.
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