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ES2987543T3 - Sistema y método para la limpieza del gas de síntesis - Google Patents

Sistema y método para la limpieza del gas de síntesis Download PDF

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ES2987543T3
ES2987543T3 ES12837138T ES12837138T ES2987543T3 ES 2987543 T3 ES2987543 T3 ES 2987543T3 ES 12837138 T ES12837138 T ES 12837138T ES 12837138 T ES12837138 T ES 12837138T ES 2987543 T3 ES2987543 T3 ES 2987543T3
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Ravi Chandran
Daniel Michael Leo
Shawn Robert Freitas
Dave G Newport
Hamilton Sean Michael Whitney
Daniel A Burciaga
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ThermoChem Recovery International Inc
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Abstract

Un sistema y método para procesar gas de síntesis no acondicionado primero elimina los sólidos y los compuestos orgánicos semivolátiles (SVOC), luego elimina los compuestos orgánicos volátiles (VOC) y luego elimina al menos un compuesto que contiene azufre del gas de síntesis. Se puede realizar un procesamiento adicional dependiendo de factores tales como la fuente del gas de síntesis que se está procesando, los productos, subproductos y productos intermedios que se desea formar, capturar o reciclar y consideraciones ambientales. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema y método para la limpieza del gas de síntesis
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se dirige al procesamiento del gas de síntesis creado a partir del procesamiento del material carbonáceo.
ANTECEDENTES
Un producto de gas de síntesis bruto, en lo sucesivo denominado "gas de síntesis no acondicionado", es generado mediante el proceso de reformado con vapor, y puede estar caracterizado por una mezcla sucia de gases y sólidos, compuesta de monóxido de carbono, hidrógeno, dióxido de carbono, metano, etileno, etano, acetileno, y una mezcla de carbono y cenizas sin reaccionar, comúnmente llamado 'carbón', así como también partículas de material del lecho elutriado, y otras trazas contaminantes, que incluyen, pero no se limitan a amoniaco, cloruro de hidrógeno, cianuro de hidrógeno, sulfuro de hidrógeno, sulfuro de carbonilo, y trazas de metales. La Figura 28 presenta una lista más completa de componentes que pueden encontrarse en el gas de síntesis no acondicionado.
El gas de síntesis no acondicionado puede contener además, una variedad de compuestos orgánicos volátiles (VOC) o aromáticos, que incluyen benceno, tolueno, fenol, estireno, xileno, y cresol, así como también compuestos orgánicos semivolátiles (SVOC) o poliaromáticos, tales como indeno, indano, naftaleno, metilnaftaleno, acenaftileno, acenaftaleno, antraceno, fenantreno, (metil-)antracenos/fenantrenos, pireno/fluoranteno, metilpirenos/benzofluorenos, criseno, benzo[a]antraceno, metilcrisenos, metilbenzo[a]antracenos, perileno, benzo[a]pireno, dibenzo[a,kl]antraceno, y dibenzo[a,h]antraceno.
Las aplicaciones de la tecnología del procesamiento del gas de síntesis generalmente pueden ser definidos como sistemas de procesamiento industrial que aceptan una fuente de gas de síntesis y producen o sintetizan algo a partir de ella. Normalmente, estos pueden ser categorizados en sistemas que generan hidrógeno, etanol, alcoholes mixtos, metanol, dimetiléter, productos químicos o intermedios químicos (plásticos, solventes, adhesivos, ácidos grasos, ácido acético, negro de carbón, olefinas, oxoquímicos, amoniaco, etc.), productos Fischer-Tropsch (LPG, nafta, queroseno/diésel, lubricantes, ceras), gas natural sintético, o energía (calor o electricidad).
Existe una gran cantidad de tecnologías de procesamiento del gas de síntesis, cada una de las cuales convierte el gas de síntesis en algo y cada una posee su propio requisito único de limpieza del gas de síntesis. Por ejemplo, una tecnología de procesamiento de síntesis catalítica Fischer-Tropsch (FT) requiere requisitos de limpieza más estrictos cuando se comparan con una aplicación de síntesis de metanol. Esto es debido a que algunos catalizadores de cobalto FT son extremadamente sensibles al azufre, que resulta en su desactivación, mientras que el azufre no plantea un problema para algunas aplicaciones catalíticas de metanol. Por tanto, es posible una amplia serie de permutaciones o combinaciones de etapas de secuencias operativa de la limpieza del gas de síntesis para satisfacer las demandas económicas y de proceso intensivo de las tecnologías de conversión de gas de síntesis.
La solicitud de patente de US núm. 2010/051875 A1 describe un método para la producción y el tratamiento de gas de síntesis, que comprende gasificar un material rico en biomasa en un gasificador que contiene un lecho fluidizado a una temperatura que no excede los 750 °C para producir un gas de síntesis crudo; enfriar dicho producto de gas de síntesis crudo; depurar dicho gas de síntesis inactivo; y someter dicho gas de síntesis depurado a al menos una etapa de adsorción para proporcionar un gas de síntesis limpio.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
La presente invención está dirigida a un método para el procesamiento de gas de síntesis no acondicionado como se define en la reivindicación 1. El método comprende eliminar sólidos y compuestos orgánicos semivolátiles (SVOC) del gas de síntesis no acondicionado, luego eliminar los compuestos orgánicos volátiles (VOC), y luego eliminar al menos un compuesto que contiene azufre.
En otro aspecto, la presente invención está dirigida a un sistema para el procesamiento de gas de síntesis no acondicionado como está definido en la reivindicación 19.
Estos y otros aspectos de la presente invención son descritos a continuación con mayor detalle.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Figura 1: Diagrama de flujo por etapas de la limpieza del gas de síntesis
Figuras 1A - 1D - Sistema de limpieza del gas de síntesis
Figuras 1E - 1F - Sistema y proceso abreviados de limpieza del gas de síntesis
Figura 2 - Etapa B, Módulo de reformado de hidrocarburos
Figura 3 - Etapa C, Módulo de enfriamiento del gas de síntesis
Figura 4 - Etapa D, Opción 1, Diagrama de flujo de bloques del proceso para la eliminación de sólidos y SVOC Figura 5 - Etapa D, Módulo de eliminación de sólidos y SVOC
Figura 6 - Etapa D, Opción 1, Módulo de filtración continua de solventes y regeneración de la descarga de retorno del filtrado
Figura 7: Diagrama de flujo del proceso de operación de la regeneración de la descarga de retorno del filtrado Figura 8 - Etapa D, Opción 1, Diagrama de flujo de la operación de etapa de secuencia
Figura 9 - Etapa D, Opción 2, Diagrama de flujo de bloques del proceso para la eliminación de sólidos y SVOC Figura 10 - Etapa D, Opción 2, Diagrama de flujo del proceso de operación de etapa de secuencia
Figura 11 - Sistema de separación de SVOC, Opción 1, Módulo de separación instantánea de SVOC
Figura 12 - Sistema de separación de SVOC, Opción 2, Módulo de separación absorptiva de SVOC
Figura 13 - Etapa E, Módulo de eliminación del cloro
Figura 14 - Etapa F, Módulo de eliminación del azufre
Figura 15 - Etapa G, Módulo de filtración de partículas
Figura 16 - Etapa H, Módulo de compresión del gas de síntesis
Figura 17 - Etapa I, Módulo de eliminación de VOC
Figura 18 - Etapa I, Sistema de separación de VOC, Opción 1, Sistema TSA/PSA
Figura 19 - Etapa I, Sistema de separación de VOC, Opción 2, Sistema adsorbedor de lecho fluidizado
Figura 20 - Etapa J, Módulo de eliminación de metales
Figura 21 - Etapa K, Módulo de eliminación de amoniaco
Figura 22 - Etapa L, Módulo de pulido del amoniaco
Figura 23 - Etapa M, Módulo de adición de calor
Figura 24 - Etapa N, Módulo de eliminación de sulfuro de carbonilo
Figura 25 - Etapa O, Módulo de pulido del azufre
Figura 26 - Etapa P, Módulo de eliminación de dióxido de carbono
Figura 27 - Etapas Q, R y S Módulo de reformado de hidrocarburos e integración de calor
Figura 28 - Componentes típicos del gas de síntesis no acondicionado
Figura 29 - Parámetros de etapa de secuencia y eficiencia de eliminación de contaminantes
Figuras 30A - 30F - Lista de combinaciones de etapas asociados con varios métodos de limpieza del gas de síntesis DESCRIPCIÓN DETALLADA
La Figura 1 enumera cada etapa de secuencia operativa de la limpieza del gas de síntesis que puede ser incluida en un proceso general de limpieza de gas de síntesis. Como se expone más abajo, no es necesario realizar todas las etapas en cada implementación, por lo que una o más de las etapas pueden ser opcionales.
El objetivo del siguiente texto es describir en detalle la funcionalidad, flexibilidad, y variabilidad de cada etapa de secuencia operativa del proceso de limpieza del gas de síntesis en comunicación entre sí. Además, un objetivo del siguiente texto es desarrollar las diferentes permutaciones de las etapas de secuencia operativas del proceso de limpieza del gas de síntesis para formar un proceso integrado de limpieza del gas de síntesis.
La selección de una combinación y/o permutación precisa de etapas y equipos puede ser importante, como lo dictan varios criterios. En dependencia de las condiciones del proceso involucradas, aunque sean de naturaleza química y reaccionaria, temperatura, presión, o presencia o ausencia de un contaminante específico o especie componente (tal como agua, por ejemplo), determinados requisitos lógicos y heurísticas prácticas patentadas dictan, donde en toda secuencia permutable de operaciones unitarias puede colocarse una específica etapa de secuencia operativa de limpieza del gas de síntesis.
Es posible realizar una multitud de permutaciones de las etapas de secuencia operativas del gas de síntesis para realizar un proceso integrado global de limpieza del gas de síntesis. Las tolerancias a los contaminantes del gas de síntesis, o los requisitos de limpieza de las tecnologías de procesamiento aguas abajo del gas de síntesis, dictan como debe ser elaborado un proceso integrado de limpieza del gas de síntesis dado.
La idea de volumen de control es un concepto extremadamente general usado ampliamente en el estudio y en la práctica de la ingeniería química. Los volúmenes de control pueden ser usados en aplicaciones que analizan sistemas físicos mediante la utilización de las leyes de conservación de la masa y de la energía. Pueden emplearse durante el análisis de datos de entrada y salida de un espacio arbitrario, o región, que generalmente es un proceso químico, o una porción de un proceso químico. Pueden ser usados para definir flujos de procesos que ingresan en una pieza única de equipo químico que realiza una determinada tarea, o pueden ser usados para definir flujos de procesos que recogen un conjunto de equipos y activos que trabajan juntos para realizar una determinada tarea. Con respecto a los textos conocidos un volumen de control es significativo en términos de definir los límites de una etapa de secuencia particular de limpieza del gas de síntesis. Con respecto al texto que nos ocupa, una etapa de secuencia puede definirse como un miembro de una lista ordenada de eventos. Estos eventos pueden estar dispuestos de muchas maneras diferentes dependiendo de cualquier número de requisitos dictados por las tolerancias de contaminantes de cualquier tipo de tecnología de procesamiento del gas de síntesis. A cada etapa de secuencia le es asignado un nombre que se corresponde al problema que se resuelve.
Los arreglos de los equipos contenidos dentro de cada volumen de control son las formas preferidas de realizar cada etapa de secuencia. Además, todas las modalidades preferidas no son limitantes en el sentido de que puede usarse como alternativa cualquier número de combinaciones de operaciones unitarias, equipos y activos, que incluye bombeo, tuberías, e instrumentación. Sin embargo, nos hemos dado cuenta de que las modalidades preferidas que componen cada etapa de secuencia son aquellas que funcionan mejor para lograr eficiencias de eliminación de contaminantes tal como se ha descrito en la Figura 29. No obstante, pueden usarse cualquier tipo de operaciones o procesos unitario dentro de cualquier volumen de control mostrado siempre que logre el objetivo de esa etapa de secuencia en particular.
Las Figuras 1A a 1D representan una modalidad de un sistema consistente en las etapas mostradas en la Figura 1 para realizar un proceso integrado global de limpieza del gas de síntesis. Los detalles específicos de cada volumen de control están detallados en el texto acompañante que sigue.
La Figura 1A ilustra un volumen de control del reformado de hidrocarburos [B-1] que acepta un gas de síntesis no acondicionado a través de una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia B [entra-B] y sale un gas de síntesis de calidad mejorada a través de una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia B [salida-B]. La mejora de la calidad del gas de síntesis está definida más abajo y está logrado mediante la reformación y/o con el uso de craqueo de hidrocarburos, o bien con sistemas o procesos oxidativos parciales, catalíticos, o no térmicos no catalíticos.
Luego, el gas de síntesis de calidad mejorada es dirigido a un volumen de control de enfriamiento del gas de síntesis [C-1] a través de una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia C [Entrada-C] lo cual reduce la temperatura del gas de síntesis antes de la salida de un gas de síntesis enfriado a través de una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia C [Salida-C]. Puede emplearse cualquier número de procesos y operaciones unitarias para enfriar el gas de síntesis dentro de este volumen de control y el objetivo de esta etapa del proceso es reducir la temperatura del gas de síntesis antes de la eliminación de sólidos y compuestos orgánicos semivolátiles (SVOC) dentro de la siguiente etapa de secuencia.
A continuación, son eliminados los sólidos y los SVOC del gas de síntesis no acondicionado dentro de un volumen de control de eliminación de sólidos y eliminación de SVOC [D-1]. Al volumen de control se proporciona una entrada de gas de síntesis de la etapa de Secuencia D cargada de sólidos y SVOC [Entrada-D], donde los activos incluidos en el mismo eliminan los sólidos y los SVOC del gas de síntesis para salir una descarga del gas de síntesis de la etapa de Secuencia D empobrecido en sólidos y SVOC [Salida-D]. Se prefiere eliminar los sólidos y los SVOC utilizando los sistemas y los métodos tal como son descritos más abajo; sin embargo, puede usarse cualquier tipo de sistemas y métodos dentro de este volumen de control para lograr el objetivo de la etapa de secuencia de eliminar los sólidos y los SVOC del gas de síntesis.
La Figura 1B ilustra la descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia D [Salida-D] empobrecido en sólidos y SVOC que son dirigidos a un volumen de control de eliminación del cloro [E-1] que acepta a través de una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia cargada de cloro E [Entrada-E], y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia empobrecido en cloro E [Salida-E]. Se prefiere que el cloro se depure del gas de síntesis con el uso de agua; sin embargo, puede usarse cualquier tipo de líquido de depuración y, además, puede emplearse cualquier tipo de proceso o sistema de eliminación del cloro para lograr el objetivo de la etapa de secuencia de eliminar el cloro del gas de síntesis.
Luego, el gas de síntesis empobrecido en cloro es dirigido a un volumen de control de eliminación del azufre [F-1] el cual acepta como entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia cargada de azufre F [Entrada-F] y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia empobrecida en azufre F [salida-F]. Se prefiere que el azufre se depure del gas de síntesis con el uso de un recuperador de sulfuro de hidrógeno de triazina; sin embargo, puede usarse cualquier tipo de líquido de depuración, y, además, puede emplearse cualquier tipo de proceso o sistema de eliminación del azufre para lograr el objetivo de la etapa de secuencia para eliminar el azufre del gas de síntesis.
El gas de síntesis empobrecido en azufre es dirigido luego a un volumen de control de filtración de partículas [G-1] el cual acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia G cargado de partículas [Entrada-G] y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia empobrecido en partículas G [Salida-G]. Es deseable tener esta etapa de secuencia en su lugar inmediatamente antes de la etapa de compresión para proporcionar una separación final de cualquier sólido que pueda arrastrarse o diluirse, durante cualquier alteración operativa intermitente dentro de las operaciones unitarias de la eliminación posterior de sólidos.
Luego, el gas de síntesis es dirigido a una etapa de compresión del gas de síntesis [H] en donde un compresor de gas de síntesis acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia H [Entrada-H], y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia H [Salida-H]. Las siguientes etapas de secuencia descritas y procesos ilustrados en las Figuras 1C a 1D operan principalmente a una presión mayor que las etapas de secuencia descritas anteriormente, relativamente, ya que el compresor eleva la presión del gas de síntesis de manera que el gas de síntesis de salida esté a una presión más elevada en relación con la presión de entrada del gas de síntesis.
Como se ve en la Figura 1C, el gas de síntesis comprimido es dirigido entonces a un volumen de control de eliminación de compuestos orgánicos volátiles (VOC) [I-1], el cual acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia cargada de VOC I[Entrada-I] y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia I empobrecida en VOC [Salida-I]. Es preferible que los VOC sean eliminados con el uso de métodos y sistemas de absorción y desorción por oscilación de presión y temperatura que utilizan, o bien, intercambiadores de calor de microcanales, o métodos y sistemas de adsorción y desorción por oscilación de presión o temperatura que utilizan lechos fijos, o incluso que utilicen sistemas y métodos de lecho fluidizado en los que el gas de síntesis fluidiza un material sorbente para eliminar los VOC del gas de síntesis, y además, puede ser empleado cualquier tipo de proceso o sistema de eliminación de VOC para lograr el objetivo de la etapa de secuencia para eliminar los<v>O<c>del gas de síntesis. De acuerdo con la invención, los VOC son eliminados mediante un sistema de absorción en lecho de partículas fluidizado en donde el absorbente saturado de VOC es regenerado mediante el uso de un proceso de desorción por oscilación térmica asistido por vacío.
El gas de síntesis empobrecido en VOC es dirigido a un volumen de control de eliminación de metales [J-1] el cual acepta a través de una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia J cargada de metales [Entrada-J], y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia J empobrecida en metales [Salida-J]. Es preferible que los metales sean adsorbidos del gas de síntesis con el uso de sistemas y métodos de lecho fijo que utilizan materiales absorbentes adecuados; sin embargo, puede emplearse absorción en su lugar, y, además, puede emplearse cualquier tipo de proceso o sistema de eliminación de metales para lograr el objetivo de la etapa de secuencia para eliminar los metales del gas de síntesis.
Luego, el gas de síntesis empobrecido en metales es dirigido a un volumen de control de eliminación de amoniaco [K-1] que acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia K cargada de amoniaco [Entrada-K] y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia K empobrecido en amoniaco K [Salida-K]. Es preferible que el amoniaco sea depurado del gas de síntesis con el uso de agua; sin embargo, puede usarse cualquier tipo de líquido de depuración y, además, puede emplearse cualquier tipo de sistema de eliminación de amoniaco para lograr el objetivo de la etapa de secuencia de eliminar el amoniaco del gas de síntesis.
Luego, el gas de síntesis empobrecido en amoniaco es dirigido a un volumen de control de pulido del amoniaco [L-1] que acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia L [Entrada-L] y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia L [salida-L]. Es preferible que sea pulido el amoniaco del gas de síntesis mediante el uso de sistemas y métodos de absorción en lecho fijo; sin embargo, puede emplearse cualquier tipo de sistema de pulido del amoniaco para lograr el objetivo de la etapa de secuencia del pulido del amoniaco del gas de síntesis. La Figura 1D muestra una serie de etapas de secuencia que deben realizarse para eliminar los compuestos que contienen azufre. El gas de síntesis pulido de amoniaco es dirigido a un volumen de control de adición de calor [M-1], el cual acepta a través de una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia M [Entrada-M], y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia M [Salida-M]. El objetivo de este volumen de control es elevar la temperatura del gas de síntesis antes de la eliminación de los compuestos que contienen azufre.
Luego, el gas de síntesis a una temperatura elevada es dirigido a un volumen de control de eliminación de sulfuro de carbonilo [N-1] el cual acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia N cargada con sulfuro de carbonilo [Entrada-N], y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia N empobrecido en azufre [Salida-N]. Es preferible lograr los objetivos de esta etapa de secuencia mediante el uso de un lecho empaquetado de un material a base de alúmina el cual permite la hidrólisis del sulfuro de carbonilo en dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno, sin embargo, pueden emplearse cualquier tipo de sistema o método de eliminación de sulfuro de carbonilo, tal como sistemas de tipo adsorción o absorción, para lograr el objetivo de la etapa de secuencia de eliminar el sulfuro de carbonilo del gas de síntesis.
Luego, el gas de síntesis empobrecido en azufre es dirigido a un volumen de control de pulido del azufre final [O-1] que acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia O [Entrada-O] y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia O [Salida-O]. Es preferible que sea pulido el azufre del gas de síntesis mediante el uso de sistemas y métodos de adsorción en lecho fijo; sin embargo, puede emplearse cualquier tipo de sistema de pulido del azufre para lograr el objetivo de la etapa de secuencia del pulido del azufre del gas de síntesis.
Luego, el gas de síntesis empobrecido en azufre es dirigido a un volumen de control de eliminación de dióxido de carbono [P-1], el cual acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia P cargado de dióxido de carbono [Entrada-P] y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia P empobrecido en dióxido de carbono [Salida-P]. Los procesos a base de membranas son el sistema preferido utilizado para eliminar el dióxido de carbono del gas de síntesis; sin embargo, pueden ser utilizados otros sistemas y métodos alternativos para lograr los objetivos de esta etapa de secuencia, sin limitarse a sistemas y procesos de eliminación de dióxido de carbono a base de adsorción o absorción. En una modalidad adicional, el dióxido de carbono puede ser reducido dentro de esta etapa de secuencia mediante el uso de un electrolizador de dióxido de carbono.
La Figura 1E representa una modalidad preferida donde es proporcionado un gas de síntesis no acondicionado a un volumen de control de eliminación de sólidos y eliminación de SVOC [D-1] el cual acepta un gas de síntesis no acondicionado a través de una entrada de gas de síntesis de la etapa de secuencia D cargada de sólidos y SVOC [Entrada-D] y elimina sólidos y SVOC del gas de síntesis no acondicionado para formar una primera corriente de gas de síntesis empobrecida, de esta manera se sale a través de una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia D empobrecido en sólidos y SVOC [Salida-D]. La primera corriente de gas de síntesis empobrecida posee una cantidad reducida de sólidos y SVOC con relación al gas de síntesis no acondicionado.
Luego, la primera corriente de gas de síntesis empobrecida es dirigida entonces a un volumen de control de eliminación de compuestos orgánicos volátiles (VOC) [I-1], el cual acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia I cargada de VOC [Entrada-I], y elimina los compuestos orgánicos volátiles (VOC) de la primera corriente de gas de síntesis empobrecida para formar una segunda corriente de gas de síntesis empobrecida la cual posee una cantidad reducida de VOC con relación a la primera corriente de gas de síntesis empobrecida, saliendo de esta manera una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia I empobrecida en VOC [Salida-I].
Luego, la segunda corriente de gas de síntesis empobrecida es dirigida a un volumen de control de eliminación de sulfuro de carbonilo [N-1] el cual acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia N cargado de sulfuro de carbonilo [Entrada-N], y elimina al menos un compuesto que contiene azufre de la segunda corriente de gas de síntesis empobrecida para producir una corriente de gas de síntesis empobrecida en azufre la cual presenta una cantidad reducida de azufre con relación a la segunda corriente de gas de síntesis empobrecida, saliendo de esta manera una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia N empobrecida en azufre [Salida-N].
Luego, la corriente de gas de síntesis empobrecida en azufre es dirigida a un volumen de control de pulido del azufre final [O-1] el cual acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia O [Entrada-O], y proporciona una etapa del pulido del azufre adicional para reducir el contenido total de azufre a menos de 100 partes por billón, descargando de esta manera a través de una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia O [salida-O]. La Figura 1F representa una modalidad preferida en la que es proporcionado un gas de síntesis no acondicionado a un volumen de control de eliminación de sólidos y eliminación de SVOC [D-1] el cual acepta gas de síntesis no acondicionado a través de una entrada de gas de síntesis de la etapa de secuencia D cargada de sólidos y SVOC [Entrada-D] y elimina los sólidos y SVOC del gas de síntesis no acondicionado para formar una primera corriente de gas de síntesis empobrecida, descargando de esta manera a través de una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia D empobrecida en sólidos y SVOC [Salida-D]. La primera corriente de gas de síntesis empobrecida presenta una cantidad reducida de sólidos y SVOC con relación al gas de síntesis no acondicionado.
Luego, la primera corriente de gas de síntesis empobrecida es dirigida a un volumen de control de eliminación de compuestos orgánicos volátiles (VOC) [I-1], que acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia I cargada de VOC [Entrada-I], y elimina los compuestos orgánicos volátiles (VOC) de la primera corriente de gas de síntesis empobrecida para formar una segunda corriente de gas de síntesis empobrecida que tiene una cantidad reducida de VOC con relación a la primera corriente de gas de síntesis empobrecida, saliendo de esta manera una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia I empobrecida en VOC [Salida-I].
Luego, la segunda corriente de gas de síntesis empobrecida es dirigida a un volumen de control de pulido del azufre final [O-1] que acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia O [Entrada-O], y proporciona una etapa de pulido del azufre adicional para generar una corriente de gas de síntesis empobrecida en azufre la cual presenta una cantidad reducida de azufre con relación a la segunda corriente de gas de síntesis empobrecida, de esta manera descarga a través de una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia O [Salida-O].
Etapa de secuencia B, reformado de hidrocarburos [B]
La Figura 2 ilustra la etapa de secuencia B, Reformado de Hidrocarburos [B]. El volumen de control de reformado de hidrocarburos [B-1] encapsula el arreglo preferido de equipos y activos que trabajan juntos para proporcionar un método para mejorar la calidad del gas de síntesis mediante la reformación y/o la figuración de uno o más constituyentes inconvenientes del gas de síntesis en constituyentes convenientes del gas de síntesis.
Como se utiliza en la presente descripción, el término "constituyentes convenientes del gas de síntesis" o "constituyentes favorables del gas de síntesis" o sus variantes se refieren a hidrógeno (H2) y monóxido de carbono (CO).
Como se usa en la presente descripción, el término "constituyentes inconvenientes del gas de síntesis" se refiere a cualquier constituyente presente en el gas de síntesis distinto del hidrógeno (H2) y monóxido de carbono (CO), que incluye, pero no se limitan a, dióxido de carbono (CO2), hidrocarburos, VOC, SVOC, compuestos que contienen nitrógeno, compuestos que contienen azufre, así como también otras impurezas que están presentes en la materia prima y que pueden formarse durante los procesos de generación termoquímica del gas de síntesis.
Como se usa en la presente descripción, el término "hidrocarburo" se refiere a compuestos orgánicos de carbono e hidrógeno, CxHy. Estos pueden incluir, pero no se limitan a, metano (CH4), etano (C2H6), etileno (C2H4), propano (C3H8), benceno (C6H6), etc. Los hidrocarburos incluyen VOC y SVOC.
Como se usa en la presente descripción, "calidad mejorada del gas de síntesis" o sus variantes se refiere a un gas de síntesis donde al menos un constituyente inconveniente del gas de síntesis es reformado y/o es figurado en al menos un constituyente conveniente del gas de síntesis.
Como se usa en la presente descripción, el término "figura" o "figurado" o sus variaciones significa que los constituyentes inconvenientes del gas de síntesis, que incluyen hidrocarburos, SVOC, y/o VOC, son reaccionados con un catalizador adecuado y/o en un entorno oxidativo parcial y/o en un entorno de plasma no térmico no catalítico, para proporcionar especies químicas compuestas de pesos moleculares reducidos. Por ejemplo, el gas de síntesis bruto que puede contener propano (C3H8), que tiene un peso molecular de 44 lb/mol, puede ser figurados en compuestos de pesos moleculares menores, por ejemplo, metano (CH4) y etileno (C2H4), teniendo ambos pesos moleculares menores que el del propano, siendo 16 lb/mol y 28 lb/mol, respectivamente.
Como es utilizado en la presente descripción, el término "reformado" o "reformación" o sus variaciones significa que los constituyentes inconvenientes del gas de síntesis, que incluyen hidrocarburos, SVOC, y/o VOC, son convertidos en constituyentes convenientes del gas de síntesis. Por ejemplo, en presencia de un oxidante y un catalizador adecuado y/o en un entorno oxidativo parcial y/o en un entorno de plasma no térmico no catalítico, el metano (CH4) puede ser reformado en monóxido de carbono (CO) e hidrógeno (H2). El gas de síntesis no acondicionado puede ser transferido desde un sistema de generación de gas de síntesis [A], preferiblemente un sistema de reformado con vapor de biomasa (no mostrado), y dirigido a través de una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia B [Entrada-B] hacia un volumen de control de reformado de hidrocarburos [B-1], el cual produce una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia B [Salida-B].
Este reformador de hidrocarburos [8000] es preferible de un tipo de arco deslizante de plasma frío, no térmico, no catalítico; sin embargo, pueden emplearse sistemas de oxidación parcial y/o catalíticos, o sus combinaciones, para lograr el objetivo de la etapa de secuencia de reformación y/o figurado de hidrocarburos para mejorar la calidad del gas de síntesis. El reformador de hidrocarburos genera un gas de síntesis de calidad mejorada y empobrecido en VOC, SVOC y otros componentes menos convenientes, que incluyen, dióxido de carbono, metano, etileno, etano, y acetileno, lo cual luego puede ser enviado desde el reformador a través de una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia B [Salida-B].
Pueden proporcionarse al reformador de hidrocarburos aditivos [2], que incluyen sólidos que poseen un bajo potencial de ionización, y que incluyen, no sólo, metales alcalinos, preferiblemente compuestos de sodio o compuestos de potasio o sus mezclas. La utilización de estos aditivos sirve para el propósito de incrementar la energía de ionización en la zona de reacción del plasma frío dentro del reformador de hidrocarburos, y, por lo tanto, ayuda a la descomposición de SVOC y VOC, junto con los constituyentes menos convenientes del gas de síntesis, en constituyentes favorables que incluyen monóxido de carbono e hidrógeno. La presencia de aditivos dentro del reformador de hidrocarburos altera favorablemente la densidad de electrones dentro de la zona de reacción del arco de plasma frío. Esto, a su vez, mejora las propiedades termoquímicas y electroquímicas dentro de la zona de reacción del plasma, lo que aumenta como resultado la eficiencia del reformador de hidrocarburos para reformar y/o figurar los v Oc , SVOC, y otros constituyentes menos convenientes en monóxido de carbono e hidrógeno.
Una fuente oxidante [4], que incluye, pero no se limita a, dióxido de carbono, vapor, aire, u oxígeno, puede ponerse a disposición del reformador de hidrocarburos para aumentar la eficiencia de la reformación y/o figurado para promover la producción de monóxido de carbono e hidrógeno.
Una fuente de hidrocarburos gaseosos [6] puede ser puesto a disposición del reformador de hidrocarburos y puede incluir gas natural, gas de síntesis, gases residuales de refinería, metanol, etanol, petróleo, metano, etano, propano, butano, hexano, benceno, tolueno, xileno, o incluso ceras o sólidos de bajo punto de fusión tales como la parafina y el naftaleno.
Etapa de secuencia C, enfriamiento del gas de síntesis [C]
La Figura 3 ilustra la etapa de secuencia C, enfriamiento del gas de síntesis [C], en donde el volumen de control del enfriamiento del gas de síntesis [C-1] acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia C [Entrada-C] y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia C [Salida-C].
El gas de síntesis puede ser dirigido a través de una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia C [Entrada-C] hasta un sobrecalentador del generador de vapor con recuperación de calor (HRSG) [8025], donde el calor es eliminado indirectamente del gas de síntesis. El sobrecalentador HRSG, es preferiblemente un intercambiador de calor de tipo carcasa y tubos, en el que el gas de síntesis caliente circula a través del lado del tubo, y entra en contacto indirectamente con el vapor que está ubicado en el lado de la carcasa. El calor es transferido desde el gas de síntesis que circula por el lado del tubo del equipo al vapor saturado que fluye a través del lado de la carcasa del intercambiador de calor, generando, por lo tanto, una fuente de vapor sobrecalentado [8] que es descargado desde el lado de la carcasa del sobrecalentador del generador de vapor con recuperación de calor (HRSG).
El gas de síntesis es transferido desde el sobrecalentador HRSG al generador de vapor con recuperación de calor (HRSG) [8050] a través de la línea de transferencia del HRSG [10] donde el gas de síntesis es enfriado adicionalmente antes de descargarse del HRSG a través de una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia C [Salida-C]. El HRSG, es preferiblemente un intercambiador de calor del tipo carcasa y tubos, con el gas de síntesis en el lado de los tubos y el agua en el lado de la carcasa. Es introducida agua [12] en una entrada del lado inferior de la carcasa del HRSG y es usada como fluido de transferencia de calor para eliminar la energía térmica del gas de síntesis. Se genera una mezcla de vapor y agua [14] en el lado de la carcasa del HRSG y es transferido al tambor de vapor [8075]. El tambor de vapor es operado bajo control de presión con un transmisor de presión [16] que actúa en comunicación con una válvula de control de presión [18] ubicada en la línea de descarga del vapor sobrecalentado [8] del lado de la carcasa del sobrecalentador del HRSG. Cuando la válvula de control de presión [18] se abre y libera presión en el control automático de presión, para mantener una presión constante en el tambor de vapor, el vapor saturado es transferido al sobrecalentador del HRSG a través de la línea de transferencia de vapor saturado [20], donde el vapor entra en contacto indirectamente con el gas de síntesis que fluye a través del sobrecalentador del HRSG. El tambor de vapor es operado bajo control de nivel donde un transmisor de nivel [22] ubicado en el recipiente actúa en comunicación con una válvula de control de nivel [24] ubicada en una línea de suministro de agua [26] para proporcionar agua para mantener un nivel suficiente en el tambor de vapor para permitir la recirculación del agua a través del lado de la carcasa del HRSG. Una purga continua del agua fluye desde el tambor de vapor a través de una línea de purga continua del tambor de vapor [28] para regular la concentración de sólidos suspendidos y disueltos totales dentro del volumen de agua contenido dentro del tambor de vapor.
Puede usarse cualquier tipo de sistema de intercambio de calor para lograr la funcionalidad del enfriamiento del gas de síntesis prescrita en la etapa de secuencia C. Puede usarse un solo intercambiador de calor o pueden usarse más de uno. Puede ser generado vapor saturado, en contraposición al vapor sobrecalentado. Puede usarse una tubería de agua de refrigeración del HRSG de recirculación forzada en contraposición a la configuración de termosifón natural descrita.
Etapa de secuencia D, eliminación de sólidos y eliminación de SVOC [D]
DEPURADOR VENTURI
La Figura 4 ilustra la etapa de secuencia D, Eliminación de Sólidos y Eliminación de SVOC [D], en donde el volumen de control de la eliminación de sólidos y SVOC [D-1] acepta un gas de síntesis no acondicionado a través de una entrada de gas de síntesis de la etapa de secuencia D cargada de sólidos y SVOC [Entrada-D], y sale una primera corriente de gas de síntesis empobrecida, la cual posee una cantidad reducida de sólidos y SVOC con relación al gas de síntesis no acondicionado, a través de una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia D empobrecida en sólidos y SVOC [Salida-D],
Aunque puede emplearse cualquier sistema disponible comercialmente capaz de eliminar sólidos y SVOC del gas de síntesis, la combinación y configuración específicas de equipos y activos, y los métodos de operación, descritos en la presente descripción, indican el sistema preferido a utilizar.
En el texto que se acompaña son descritas dos configuraciones separadas del diagrama de flujo en bloques del proceso para el volumen de control de la eliminación de sólidos y eliminación de SVOC [D-1]. Estas son la Opción 1 y la Opción 2, tal como se ilustra en la Figura 4 y la Figura 9, respectivamente. La Figura 5 junto con la Figura 6 aclaran los detalles de la Opción 1 preferida de la etapa de secuencia D.
El gas de síntesis no acondicionado enfriado es dirigido a un depurador Venturi de garganta húmeda [8100] a través de una entrada de gas de síntesis de la etapa de secuencia D [Entrada-D]. El depurador Venturi opera a una temperatura por debajo de la temperatura de condensación de los SVOC y por debajo del punto de rocío del exceso de vapor contenido dentro del gas de síntesis, por tanto, condensa el SVOC y el exceso de vapor en una fase líquida. Las partículas sólidas de carbón arrastradas dentro del gas de síntesis entran en contacto con el agua proporcionada por una línea de agua de recirculación del depurador Venturi [30], y el solvente proporcionado por una línea de solvente de recirculación del depurador Venturi [32], en la sección divergente del depurador Venturi y dichas partículas actúan como núcleos para la condensación del exceso de vapor y son desplazadas de la fase de vapor a la fase líquida.
DEPURADOR DE CARBÓN
Un gas de síntesis intermedio empobrecido en SVOC que contiene vapor junto con una primera mezcla que comprende SVOC, sólidos, solvente y agua, es dirigido a la sección inferior del depurador de carbón [8125] a través de un conducto de transferencia del depurador Venturi al depurador de carbón [34]. El depurador de carbón sirve como un separador de arrastre para el depurador Venturi y está configurado para recibir el gas de síntesis intermedio empobrecido en SVOC que contiene vapor y la primera mezcla, y dar salida por separado a una primera corriente de gas de síntesis empobrecida y una segunda mezcla que comprende SVOC, sólidos, solvente y agua. El depurador de carbón es preferiblemente un recipiente a presión cilíndrico o rectangular orientado verticalmente que presenta una sección inferior y una sección superior, junto con una sección central que contiene una cantidad de medios empacadores, o bien, que comprende anillos de Raschig, anillos Pall, monturas Berl, empaquetaduras de intalox, empaquetaduras de rejilla metálica estructurada, empaquetadura esférica hueca, empaquetadura termoplástica de alto rendimiento, empaquetadura estructurada, tela tejida sintética, o empaquetadura cerámica, o similares, en donde el medio se soporta sobre un sistema de rejilla de soporte adecuado común en los sistemas de equipos químicos industriales. La sección superior del depurador contiene preferiblemente un separador de partículas de los gases para mejorar la eliminación de gotas de líquido arrastradas en una corriente de vapor y para minimizar las pérdidas por arrastre del líquido de sorbción. Este separador de partículas de los gases es colocado, además encima del sistema de toberas pulverizadoras del depurador [36], compuesto por una pluralidad de toberas pulverizadoras, o bolas rociadoras, que introducen y distribuyen en forma sustancialmente uniforme el líquido de absorción para la depuración a la sección de empaquetadura central del depurador para que pueda fluir por gravedad hacia abajo a través de la sección central del depurador.
A medida que el gas de síntesis pasa a través de la empaquetadura interna del depurador de carbón, el exceso de vapor del gas de síntesis entra en contacto íntimo con el agua [38] y el solvente [40], que se enfrían antes de ser introducidos en la sección superior del depurador de carbón a través del sistema de tobera pulverizadora del depurador. El vapor es condensado en una fase líquida antes de descargarse del depurador de carbón a través del tubo de bajada del flujo inferior del depurador de carbón [42].
El contacto íntimo entre gas y líquido dentro del depurador de carbón permite que el solvente absorba los SVOC del gas de síntesis y el carbono contenido dentro del carbón, que comprende una mezcla de carbono y cenizas, se vuelva oleófilo e hidrófobo, lo que permite que dicho carbono quede suspendido dentro del solvente antes de que tanto el solvente como el carbón sean descargados del depurador de carbón a través del tubo de bajada del flujo inferior del depurador de carbón [42].
Está instalado un intercambiador de calor del depurador de carbón [8150] en la línea de recirculación de agua común [44], y preferiblemente del tipo intercambiador de calor de carcasa y tubos, en donde el condensado del vapor de gas de síntesis transferido a las operaciones de depuración reside en el lado del tubo, y un suministro de agua de refrigeración [46], y el retorno de agua de refrigeración [48] se comunican con el lado de la carcasa del intercambiador de calor para cumplir los requisitos de transferencia de calor necesarios para eliminar indirectamente el calor del líquido de depuración de recirculación del condensado del vapor del lado de los tubos.
DEFINICIÓN DE SELECCIÓN DE SOLVENTES.
Donde el usuario final del gas de síntesis es un reactor de síntesis FT, el solvente de depuración preferido es el líquido Fischer-Tropsch de fracción media (MFFTL) generado a partir del proceso de síntesis catalítica FT aguas abajo; sin embargo, pueden usarse otros productos Fischer-Tropsch. La capacidad de generar un valioso solvente de depuración en el sitio proporciona un beneficio financiero debido a la autosuficiencia operativa, mejorando por lo tanto, los costos operativos de la planta, ya que la instalación no necesita depender de un proveedor externo para suministrar el líquido de sorbción.
Donde la tecnología de procesamiento final de gas de síntesis es una aplicación de producción de combustibles, energía o productos químicos, el solvente de depuración preferido es un solvente desengrasante, o un solvente de limpieza industrial biodegradable, no tóxico y ambientalmente seguro para residuos de biodiésel, tal como BioSol TS 170™, comercializado por Evergreen Solutions. No obstante, pueden usarse muchos tipos de solventes hidrófilos, que incluyen, pero no se limitan a, glicerol, éster metílico de colza, biodiésel, aceite de canola, aceite vegetal, aceite de maíz, aceite de ricino, o aceite de soja, enumerados en preferencia decreciente.
DEFINICIÓN DE INMISCIBILIDAD
Debe entenderse que el agua y el solvente son inmiscibles porque son incapaces de mezclarse para formar un líquido homogéneo. La fase solvente es relativamente menos densa que la fase acuosa, lo que permite que la fase solvente flote sobre la parte superior de la fase acuosa. Debe entenderse, además, que el solvente posee una afinidad relativamente mayor por las partículas de carbono sin reaccionar que el agua. Esto se debe en parte a que el solvente posee una tensión adhesiva con relación a las partículas sólidas de carbono que excede la del agua. Debe entenderse, además, que el carbono se separa inmediata y sustancialmente por completo de la fase acuosa y flota sobre la superficie como una sustancia de partículas sólida fina no aglomerada, que deja una fase acuosa clara más abajo.
FILTRO DECANTADOR DE VELA CONTINUA
Puede utilizarse un filtro decantador de vela continua [8175] para aceptar el exceso de gas de síntesis, condensado de vapor, solvente, y carbón y cenizas del tubo de bajada del flujo inferior del depurador de carbón [42]. El filtro decantador de vela continua está configurado para recibir las cenizas de la segunda mezcla del tubo de bajada del flujo inferior del depurador de carbón [42] y separar el agua dentro de la segunda mezcla en base a la inmiscibilidad, de manera que los SVOC, los sólidos y el solvente son recogidos juntos para formar una tercera mezcla sobre el agua dentro del recipiente decantador, siendo el recipiente decantador configurado además para dar salida por separado al agua y la tercera mezcla.
El filtro decantador de vela continua comprende de un tanque vertical [50], compuesto de dos partes, una sección central cilíndrica hueca o rectangular [52] con una parte superior en forma de cúpula cerrada [54]. Tiene una o más secciones inferiores cónicas [56a y 56b], cada una de las cuales termina en la parte inferior en un puerto de drenaje con una válvula de drenaje adecuada [58a y 58b] y una línea de drenaje [60a y 60b]. Estas líneas de drenaje pueden ser conectadas a un sistema de eliminación del líquido de la torta de filtración separado [8225] disponible comercialmente, preferiblemente de un filtro banda de presión mecánica, o cualquier dispositivo similar que ejerza una presión mecánica sobre una sustancia de torta de filtración similar a un lodo cargado de líquido para separar el líquido del mismo.
Un vertedero vertical de flujo inferior de agua [62] se extiende hacia abajo desde la parte superior en forma de cúpula del tanque vertical y está separado y coopera con la pared del alojamiento vertical de la carcasa [64] de la sección central hueca para proporcionar un pasaje anular [66] entre ellas para el paso del condensado del vapor de gas de síntesis de la fase acuosa a un cabezal de agua común [68] tomado de varias toberas de toma de agua [70a y 70b], colocadas circunferencialmente alrededor de la porción superior del pasaje anular exterior. El agua puede ser dirigida a la bomba de recirculación de agua [72] y transferirse al depurador de carbón y al depurador Venturi. Las toberas de toma de agua pueden ser colocadas en varios puntos alrededor de las paredes del alojamiento verticales de la carcasa, o puede bombearse agua desde varios puntos ubicados en la parte superior en forma de cúpula cerrada. Sólo se muestran dos toberas de toma de agua por simplicidad, sin embargo, se prefieren muchas más, generalmente un punto de toma para cada conjunto de filtros de vela, en donde un sistema comercial puede contener aproximadamente 4 conjuntos de filtros de vela.
El vertedero vertical de flujo inferior de agua comprende una pared anular vertical que termina a una altura dentro del recipiente a presión lo suficientemente profunda como para proporcionar una cámara de solvente interior [74] destinada a contener el solvente usado para la recirculación en el sistema de depuración. La cámara de solvente está colocada entre el tubo de bajada del flujo inferior del depurador de carbón [42] y el vertedero vertical de flujo inferior [62]. La capa de interfaz de solvente y agua está contenida dentro de la cámara de solvente interior [76], y, por tanto, el paño de lana en la interfaz solvente y agua [78] también estará restringida a la cámara de solvente interior.
Debe entenderse que el 'paño de lana' describe la región en donde reside la interfaz solvente y agua, también la ubicación donde el carbono no aglomerado puede acumularse en base al hecho de que el carbono es más denso que el solvente, por lo tanto, se hunde en la parte inferior de la fase solvente, pero es menos densa que el agua, lo que le permite flotar en la parte superior de la fase acuosa, o en la capa de interfaz agua y solvente.
El tubo de bajada del flujo inferior del depurador de carbón se extiende desde la sección inferior del depurador de carbón y está dispuesto dentro de la cámara de solvente interior que finaliza a una altura dentro de la cámara de solvente en una elevación vertical relativamente mayor que y por encima, de la altura del flujo inferior del vertedero vertical. Es preferible operar el sistema de manera que el paño de lana en la interfaz solvente y agua resida en la región de la cámara de solvente donde termina el tubo de bajada dentro de la cámara de solvente.
La cámara de solvente interior, alojada dentro de la sección central cilíndrica del filtro decantador de vela continua, puede contener uno o más conjuntos de filtros [80a y 80b] que contienen una pluralidad de elementos de filtro de vela dispuestos verticalmente [82]. Preferiblemente, los elementos son del tipo que poseen un núcleo de soporte metálico perforado cubierto con una tela filtrante reemplazable, o también denominada bolsa filtrante, de tela tejida de teflón con aberturas de poros de aproximadamente 5 micras. Durante la filtración, la tela filtrante forma una estructura tipo estriado alrededor del núcleo metálico perforado del elemento de filtro y, por lo tanto, garantiza una buena adherencia de la torta de filtración durante la fase de filtración. El solvente filtrado es transportado a lo largo de toda la longitud de cada elemento de filtro de vela individual hasta el registro común del conjunto de filtros [84a y 84b] y hasta un conducto de eliminación del filtrado [86a y 86b]. En la figura solo se muestran dos conjuntos de filtros de vela para simplificar. Cada elemento de filtro está cerrado en la parte inferior y permite sólo la transferencia circunferencial de líquido a través de la bolsa filtrante hacia las perforaciones en el núcleo de soporte del elemento de filtro metálico.
Una bomba del proceso del filtrado [88], ubicada en el cabezal de succión de filtrado común [90], aspira solvente de la cámara de solvente interior, a través de cada elemento de filtro [82], de cada conjunto de filtros [80a y 80b], a través de cada conducto de eliminación de filtrado del conjunto de filtro [86a y 86b] y válvula de registro de filtrado [92a y 92b], y lo transfiere a través de [94] a un volumen de control del sistema de separación de SVOC opcional [SVOC-1] donde es eliminado el SVOC y es transferido a un solvente empobrecido en SVOC a la línea de recirculación de solvente común del depurador Venturi y el depurador de carbón [96].
Los transmisores de presión [98a y 98b] están instalados en cada conducto de eliminación del filtrado y pueden ser usados para monitorear la presión diferencial a través de cada conjunto de filtros en relación con la presión de la carcasa del filtro proporcionada por un transmisor de presión similar [100] ubicado en la carcasa vertical. Están instaladas mirillas indicadoras de flujo en línea [102a y 102b] en cada conducto de eliminación del filtrado para que un operador de planta pueda ver visualmente la claridad del filtrado para determinar si algún elemento de la bolsa filtrante de vela se ha roto y necesita reparación.
SISTEMA DE DESCARGA DE RETORNO
El tanque de amortiguación de la descarga de retorno del filtrado [8200] acepta el solvente filtrado empobrecido en SVOC de la línea de transferencia de solvente empobrecido en SVOC [104], descargado desde el sistema de separación de SVOC. El tanque está colocado en comunicación con la línea de transferencia de solvente empobrecida en SVOC [104] y preferiblemente está instalada en una orientación vertical con relación a ella para que el solvente pueda fluir por gravedad hacia el interior del tanque. El tanque de amortiguación de la descarga de retorno del filtrado está equipado con un transmisor de nivel [106] que actúa en comunicación con una válvula de control de nivel del suministro de solvente [108] ubicada en una línea de suministro de solvente [110] la cual transfiere solvente fresco al sistema, o bien, al tanque de amortiguación de la descarga de retorno del filtrado o al tubo de bajada del flujo inferior del depurador de carbón (no mostrado).
La bomba de descarga de retorno del solvente [112] acepta el solvente filtrado empobrecido en SVOC del tanque de amortiguación de la descarga de retorno del filtrado a través del conducto de transferencia del filtrado [114] y recircula el solvente de regreso al tanque de amortiguación de la descarga de retorno del filtrado a través de la línea de recirculación del tanque de descarga de retorno [116]. Un orificio de restricción [118], o un dispositivo de reducción de presión similar, tal como una válvula de orificio ajustable tipo iris, está ubicada en línea para crear un depósito de recirculación de alta presión dentro de la línea de recirculación del tanque de descarga de retorno [116], y su red de tuberías conectadas, para acomodar la descarga de retorno de los conjuntos de filtros de vela.
FILOSOFÍA DE LA OPERACIÓN DEL FILTRO DE VELA.
El mejor modo de operar para realizar una corriente de filtrado continua abarca operar el sistema de filtración de una manera que permita la descarga de retorno periódico de la superficie de la tela del elemento de filtro in situ invirtiendo el flujo de filtrado del solvente líquido de depuración a través de los elementos de filtro. El retrolavado desaloja cualquier torta de filtración acumulada, que permite hundirse hasta la parte inferior de la sección cónica de la carcasa del filtro para eliminar el sistema como una sustancia espesa y pastosa de la torta de filtración. Los resultados experimentales han demostrado consistente y repetidamente que la regeneración de los elementos filtrantes para lograr una operación sostenible y continua del filtro coincide con la utilización de solvente filtrado empobrecido en SVOC como líquido del filtro de la descarga de retorno. Sin embargo, el sistema funcionará según lo previsto mientras utiliza medios alternativos para limpiar las superficies de los elementos de filtros, tal como solvente filtrado cargado de SVOC, condensado del vapor de gas de síntesis, o una fuente de vapor, tal como nitrógeno inerte o dióxido de carbono.
Es preferible utilizar la presión diferencial a través de un conjunto de filtros como la variable principal para determinar cuándo someterse a un ciclo de descarga de retorno, en contraposición mediante el uso de intervalos de duración de tiempo periódicos predeterminados manualmente, o mediante el uso de la reducción del flujo a través de los conjuntos de filtros como la variable que dicta cuándo comenzar la descarga de retorno del filtro (también denominado "limpieza del filtro", o "contralavado del filtro", "limpieza del filtro in situ", o "regeneración in situ de la superficie del filtro"). Esto es debido a que los resultados experimentales han demostrado que una presión diferencial del conjunto de filtro entre 6 y 10 PSI es proporcional a un grosor de torta preferente de 20 a 35 milímetros. Por el contrario, mediante el uso de intervalos de duración periódicos predeterminados manualmente como único mecanismo para determinar cuándo comenzar la limpieza del filtro, a menudo resulta en un deterioro operativo, en el sentido de que se produce "puenteo de torta" más fácilmente. El 'puenteo de torta' es bien conocido en la técnica de la filtración. Puede describirse como una gran masa de sólidos suspendidos aglomerados que llenan los espacios entre los elementos de filtros, y, por lo tanto, plantean un desafío para regenerarse in situ, lo que frecuentemente requiere la interrupción del proceso para la limpieza física y la eliminación de la torta de filtración gelatinosa y pesada.
La limpieza del filtro in situ puede lograrse al invertir el flujo de líquido a través del elemento de filtro, de esta manera se desaloja la torta de filtración de la superficie de la tela, permitiendo, por lo tanto, que se hunda a la parte inferior de la fase acuosa dentro de la sección cónica de la cámara de filtración inferior. Esto permite a las operaciones el lujo de minimizar las pérdidas del valioso solvente mientras es drenada la torta de filtración del sistema.
PROCEDIMIENTO OPERATIVO DEL FILTRO DE VELA.
La Figura 7 representa el procedimiento operativo preferido para la filtración continua de partículas sólidas suspendidas del solvente de depuración cargado de SVOC. La filtración [etapa 950] coopera con las etapas de limpieza in situ del filtro por lotes cíclicos de: aislamiento del conjunto de filtros [etapa 952]; descarga de retorno del filtrado [etapa 954]; sedimentación de la torta de filtración [etapa 956]; inicio de la descarga de la torta de filtración [etapa 958]; final de la descarga de la torta de filtración [etapa 960]; y preparación del reinicio de la filtración [etapa 962].
En la etapa 950 (filtración), la filtración procede y se monitorea la caída de presión del conjunto de filtro. A medida que progresa el ciclo de filtración, los sólidos se depositan sobre la superficie de cada elemento de filtro y se adhieren a su superficie hasta que se alcanza una caída de la presión diferencial objetivo nominal entre alrededor de 6 a 10 PSI, que es proporcional a un grosor predeterminado de 20 a 35 milímetros. Si la caída de presión del conjunto de filtros es menor que la caída de la presión diferencial objetivo nominal, el ciclo de filtrado continúa hasta que se alcanza la caída de la presión diferencial objetivo nominal. Cuando un conjunto de filtros ha alcanzado su caída de la presión diferencial objetivo nominal, comenzará un ciclo de limpieza de filtros, el cual comienza con la etapa 952 (aislamiento del conjunto de filtros). Además de la Figura 7, las etapas secuenciales que abarcan la filtración y la limpieza del filtro pueden iluminarse adicionalmente mediante el uso de la Figura 6, la cual indica visualmente algunas de las secuencias de válvulas involucradas, como lo indican las posiciones de las válvulas abierta y cerrada, ilustradas con "válvulas no oscurecidas" y "válvulas oscurecidas", respectivamente, de la válvula de registro de filtrado [92a y 92b], las válvulas de regeneración de filtrado de la descarga de retorno [120a y 120b] (ubicadas en los respectivos conductos de regeneración de descarga de retorno del filtrado [122a y 122b]), así como también las válvulas de drenaje de la torta de filtración [58a y 58b] ubicadas en cada sección cónica inferior. La Figura 6 indica la válvula de registro de filtrado 92a abierta y 92b cerrada. Se muestran, además, válvulas de regeneración de filtrado de descarga de retorno 120a cerradas y 120b abiertas. La Figura 6 representa además válvulas de drenaje de la torta de filtración 58b abiertas y 58a cerradas. Debe entenderse que estas válvulas probablemente nunca se abrirán al mismo tiempo; la Figura 6, junto con la Figura 7, ofrecen una idea del espíritu de la operación, aclaran la filosofía operativa preferida, y proporcionan al lector una apreciación genuina de la secuencia involucrada.
Cuando se alcanza una caída de la presión objetivo nominal a través de un conjunto de filtros, el material de la torta de filtración debe ser desalojado de los elementos de filtros de un conjunto de filtros determinado, y, por lo tanto, se procede a la etapa 952 (aislamiento del conjunto de filtros), lo cual implica aislar el correspondiente conjunto de filtros al cerrar la válvula de registro de filtrado 92b para detener la filtración en ese conjunto de filtros determinado. Una vez que se ha cerrado la válvula de registro de filtrado, para aislar el conjunto de filtros que presenta una caída de presión mayor o igual a una caída de presión objetivo nominal, puede procederse con la etapa 954. La etapa 954, (descarga de retorno del filtrado), implica transferir el solvente filtrado desde el lazo de recirculación presurizado [116], proporcionado por la bomba de descarga de retorno del solvente [112], a través del correspondiente conducto de regeneración de descarga de retorno del filtrado [122b], al inyectar a través de la válvula de regeneración del filtrado [120b] donde el solvente luego ingresa en contracorriente al conducto de eliminación de filtrado del conjunto de filtro [86b] y es transferido a los elementos de filtro que necesitan regeneración.
Debe entenderse que la presión de descarga operativa de la bomba de descarga de retorno del solvente [116], que es requerido para que el filtrado se transfiera en contracorriente al flujo operativo para expandir suavemente la tela filtrante que permite que la torta se descargue de la superficie del elemento de filtro, es mayor que la presión operativa en el tanque vertical del filtro de vela continua [50], preferiblemente entre 15 a 20 PSI mayor que la presión operativa de la carcasa del filtro, la cual opera entre 30 y 60 PSIG. La diferencia de presión entre el filtrado transferido al sistema desde la bomba de descarga de retorno del solvente [116] y el tanque vertical [50], es la presión necesaria para la purificación de las superficies del filtro. Debe entenderse que una descarga de retorno con solvente de filtrado empobrecido en SVOC, en la etapa 954, requiere que la válvula de regeneración del filtrado de la descarga de retorno [120b] se deje abierta durante un tiempo menor o igual a 10 segundos.
Después de que el solvente filtrado empobrecido en SVOC haya sido inyectado a través del conjunto de filtros, y una vez que la válvula de regeneración de la descarga de retorno haya vuelto a su posición cerrada, puede comenzar la etapa 956. La etapa 956 (sedimentación de la torta de filtración) implica permitir una secuencia de tiempo de sedimentación durante un tiempo menor o igual a 30 segundos para permitir que los sólidos aglomerados de la torta de filtración desalojados se hunda a través de ambos, la fase de solvente y la fase acuosa, por lo tanto, permite suficiente tiempo para permitir que los sólidos de la torta de filtración aglomerados forzosamente inducidos por la filtración se sedimenten en la parte inferior de la sección de drenaje cónico inferior.
La etapa 958 (inicio de la descarga de la torta de filtración) implica abrir la válvula de drenaje de la torta de filtración del respectivo conjunto de filtros regenerado [58b] para permitir la transferencia de un material de la torta de filtración de partículas de carbón aglomerado similar a una pasta desde el sistema. El mecanismo de generación de la señal de control de proceso requerido para finalizar la etapa 958 implica monitorear la salida de señal de un instrumento montado en brida de detección de presencia/ausencia [124b], también denominado dispositivo de detección de impedancia, o similar, el cual puede ser instalado justo aguas arriba antes de la válvulas de drenaje de la torta de filtración para servir al propósito de automatizar aún más el sistema indicando cuándo el material de torta de filtración espeso y pastoso ha abandonado el sistema.
Alternativamente, el proveedor comercial puede proporcionar sensores para detectar la presencia o ausencia de agua dentro de la tubería, por lo tanto, actúa como un mecanismo de control para cerrar la válvula de drenaje. Si la señal de control del proceso indica que la torta de filtración se está siendo drenada del sistema, la etapa 958 continúa. Si, por otra parte, la señal de control del proceso indica que la torta de filtración ha abandonado el sistema, la etapa 958 finalizará y podrá comenzar la etapa 960. La etapa 960 (final de la descarga de la torta de filtración) implica cerrar la válvula de drenaje de la torta de filtración respectiva [58b] ya que los sólidos han sido descargados del sistema. Después de que haya transcurrido la etapa 960, puede comenzar la etapa 962 (preparación del reinicio de la filtración), lo cual implica abrir la válvula de registro de filtrado del respectivo conjunto de filtros [92b] para comenzar nuevamente la filtración en el conjunto de filtros regenerado, permitiendo por lo tanto, que la etapa 950 comience nuevamente, luego, permite que la filtración y el ciclo de regeneración se repita.
SISTEMA DE ELIMINACIÓN DEL LÍQUIDO DE LA TORTA DE FILTRACIÓN
Después de eliminar el material de la torta de filtración del recipiente del filtro de vela, puede transferirse a cualquier tipo de sistema de eliminación del líquido de la torta de filtración [8225] disponible comercialmente, preferiblemente un filtro prensa de cinta, o cualquier dispositivo similar que aplique presión mecánica a una torta de filtración aglomerada similar a una pasta de lodo para eliminar el líquido residual de la misma. El líquido eliminado de la torta de filtración [124] puede ser transferido al cabezal de aguas residuales de la planta, mientras que los sólidos empobrecidos en líquido [126] pueden ser transferidos a otra ubicación por el recolector de sólidos empobrecidos en líquido [8250].
ETAPA D, OPCIÓN 1, OPERACIÓN
La Figura 8 subraya los principios que dictan la filosofía de la operación de la Opción 1 del volumen de control de la eliminación de sólidos y eliminación de SVOC [D-1] como se representa en la Figura 4, que son como sigue:
Etapa D1a:
poner en contacto el gas de síntesis no acondicionado con un solvente y agua para reducir la temperatura del gas de síntesis por debajo de la temperatura de condensación de los SVOC para formar de esta manera un gas de síntesis intermedio empobrecido en SVOC que contiene vapor, y una primera mezcla que comprende SVOC, sólidos, solvente y agua;
Etapa D1b:
eliminar el vapor del gas de síntesis intermedio empobrecido en SVOC que contiene vapor para formar:
(i) una primera corriente de gas de síntesis empobrecida la cual tiene una cantidad reducida de SVOC con relación a la corriente de gas no acondicionado, y (ii) una segunda mezcla que comprende SVOC, sólidos, solvente y agua;
Etapa D1c:
separar el agua dentro de la segunda mezcla en base a la inmiscibilidad de manera que los SVOC, los sólidos y el solvente se recogen juntos para formar una tercera mezcla sobre el agua; separar los sólidos de los SVOC y el solvente en un recipiente que tiene al menos un filtro de vela en fase líquida de tal manera que los sólidos se aglomeren sobre una superficie del filtro de vela y formen una torta de filtración que presenta una densidad mayor que la del agua dentro del recipiente;
Etapa D1d:
realizar la descarga de retorno del filtro de vela para aflojar la torta de filtración de manera que la torta de filtración se hunda en el agua dentro del recipiente; y
Etapa D1e:
eliminar la torta de filtración de la parte inferior del recipiente.
ETAPA D, OPCIÓN 2
En una modalidad alternativa, no limitante, las funcionalidades de separación de líquidos inmiscibles y filtración continua del filtro decantador de vela continua [8175] pueden ser desacopladas.
La opción 2 del volumen de control de eliminación de sólidos y eliminación de SVOC [D-1], como se representa en la Figura 9 y la Figura 10, utiliza un decantador [8275] y un filtro de vela continuo [8300], que cumplen una función similar a la del filtro decantador de vela continua [8175]. La separación de líquidos inmiscibles seguida de la separación de los SVOC del filtrado de solvente es el principio rector que debe conseguirse mediante la instalación de la configuración descrita en la Opción 2.
El propósito del filtro decantador de vela continua [8175], de la etapa D Opción 1, es combinar la funcionalidad de separación por densidad de líquidos junto con la separación por filtración de sólidos de líquidos. Además, automatiza una operación de filtrado que de cualquier otra manera sería por lotes, de manera que se realice un sistema por lotes cíclico continuo. Como se ilustra en la Figura 9, el decantador [8275] y el filtro de vela continua [8300] se separan entre sí.
La Figura 9 representa el decantador [8275] y el filtro de vela continua [8300] en comunicación a través de una línea de transferencia de filtrado de solvente cargado de sólidos y SVOC [128]. Además, representa el filtro de vela continua [8300] en comunicación con el volumen de control del sistema de separación de SVOC [SVOC-1] a través de una línea de transferencia de filtrado de solvente cargado de SVOC [130].
Los decantadores son unidades de separación de densidad de líquidos bien conocidas y operaciones comunes en los sistemas industriales comerciales. Además, de manera similar, los filtros de vela, o similares están disponibles comercialmente y su instalación, integración y funcionamiento son bien conocedores por una persona que posee un conocimiento normal en la técnica a la cual pertenece.
La Figura 10 describe los principios que dictan la filosofía de operación de la Opción 2 del volumen de control de eliminación de sólidos y eliminación de SVOC [D-1] como se representa en la Figura 9, los cuales son los siguientes: Etapa D1a:
poner en contacto el gas de síntesis no acondicionado con un solvente y agua para reducir la temperatura del gas de síntesis por debajo de la temperatura de condensación de los SVOC para formar de esta manera un gas de síntesis intermedio empobrecido en SVOC que contiene vapor, y una primera mezcla que comprende SVOC, sólidos, solvente y agua;
Etapa D1b:
eliminar el vapor del gas de síntesis intermedio empobrecido en SVOC que contiene vapor para formar: (i) una primera corriente de gas de síntesis empobrecida que tiene una cantidad reducida de SVOC con relación a la corriente de gas no acondicionado, y (ii) una segunda mezcla que comprende SVOC, sólidos, solvente y agua; Etapa D1ca:
separar el agua dentro de la segunda mezcla en base a la inmiscibilidad de manera que los SVOC, los sólidos y el solvente se recojan juntos para formar una tercera mezcla sobre el agua;
Etapa D1cb:
separar los sólidos del SVOC y el solvente en un recipiente que tiene al menos un filtro de vela en fase líquida de tal manera que los sólidos se aglomeren sobre una superficie del filtro de vela y formen una torta de filtración que presenta una densidad mayor que la del agua dentro del recipiente;
Etapa D1d:
realizar la descarga de retorno del filtro de vela para aflojar la torta de filtración de manera que la torta de filtración se hunda en el agua dentro del recipiente; y
Etapa D1e:
eliminar la torta de filtración de la parte inferior del recipiente.
SISTEMA DE SEPARACIÓN DE SVOC
La Figura 11 y la Figura 12 ilustran opciones para separar los SVOC del solvente de depuración del filtrado.
SISTEMA DE SEPARACIÓN INSTANTÁNEA DE SVOC
La aplicación preferida para eliminar los SVOC del gas de síntesis, como se muestra en el volumen de control de eliminación de sólidos y eliminación de SVOC [D-1], abarca la utilización de un solvente de depuración que absorbe los SVOC del gas de síntesis. La eliminación de SVOC del solvente de depuración debe tener lugar con el fin de realizar un reciclaje continuo del solvente de depuración, así como también para evitar la acumulación de SVOC dentro del sistema que provoque un deterioro operativo de las operaciones de depuración.
Con el fin de reciclar continuamente el líquido de depuración por absorción, puede ser empleado un sistema de separación instantánea de SVOC, como muestra la Figura 11, para eliminar los SVOC del solvente de depuración. Preferiblemente, este sistema es empleado junto con el uso de un sistema de vacío, un sistema de condensador, y un equipo de recolección de SVOC líquidos que permiten la recuperación de un producto de SVOC.
La Figura 11 representa la modalidad no limitativa preferida para el volumen de control del sistema de separación de SVOC [SVOC-1]. El solvente de depuración del filtrado cargado de SVOC es transferido desde las operaciones de filtración de solvente y carbón a través de una línea de transferencia de solvente filtrado [94] y se dirige a la entrada de un intercambiador de calor de tanque instantáneo de SVOC [8325], el cual se prefiere de un intercambiador de calor de tipo carcasa y tubos. El vapor, u otra fuente de calor, puede comunicarse con el lado de la carcasa del intercambiador de calor a través de una línea de entrada de vapor [132] y una línea de descarga de vapor [134] para transferir calor al solvente filtrado cargado de SVOC que circula a través del lado del tubo del intercambiador antes de ser transferido al tanque instantáneo de SVOC [8350]. El solvente de depuración del filtrado cargado de SVOC es descargado desde el lado del tubo del intercambiador y es dirigido a través de una línea de transferencia del tanque instantáneo de solvente filtrado cargado de SVOC [136] donde luego fluye a través de un dispositivo de reducción de presión [138], que comprende, o bien, una válvula, u orificio de restricción, que es ubicado justo aguas arriba de la entrada al tanque instantáneo de SVOC. Tras la liberación al ambiente de menor presión del tanque instantáneo de SVOC, la fracción líquida de SVOC es vaporizada o evaporada instantáneamente del solvente filtrado cargado de SVOC e ingresado al conducto de transferencia instantánea de SVOC [140] para la condensación y recolección del producto SVOC. Un solvente filtrado empobrecido en SVOC es expulsado de la sección inferior del tanque instantáneo de SVOC donde ingresa a una línea de transferencia de solvente empobrecido en SVOC [142]. Una bomba de transferencia de solvente empobrecido en SVOC [144] dirige el solvente a un enfriador de solvente [8375] a través de una línea de transferencia de solvente [146], o puede transferir el solvente de regreso al intercambiador de calor del tanque instantáneo de SVOC [8325] a través de una línea de reciclaje de solventes [148].
Un suministro de agua de refrigeración [150] y un retorno de agua de refrigeración [152] se comunican con el lado de la carcasa del enfriador de solvente [8375] y proporcionan la capacidad térmica para eliminar el calor del solvente que circula a través del lado del tubo del intercambiador.
El tanque instantáneo de SVOC, es preferiblemente un tanque cilíndrico vertical; sin embargo, puede ser un tanque instantáneo horizontal con tubería de distribución proporcionada, y puede ser equipado con una chapa de choque [154] para proporcionar un cambio repentino de dirección del flujo del solvente filtrado cargado de SVOC. Una pluralidad de toberas pulverizadoras [156] están ubicadas en la sección superior del tanque instantáneo de SVOC y son utilizadas para el lavado intermitente con un agente de limpieza in situ (CIP) transferido al sistema a través de una línea de transferencia del agente CIP [158] y una válvula de aislamiento del agente CIP [160]. Preferiblemente, la limpieza del recipiente se realiza solo cuando el solvente es aislado del sistema instantáneo de SVOC. Las toberas pulverizadoras [156] pueden también estar provistas de una fuente de solvente empobrecido en SVOC enfriado a través de una línea de transferencia de solvente empobrecido en SVOC enfriado [162] enviada desde la descarga del enfriador de solvente [8375].
El intercambiador de calor del tanque instantáneo de SVOC [8325] aumenta la temperatura de la corriente de solvente cargada de SVOC por encima del punto de inflamación de SVOC y menor que, y no igual, a la temperatura del punto de inflamación del solvente de depuración. Esto es para permitir la vaporización solo de la fracción SVOC dentro de la mezcla de solvente y líquido de SVOC luego de la liberación a una presión más baja a través del dispositivo de reducción de presión [138].
Un condensador de SVOC [8400] acepta vapores cargados de SVOC del conducto de transferencia de vapor de SVOC [140] y condensa el SVOC en un estado líquido antes de descargar el SVOC líquido del sistema a través del volumen de control del sistema de separación de SVOC de la descarga de SVOC [Salida-SVOC].
Una línea de transferencia del sistema de vacío de SVOC [164] conecta el sistema de vacío de SVOC [8425] con el condensador de SVOC [8400]. El sistema de vacío, es preferiblemente una bomba de vacío de anillo líquido que usa un fluido de sellado de SVOC líquido [166] dentro de la carcasa de la bomba (no mostrado).
Un suministro de agua de refrigeración [170] y un retorno de agua de refrigeración [172] se comunican con el lado de la carcasa del condensador de SVOC [8400] y proporcionan la capacidad térmica para condensar los SVOC que circulan a través del lado del tubo del intercambiador hacia una fase líquida.
SISTEMA DE SEPARACIÓN DE MEMBRANA DE SVOC
En una modalidad alternativa no limitativa, puede emplearse la permeación por absorción selectiva de SVOC del líquido de depuración, como se muestra en la Figura 12, la cual representa el sistema de separación sortiva de SVOC. Pueden emplearse aplicaciones de sorción en fase líquida, que no solo incluyen procesos de membrana de pervaporación, para separar los SVOC de la mezcla líquida de solvente de depuración cargado de SVOC debido a la difusión selectiva de las moléculas de SVOC en base al diámetro molecular y la polaridad.
El solvente de depuración del filtrado cargado de SVOC puede ser transferido desde la línea de transferencia de solvente filtrado [94] a la entrada de un separador sortivo de SVOC [8475]. Es preferido utilizar un separador sortivo de SVOC [8475] con capacidad para realizar la separación por sorción pervaporativa en fase líquida de SVOC de una corriente de filtrado cargada de solvente. Sin embargo, puede utilizarse, además, un lecho empaquetado de adsorbente, o bien, adsorbentes poliméricos a base de estireno, o adsorbentes de tamiz molecular de aluminosilicato de 10 angstom, o un medio de sorción adecuado que posea una sorción preferencial de SVOC de un solvente de depuración para lograr también un resultado similar.
El separador sortivo de SVOC [8475] se comprende preferentemente por una unidad de permeación disponible comercialmente, preferiblemente un dispositivo de carcasa y tubo mediante el uso de una membrana tubular selectiva a solventes hidrófobos no polares, preferiblemente en forma de una membrana a base de PEEK moldeada dentro de un tubo de fibra hueca.
El separador sortivo de SVOC [8475] puede contener, además, un conglomerado de elementos de membrana, y puede usarse más de una unidad de permeación para crear múltiples módulos de pervaporación, o incluso pueden utilizarse múltiples etapas de módulos de pervaporación. Aunque puede utilizarse una unidad de tipo placa y bastidor junto con láminas de membrana, es preferido el sistema de tipo carcasa y tubo debido a su facilidad de fabricación y menor costo de capital.
El separador sortivo de SVOC [8475] contiene una membrana porosa [174], preferiblemente con un recubrimiento poroso resistente a los productos químicos [176], que presenta una superficie del proceso de membrana de solvente cargada de SVOC [178a], que se expone al solvente de depuración del filtrado cargado de SVOC, y una superficie del proceso de membrana de permeado de SVOC opuesta [178b], donde el permeado de SVOC es volatilizado desde los mismos mediante una fuerza impulsora creada preferiblemente por una combinación de un gradiente impulsado por vacío y un gradiente impulsado por temperatura creado por un sistema de vacío y un condensador aguas abajo como se ha descrito anteriormente.
Un filtro de protección [8450] acepta el solvente filtrado cargado de SVOC de la línea de transferencia de solvente filtrado [94] antes de dirigirlo al separador sortivo de SVOC [8475] a través de una segunda línea de transferencia de solvente filtrado [180]. El filtro de protección [8450] está colocado para mediar cualquier contaminación de la membrana que pueda surgir debido al bloqueo de los canales de flujo de la membrana por partículas finas, lo que contribuye a la obstrucción de los espacios vacíos efectivos de la membrana y, en última instancia, provoca un deterioro gradual de la velocidad de permeación de SVOC de la membrana. El filtro de protección [8450] es preferiblemente una carcasa metálica de fácil acceso para bolsas filtrantes que contiene preferiblemente una bolsa filtrante de fieltro de poliéster de elevada resistencia con un tamaño efectivo de los poros de 0,5 micras.
Etapa de secuencia E, Eliminación del cloro [E]
La Figura 13 ilustra la etapa de secuencia E, Eliminación del Cloro [E], en donde el volumen de control de eliminación de cloro [E-1] acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia E cargada de cloro [Entrada-E] y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia E empobrecida en cloro [salida-E]. El depurador de cloro [8500], configurado de manera similar al depurador de carbón [8125], es, también, un recipiente a presión cilíndrico o rectangular orientado verticalmente que presenta una sección inferior, y una sección superior, junto con una sección central que contiene una cantidad específica de medios de absorción empaquetados, que es soportado en un sistema de rejilla de soporte adecuado, común en los sistemas de equipos químicos industriales. La sección superior del depurador contiene preferiblemente un separador de partículas de los gases que es colocado encima de un sistema de tobera pulverizadora del depurador [236] que introduce el líquido de absorción para la depuración en el depurador.
El propósito del depurador de cloruro de hidrógeno es eliminar la cantidad de trazas de cloruro de hidrógeno del gas de síntesis mediante el uso de agua condensada del vapor residual contenido en el gas de síntesis como principal líquido de absorción para la depuración. Además, cumple la función de eliminar cualquier partícula residual decantada en el gas de síntesis.
El gas de síntesis ingresa a la sección inferior del depurador de cloruro de hidrógeno y pasa a través de la sección central del depurador, donde el vapor del gas de síntesis entra en contacto íntimo con el agua líquida de depuración que circula en contracorriente mediante un flujo de gravedad hacia abajo a través de las empaquetaduras del depurador. El agua es condensada de la fase de vapor y entra a la sección inferior del depurador. Puede operarse automáticamente un circuito de control de nivel, que comprende un transmisor de nivel [200], colocado en la sección inferior del depurador, y una válvula de control de nivel [202], puede ser operada automáticamente para permitir la purga del agua de la tubería de recirculación de agua del depurador [238], a través de un conducto de transferencia de aguas residuales [240], para mantener un nivel de líquido estable dentro de la sección inferior del depurador. Una bomba de recirculación de agua del depurador [276] acepta agua de la sección inferior del depurador, a través de la tubería de succión de la bomba [242], y transfiere el agua a través de un intercambiador de calor del depurador de cloro [8525], antes de inyectar el agua en el depurador, a través de la tubería de recirculación principal [238], el cual dirige el agua a través del sistema de tobera pulverizadora del depurador [236] y hacia la sección superior del depurador donde el flujo de líquido es dirigido hacia abajo hacia la empaquetadura central del depurador. El Intercambiador de calor del depurador de cloruro de hidrógeno [8525] es preferiblemente del tipo de carcasa y tubo, en donde un suministro de agua de refrigeración [246], y un retorno de agua de refrigeración [248] se comunican con el lado de la carcasa del intercambiador de calor para satisfacer los requisitos de transferencia de calor necesarios para eliminar indirectamente el calor del líquido de recirculación del condensado de vapor del lado del proceso. El agua de proceso [214] puede ser transferida a la tubería de recirculación de agua del depurador, o a la sección inferior del depurador.
Etapa de secuencia F, Eliminación del azufre [F]
La Figura 14 ilustra la etapa de secuencia F, eliminación del azufre [F], en donde el volumen de control de eliminación del azufre [F-1] acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia F cargada de azufre [Entrada-F], y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de Secuencia F empobrecida en azufre [Salida-F].
El depurador de azufre [8550] está configurado de una manera similar al depurador de cloro [8500]. La sección superior del depurador contiene preferiblemente un separador de partículas de los gases que está colocado encima de un sistema de tobera pulverizadora del depurador [336] el cual introduce el líquido de absorción para la depuración en el depurador. El gas de síntesis ingresa a la sección inferior del depurador de azufre y pasa hacia arriba a través de la sección central del depurador, donde el vapor del gas de síntesis entra en contacto íntimo con un líquido de depuración recuperador de sulfuro de hidrógeno que circula en contracorriente mediante un flujo de gravedad hacia abajo a través de la empaquetadura del depurador. El depurador de azufre utiliza preferiblemente un recuperador de sulfuro de hidrógeno como fluido de depuración principal, el cual es preferiblemente, una solución diluida, no regenerable, soluble en agua, derivada de triazina, preferiblemente del producto Nalco EC9021A, diluida con agua hasta una mezcla de solución de triazina entre 0,01 y 1 % en peso. Como alternativa, pueden usarse Glyoxal de BASF, Recuperador de Sulfuro de Hidrógeno SE-100 H2S de Sepcor, DTM Triazine de DThree Technology, o recuperadores de H2S Petrolite SULFIX™ de Baker Hughes. Pueden usarse, también, el uso de un fluido recuperador de sulfuro de hidrógeno regenerable.
El depurador de Azufre está equipado con un transmisor de nivel [300], colocado en la sección inferior del depurador, el cual coopera con una válvula de control de nivel [302] ubicada en un conducto de transferencia de desechos [340]. La bomba de recirculación [376] acepta una solución de triazina diluida de la sección inferior del depurador, a través de la tubería de succión de la bomba [342], y bombea el líquido a la sección superior del depurador a través de la tubería de recirculación [338], y a través de una pluralidad de toberas pulverizadoras la cual pulveriza el flujo hacia abajo sobre la sección empaquetada ubicada en el centro del depurador.
Una fuente de agua de proceso [314], junto con una fuente de una solución fresca concentrada derivada del recuperador de azufre [316], están disponibles para ser inyectadas en el sistema depurador de azufre, preferiblemente en la tubería de recirculación [338].
Puede usarse cualquier tipo de sistema de eliminación del azufre para lograr la funcionalidad de enfriamiento del gas de síntesis expuesta en la etapa de secuencia F. Algunas alternativas pueden ser, que incluyen, pero no se limitan a, sistemas de depuración de piedra caliza húmeda, depuradores en seco por pulverización, sistema de procesamiento de claus, procesos de eliminación de azufre a base de solventes tales como el proceso de recuperación de azufre de la UC (UCSRP), sistemas de depuración a base de solventes refrigerados o a baja temperatura mediante el uso de aminas o solventes físicos (es decir, Rectisol, Selexol, Sulfinol), sorbentes de alta temperatura, éter de glicol, éter metílico de dietilenglicol (DGM), sorbentes regenerables y no regenerables, zeolitas de tamiz molecular, sorbentes a base de calcio, sorbentes o catalizadores a base de FeO, MgO o ZnO, esponja de hierro, sistemas de carbón activado impregnados con hidróxido de potasio, alúmina activada impregnada, catalizadores de dióxido de titanio, catalizadores de pentóxido de vanadio, catalizadores de trióxido de tungsteno, bacterias de azufre (Thiobacilli), soluciones de bifosfato de sodio, soluciones acuosas de quelato de hierro férrico, soluciones de carbonato de potasio, cloruros de metales alcalinotérreos, cloruro de magnesio, cloruro de bario, técnicas de cristalización, procesos de depuración biocatalizados tales como el depurador THIOPAQ, o catalizadores de hidrodesulfuración.
Etapa de secuencia G, Filtración de partículas [G]
La Figura 15 ilustra la etapa de secuencia G, filtración de partículas [G], en donde el filtro de partículas [8575] ubicado dentro del volumen de control de filtración de partículas [G-1] acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia G [Entrada-G] cargada de partículas y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia G empobrecida de partículas [Salida-G].
Etapa de secuencia H, Compresión del gas de síntesis [H]
La Figura 16 ilustra la etapa de secuencia H, compresión del gas de síntesis [H], en donde el compresor del gas de síntesis [8600] acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia H [Entrada-H] y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia H [Salida-H]. Opcionalmente, puede dirigirse una fuente de hidrocarburos gaseosos [Entrada-HC] a la entrada del compresor del gas de síntesis [8600] y puede incluir gas natural, gas de síntesis, gases residuales de refinería, nafta, metanol, etanol, petróleo, metano, etano, propano, butano, hexano, benceno, tolueno, xileno, o naftaleno, o similares.
Etapa de secuencia I, Eliminación de VOC [I]
La Figura 17 representa la etapa de secuencia, eliminación de VOC [I], en donde el volumen de control de eliminación de VOC [I-1] acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia cargada de VOC [Entrada-I] y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia I empobrecida en VOC [Salida-I].
Los sistemas de eliminación de VOC no se encuentran convencionalmente en los procesos de limpieza o acondicionamiento del gas de síntesis. Los resultados experimentales han demostrado consistente y repetidamente que sin la etapa de secuencia I, en su lugar los sistemas de eliminación del azufre implementados podrían inhibirse aguas abajo, permitiendo que los contaminantes pasen a través del sistema y envenenen los catalizadores que no son tolerantes al azufre.
En métodos comparativos, los VOC pueden ser eliminados del gas de síntesis mediante el uso de un proceso de adsorción por intercambio de calor que combina la regeneración por oscilación térmica con la adsorción por oscilación de presión de vacío (VPSA), como es mostrado en la Figura 18.
De acuerdo con la invención, los VOC son eliminados del gas de síntesis mediante el uso de un sistema de adsorción en lecho de partículas fluidizado en donde el adsorbente saturado de VOC es regenerado mediante el uso de un proceso de desorción por oscilación térmica asistido por vacío, como se representa en la Figura 19.
Etapa de secuencia I, Opción 1
La Figura 18 representa la Opción 1 de la etapa de secuencia I, la cual es comparativa y describe un sistema de separación que puede ser usado para eliminar los VOC del gas de síntesis. La figura muestra un sistema de VPSA con capacidades de desorbción por oscilación térmica.
La VPSA es un proceso de separación de gases en el cual el adsorbente se regenera mediante la reducción rápida de la presión parcial del componente adsorbido, o bien, mediante la reducción de la presión parcial total o mediante el uso de un gas de purga.
En un sistema de VPSA, la regeneración es conseguida mediante la detención primero del flujo de alimentación, y luego, la despresurización del adsorbente, generalmente al pasar el gas de regeneración a través del lecho en contracorriente a la dirección de alimentación. El gas de regeneración generalmente está libre de impurezas.
Los sistemas de VPSA tienen ciertas desventajas inherentes, principalmente atribuidas al corto tiempo de ciclo que caracteriza a la VPSA. En cada ciclo de operación, el adsorbente es sometida a un período de alimentación durante el cual tiene lugar la adsorción, seguido de la despresurización, regeneración, y represurización. Durante la despresurización, el gas de alimentación en el lecho es purgado y se pierde, lo que se denomina "pérdida por conmutación". El corto tiempo de ciclo en el sistema de VPS<a>da lugar a altas pérdidas por conmutación y, debido a que el ciclo es corto, es necesario que la represurización sea realizada rápidamente. Esta rápida represurización provoca variaciones transitorias en los flujos de alimentación y producto, lo cual puede afectar negativamente la operación de la planta, particularmente en la operación de procesos aguas abajo del proceso de adsorción.
La VPSA es usada mejor para componentes que no están demasiado adsorbidos. Por otra parte, la adsorción por oscilación térmica (TSA) es preferida para componentes muy fuertemente adsorbidos, ya que un cambio modesto en la temperatura produce un gran cambio en el equilibrio de adsorción gas-sólido. En el proceso de oscilación de temperatura, para lograr la regeneración, es necesario suministrar calor para desorber el material. Después de la regeneración del sorbente mediante calentamiento, el sorbente preferiblemente es enfriado antes de la siguiente etapa de adsorción, preferiblemente mediante la transferencia de un fluido de enfriamiento, que no solo incluye agua, a través de las cámaras de transferencia térmica de cada adsorbedor de intercambio de calor a microescala de hidrocarburos aromáticos [8625A&B].
En una modalidad, cada microescala de hidrocarburos aromáticos, también denominado microcanal, el adsorbedor del intercambio de calor [8625A&B] incluye una o más cámaras de adsorción [402], cada una de las cuales puede tener forma tubular o rectangular y cada cámara está separada de la cámara adyacente (s) por una cámara de transferencia térmica [404]. Cada cámara de adsorción esta provista de una entrada de alimentación [406a y 406b] para la introducción de gas de síntesis cargado de VOC, una salida de producto [408a y 408b] para eliminar el gas de síntesis empobrecido en VOC de la cámara de adsorción, y un lecho de partículas [410] que comprende partículas sorbentes dispuestas dentro de la cámara. Es conveniente que las cámaras de adsorción sean relativamente estrechas para garantizar una rápida transferencia de calor, y, por lo tanto, observamos que un intercambiador de calor a microescala, también denominado intercambiador de calor de microcanales, es la operación unitaria preferida para ser utilizada en esta particular aplicación. En otra modalidad no limitativa, cada adsorbedor de hidrocarburos aromáticos [8625A&B] comprende lechos fijos sin cámaras de transferencia térmica [404]. Debe entenderse que, aunque la Figura 18 representa un primer y un segundo adsorbedores paralelos capaces de funcionar de manera que mientras el primer adsorbedor de intercambio de calor está en un modo de adsorción, el segundo adsorbedor de intercambio de calor está en un modo de regeneración, más de dos adsorbentes pueden ser usados de manera que un adsorbedor esté fuera de línea.
El lecho de partículas contiene preferiblemente un medio de adsorción que adsorbe de manera selectiva los VOC en los poros del adsorbente frente a cualquier otro constituyente del gas de síntesis. En una modalidad, el adsorbente es un adsorbente polimérico a base de estireno, tal como Dowex Optipore V503, o similar. En otra modalidad, el adsorbente puede estar compuesto de tamices moleculares, zeolitas, materiales catalizadores, gel de sílice, alúmina, materiales de carbón activado, o sus combinaciones.
Cada cámara de transferencia térmica está equipada con una válvula de entrada de la cámara de transferencia térmica [412a y 412b]. En la cámara de transferencia térmica puede introducirse un material refrigerante, que no sólo incluya agua, o un material de calentamiento, que no sólo incluya vapor. El material refrigerante puede eliminar el calor de las cámaras de adsorción adyacentes mediante transferencia térmica. El material de calentamiento puede aportar calor a las cámaras de adsorción adyacentes también mediante transferencia térmica.
Cuando la primera unidad del adsorbedor [8625A] está en modo de adsorción, el segundo adsorbedor [8625B] está en modo de regeneración donde el segundo adsorbedor primero es despresurizado, luego es purgado con la corriente de gas de síntesis empobrecida en VOC y finalmente es represurizado. Durante esta parte del ciclo, la primera válvula de entrada [414a] está abierta y la segunda primera válvula de entrada [414b] está cerrada, dirigiendo la alimentación de gas de síntesis desde la línea [Entrada-I] hacia el primer adsorbedor [8625A]. A medida que el gas de síntesis cargado de VOC pasa a través del adsorbedor [8625A], el adsorbente del VOC es absorbido de manera selectiva en los poros del adsorbente y el gas de síntesis empobrecido en VOC pasa a través de una primera válvula de salida del producto [416a] y es transferido desde el sistema de separación de VOC a través de la descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia I [Salida-I]. Durante todo el proceso de regeneración, la segunda válvula de salida del producto [416b] está cerrada para evitar el flujo de regenerado hacia la corriente de gas de síntesis empobrecida en VOC.
Bajo condiciones de regeneración, primero es despresurizado el segundo adsorbedor [8625B]. Durante la despresurización, tanto la primera válvula de entrada de purga [418a] como la segunda válvula de entrada de purga [418b] son cerradas para evitar que la purga entre en el segundo adsorbedor [8625B] durante la despresurización. La primera válvula de despresurización [420a] está cerrada para evitar el flujo de la corriente de gas de síntesis cargado de VOC [Entrada-I] hacia la línea de producto regenerado [430]. La primera válvula de entrada de la cámara de transferencia térmica [412a] está cerrada para evitar la adición de calor al primer adsorbedor [8625A] que sufre adsorción, y la segunda válvula de entrada de la cámara de transferencia térmica [412b] en el segundo adsorbedor [8625B] está abierta para permitir la transferencia de calor al adsorbente saturado de VOC en regeneración. La segunda válvula de salida de despresurización [420b] se abre para permitir el flujo desde el segundo adsorbedor [8625B] a través de la línea de producto regenerado [430]. El producto regenerado contendrá una mezcla de gas de síntesis y VOC. La línea de producto regenerado está bajo condición de vacío como un resultado del sistema de vacío de VOC [8675]. El producto regenerado fluye libremente desde el segundo adsorbedor presurizado [8625B] a lo largo de la línea de producto regenerado [430].
Una vez que el segundo adsorbedor está completamente despresurizado, la segunda válvula de entrada de purga [418b] está abierta, lo que permite que el flujo de gas de síntesis empobrecido en VOC purgue el VOC que se adsorbido de manera selectiva en los poros del adsorbente y retire dicha corriente de purga a lo largo de la línea de producto regenerado [430] bajo condiciones de vacío. Simultáneamente al momento cuando es abierta la válvula de entrada de purga, la válvula de entrada de la cámara de transferencia térmica del segundo adsorbedor [412b] es abierta para transferir indirectamente energía térmica al adsorbedor de regeneración despresurizado [8625B] para ayudar a la eliminación del VOC adsorbido de los poros del adsorbente el cual se encuentra bajo condiciones de vacío. Una vez que son completadas las etapas de purga y adición de calor para el segundo adsorbedor [8625B], la válvula de salida de despresurización [420b] es cerrada mientras que la válvula de entrada de purga [418b] permanece abierta para que el gas de síntesis empobrecido en VOC del primer adsorbedor [8625A] pueda presurizar el segundo adsorbedor [8625B] a la misma presión que el primer adsorbedor [8625B]. El refrigerante puede ser intercambiado por la fuente de calor transferida al segundo adsorbedor [8625B] a través de la segunda válvula de entrada de la cámara de transferencia térmica [412b] y a la cámara de transferencia térmica [404] del segundo adsorbedor [8625B] para enfriar el medio adsorbente dentro del cámara de adsorción para prepararla para la siguiente secuencia de adsorción.
Una vez que el segundo adsorbedor [8625B] está completamente presurizado, está listo para que su función cambie de regeneración a adsorción. En este punto, el adsorbente en el primer adsorbedor [8625A] ha adsorbido de manera selectiva una cantidad considerable de VOC. El primer adsorbedor [8625A] está listo para la regeneración. Los dos lechos cambian de función. Esto ocurre mediante los siguientes cambios de válvula. La primera válvula de salida del producto [416a] es cerrada, y la primera válvula de entrada [414a] es cerrada La primera válvula de entrada de purga [418a] permanece cerrada, y la primera válvula de salida de despresurización [420a] es abierta para comenzar la despresurización del primer adsorbedor [8625A]. La segunda válvula de entrada de la cámara de transferencia térmica [412b] es cerrada y la primera válvula de entrada de la cámara de transferencia térmica [412a] es abierta para permitir que la energía térmica sea transferida a la cámara de transferencia térmica [404] del primer adsorbedor [8625A].
La adsorción comienza para el segundo adsorbedor [8625B] con el siguiente arreglo de válvulas. La segunda válvula de salida de la despresurización [420b] permanece cerrada. La segunda válvula de entrada de purga [418b] está cerrada. La segunda válvula de salida de producto [416b] es abierta, y la primera válvula de entrada [414b]se abre para facilitar el flujo de la corriente de gas de síntesis cargado de VOC [Entrada-I] hacia el segundo adsorbedor y el flujo de gas de síntesis empobrecido en VOC del segundo adsorbedor [8625B] a través de la segunda válvula de salida del producto [416b] hacia la corriente de gas de síntesis empobrecida en VOC [Salida-I]. El proceso de regeneración como se ha descrito anteriormente para el segundo adsorbedor [8625B] se repite para el primer adsorbedor [8625A].
Preferiblemente, la regeneración se produce a una presión por debajo de la presión atmosférica bajo un vacío creado por el sistema de vacío de VOC [8675]. El regenerado sale del segundo adsorbedor [8625B] como una corriente de vapor. Es enfriado en un condensador de VOC [8650] provisto de un suministro de agua de refrigeración [470] y un retorno de agua de refrigeración [472]. El producto regenerado de VOC condensado es retirado a lo largo de la corriente a través de la descarga de VOC por volumen de control del sistema de separación de VOC [Salida-VOC].
Una línea de transferencia del sistema de vacío de VOC [464] conecta el sistema de vacío de VOC [8675], con el condensador de VOC [8650]. El sistema de vacío es preferiblemente una bomba de vacío de anillo líquido que usa un fluido de sellado de VOC líquido [466] dentro de la carcasa de la bomba (no mostrado).
Este sistema es preferiblemente operado durante la adsorción a una presión de 25 psia o más y preferentemente de 300 psia o más. El sistema de VPSA durante la regeneración del lecho, en una modalidad, opera a una presión menor que la atmosférica. En una modalidad, el sistema de VPSA es operado a una presión de 7,5 psia o menos y preferiblemente 5 psia o menos para regenerar el lecho. En una modalidad, el sistema de VPSA usa un sistema de dos lechos. Opcionalmente se usa un sistema de tres lechos. En otra modalidad, se usan cuatro o más lechos. Etapa de secuencia I, Opción 2
De acuerdo con la invención, los VOC son eliminados del gas de síntesis mediante la utilización de un sistema de adsorción en lecho de partículas fluidizado presurizado continuo de manera que, es usado el gas de síntesis cargado de VOC para fluidizar un lecho de partículas que contiene un medio de adsorción que adsorbe de manera selectiva los VOC.
La Figura 19 representa la etapa de secuencia I, eliminación de VOC [I], Opción 2 como la modalidad situada dentro del volumen de control de eliminación de VOC [I-1]. Un lecho de sorbción fluidizado de hidrocarburos aromáticos [8700] acepta el gas de síntesis cargado de VOC de la corriente [Entrada-I] y sale un gas de síntesis empobrecido en VOC a través de la corriente [Salida-I].
El gas de síntesis cargado de VOC es introducido en el lecho de sorción fluidizado de hidrocarburos aromáticos [8700] a través de una placa de distribución [474], la cual puede ser colocada debajo de un sistema de rejilla de soporte opcional [476] con una pantalla adecuada para evitar el flujo inverso del absorbente hacia el conducto de entrada [Entrada-I].
El gas de síntesis fluidiza el material del lecho adsorbente [478], el cual adsorbe los VOC de las burbujas de vapor [480] que pasan a través del lecho. Puede colocarse un ciclón interno opcional [482] dentro de la sección de francobordo [484] del lecho fluidizado para separar el adsorbente del gas de síntesis empobrecido en VOC, y devolver el adsorbente al lecho a través de un tubo de inmersión del ciclón [486].
La desorbción de VOC del adsorbente saturado de VOC se lleva a cabo dentro del lecho fluidizado de intercambio de calor regenerado [8725] calentado indirectamente. Con el fin de que el lecho de sorbción fluidizado de hidrocarburos aromáticos [8700] realice una separación continua de VOC del gas de síntesis, el material del lecho adsorbente [478] debe ser eliminado del lecho, regenerado, y luego transportado de regreso al lecho. Una serie de válvulas alternas de manejo de sólidos [490a y 490b], configuradas en un arreglo de tolva de esclusas, pueden ser usadas para transferir por lotes volúmenes de material de lecho adsorbente [478] a través del conducto de transferencia de adsorbente de VOC [488] al lecho fluidizado de intercambio de calor regenerado [8725]. Los arreglos de válvulas de tolva de esclusas son bien conocidos bien en la técnica a la que pertenece y son usados comúnmente para transferir sólidos de un ambiente presurizado aislado a otro.
Etapa de secuencia I, Eliminación de VOC [I], Opción 2 es instalada preferiblemente antes de la etapa de secuencia de compresión del gas de síntesis [H]. Por tanto, el intervalo de presión de operación preferido para el lecho de sorbción fluidizado de hidrocarburos aromáticos [8700] de la etapa de secuencia I, Opción 2 varía de 30 a 75 psia.
La línea de producto regenerado [430] conectada al lecho fluidizado de intercambio de calor regenerado [8725] se mantiene bajo condiciones de vacío como se ha descrito en la Figura 18. El lecho fluidizado de intercambio de calor regenerado [8725] opera bajo condiciones de vacío a una presión de 14,5 psia o menos y preferiblemente de 8,5 psia o menos.
El lecho fluidizado de intercambio de calor regenerado [8725] es fluidizado continuamente con una fuente de vapor empobrecida en VOC [492], preferiblemente con gas de cola FT; sin embargo, en su lugar puede usarse vapor, gas de síntesis comprimido, o cualquier otro vapor disponible, tal como nitrógeno o aire.
La fuente de vapor empobrecida en VOC [492] es introducida en el lecho fluidizado de intercambio de calor regenerado [8725] a través de una placa de distribución [494], el cual puede colocarse por debajo de un sistema de rejilla de soporte opcional [496] con una pantalla adecuada. Una fuente de calor [498], preferiblemente vapor, es puesta a disposición de al menos una cámara de transferencia de calor [500] que comparte al menos una superficie de transferencia de calor [502] con el material de lecho adsorbente fluidizado [478] contenido dentro del lecho fluidizado de intercambio de calor regenerado [8725]. Esto permite que la energía térmica sea transferida indirectamente al lecho para permitir una desorbción de VOC asistida por la temperatura de los poros del material adsorbente que sea fluidizada con la fuente de vapor empobrecida en VOC [492]. Los VOC serán liberados del material adsorbente dentro del lecho y entrarán en las burbujas de vapor [504] a medida que pasan a través del lecho.
Puede ser colocado un ciclón interno opcional [508] dentro de la sección de francobordo [512] del lecho fluidizado para separar el adsorbente del vapor cargado de VOC, y devolver el adsorbente al lecho a través de un tubo de inmersión del ciclón [514]. Una serie de válvulas alternas de manejo de sólidos [516a y 516b], configuradas en un arreglo de disposición de tolva de esclusa, pueden ser usadas para transferir por lotes de volúmenes de material de lecho adsorbente regenerado [478] a través del conducto de transferencia [518] al tanque de transferencia de sorbente [8750].
El tanque de transferencia de sorbente [8750] es un recipiente a presión cilíndrico equipado con un tubo de inmersión [520], una fuente de vapor presurizado [522], y válvulas de manejo de sólidos [524a y 524b], que son usados juntos en combinación para transportar material del lecho adsorbente regenerado [478] de regreso al lecho de absorción fluidizado de hidrocarburos aromáticos [8700] a través de la línea de transporte de adsorbente regenerado [526]. El material del lecho adsorbente regenerado [478] es transferido primeramente desde el lecho fluidizado de intercambio de calor regenerado [8725] al tanque de transferencia de sorbente [8750] a través de válvulas de manejo de sólidos [516a y 516b]. El tanque de transferencia de sorbente [8750] es aislado y presurizado con la fuente de vapor [522] al abrir la válvula de manejo de sólidos [524a] mientras la válvula 524b es cerrada. Cuando la presión en el tanque de transferencia de sorbente [8750] excede la del lecho de sorbción fluidizado de hidrocarburos aromáticos [8700], las posiciones de las válvulas de manejo de sólidos [524a y 524b] son conmutadas lo que permite que el material del lecho adsorbente regenerado [478] sea transportado a través de un aumento de presión desde el tanque de transferencia de sorbente [8750] hacia arriba a través del tubo de inmersión [520], y a través de la línea de transporte de adsorbente regenerado [526], donde luego puede ingresar al lecho de sorbción fluidizado de hidrocarburos aromáticos [8700]. El material del lecho adsorbente regenerado [478] puede, o bien, caer libremente a través de la sección de francobordo [484], o si se instalan bandejas perforadas [528] en la sección de francobordo [484], pudiendo el material del lecho adsorbente regenerado [478] gotear gradualmente hacia abajo a través del recipiente y, por lo tanto, mejorar el contacto gas-sólido.
En otra modalidad no limitativa, el lecho fluidizado de intercambio de calor regenerado [8725] puede funcionar bajo condiciones de presión positiva en donde los VOC pueden ser condensados y recuperados tal como se describió en la Figura 18. En esta particular modalidad, un vapor de hidrocarburo gaseoso cargado de VOC [430] puede luego salir del lecho fluidizado de intercambio de calor regenerado [8725], donde luego puede estar disponible como fuente de combustible para el reformador de hidrocarburos [8000] de la etapa de secuencia B, Reforma de Hidrocarburos [B].
Etapa de secuencia J, Eliminación de metales [J]
La Figura 20 representa la etapa de Secuencia J, eliminación de metales [J], en donde el volumen de control de eliminación de metales [J-1] acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia J cargado de metales [Entrada-J], y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia J empobrecida en metales [Salida-J]. El lecho de protección de metales [8775] está preferiblemente comprendido por un recipiente a presión cilíndrico vertical que contiene un medio de empaquetadura de acetato de celulosa que posee afinidad para absorber metales pesados, que no solo incluyen, mercurio, arsénico, plomo, y cadmio. El acetato de celulosa puede estar en forma de perlas, esferas, escamas, o gránulos. Alternativamente, pueden ser usados sorbentes tales como Mersorb, de NUCON International, Inc., o AxTrap 277 de Axens - IFP Group Technologies, o similares.
Etapa de secuencia K, Eliminación de amoniaco [K]
La Figura 21 representa la etapa de secuencia K, eliminación de amoniaco [K], en donde el volumen de control de eliminación de amoniaco [K-1] acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia K cargada de amoniaco [Entrada-K] y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia K empobrecida en amoniaco [Salida-K].
El depurador de amoniaco [8800], configurado de manera similar al depurador de Cloro [8500], es, también, un recipiente a presión cilíndrico o rectangular orientado verticalmente que presenta una sección inferior y una sección superior, junto con una sección central que contiene una cantidad específica de medios de absorción empaquetados, los cuales se apoyan en un sistema de rejilla de soporte adecuado, común en los sistemas de equipos químicos industriales. La sección superior del depurador contiene preferiblemente un separador de partículas de los gases que es colocado encima de un sistema de tobera pulverizadora del depurador [736] que introduce el líquido de absorción para la depuración en el depurador.
El objetivo del depurador de amoniaco es eliminar trazas de compuestos nitrogenados, que incluyen amoniaco y cianuro de hidrógeno, del gas de síntesis mediante el uso de agua como principal líquido de absorción para la depuración.
El gas de síntesis ingresa a la sección inferior del depurador de amoniaco y pasa a través de la sección central del depurador, donde el vapor del gas de síntesis entra en contacto íntimo con el líquido de depuración de agua que circula en contracorriente a través del flujo de gravedad hacia abajo a través de las empaquetaduras del depurador. Puede operarse automáticamente un lazo de control de nivel, que comprende un transmisor de nivel [700], colocado en la sección inferior del depurador, y una válvula de control de nivel [702], puede operarse automáticamente para permitir la purga del agua de la tubería de recirculación de agua del depurador [738], a través de un conducto de transferencia de aguas residuales [740], para mantener un nivel de líquido estable dentro de la sección inferior del depurador. Una bomba de recirculación de agua del depurador [776] acepta agua de la sección inferior del depurador, a través de la tubería de succión de la bomba [742], y transfiere el agua a través del sistema de tobera pulverizadora del depurador [736] y hacia la sección superior del depurador donde el flujo del líquido es dirigido hacia abajo, hacia la empaquetadura central del depurador. El agua de proceso [714] puede ser transferido a la tubería de recirculación de agua del depurador, o a la sección inferior del depurador.
Etapa de secuencia L, Pulido del amoniaco [L]
La Figura 22 representa la etapa de secuencia L, pulido del amoniaco [L], en donde el volumen de control de ipulido del Amoníaco [L-1] acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia L [Entrada-L] y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia L [Salida-L].
El lecho de protección de amoniaco [8825] comprende preferiblemente un recipiente a presión cilíndrico vertical que contiene un tamiz molecular tipo 4A el cual posee afinidad para sorber cantidades de trazas de compuestos nitrogenados, que incluyen amoniaco y cianuro de hidrógeno. Alternativamente, pueden ser usados sorbentes tales como 5A, 13X, faujasita desaluminada, pentasil desaluminada, y clinoptilolita, o similares.
Etapa de secuencia M, Adición de calor [M]
La Figura 23 representa la etapa de secuencia M, adición de calor [M], en donde el volumen de control de adición de calor [M-1] acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia M [Entrada-M] y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia M [Salida-M].
El intercambiador de calor [8850] es preferiblemente del tipo de carcasa y tubos, donde el gas de síntesis es dirigido hacia el lado del tubo. El vapor ubicado en el lado de la carcasa del intercambiador eleva la temperatura del gas de síntesis de entre 75 a 125 grados F a entre 350 y 450 grados Fahrenheit.
El intercambiador de calor [8850] está equipado con una fuente de calor [780] y una descarga de calor [782] que se comunican con el lado de la carcasa para transferir calor indirectamente al gas de síntesis. Alternativamente, el calentador puede ser accionado eléctricamente, o puede utilizarse gas de combustión u otra fuente de calor alternativa en lugar de vapor para aumentar la temperatura del gas de síntesis.
Etapa de secuencia N, Eliminación de sulfuro de carbonilo [N]
La Figura 24 representa la etapa de secuencia N, eliminación de sulfuro de carbonilo [N], en donde el volumen de control de eliminación de sulfuro de carbonilo [N-1] acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia N cargada con sulfuro de carbonilo [Entrada-N] y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia N empobrecido en azufre [Salida-N].
El lecho de hidrólisis de sulfuro de carbonilo [8875] está comprendido preferiblemente por un recipiente a presión cilíndrico vertical que contiene un medio de lecho empaquetado, que comprende alúmina o titania, o bien, en forma de perlas, pastillas, gránulos, esferas, empaquetaduras, o similares y sirve para el propósito de hidrolizar el sulfuro de carbonilo en sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono antes de la etapa de pulido del sulfuro de hidrógeno. Puede inyectarse agua [790] en forma de vapor en el lecho de hidrólisis para ayudar al sulfuro de carbonilo a reaccionar con el agua para hidrolizarse en sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono sobre el medio de lecho empaquetado. Es preferible lograr los objetivos de esta etapa de secuencia mediante el uso de un lecho empaquetado de un material a base de alúmina que permite la hidrólisis del sulfuro de carbonilo en dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno, sin embargo, pueden emplearse cualquier tipo de sistema o método de eliminación de sulfuro de carbonilo, tal como los sistemas de tipo adsorción o absorción, para lograr el objetivo de la etapa de secuencia de eliminar el sulfuro de carbonilo del gas de síntesis.
Etapa de secuencia O, Pulido del azufre [O]
La Figura 25 representa la etapa de secuencia O, pulido del azufre [O], en donde el volumen de control de pulido del azufre [O-1] acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia O [Entrada-O] y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia O [Salida-O].
El lecho de protección de azufre [8900] está comprendido preferiblemente por un recipiente a presión cilíndrico vertical que contiene un medio sorbente, que comprende de óxido de zinc en forma de perlas, escamas, gránulos, esferas, empaquetaduras o similares y sirve para adsorber cantidades de trazas de sulfuro de hidrógeno y azufre elemental.
Etapa de secuencia P, Eliminación de dióxido de carbono [P]
La Figura 26 representa la etapa de secuencia P, eliminación de dióxido de carbono [P], en donde el volumen de control de eliminación de dióxido de carbono [P-1] acepta una entrada del gas de síntesis [Entrada-P] de la etapa de secuencia P cargada de dióxido de carbono y sale una descarga del gas de síntesis de la etapa de secuencia P empobrecida en dióxido de carbono [Salida-P]. El separador de CO2 con intercambio de calor sirve para el propósito de eliminar el dióxido de carbono del gas de síntesis presurizado y reciclarlo para utilizarlo en otro lugar. Es preferible reciclar el dióxido de carbono separado como un oxidante dentro del Reformador de Hidrocarburos [8000], o para su uso en el proceso de generación de gas de síntesis posterior como un medio de fluidización, o como purgas de vapor en instrumentación y puertos y conexiones de muestreo.
La funcionalidad del equipo como se ha descrito anteriormente en la etapa de secuencia I, Opción 1, de la Figura 18 es idéntica a la de la modalidad preferida situada dentro del volumen de control de eliminación del dióxido [Q-1] de la etapa de secuencia P, Eliminación de Dióxido de Carbono [P]. Sin embargo, existe una diferencia principal en que el separador de CO2 con intercambio de calor [8925A&B] está preferiblemente comprendido de un intercambiador de calor de carcasa y tubo, preferiblemente equipado con tubos de diámetro A ”. Se prefiere disponer un material de fibra de carbón activado, preferiblemente en forma de fibra de carbón activado enrollado en espiral, o hebras de tejido de fibra de carbón activado trenzado, dentro del lecho de partículas del lado del tubo [810] del recipiente mientras la cámara de transferencia térmica del lado de la carcasa [804] opera vacía excepto cuando es sometida a un ciclo de regeneración.
El proceso de regeneración tal como se ha descrito anteriormente en la etapa de secuencia I, Opción 1, de la Figura 18 es idéntico a la modalidad preferida situada dentro del volumen de control de eliminación de dióxido [P-1] de la etapa de secuencia P, eliminación de dióxido de carbono [P], excepto por el hecho de que la etapa de secuencia P no utiliza un sistema de vacío. En cambio, la línea de producto regenerado [830] está en comunicación con un acumulador de dióxido de carbono [8950]. El propósito del acumulador de dióxido de carbono [8950] es proporcionar suficiente volumen y tiempo de residencia para que los vapores de gas de síntesis cargados de dióxido de carbono regenerado, transferidos desde un ciclo de regeneración, sean almacenados para su utilización en otro lugar mediante la transferencia del dióxido de carbono a través de un acumulador de dióxido de carbono de la descarga de dióxido de carbono de la etapa de secuencia P [Salida-CO2]. El acumulador opera a una presión de 100 a 165 psia.
Alternativamente, puede usarse una unidad de recuperación de dióxido de carbono a base de membrana o sorbción para lograr los objetivos de eliminación y recuperación de dióxido de carbono definidos en la etapa de Secuencia P, eliminación de dióxido de carbono [P]. En una modalidad adicional, el dióxido de carbono puede reducirse dentro de esta etapa de secuencia mediante el uso de un electrolizador de dióxido de carbono.
Etapa de secuencia Q, R, S: Adición de calor [Q]; Reformado de metano con vapor [R]; Eliminación de calor [S] Con referencia a la Figura 27, la etapa de secuencia Q, adición de calor [Q], la etapa de secuencia R, reformado de metano con vapor [R], y la etapa de secuencia S, eliminación de calor [S] se combinan de una manera preferida para realizar un sistema integrado de energía capaz del reformado de hidrocarburos presentes en la fuente de entrada del gas de síntesis de entrada [Entrada-P]. Es preferida esta configuración cuando se usa la fuente opcional de hidrocarburos gaseosos [Entrada-HC] dirigida a la entrada del compresor del gas de síntesis [8600].
Un intercambiador de calor [8975] acepta una entrada del gas de síntesis de la etapa de secuencia Q cargado de hidrocarburos gaseosos [Entrada-Q] y eleva su temperatura a la temperatura de operación del reformador de metano de vapor [9000]. Esto se logra mediante la utilización de la integración de la transferencia de calor con el gas de síntesis reformado, limpio y acondicionado [Salida-R] transferido a la superficie de transferencia de calor compartida dentro del intercambiador de calor [8975]. Se pone a disposición del reformador de metano de vapor [9000] una fuente de oxidante [850] para garantizar la descomposición completa de los hidrocarburos gaseosos en monóxido de carbono e hidrógeno. Un gas de síntesis enfriado y empobrecido en hidrocarburos gaseosos inconveniente [salida-S] es descargado del intercambiador de calor [8975] para ponerlo a disposición de una tecnología de procesamiento de gas de síntesis aguas abajo.
Modalidades de procesamiento de gas de síntesis
Los expertos en la técnica reconocerán que pueden ser usados menos de todas las etapas B-S de la Figura 1 en un método y sistema de procesamiento de gas de síntesis determinado. El método y sistema de la invención son definidos en las reivindicaciones.
Por ejemplo, en un método comparativo de procesamiento de gas de síntesis, sólo pueden practicarse las etapas C, D, G, H, K, O y T, y el sistema correspondiente incluirá el equipo necesario para implementar estas etapas.
En un segundo método de procesamiento de gas de síntesis, sólo podrán practicarse las etapas B, C, D, F, G, H, I, K, M, N, O y T, y el sistema correspondiente incluirá el equipo necesario para implementar estas etapas.
Las Figuras 30A - 30F presentan varias modalidades de procesamiento de gas de síntesis que uno podría desear implementar. Cada hilera de la tabla en las Figuras 30A - 30F presenta las etapas a practicar en una única modalidad de procesamiento de gas de síntesis. Se entiende que los elementos correspondientes necesarios para realizar cada método de este tipo serían necesarios en un sistema para ese método de la modalidad.
LISTA DEL EQUIPO
La siguiente lista de equipos presenta elementos que deberían ser comprensibles para los expertos en la técnica familiar del procesamiento de gas de síntesis.
8000 Reformador de Hidrocarburos
8025 Sobrecalentador del generador de vapor con recuperación de calor (HRSG)
8050 Generador de vapor con recuperación de calor (HRSG)
8075 Tambor de vapor
8100 Depurador Venturi
8125 Depurador de carbón
8150 Intercambiador de calor del depurador de carbón
8175 Filtro decantador de vela continua
8200 Tanque de amortiguación de la descarga de retorno del filtrado
8225 Sistema de eliminación del líquido de la torta de filtración
8250 Recolector de sólidos empobrecidos en líquido
8275 Decantador
8300 Filtro de vela continuo
8325 Intercambiador de calor de tanque instantáneo de SVOC
8350 Tanque instantáneo de SVOC
8375 Enfriador de solvente
8400 Condensador de SVOC
8425 Sistema de vacío de SVOC
8450 Filtro de protección
8475 Separador sortivo de SVOC
8500 Depurador de cloro
8525 Intercambiador de calor del depurador de cloro
8550 Depurador de azufre
8575 Filtro de partículas
8600 Compresor del gas de síntesis
8625 Adsorbedor de intercambio de calor a microescala de hidrocarburos aromáticos
8650 Condensador de VOC
8675 Sistema de vacío de VOC
8700 Lecho de sorción fluidizado de hidrocarburos aromáticos
8725 Lecho fluidizado de intercambio de calor regenerado
8750 Tanque de transferencia de sorbente
8775 Lecho de protección de metales
8800 Depurador de amoniaco
8825 Lecho de protección de amoniaco
8850 Intercambiador de calor
8875 Lecho de hidrólisis de sulfuro de carbonilo
8900 Lecho de protección de azufre
8925 Separador de CO2 con intercambio de calor
8950 Acumulador de dióxido de carbono
8975 Intercambiador de calor
9000 Reformador de metano de vapor
LISTA DE NUMERALES DE REFERENCIA
Etapa de secuencia B Entrada del gas de síntesis [Entrada-B]
Etapa de secuencia B Descarga del gas de síntesis [Salida-B]
Etapa de secuencia C Entrada del gas de síntesis [Entrada-C]
Etapa de secuencia C Descarga del gas de síntesis [Salida-C]
Etapa de secuencia D Entrada del gas de síntesis [Entrada-D]
Etapa de secuencia D Descarga del gas de síntesis [Salida-D]
Volumen de control del sistema de separación de SVOC Descarga de SVOC [Salida-SVOC] Etapa de secuencia E Entrada del gas de síntesis [Entrada-E]
Etapa de secuencia E Descarga del gas de síntesis [Salida-E]
Etapa de secuencia F Entrada del gas de síntesis [Entrada-F]
Etapa de secuencia F Descarga del gas de síntesis [Salida-F]
Etapa de secuencia G Entrada del gas de síntesis [Entrada-G]
Etapa de secuencia G Descarga del gas de síntesis [Salida-G]
fuente opcional de hidrocarburos gaseosos [Entrada-HC]
Etapa de secuencia H Entrada del gas de síntesis [Entrada-H]
Etapa de secuencia H Descarga del gas de síntesis [Salida-H]
Etapa de secuencia I Entrada del gas de síntesis [Entrada-I]
Volumen de control del sistema de separación de VOC Descarga de VOC [Salida-VOC] Etapa de secuencia I Descarga del gas de síntesis [Salida-I]
Etapa de secuencia J Entrada del gas de síntesis [Entrada-J]
Etapa de secuencia J Descarga del gas de síntesis [Salida-J]
Etapa de secuencia K Entrada del gas de síntesis [Entrada-K]
Etapa de secuencia K Descarga del gas de síntesis [Salida-K]
Etapa de secuencia L Entrada del gas de síntesis [Entrada-L]
Etapa de secuencia L Descarga del gas de síntesis [Salida-L]
Etapa de secuencia M Entrada del gas de síntesis [Entrada-M]
Etapa de secuencia M Descarga del gas de síntesis [Salida-M]
Etapa de secuencia N Entrada del gas de síntesis [Entrada-N]
Etapa de secuencia N Descarga del gas de síntesis [Salida-N]
Etapa de secuencia O Entrada del gas de síntesis [Entrada-O]
Etapa de secuencia O Descarga del gas de síntesis [Salida-O]
Etapa de secuencia P Entrada del gas de síntesis [Entrada-P]
Etapa de secuencia P Descarga del gas de síntesis [Salida-P]
Etapa de secuencia P Descarga de dióxido de carbono [Salida-CO2]
Etapa de secuencia Q Entrada del gas de síntesis [Entrada-Q]
Etapa de secuencia Q Descarga del gas de síntesis [Salida-Q]
Etapa de secuencia R Entrada del gas de síntesis [Entrada-R]
Etapa de secuencia R Descarga del gas de síntesis [Salida-R]
Etapa de secuencia S Entrada del gas de síntesis [Entrada-S]
Etapa de secuencia S Descarga del gas de síntesis [Salida-S]
Volumen de control de hidrocarburos reformados[B-1]
Volumen de control de enfriamiento de gas de síntesis [C-1]
Volumen de control de eliminación de sólidos y eliminación de SVOC [D-1]
Volumen de control de eliminación de cloro [E-1]
Volumen de control de eliminación de azufre [F-1]
Volumen de control de filtración de partículas [G-1]
Volumen de control de eliminación de VOC [I-1]
Volumen de control de eliminación de metales [J-1]
Volumen de control de eliminación de amoniaco [K-1]
Volumen de control de pulido del amoniaco [L-1]
Volumen de control de adición de calor [M-1]
Volumen de control de eliminación de sulfuro de carbonilo [N-1]
Volumen de control de pulido del azufre [O-1]
Volumen de control de eliminación de dióxido de carbono [P-1]
Volumen de control del sistema de separación de SVOC [SVOC-1]
aditivos [2]
fuente oxidante [4]
fuente de hidrocarburos gaseosos [6]
vapor sobrecalentado [8]
línea de transferencia<h>R<s>G [10]
agua [12]
mezcla de vapor y agua [14]
transmisor de presión [16 ]
válvula de control de presión [18]
línea de transferencia de vapor saturado [20]
transmisor de nivel [22]
válvula de control de nivel [24]
línea de suministro de agua [26]
línea de purga continua del tambor de vapor [28]
Línea de agua de recirculación del depurador Venturi [30]
Línea de solvente de recirculación del depurador Venturi [32]
Conducto de transferencia del depurador Venturi al depurador de carbón [34]
sistema de tobera pulverizadora del depurador [36]
Agua de recirculación del depurador de carbón [38]
Solvente de recirculación del depurador de carbón [40]
Tubo de bajada del flujo inferior del depurador de carbón [42]
línea de recirculación de agua común [44]
suministro de agua de refrigeración [46]
retorno de agua de refrigeración [48]
tanque vertical [50]
sección central [52]
parte superior en forma de cúpula cerrada [54]
secciones inferiores cónicas [56a y 56b]
válvula de drenaje [58a y 58b]
línea de drenaje [60a y 60b]
vertedero vertical de flujo inferior [62]
pared del alojamiento vertical de la carcasa [64]
pasaje anular [66]
cabezal de agua común [68]
toberas de toma de agua [70a y 70b]
bomba de recirculación de agua [72]
cámara de solvente interior [74]
capa de paño en la interfaz solvente y agua [78]
conjuntos de filtros [80a y 80b]
elementos de filtro vela [82]
registro común del conjunto de filtros [84a y 84b]
conducto de eliminación del filtrado [86a y 86b]
bomba de proceso de filtrado [88]
cabezal de succión de filtrado común [90]
válvula de registro de filtrado [92a y 92b]
línea de transferencia de solvente filtrado [94]
línea de transferencia de descarga de retorno alternativa [95]
línea de recirculación de solvente común [96]
transmisores de presión [98a y 98b]
transmisor de presión de la carcasa [100]
mirillas indicadoras de flujo [102a y 102b]
línea de transferencia de solvente empobrecida en SVOC [104]
transmisor de nivel [106]
válvula de control de nivel del suministro de solvente [108]
línea de suministro de solvente [110]
bomba de descarga de retorno del solvente [112]
conducto de transferencia de filtrado [114]
línea de recirculación del tanque de descarga de retorno [116]
orificio de restricción [118]
válvulas de regeneración de filtrado de la descarga de retorno [120a y 120b] conducto de regeneración de descarga de retorno del filtrado [122a y 122b] líquido eliminado de la torta de filtración [124]
cabezal de aguas residuales [126]
línea de transferencia de filtrado de solvente cargado de sólidos y SVOC [128] línea de transferencia de filtrado de solvente cargado de SVOC [130]
línea de transferencia de descarga de retorno alternativa [131]
línea de entrada de vapor [132]
línea de descarga de vapor [134]
línea de transferencia del tanque instantáneo de solvente filtrado cargado de SVOC [136] dispositivo de reducción de presión [138]
conducto de transferencia instantánea de SVOC [140]
línea de transferencia de solvente empobrecida en SVOC [142]
bomba de transferencia de solvente empobrecida en SVOC [144]
línea de transferencia de solvente [146]
línea de reciclaje de solvente [148]
suministro de agua de refrigeración [150]
retorno de agua de refrigeración [152]
chapa de choque [154]
toberas pulverizadoras [156]
línea de transferencia del agente CIP [158]
válvula de aislamiento del agente CIP [160]
línea de transferencia de solvente empobrecido en SVOC enfriado [162]
línea de transferencia del sistema de vacío de SVOC [164]
fluido de sellado de SVOC líquido [166]
línea de ventilación del sistema de vacío [168]
suministro de agua de refrigeración [170]
retorno de agua de refrigeración [172]
membrana porosa [174]
recubrimiento poroso resistente a productos químicos [176]
superficie del proceso de membrana de solvente cargada de SVOC [178a] superficie del proceso de membrana de permeado de SVOC [178b]
línea de transferencia de solvente filtrado [180]
transmisor de nivel [200]
válvula de control de nivel [202]
agua de proceso [214]
sistema de tobera pulverizadora del depurador [236]
tubería de recirculación de agua del depurador [238]
conducto de transferencia de agua [240]
tubería de succión de la bomba [242]
suministro de agua de refrigeración [246]
retorno de agua de refrigeración [248]
bomba de recirculación [276]
transmisor de nivel [300]
válvula de control de nivel [302]
agua de proceso [314]
solución derivada del recuperador de azufre [316]
sistema de tobera pulverizadora del depurador [336]
tubería de recirculación de agua del depurador [338]
conducto de transferencia de agua [340]
tubería de succión de la bomba [342]
bomba de recirculación [376]
cámara de adsorción [402]
cámara de transferencia térmica [404]
entrada de alimentación [406a y 406b]
salida del producto [408a y 408b]
lecho de partículas [410]
válvula de entrada de la cámara de transferencia térmica [412a y 412b] válvula de entrada [414a y 414b]
válvula de salida del producto [416a y 416b]
válvula de entrada de purga [418a y 418b]
válvula de despresurización [420a y 420b]
válvula de purga modulante [422]
línea de producto regenerado [430]
línea de transferencia del sistema de vacío de VOC [464]
fluido de sellado de VOC líquido [466]
línea de ventilación del sistema de vacío [468]
suministro de agua de refrigeración [470]
retorno de agua de refrigeración [472]
placa de distribución [474]
sistema de rejilla de soporte [476]
material del lecho adsorbente [478]
burbujas de vapor [480]
ciclón interno [482]
sección de francobordo [484]
tubo de inmersión del ciclón [486]
conducto de transferencia de adsorbente de VOC [488]
válvulas de manejo de sólidos [490a y 490b]
fuente de vapor empobrecido en VOC [492]
placa de distribución [494]
sistema de rejilla de soporte [496]
fuente de calor [498]
cámara de transferencia de calor [500]
superficie de transferencia de calor [502]
burbujas de vapor [504]
vapor de hidrocarburo gaseoso [506]
ciclón interno [508]
sección de francobordo [512]
tubo de inmersión del ciclón [514]
válvulas de manejo de sólidos [516a y 516b]
conducto de transferencia [518]
tubo de inmersión [520]
fuente de vapor [522]
válvulas de manejo de sólidos [524a y 524b]
línea de transporte de adsorbente regenerado [526]
bandejas perforadas [528]
transmisor de nivel [700]
válvula de control de nivel [702]
agua de proceso [714]
sistema de tobera pulverizadora del depurador [736]
tubería de recirculación de agua del depurador [738]
conducto de transferencia de agua [740]
tubería de succión de la bomba [742]
bomba de recirculación [776]
fuente de calor [780]
descarga de calor [782]
agua [790]
cámara de adsorción [802]
cámara de transferencia térmica [804]
entrada de alimentación [806a y 806b]
salida del producto [808a y 808b]
lecho de partículas [810]
válvula de entrada de la cámara de transferencia térmica [812a y 812b]
válvula de entrada [814a y 814b]
válvula de salida del producto [816a y 816b]
válvula de entrada de purga [818a y 818b]
válvula de despresurización [820a y 820b]
válvula de purga modulante [822]
línea de producto regenerado [830]
fuente oxidante [850]
LISTA DE ETAPA DE SECUENCIA
Generación de gas de síntesis [A]
Etapa de secuencia B, Reformado de hidrocarburos [B]
Etapa de secuencia C, Enfriamiento del gas de síntesis [C]
Etapa de secuencia D, eliminación de sólidos y eliminación de SVOC [D]
Etapa de secuencia E, Eliminación del cloro [E]
Etapa de secuencia F, Eliminación del azufre [F]
Etapa de secuencia G, filtración de partículas [G]
Etapa de secuencia H, Compresión del gas de síntesis [H]
Etapa de secuencia I, Eliminación de VOC [I]
Etapa de secuencia J, Eliminación de metales [J]
Etapa de secuencia K, Eliminación de amoniaco [K]
Etapa de secuencia L, Pulido del amoniaco [L]
Etapa de secuencia M, Adición de calor [M]
Etapa de secuencia N, Eliminación de sulfuro de carbonilo [N]
Etapa de secuencia O, Pulido del azufre [O]
Etapa de secuencia P, Eliminación de dióxido de carbono [P]
Etapa de secuencia Q, Adición de calor [Q]
Etapa de secuencia R, Reformado de metano con vapor [R]
Etapa de secuencia S, Eliminación de calor [S]
Gas de síntesis limpio para el usuario final [T]
Etapa de secuencia B Entrada del gas de síntesis [Entrada-B]
Etapa de secuencia B Descarga del gas de síntesis [Salida-B]
Etapa de secuencia C Entrada del gas de síntesis [Entrada-C]
Etapa de secuencia C Descarga del gas de síntesis [Salida-C]
Etapa de secuencia D Entrada del gas de síntesis [Entrada-D]
Etapa de secuencia D Descarga del gas de síntesis [Salida-D]
Volumen de control del sistema de separación de SVOC Descarga de SVOC [Salida-SVOC] Etapa de secuencia E Entrada del gas de síntesis [Entrada-E]
Etapa de secuencia E Descarga del gas de síntesis [Salida-E]
Etapa de secuencia F Entrada del gas de síntesis [Entrada-F]
Etapa de secuencia F Descarga del gas de síntesis [Salida-F]
Etapa de secuencia G Entrada del gas de síntesis [Entrada-G]
Etapa de secuencia G Descarga del gas de síntesis [Salida-G]
fuente opcional de hidrocarburos gaseosos [Entrada-HC]
Etapa de secuencia H Entrada del gas de síntesis [Entrada-H]
Etapa de secuencia H Descarga del gas de síntesis [Salida-H]
Etapa de secuencia I Entrada del gas de síntesis [Entrada-I]
Volumen de control del sistema de separación de VOC Descarga de VOC [Salida-VOC] Etapa de secuencia I Descarga del gas de síntesis [Salida-I]
Etapa de secuencia J Entrada del gas de síntesis [Entrada-J]
Etapa de secuencia J Descarga del gas de síntesis [Salida-J]
Etapa de secuencia K Entrada del gas de síntesis [Entrada-K]
Etapa de secuencia K Descarga del gas de síntesis [Salida-K] Etapa de secuencia L Entrada del gas de síntesis [Entrada-L]
Etapa de secuencia L Descarga del gas de síntesis [Salida-L]
Etapa de secuencia M Entrada del gas de síntesis [Entrada-M]
Etapa de secuencia M Descarga del gas de síntesis [Salida-M]
Etapa de secuencia N Entrada del gas de síntesis [Entrada-N]
Etapa de secuencia N Descarga del gas de síntesis [Salida-N]
Etapa de secuencia O Entrada del gas de síntesis [Entrada-O]
Etapa de secuencia O Descarga del gas de síntesis [Salida-O]
Etapa de secuencia P Entrada del gas de síntesis [Entrada-P]
Etapa de secuencia P Descarga del gas de síntesis [Salida-P]
Etapa de secuencia P Descarga de dióxido de carbono [Salida-CO2]
Etapa de secuencia Q Entrada del gas de síntesis [Entrada-Q]
Etapa de secuencia Q Descarga del gas de síntesis [Salida-Q]
Etapa de secuencia R Entrada del gas de síntesis [Entrada-R]
Etapa de secuencia R Descarga del gas de síntesis [Salida-R]
Etapa de secuencia S Entrada del gas de síntesis [Entrada-S]
Etapa de secuencia S Descarga del gas de síntesis [Salida-S]
Volumen de control de reformado de hidrocarburos [B-1]
Volumen de control de enfriamiento de gas de síntesis [C-1]
Volumen de control de eliminación de sólidos y eliminación de SVOC [D-1] Volumen de control de eliminación de cloro [E-1]
Volumen de control de eliminación de azufre [F-1]
Volumen de control de filtración de partículas [G-1]
Volumen de control de eliminación de VOC [I-1]
Volumen de control de eliminación de metales [J-1]
Volumen de control de eliminación de amoniaco [K-1]
Volumen de control de pulido del amoniaco [L-1]
Volumen de control de adición de calor [M-1]
Volumen de control de eliminación de sulfuro de carbonilo [N-1]
Volumen de control de pulido del azufre [O-1]
Volumen de control de eliminación de dióxido de carbono [P-1]
Volumen de control del sistema de separación de SVOC [SVOC-1]
filtración [etapa 950]
aislamiento del conjunto de filtros [etapa 952]
descarga de retorno del filtrado [etapa 954]
sedimentación de la torta de filtración [etapa 956]
inicio de la descarga de la torta de filtración [etapa 958]
final de la descarga de la torta de filtración [etapa 960]
preparación del reinicio de la filtración [etapa 962]
Etapa D1a
Etapa D1b
Etapa D1c
Etapa D1ca
Etapa D1cb
Etapa D1d
Etapa D1e

Claims (23)

REIVINDICACIONES
1. Un método para el procesamiento del gas de síntesis no acondicionado que contiene sólidos, compuestos orgánicos semivolátiles (SVOC), compuestos orgánicos volátiles (VOC) y al menos un compuesto que contiene azufre en un sistema que comprende:
- medios configurados para eliminar sólidos y SVOC del gas de síntesis no acondicionado,
- un compresor configurado para recibir y comprimir la corriente de gas de síntesis resultante,
- medios configurados para eliminar los VOC de la corriente de gas de síntesis resultante comprimida, y - al menos un lecho configurado para recibir una corriente de gas de síntesis empobrecida en VOC y eliminar al menos un compuesto de azufre,
comprendiendo el método las etapas de:
(a) eliminar las partículas sólidas de carbón y SVOC del gas de síntesis no acondicionado mediante el uso de los medios configurados para eliminar sólidos y SVOC del gas de síntesis no acondicionado para formar la corriente de gas de síntesis resultante en forma de una primera corriente de gas de síntesis empobrecida, la cual posee una cantidad reducida de partículas sólidas de carbón y SVOC con relación al gas de síntesis no acondicionado;
(b) recibir y comprimir la primera corriente de gas de síntesis empobrecida en dicho compresor y luego eliminar los VOC de la primera corriente de gas de síntesis empobrecida comprimida en los medios configurados para eliminar los<v>O<c>para formar una segunda corriente de gas de síntesis empobrecida, la cual posee una cantidad reducida de VOC con relación a la primera corriente de gas de síntesis empobrecida, en donde los VOC son eliminados mediante un sistema de adsorción en lecho de partículas fluidizado, y en donde el adsorbente saturado de VOC es regenerado mediante el uso de un proceso de desorción por oscilación térmica asistido por vacío;
(c) después de la etapa (b) eliminar al menos un compuesto que contiene azufre de la segunda corriente de gas de síntesis empobrecida en dicho al menos un lecho para producir una corriente de gas de síntesis empobrecida en azufre la cual posee una cantidad reducida de azufre con relación a la segunda corriente de gas de síntesis empobrecida,
en donde:
los VOC incluyen una variedad de benceno, tolueno, fenol, estireno, xileno, y cresol, y los SVOC en el gas de síntesis no acondicionado incluyen una variedad de indeno, indano, naftaleno, metilnaftaleno, acenaftileno, acenaftaleno, fluoreno, antraceno, fenantreno, (metil-) antracenos/fenantrenos, pireno/fluoranteno, metilpirenos/benzofluorenos, criseno, benzo[a]antraceno, metilcrisenos, metilbenzo[a]antraceno, perileno, benzo[a]pireno, dibenzo[a,kl]antraceno, y dibenzo[a,h]antraceno.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además enfriar el gas de síntesis no acondicionado antes de la etapa (a).
3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además, antes de la etapa (a):
realizar reformación y/o fisurización de hidrocarburos de al menos una porción del gas de síntesis no acondicionado para formar hidrógeno y monóxido de carbono; y
enfriar el hidrógeno y el monóxido de carbono formados mediante dicha reformación y/o fisurización de hidrocarburos.
4. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además eliminar el cloro de la primera corriente de gas de síntesis empobrecida antes de la etapa (b).
5. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además eliminar al menos un compuesto que contiene azufre después de la etapa (a) y antes de la etapa (b), en donde es empleada la triazina para recuperar el al menos un compuesto que contiene azufre.
6. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde en la etapa (a), el SVOC es eliminado mediante la depuración del gas de síntesis no acondicionado con un hidrocarburo líquido creado a partir de un sistema de conversión catalítico del gas de síntesis aguas abajo.
7. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde en la etapa (a), el SVOC es eliminado mediante la depuración del gas de síntesis no acondicionado con un solvente biodegradable adecuado para residuos de biodiésel.
8. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el VOC, eliminado de la primera corriente de gas de síntesis empobrecida comprimida, es desorbido mediante el uso tanto de desorbción por oscilación de presión como desorbción por oscilación de temperatura.
9. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los medios configurados para eliminar VOC comprenden:
un lecho de adsorción fluidizado de hidrocarburos aromáticos (8700) configurado para recibir la primera corriente de gas de síntesis empobrecida comprimida y dar salida por separado a: (i) la segunda corriente de gas de síntesis empobrecida, y (ii) el sorbente cargado de VOC, en combinación con un lecho fluidizado de regeneración (8725) configurado para recibir el sorbente cargado de VOC y dar salida por separado al VOC y el sorbente.
10. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además filtrar las partículas finas después de la etapa (a) y antes de comprimir la primera corriente de gas de síntesis empobrecida.
11. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además eliminar uno o más metales después de comprimir la primera corriente de gas de síntesis empobrecida.
12. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además: eliminar el amoniaco sin un lecho sorbente; y
opcionalmente eliminar el amoniaco adicional mediante el uso de un lecho sorbente.
13. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además calentar la corriente de gas de síntesis empobrecida en azufre para facilitar la eliminación de contaminantes.
14. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además, después de la etapa (c), eliminar el dióxido de carbono de la corriente de gas de síntesis empobrecida en azufre.
15. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además, después de la etapa (c), una etapa adicional de pulido del azufre para reducir el contenido total de azufre a menos de 100 partes por billón.
16. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además, después de la etapa (c), una etapa de electrólisis de dióxido de carbono para aumentar la concentración de monóxido de carbono.
17. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los medios configurados para eliminar sólidos y SVOC comprenden:
un depurador Venturi (8100) configurado para recibir el gas de síntesis no acondicionado, el solvente y el agua y generar un gas de síntesis intermedio empobrecido en SVOC que contiene vapor junto con una primera mezcla que comprende SVOC, partículas sólidas de carbón, solvente y agua;
un depurador de carbón (8125) configurado para recibir el gas de síntesis intermedio empobrecido en SVOC que contiene vapor y la primera mezcla, y dar salida por separado a una primera corriente de gas de síntesis empobrecida y una segunda mezcla que comprende SVOC, partículas sólidas de carbón, solvente y agua; un decantador (8275) configurado para recibir la segunda mezcla y separar el agua dentro de la segunda mezcla en base a la inmiscibilidad de manera que los SVOC, las partículas sólidas de carbón y el solvente se recogen juntos para formar una tercera mezcla por encima del agua dentro del decantador, configurándose el decantador además para dar salida por separado al agua y la tercera mezcla; y
un recipiente (8300) dispuesto para recibir la tercera mezcla, presentando el recipiente al menos un filtro de vela de fase líquida y una parte inferior del recipiente provista de un puerto de drenaje; en donde:
el filtro de vela es capaz de operar de manera que: (i) el carbón y las cenizas de las partículas sólidas de carbón se aglomeran en una superficie del filtro de vela y forman una torta de filtración, y (ii) los SVOC y el solvente son eliminados a través del filtro de vela, y
el puerto de drenaje es adecuado para eliminar la torta de filtración a través del mismo.
18. El método de acuerdo con la reivindicación 17, en donde el depurador Venturi es un depurador Venturi de garganta húmeda.
19. Un sistema para el procesamiento del gas de síntesis no acondicionado que contiene partículas sólidas de carbón y compuestos orgánicos semivolátiles (SVOC), compuestos orgánicos volátiles (VOC) y al menos un compuesto que contiene azufre, el sistema comprende:
un medio configurado para eliminar partículas sólidas de carbón y SVOC del gas de síntesis no acondicionado para formar una corriente de gas de síntesis resultante en forma de una primera corriente de gas de síntesis empobrecida que tiene una cantidad reducida de partículas sólidas de carbón y SVOC con relación al gas de síntesis no acondicionado;
un compresor (8600) configurado para recibir y comprimir la primera corriente de gas de síntesis empobrecida; un medio configurado para eliminar los VOC de la primera corriente de gas de síntesis empobrecida comprimida para formar una segunda corriente de gas de síntesis empobrecida que tiene una cantidad reducida de VOC con relación a la primera corriente de gas de síntesis empobrecida, en donde los VOC se eliminan mediante un sistema de adsorción en lecho de partículas fluidizado, y en donde el adsorbente saturado de VOC se regenera mediante el uso de un proceso de desorción por oscilación térmica asistido por vacío; y
al menos un lecho configurado para recibir la segunda corriente de gas de síntesis empobrecida y eliminar del mismo al menos un compuesto de azufre para producir una corriente de gas de síntesis empobrecida en azufre que tiene una cantidad reducida de azufre con relación a la segunda corriente de gas de síntesis empobrecida, en donde:
los VOC incluyen una variedad de benceno, tolueno, fenol, estireno, xileno, y cresol, y
los SVOC en el gas de síntesis no acondicionado incluyen una variedad de indeno, indano, naftaleno, metilanaftaleno, acenaftileno, acenaftaleno, fluoreno, antraceno, fenantreno, (metil-) antracenos/fenantrenos, pireno/fluoranteno, metilpirenos/benzofluorenos, criseno, benzo[a]antraceno, metilcrisenos, metilbenzo[a]antracenos, perileno, benzo[a]pireno, dibenzo[a,kl]antraceno, y dibenzo[a,h]antraceno.
20. El sistema para el procesamiento del gas de síntesis no acondicionado de acuerdo con la reivindicación 19, en donde los medios para eliminar partículas sólidas de carbón y compuestos orgánicos semivolátiles (SVOC) comprende:
un depurador Venturi (8100) configurado para recibir el gas de síntesis no acondicionado, el solvente y el agua y generar un gas de síntesis intermedio empobrecido en SVOC que contiene vapor junto con una primera mezcla que comprende SVOC, partículas sólidas de carbón, solvente y agua;
un depurador de carbón (8125) configurado para recibir el gas de síntesis intermedio empobrecido en SVOC que contiene vapor y la primera mezcla, y dar salida por separado a una primera corriente de gas de síntesis empobrecida y una segunda mezcla que comprende SVOC, partículas sólidas de carbón, solvente y agua; un decantador (8275) configurado para recibir la segunda mezcla y separar el agua dentro de la segunda mezcla en base a la inmiscibilidad de manera que los SVOC, las partículas sólidas de carbón y el solvente se recogen juntos para formar una tercera mezcla por encima del agua dentro del decantador, configurándose el decantador además para dar salida por separado al agua y la tercera mezcla; y
un recipiente (8300) dispuesto para recibir la tercera mezcla, presentando el recipiente al menos un filtro de vela de fase líquida y una parte inferior del recipiente provista de un puerto de drenaje; en donde:
el filtro de vela es capaz de operar de manera que: (i) el carbón y las cenizas de las partículas sólidas de carbón se aglomeran en una superficie del filtro de vela y forman una torta de filtración, y (ii) los SVOC y el solvente son eliminados a través del filtro de vela, y
el puerto de drenaje es adecuado para eliminar la torta de filtración a través del mismo.
21. El sistema para el procesamiento del gas de síntesis no acondicionado de acuerdo con la reivindicación 20, en donde el depurador Venturi es un depurador Venturi de garganta húmeda.
22. El sistema para el procesamiento del gas de síntesis no acondicionado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 20 o 21, en donde el depurador de carbón es un recipiente a presión cilíndrico o rectangular orientado verticalmente que posee una sección inferior y una sección superior, junto con una sección central que contiene una cantidad de medios empaquetados que comprenden, o bien, anillos de Raschig, anillos pall, monturas berl, empaquetaduras intalox, empaquetaduras de rejilla metálica estructurada, empaquetaduras esféricas huecas, empaquetaduras termoplásticas de alto rendimiento, empaquetaduras estructuradas, telas tejidas sintéticas, o empaquetaduras cerámicas, o similares, en donde el medio es soportado sobre un sistema de rejilla de soporte adecuado.
23. El sistema para el procesamiento del gas de síntesis no acondicionado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 19-22, en donde los medios configurados para eliminar VOC comprenden:
un lecho de adsorbción fluidizado de hidrocarburos aromáticos (8700) configurado para recibir la primera corriente de gas de síntesis empobrecida comprimida y dar salida por separado a: (i) la segunda corriente de gas de síntesis empobrecida, y (ii) el sorbente cargado de VOC, en combinación con un lecho fluidizado de regeneración (8725) configurado para recibir el sorbente cargado de VOC y dar salida por separado al VOC y el sorbente.
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