IT201600081328A1 - Recupero di anidride carbonica da gas di sintesi in impianti per la produzione di ammoniaca per mezzo di separazione gravimetrica - Google Patents
Recupero di anidride carbonica da gas di sintesi in impianti per la produzione di ammoniaca per mezzo di separazione gravimetricaInfo
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Description
"RECUPERO DI ANIDRIDE CARBONICA DA GAS DI SINTESI IN
IMPIANTI PER LA PRODUZIONE DI AMMONIACA PER MEZZO DI
SEPARAZIONE GRAVIMETRICA"
DESCRIZIONE
Campo dell'invenzione
La presente invenzione trova applicazione nel campo della sintesi di ammoniaca e urea.
Stato della tecnica
Il complesso processo di produzione di gas di sintesi comprende in generale una sezione di reforming dalla quale si ottiene una miscela di idrogeno, anidride carbonica, monossido di carbonio, acqua e metano.
Possono essere presenti inoltre: azoto, argon, elio ed altri elementi o composti inerti incondensabili.
Il processo comprende in seguito una sezione shift, nella quale il monossido di carbonio è fatto reagire con acqua dando anidride carbonica ed idrogeno:
Come mostrato in figura 1, nei processi ammoniaca-urea noti l'anidride carbonica è solitamente separata dal gas di sintesi mediante lavaggi con opportuni solventi tramite un meccanismo di assorbimento fisico o chimico-fisico dell'anidride carbonica (sezione " conventional CO2removai") ; il solvente è in seguito opportunamente rigenerato.
L'anidride carbonica ed il monossido di carbonio residui vengono eliminati successivamente mediante metanazione (" methanation & compression" ) o mediante lavaggio criogenico con azoto (" purification and compression") , così da poter ottenere la miscela di idrogeno e azoto nel giusto rapporto per la sintesi di ammoniaca (" ammonia synloop" ) .
L'anidride carbonica recuperata viene invece compressa in una sezione successiva per poter raggiungere la pressione adatta per il processo di sintesi dell'urea ("urea plant") .
La " conventional CO2removai" non è esente da inconvenienti. In primo luogo, presenta un elevato costo energetico dovuto alla rigenerazione del solvente.
Inoltre, l'anidride carbonica è recuperata ad una pressione bassa, che richiede quindi una fase di compressione per poter raggiungere i circa 140-200 bar necessari per l'impiego nella sintesi di urea.
In aggiunta, l'uso di un solvente per la separazione dell'anidride carbonica presenta altri svantaggi, tra cui:
la degradazione in caso di eccessiva temperatura di esercizio della sezione;
la precipitazione in caso di basse temperature di esercizio con conseguente rischio di intasamento di linee, valvole, scambiatori;
la formazione di schiume in presenza di particelle solide e/o in caso di eccessiva temperatura di esercizio, con conseguente rischio di trascinamenti di solvente a valle e fermate d'impianto;
un aggravio dei costi operativi per il reintegro di eventuali perdite;
la difficoltà nello smaltimento del solvente in caso di perdite e/o sostituzione.
Oltre a ciò, gli impianti con tecnologia convenzionale sono poco adattabili alle eventuali necessità di aumentare le capacità operative a causa di limitazioni della sezione di compressione di anidride carbonica e syngas.
Riassunto dell'invenzione
Gli inventori della presente domanda di brevetto hanno pertanto sviluppato un processo che consente la separazione gravimetrica ed il recupero dell'anidride carbonica da gas di sintesi (syngas) in impianti per la produzione di ammoniaca sfruttando le proprietà dell'anidride carbonica in fase supercritica. Tale separazione è vantaggiosamente condotta in un opportuno dispositivo per la separazione gravimetrica (o per gravità). Il processo, il dispositivo separatore ed un impianto comprendente tale dispositivo consentono di superare gli inconvenienti dei processi, dei dispositivi e degli impianti noti nell'arte.
Oggetto dell'invenzione
In un primo oggetto la presente invenzione descrive un processo per la separazione ed il recupero di anidride carbonica da gas di sintesi ( syngas ) in impianti per la produzione di ammoniaca.
In un secondo oggetto, è descritto un dispositivo per la separazione dell'anidride carbonica da gas di sintesi ( syngas ) in impianti per la produzione di ammoniaca.
Rappresenta un ulteriore oggetto della presente invenzione un impianto per la produzione di ammoniaca e urea che comprende il dispositivo separatore dell'anidride carbonica.
Breve descrizione delle figure
La figura 1 rappresenta uno schema del processo secondo l'arte nota;
la figura 2 rappresenta uno schema del processo secondo una forma realizzativa dell'invenzione;
la figura 3 rappresenta più in dettaglio il processo dell'invenzione;
la figura 4 rappresenta uno schema del processo secondo una forma realizzativa alternativa dell'invenzione ( revamp ing) ;
la figura 5 rappresenta una forma realizzativa alternativa dell'invenzione;
la figura 6 è una vista in pianta con alcune parti trasparenti per chiarezza, di un dispositivo separatore, in accordo con una forma di realizzazione dell'invenzione;
le figure 7 e 8 sono viste in sezione schematizzata realizzata secondo un piano di taglio passante per la direzione longitudinale X-X indicata in figura 6, di un dispositivo separatore in accordo con una forma di realizzazione;
la figura 9 è una vista in sezione schematizzata di un dettaglio di un dispositivo separatore, in accordo con una forma di realizzazione, in cui è mostrato schematicamente il comportamento dei flussi di uscita;
la figura 10 è una vista in sezione di un dispositivo separatore, realizzata secondo il piano di taglio indicato dalle frecce V-V in figura 8;
la figura 11 è uno schema di un impianto, in accordo con una forma di realizzazione, comprendente alcuni dispositivi separatori.
Descrizione dettagliata dell'invenzione
Nella presente descrizione, se non diversamente indicato, i valori di pressione si intendono in unità di misura "bar g" (anche dove solo indicato "bar").
Secondo un primo oggetto, la presente invenzione descrive un processo per la separazione ed il recupero di anidride carbonica dal gas di sintesi ( syngas ) in impianti per la sintesi di ammoniaca .
Come mostrato in figura 2, il processo della presente invenzione per la separazione dell'anidride carbonica compresa in un flusso di gas di sintesi ( syngas ) proveniente dalle sezioni di shift e reforming in impianti per la produzione di ammoniaca (flusso di gas di sintesi ( syngas) iniziale), comprende le fasi di:
1) operare una separazione gravimetrica di detti gas; e
2) recuperare separatamente un flusso prevalente di anidride carbonica (C02) ed un flusso prevalente di gas di sintesi purificato da C02( purified syngas) ,
caratterizzato dal fatto che nel flusso di gas di sintesi ( syngas ) iniziale almeno l'anidride carbonica è in fase supercritica.
Con il termine flusso "prevalente" si fa riferimento al fatto che i due flussi separati di CO2e di purified syngas possono contenere una quota parte rispettivamente di CO2e purified syngas maggiore della relativa quota parte presente nella miscela di gas di sintesi ( syngas ) iniziale (in pratica, perché non si è ottenuta una separazione al 100%).
Secondo la presente invenzione, i due flussi sono successivamente impiegati:
- il flusso di anidride carbonica (CO2) in un processo per la sintesi di urea;
- il flusso di gas di sintesi purificato ( purified syngas ) in un processo per la produzione di ammoniaca.
Per gli scopi della presente invenzione, un flusso di gas di sintesi proveniente dalle sezioni di shift e reforming ( syngas ) è un flusso che comprende preferibilmente uno più degli elementi o dei composti scelti nel gruppo che comprende: idrogeno, monossido di carbonio, metano, acqua e anidride carbonica.
In un aspetto dell'invenzione, possono inoltre essere presenti uno o più degli elementi o dei componenti scelti nel gruppo che comprende: azoto, argon ed elio, ed altri inerti incondensabili.
Secondo un aspetto preferito della presente invenzione, prima della fase di separazione gravimetrica, il gas di sintesi ( syngas ) è sottoposto ad una fase di pre-trattamento ottenendo un syngas secco.
Con il termine "secco" si intende che il gas di sintesi ( syngas ) ottenuto è sostanzialmente privo di acqua oppure può contenere acqua in minime tracce, in modo tale da non compromettere gli stadi successivi.
Secondo un aspetto preferito, tale fase di pre-trattamento comprende una fase di deidratazione.
In un altro aspetto preferito, prima dell'impiego in un processo per la sintesi di ammoniaca, il flusso di gas di sintesi purificato ( purified syngas) è sottoposto ad una fase di ulteriore purificazione per l'eliminazione dell'anidride carbonica, ed eventualmente del monossido di carbonio, residui.
Secondo un aspetto particolare dell'invenzione, tale purificazione comprende una fase di metanazione.
Alternativamente alla metanazione, può essere condotta una fase di purificazione mediante lavaggio criogenico ad azoto liquido, secondo le modalità meglio dettagliate nel prosieguo della descrizione.
Inoltre, prima dell'invio al processo di sintesi dell'ammoniaca, potrebbe essere necessario eseguire una fase di espansione.
In un aspetto preferito, la presente invenzione descrive un processo secondo quanto rappresentato nella figura 3.
In particolare, tale processo per la separazione dei gas compresi in un flusso di gas di sintesi ( syngas ) 301 proveniente dalle sezioni di shift e reforming in impianti per la produzione di ammoniaca, comprende le fasi di:
1) operare una separazione gravimetrica di detti gas; e 2) recuperare separatamente un flusso prevalente di anidride carbonica 320 ed un flusso di gas di sintesi purificato (da C02) 310.
Il flusso di gas ( syngas ) 301 proveniente dalle sezioni di shift e reforming è un flusso che comprende preferibilmente uno o più degli elementi o dei composti scelti nel gruppo che comprende: idrogeno, monossido di carbonio, metano, acqua e anidride carbonica.
In un aspetto dell'invenzione, possono inoltre essere presenti uno o più degli elementi o dei componenti scelti nel gruppo che comprende: azoto, argon ed elio, ed altri inerti incondensabili.
In un aspetto preferito, prima di essere sottoposto alla fase 1) di separazione gravimetrica, il flusso 301 è sottoposto ad una fase di pre-trattamento così da ottenere un flusso 302 di gas secco.
In un aspetto preferito dell'invenzione, tale fase è una fase di deidratazione (DEHYD).
Eventualmente nella fase di pre-trattamento, prima della fase di deidratazione a), il flusso 301 può inoltre essere sottoposto ad una fase a') di compressione (in figura 4 indicata con LPC1).
Preferibilmente, la compressione è operata fino alla pressione di circa 50-60 bar.
Dopo la compressione (LPC1), il flusso 302 è trattato in uno scambiatore di calore (HEX1) e raffreddato alla temperatura di circa 20-50°C.
In un aspetto preferito, il flusso 302 ottenuto dalla fase di deidratazione, è sottoposto ad una fase a'') di ulteriore compressione (LPC2).
Prima della fase 1) di separazione gravimetrica, il flusso 302 può essere eventualmente raffreddato (HEX2); preferibilmente, tale flusso 302 è portato alla temperatura di 20-50°C.
Per gli scopi della presente invenzione, le fasi di pre-trattamento, che cioè precedono la fase di separazione gravimetrica, hanno lo scopo di portare almeno l'anidride carbonica contenuta nella miscela di gas di sintesi ( syngas ) iniziale, allo stato supercritico.
Con riferimento alla figura 3, in un aspetto preferito dell'invenzione, la fase 1) di separazione gravimetrica del gas di sintesi ( syngas) può comprendere una fase la) di separazione gravimetrica (LPS) condotta a pressione intermedia.
Preferibilmente, tale fase la) è condotta alla pressione di circa 90-400 bar e, preferibilmente, di 100-200 bar.
Dalla prima fase di separazione gravimetrica a pressione intermedia (LPS) si ottengono due flussi: un flusso di testa 310 ricco in gas di sintesi purificati da CO2( purified syngas) ed un flusso di fondo 320 ricco di anidride carbonica (CO2).
Secondo una forma realizzativa dell'invenzione, il flusso di testa 310, è sottoposto ad una fase lb) di separazione gravimetrica, condotta ad alta pressione (HPS2).
Tale fase è condotta preferibilmente alla pressione di circa 90-400 bar e, preferibilmente, di circa 200-300 bar.
Secondo la presente invenzione, dalla fase lb) sono ottenuti due flussi: un flusso di testa 330 ricco di gas di sintesi purificati da C02( purified syngas) ed un flusso di fondo 340 ricco di anidride carbonica (CO2).
In un aspetto preferito della presente invenzione, fra le due fasi di separazione gravimetrica LPS e HPS2, può essere condotta una fase di compressione HPC1 del flusso di testa 310.
Preferibilmente, tale compressione è operata fino alla pressione di circa 90-400 bar e, più preferibilmente, di circa 200-300 bar.
Prima della fase di separazione gravimetrica ad elevata pressione (HPS2) e dopo la fase di compressione (HPC1) può essere condotta una fase di raffreddamento (HEX3) del flusso di testa 310, per portarlo alla temperatura compresa fra circa -50°C e 50°C.
Il flusso di testa 330 ottenuto dalla fase di separazione gravimetrica ad elevata pressione (HPS2), può essere quindi impiegato in una fase 3) di preparazione dell'ammoniaca.
In un aspetto preferito dell'invenzione, prima di essere impiegato in un processo per la sintesi di ammoniaca, il flusso di testa 330, può essere sottoposto ad una o più, e preferibilmente a tutte, le fasi di:
3a) riscaldamento (nello scambiatore HEX5),
3b) purificazione dall'anidride carbonica e dal monossido di carbonio per metanazione HPM,
3c) raffreddamento (nello scambiatore HEX5).
In un aspetto particolare dell'invenzione, le fasi 3a), 3b) e 3c) qui sopra sono precedute da una fase di espansione EX1, e necessario alla luce della pressione operativa del separatore HPS1.
In particolare, il flusso di testa 330 impiegato nel processo per la sintesi di ammoniaca è preferibilmente espanso così da raggiungere la pressione di lavoro del reattore di sintesi.
In un aspetto preferito, tale pressione è di circa 120-240 bar. Per quanto riguarda la fase 3a), invece, il flusso di testa 330 è preferibilmente riscaldato alla temperatura di circa 250-350°C.
La fase 3b), invece, è preferibilmente condotta ad elevata pressione e, preferibilmente, alla pressione di lavoro del reattore di sintesi, che, in un aspetto preferito, è di circa 120-240 bar.
Preferibilmente, dalla fase 3b) di metanazione si ottiene un flusso di gas di sintesi 390 con un contenuto di anidride carbonica e di monossido di carbonio inferiore a 10 ppm.
Come sopra descritto, tale flusso 390 può essere quindi sottoposto ad una fase di raffreddamento (nello scambiatore HEX5).
Come sopra descritto, dalla fase la) di separazione gravimetrica a pressione intermedia (LPS) si ottiene anche un flusso di fondo 320 ricco in anidride carbonica (C02).
Per gli scopi del processo della presente invenzione, tale flusso 320 è sottoposto ad un'ulteriore fase di separazione gravimetrica HPS1.
In particolare, tale fase è condotta ad elevata pressione e, preferibilmente, alla pressione di circa 90-400 bar e, più preferibilmente, di circa 200-300 bar.
Da tale fase HPS1 è ottenuto un flusso di testa 350 ricco in gas di sintesi purificato da C02( purified syngas) ed un flusso di fondo 360 ricco in anidride carbonica (CO2).
In un aspetto preferito della presente invenzione, fra le due fasi di separazione gravimetrica LPS e HPS1 può essere condotta una fase di compressione HPC2 del flusso di fondo 320.
Preferibilmente, tale compressione è operata fino alla pressione di circa 90-400 bar e, più preferibilmente, di circa 200-300 bar.
Prima della fase di separazione gravimetrica HPS1 e dopo la fase di compressione HPC2 può essere condotta una fase di raffreddamento (HEX4) del flusso di fondo 320 per portarlo ad una temperatura di circa -50°C - 50°C.
In un aspetto particolarmente preferito dell'invenzione, il flusso di testa 350 può essere impiegato in una fase 3) di preparazione di ammoniaca.
In un aspetto ancor più preferito, il flusso di testa 350 è impiegato per la preparazione di ammoniaca insieme al flusso di testa 330 ottenuto dalla fase lb) di separazione gravimetrica a pressione elevata (HPS2).
In particolare, a tale scopo, il flusso di testa 350, insieme al flusso di testa 330, origina un flusso di gas di sintesi purificato da C02( purified syngas) 370, che viene sottoposto alle fasi 3a), 3b), 3c), eventualmente precedute dalla fase di espansione EX1, come qui sopra descritto.
Per quanto riguarda il flusso di fondo 360 ricco di C02(C02) ottenuto dalla fase di separazione gravimetrica a pressione elevata (HPS1), in un aspetto preferito della presente invenzione, questo è impiegato in una fase 4) di preparazione dell'urea.
Come sopra descritto, dalla separazione gravimetrica ad elevata pressione (HPS2) è ottenuto anche un flusso di fondo 340 ricco di anidride carbonica (CO2).
In un aspetto particolarmente preferito dell'invenzione, il flusso di fondo 340 può essere impiegato nella fase 4) di preparazione dell'urea.
A tale proposito, il flusso di fondo 340 ottenuto dalla fase di separazione gravimetrica a pressione elevata HPS2, insieme al flusso di fondo 360 ottenuto dalla fase di separazione gravimetrica a pressione elevata HPS1, originano un flusso di fondo 380 di anidride carbonica (C02) che viene impiegata per la preparazione dell'urea.
In una forma realizzativa preferita, prima di essere impiegato per la preparazione dell'urea, il flusso di fondo 360, eventualmente comprendente il flusso di fondo 340 (originando quindi il flusso 380), è sottoposto ad una fase di:
4a) riscaldamento HEX6.
Più in particolare, nella fase 4a) l'anidride carbonica è riscaldata ad una temperatura di circa 90-150°C.
In un aspetto particolare dell'invenzione, prima della fase 4a) l'anidride carbonica può essere sottoposta ad una fase di espansione (EX2).
Preferibilmente, tale espansione porta ad una pressione di circa 140-200 bar.
Secondo una forma realizzativa particolare del processo della presente invenzione, non mostrata nelle figure, può essere attuato il riciclo di uno o di entrambi i seguenti flussi:
- il flusso di fondo 340 ottenuto dalla separazione gravimetrica ad elevata pressione HPS2 comprendente prevalentemente C02;
- il flusso di testa 350 ottenuto dalla separazione gravimetrica ad elevata pressione HPS1 comprendente prevalentemente gas di sintesi purificato da C02( purified syngas) .
In particolare, l'uno o entrambi i flussi 340,350 possono essere riciclati alla fase di separazione gravimetrica a pressione intermedia (LPS), eventualmente dopo aver subito uno o più delle fasi di pre-trattamento sopra indicate.
Vantaggiosamente, il processo della presente invenzione può essere impiegato anche per il cosiddetto revamping di impianti "tradizionali" già esistenti per la sintesi di ammoniaca, in cui si opera la separazione di C02mediante lavaggio con solvente.
Un impianto classico che comprende il recupero dell'anidride carbonica dai gas di sintesi ( syngas) dell'ammoniaca può essere quindi convertito per sfruttare la tecnologia messa a disposizione dalla presente invenzione.
A tale proposito, come mostrato in figura 4, un processo tradizionale per la sintesi di ammoniaca comprendente (unità esistenti):
una sezione di reforming e shift, dalla quale si ottiene un flusso 300 gas di sintesi ( syngas ) ;
- una fase di rimozione dell'anidride carbonica mediante lavaggio con opportuni solventi ottenendo un flusso di anidride carbonica 600 ed un flusso di gas di sintesi purificato 400; - una fase di impiego dell'anidride carbonica così separata 600 in un processo per la sintesi di urea, eventualmente dopo opportuna compressione;
- una fase di ulteriore purificazione del gas di sintesi 400, ottenendo un flusso di gas di sintesi ulteriormente purificato 500;
- una fase di impiego di detto gas di sintesi ulteriormente purificato 500 in un processo per la sintesi di ammoniaca, può essere modificato in modo tale che almeno una porzione 300a del gas di sintesi ( syngas ) ottenuto dalla sezione di reforming e shift sia sottoposta ad una fase di rimozione dell'anidride carbonica mediante separazione gravimetrica, secondo il processo sopra descritto, cioè sfruttando le proprietà dell'anidride carbonica in fase supercritica.
Secondo un aspetto preferito, il flusso di gas di sintesi ( syngas) 300 sottoposto a separazione comprende uno più degli elementi o dei composti scelti nel gruppo che comprende: idrogeno, monossido di carbonio, metano, acqua e anidride carbonica.
In un aspetto ancor più preferito dell'invenzione, possono inoltre essere presenti uno o più degli elementi o dei componenti scelti nel gruppo che comprende: azoto, argon ed elio, ed altri inerti incondensabili.
Per quanto concerne, invece, la fase di ulteriore purificazione del flusso 400, questa è preferibilmente condotta mediante metanazione, con la quale viene rimossa l'anidride carbonica C02ed eventualmente anche il monossido di carbonio.
Alternativamente, può essere operata una purificazione mediante lavaggio criogenico ad azoto liquido, secondo le modalità qui a seguito descritte.
Dalla fase di separazione gravimetrica, si ottiene quindi un flusso di anidride carbonica purificato 900 ed un flusso di gas di sintesi ( syngas ) purificato 1000.
Per quanto concerne il flusso 900, questo è inviato al processo di preparazione dell'urea.
In un aspetto preferito dell'invenzione, tale flusso 900 può essere inviato al processo di sintesi dell'urea insieme al flusso 600 ottenuto dal recupero dell'anidride carbonica mediante lavaggio con solvente e successiva compressione.
Per quanto concerne, invece, il flusso di gas di sintesi purificato 1000, questo è inviato ad un processo per la preparazione dell'ammoniaca.
In un aspetto preferito dell'invenzione, prima di essere inviato alla preparazione di ammoniaca, il flusso 1000 può essere sottoposto ad una fase di purificazione ad elevata pressione, dando un flusso di gas di sintesi ulteriormente purificato 700.
Secondo aspetti preferiti della presente invenzione, uno o più delle fasi del processo secondo la forma realizzativa qui sopra descritta come revamping, può essere attuata secondo le modalità sotto riportate.
Ad esempio:
- la fase di rimozione gravimetrica dell'anidride carbonica può comprendere una o più delle fasi di separazione gravimetrica a pressione intermedia LPS o a pressione elevata HPS1 e/o HPS2; - la fase di deidratazione della porzione 300a di gas di sintesi provenienti dalle fasi di reforming e shift può essere preceduta da una fase di compressione LPC1 ed eventualmente di raffreddamento HEX1;
- la fase di deidratazione della porzione 300a del gas di sintesi provenienti dalle fasi di reforming e shift può essere seguita da una fase di compressione LPC2 ed eventualmente di raffreddamento HEX2;
- prima di tale fase di separazione gravimetrica a pressione elevata HPS1 può essere condotta una fase di compressione HPC2 seguita eventualmente da una fase di raffreddamento HEX4;
- prima di tale fase di separazione gravimetrica a pressione elevata HPS2 può essere condotta una fase di compressione HPC1 seguita eventualmente da una fase di raffreddamento HEX3;
- prima di tale fase di purificazione può essere condotta una fase di espansione EX1 ed eventualmente una fase di riscaldamento HEX5;
- dopo tale fase di purificazione può essere eventualmente condotta una fase di raffreddamento HEX5;
- dopo tale fase di separazione gravimetrica a pressione elevata HPS1 può essere condotta una fase di espansione EX2 ed una fase di raffreddamento HEX6;
- operare uno o più dei ricicli sopra descritti.
Secondo una forma realizzativa alternativa della presente invenzione mostrata in figura 5, nel processo sopra descritto la fase di purificazione del flusso di gas purificato da C02( purified syngas) può essere condotta mediante lavaggio criogenico ad azoto liquido.
In tal caso, il flusso di testa 330 purificato da C02(puri fi f ed syngas) passa attraverso uno o più setacci molecolari (HMPS) per la rimozione dell'anidride carbonica.
In una fase successiva il gas è sottoposto a lavaggio con azoto liquido nella sezione HP LIN allo scopo di rimuovere il monossido di carbonio, il metano e gli eventuali altri inerti incondensabili.
E' ottenuta in questo modo una miscela di idrogeno e di azoto nel rapporto stechiometrico corretto e/o adatto alla preparazione di ammoniaca del reattore di sintesi.
In accordo con un ulteriore oggetto dell'invenzione e in particolare con riferimento alla figura 6, è descritto un dispositivo separatore 10 di una miscela di fluidi che può essere impiegato per gli scopi del processo sopra descritto.
Anzi, in un aspetto ancor più preferito dell'invenzione, il processo, e più in dettaglio le fasi di separazione gravimetrica a pressione intermedia (LPS) e a pressione elevata (HPS1 e HPS2) sono condotte in un separatore come quello qui sotto descritto.
Come sopra indicato, nelle condizioni operative di pressione e/o di temperatura del processo di separazione gravimetrica, almeno l'anidride carbonica, ed eventualmente uno o più degli altri fluidi compresi nella miscela di gas di sintesi ( syngas ) è allo stato supercritico.
Inoltre, non si può escludere che in determinate condizioni operative di pressione e/o di temperatura, all'interno del separatore uno o più dei fluidi della miscela sia allo stato liquido.
In particolare, la miscela oggetto della separazione gravimetrica all'interno del dispositivo separatore 10 è la miscela di gas di sintesi ( syngas) sopra descritta.
Pertanto, tale miscela comprende preferibilmente idrogeno, monossido di carbonio, metano, acqua e anidride carbonica.
In un aspetto preferito, possono inoltre essere presenti anche azoto, argon ed altri inerti incondensabili.
La separazione dei componenti della miscela di gas di sintesi ( syngas ) è una separazione per gravità o separazione gravimetrica che sfrutta quindi la diversa densità dei componenti della miscela.
In particolare, viene sfruttata la differenza di densità fra l'anidride carbonica supercritica e gli altri componenti della miscela.
In particolare, nelle condizioni operative la densità dell'anidride carbonica di è maggiore della densità dn di ciascuno degli altri componenti della miscela di gas di sintesi ( syngas ) (dl>dn).
Secondo la presente invenzione, il dispositivo separatore 10 comprende almeno un involucro 11.
Si definisce una direzione longitudinale X-X coincidente o parallela all'asse di sviluppo longitudinale di detto involucro 11. Preferibilmente, detta direzione longitudinale X-X è sostanzialmente parallela alla direzione orizzontale. In accordo con una forma preferita di realizzazione, detta direzione longitudinale X-X è sostanzialmente perpendicolare alla direzione dell'accelerazione di gravità "G". In accordo con una forma di realizzazione, detta direzione longitudinale è sub-orizzontale. In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro 11 è orientato sostanzialmente orizzontalmente o sub-orizzontalmente.
In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro 11 può essere realizzato in un pezzo unico oppure in pezzi separati e, ad esempio, può comprendere teste flangiate.
In accordo con una forma preferita di realizzazione, detto involucro 11 è un recipiente in pressione, ad esempio è adatto a contenere fluidi ad una pressione maggiore rispetto alla pressione esterna all'involucro 11 stesso. In accordo con una forma preferita di realizzazione, detto involucro è impermeabile ai fluidi.
Detto involucro 11 comprende almeno un bordo d'ingresso 12 che delimita almeno un'apertura d'ingresso 13, adatta a ricevere un flusso in ingresso 100 in detto dispositivo separatore 10.
Per gli scopi della presente invenzione, tale flusso in ingresso 100 è rappresentato dalla miscela di gas di sintesi ( syngas ) qui sopra descritta da sottoporre a separazione.
L'involucro 11 del dispositivo delimita almeno parzialmente almeno una camera di separazione 18, adatta a venire percorsa da un flusso in transito 105 avente una velocità di avanzamento Vx. In accordo con una forma di realizzazione, detto flusso in transito 105 percorre detta camera di separazione 18 dall'apertura di ingresso all'apertura di uscita.
Nella presente descrizione il percorso del flusso di transito 105 definisce quindi una porzione "a monte", cioè più prossima all'apertura di ingresso, ed una porzione "a valle" cioè più prossime alle aperture di uscita del dispositivo separatore 10.
Detto involucro 11 comprende almeno una prima superficie 19 ed almeno una seconda superficie 20, affacciate a detta camera di separazione 18, in cui detta seconda superficie 20 è posta inferiormente rispetto a detta prima superficie 19.
Pertanto, l'anidride carbonica avente detta densità di si dirige verso detta prima superficie 20, mentre gli altri componenti della miscela di gas di sintesi ( syngas ) ciascuno avente detta densità dn si dirigono verso detta seconda superficie 19.
In accordo con una forma di realizzazione, detta prima superficie 19 comprende una prima linea 119 e detta seconda superficie 20 comprende una seconda linea 120, in cui la seconda linea 120 è posta inferiormente rispetto alla prima linea 119. In questo modo, quando il dispositivo separatore 10 è così orientato, il fluido con densità dn minore di di tenderà ad accumularsi verso la linea 119 mentre l'anidride carbonica tenderà ad accumularsi verso la linea 120.
In accordo con una forma di realizzazione, si definisce una distanza utile "h" pari alla distanza tra detta prima linea 119 e detta seconda linea 120. Quando la forma dell'involucro 11 del dispositivo separatore 10 è cilindrica, e detto dispositivo separatore 10 è orientato sostanzialmente orizzontale, detta distanza h è pari al diametro interno dell'involucro 11 del dispositivo separatore 10.
Detta prima superficie 19 comprende almeno un primo bordo d'uscita 14 che delimita almeno una prima apertura d'uscita 15, adatta a fornire un primo flusso in uscita 103 dal dispositivo separatore 10. Detta seconda superficie 20 comprende almeno un secondo bordo d'uscita 16 che delimita almeno una seconda apertura d'uscita 17, adatta a fornire un secondo flusso di uscita 104 dal dispositivo separatore 10.
Per gli scopi della presente invenzione, detto primo flusso di uscita 103 è rappresentato dai gas di sintesi purificato da CO2( purified syngas) , mentre detto secondo flusso di uscita 104 è rappresentato dall'anidride carbonica (CO2).
Detta camera di separazione 18 comprende almeno una prima porzione d'uscita 23 che sfocia in detta prima apertura d'uscita 15 ed almeno una seconda porzione d'uscita 24 che sfocia in detta seconda apertura d'uscita 17.
Vantaggiosamente, detto dispositivo separatore 10 comprende elementi di separazione fluidica 30, 31, 32, adatti ad influenzare il flusso in transito 105. Detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 delimitano almeno parzialmente dei canali 22 per il passaggio del fluido in transito 105 in detta camera di separazione 18. Detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 sono impermeabili ai fluidi. Preferibilmente, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 sono realizzati in materiale metallico .
Con ulteriore vantaggio, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 sono adatti ad influenzare il flusso in transito 105 in modo che almeno una porzione del flusso in transito 105 in detti canali 22 sia un flusso sostanzialmente laminare. Con la terminologia "sostanzialmente laminare" si intende indicare la ridotta presenza, e preferibilmente l'assenza, di fenomeni turbolenti nel flusso in transito 105 all'interno di detta camera di separazione 18. Preferibilmente, il flusso in transito 105 all'interno di detti canali 22 è sostanzialmente laminare e più preferibilmente è laminare.
In questo modo, l'anidride carbonica avente densità di si dirige verso detta seconda apertura d'uscita 17 determinando detto secondo flusso in uscita 104 che comprende una quota parte del resto della miscela minore della quota parte compresa in detto flusso in ingresso 100. Al contempo, il resto della miscela di gas di sintesi purificato dalla C02( purified syngas) si dirige verso detta prima apertura d'uscita 15 determinando detto primo flusso in uscita 103 che comprende una quota parte di anidride carbonica minore della quota parte compresa in detto flusso in ingresso 100.
Vantaggiosamente, il dispositivo separatore 10 è adatto ad essere impiegato per qualunque quota parte di anidride carbonica compresa nella miscela di gas di sintesi ( syngas ) del flusso in ingresso 100.
In accordo con una forma di realizzazione, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 hanno un orientamento verticale o subverticale. Preferibilmente, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 sono orientati verticalmente. Preferibilmente, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 sono tra loro sostanzialmente paralleli.
In accordo con una forma preferita di realizzazione, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 sono inadatti ad assolvere una funzione strutturale. In altre parole, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 sono inadatti a fungere da rinforzo strutturale per detto involucro 11. Pertanto, in un aspetto dell'invenzione, detti elementi 30, 31, 32 non hanno funzione strutturale. Secondo un aspetto alternativo dell'invenzione, invece, detti uno o più elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 hanno una funzione strutturale.
Detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 delimitano almeno parzialmente dei canali 22, per cui si definisce una apertura di canale y-y come la minima distanza tra due elementi di separazione fluidica 30, 31, 32. Si definisce inoltre una dimensione sostanzialmente verticale di canale z-z, orientata trasversalmente a detta apertura di canale y-y. In accordo con una forma di realizzazione, detta dimensione sostanzialmente verticale di canale z-z è diretta verticalmente ed è parallela alla direzione dell'accelerazione di gravità "G". Preferibilmente, detta dimensione sostanzialmente verticale z-z di canale è maggiore di detta apertura di canale y-y.
Riducendo l'apertura di canale y-y di detti canali 22 si permette di massimizzare la velocità del fluido, pur rimanendo in campo laminare. Un esperto del ramo apprezzerà che in regime sostanzialmente laminare sono evitati fenomeni turbolenti del fluido in transito 105, incrementando l'efficienza di separazione. Questo migliora l'uniformità della distribuzione della velocità di avanzamento Vx del flusso in transito 105. Il regime di flusso laminare lungo l'asse X-X del dispositivo separatore 10 consente di minimizzare l'interferenza della velocità Vx del flusso 105 con la velocità di separazione. Un esperto del ramo apprezzerà che, diversamente, l'insorgere di fenomeni turbolenti provocherebbe rimescolamenti causati dalla presenza di componenti della velocità del flusso 105 paralleli alla velocità di separazione (ovvero ortogonali alla direzione longitudinale X-X) con conseguente riduzione dell'efficienza di separazione a parità di tempi di permanenza nel dispositivo separatore 10.
In accordo con una forma di realizzazione preferita, detti elementi di separazione fluidica 30, 31 ,32 sono tra loro paralleli ed equispaziati. In questo modo, detta apertura di canale y-y è sostanzialmente costante.
In accordo con una forma di realizzazione, detti canali 22 sono in comunicazione fluidica con detta prima porzione d'uscita 23 e detta seconda porzione di uscita 24.
In accordo con una forma di realizzazione, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 si estendono in direzione longitudinale X-X lungo l'intera camera di separazione 18. In questo modo, detti canali 22 si estendono in direzione longitudinale X-X lungo l'intera camera di separazione 18. In accordo con una forma di realizzazione, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 si estendono tra detta prima superficie 19 e detta seconda superficie 20.
In accordo con una forma preferita di realizzazione, detta camera di separazione 18 comprende una porzione prossimale di camera di separazione 39 ed una porzione distale di camera di separazione 38, in cui detta porzione distale di camera di separazione 38 è posta a valle di detta porzione prossimale di camera di separazione 39, ed in cui detta porzione distale di camera di separazione 38 comprende un maggior numero di elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 rispetto a detta porzione prossimale di camera di separazione 39. In accordo con una forma di realizzazione, detta porzione distale di camera di separazione 38 comprende circa il doppio del numero di elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 rispetto a detta porzione prossimale di camera di separazione 39. In accordo con una forma di realizzazione, detta porzione distale di camera di separazione 38 comprende il doppio o il doppio numero meno uno di elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 rispetto a detta porzione prossimale di camera di separazione 39. L'aumentare del numero di elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 in prossimità delle uscite del dispositivo separatore 10 consente di minimizzare il propagarsi di eventuali turbolenze indotte dalle aperture d'uscita 15 e 17, dove il primo flusso d'uscita 103 ed il secondo flusso di uscita 104 devono sostanzialmente accelerare e cambiare direzione.
In accordo con una forma preferita di realizzazione, detti canali 22 si infittiscono in prossimità delle porzioni di uscita 23 e 24. In altre parole, detti canali 22 aumentano in numero, riducendo così la distanza tra due elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 adiacenti. In questo modo, detti canali 22 aumentano in numero risultando in una diminuita apertura di canale y-y laddove ci si aspetta una maggiore fonte di turbolenza indotta dall'accelerazione del fluido in uscita dal dispositivo separatore 10, fluido che deve modificare la propria velocità sia in direzione sia in intensità. La turbolenza deve essere ridotta per evitare rimescolamenti fra il primo flusso d'uscita 103 ed il secondo flusso di uscita 104.
In accordo con una forma di realizzazione, detti canali 22 sono delimitati da detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32, da almeno una porzione di detta prima superficie 19 e da almeno una porzione di detta seconda superficie 20. In altre parole, le pareti di ciascun canale 22 comprendono porzioni di detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32, almeno una porzione di detta prima superficie 19 ed almeno una porzione di detta seconda superficie 20. In questo modo è aumentata l'efficienza di separazione.
In accordo con una forma di realizzazione, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 hanno prevalente estensione lungo la direzione longitudinale X-X e lungo la direzione dell'accelerazione di gravità "G". In questo modo è aumentata l'efficienza di separazione.
In accordo con una forma di realizzazione, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 comprendono almeno un fascio di setti 31, 32. In accordo con una forma di realizzazione, detti setti 31, 32 sono sotto forma di lamelle aventi prevalente estensione lungo la direzione longitudinale X-X e lungo la direzione dell'accelerazione di gravità "G". In accordo con una forma di realizzazione, detti setti 31, 32 sono sostanzialmente paralleli tra loro. In accordo con una forma di realizzazione, detto almeno un fascio di setti 31, 32 comprende primi setti 31 e secondi setti 32, in cui detti primi setti 31 hanno estensione lungo la direzione dell'accelerazione di gravità "G" maggiore rispetto a detti secondi setti 32. In accordo con una forma di realizzazione, detto almeno un fascio di setti 31, 32 comprende primi setti 31 e secondi setti 32, in cui detti primi setti 31 hanno estensione lungo la direzione longitudinale X-X maggiore rispetto a detti secondi setti 32. In accordo con una forma di realizzazione, detto almeno un fascio di setti 31, 32 comprende detti primi setti 31 disposti alternati rispetto a detti secondi setti 32.
In accordo con una forma di realizzazione, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 sono realizzati in pezzo unico con detto involucro 11. In accordo con una forma di realizzazione, detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 sono realizzati sotto forma di almeno un inserto che viene inserito in detto involucro 11. In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro 11 viene calzato su detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32.
In accordo con una forma di realizzazione, almeno una tra detta prima porzione d'uscita 23 e detta seconda porzione d'uscita 24 sono prive di elementi di separazione fluidica 30, 31, 32. In questo modo si favorisce la comunicazione fluidica tra detti canali 22 e dette prima e seconda aperture d'uscita 15, 17. In una forma di realizzazione preferita, il diametro di dette aperture d'uscita 15, 17 può essere inferiore al diametro del dispositivo separatore 10. In accordo con tale forma di realizzazione, almeno alcuni di detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 in corrispondenza delle porzioni d'uscita 23, 24 ed esternamente a tali porzioni 23 e 24 sono modellati ed eventualmente parzialmente eliminati onde consentire l'afflusso dei flussi in uscita 103 e 104 dalla periferia del separatore verso le aperture d'uscita 15, 17. In accordo con una forma di realizzazione, tra detta prima porzione d'uscita 23 e detta seconda porzione d'uscita 24 è presente almeno una porzione di detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32.
In questo modo, si permette di guidare il flusso verso le aperture d'uscita 15, 17 evitando turbolenze.
In accordo con una forma di realizzazione, almeno uno tra detto primo flusso in uscita 103 e detto secondo flusso in uscita 104 ha una pressione di uscita sostanzialmente pari alla pressione del flusso in ingresso 100. Le perdite di carico sono infatti da considerarsi inferiori al 3% e più preferibilmente inferiori all'1%. In accordo con una forma di realizzazione, almeno uno tra detto primo flusso in uscita 103 e detto secondo flusso in uscita 104 ha una pressione di uscita sostanzialmente compresa tra circa il 90% e circa il 99,9% della pressione del flusso in ingresso 100, preferibilmente compresa tra circa il 95% e circa il 99,9%, più preferibilmente compresa tra circa il 97% e circa il 99,9%, ed ancora più preferibilmente compresa tra circa il 99% e circa il 99,9%.
L'efficienza di separazione è influenzata da vari fattori. Ad esempio, a parità di altre condizioni (ad esempio temperatura, pressione e tempo di permanenza del fluido in transito 105 all'interno della camera di separazione 18) maggiore è la velocità di avanzamento Vx e minore è l'efficienza di separazione, in quanto si favorisce l'insorgenza di fenomeni turbolenti. Ad esempio, a parità di altre condizioni, l'efficienza aumenta asintoticamente con l'aumentare del tempo di permanenza del flusso in transito 105 nel separatore 10. Ad esempio, a parità di altre condizioni, l'efficienza di separazione aumenta con l'aumentare della differenza tra le densità di e dn. Ad esempio, a parità di altre condizioni, l'efficienza di separazione aumenta con l'aumentare della pressione in quanto un aumento di pressione causa un aumento della differenza di densità tra l'anidride carbonica e gli altri componenti della miscela di gas purificati dalla C02( purified syngas) una diminuzione dei coefficienti di diffusività. Ad esempio, l'efficienza di separazione aumenta con la diminuzione della temperatura, in quanto ciò causa un aumento della differenza di densità tra l'anidride carbonica e gli altri componenti della miscela di gas purificati dalla C02( purified syngas ) , nonché una diminuzione dei coefficienti di diffusività. In particolare, per temperature inferiori alla temperatura critica dell'anidride carbonica, ad esempio 31,1°C per la C02pura, è probabile l'insorgere di una fase liquida in prossimità dell'apertura d'uscita 17, ovvero in corrispondenza della sezione dove si realizza una composizione tale da consentire la liquefazione della C02. Tale liquefazione può essere favorita da un apposito dispositivo termico 36 che raffredda il secondo flusso in uscita 104.
Ad esempio, minore è l'apertura dei canali y-y in una direzione trasversale alla direzione dell'accelerazione di gravità "G" e maggiore è l'efficienza di separazione, in quanto si favorisce il flusso in regime laminare a parità di velocità di avanzamento Vx, pressione, temperatura e composizione della miscela in ingresso 100.
In accordo con una forma di realizzazione, detto primo bordo d'uscita 14 definisce una prima direzione d'uscita Ul-Ul sostanzialmente ortogonale alla sezione di detta prima apertura d'uscita 15 e detto secondo bordo d'uscita 16 definisce una seconda direzione d'uscita U2-U2 sostanzialmente ortogonale alla sezione di detta seconda apertura d'uscita 17. Almeno una porzione di detto primo flusso di uscita 103 è sostanzialmente diretto secondo detta prima direzione d'uscita Ul-Ul ed almeno una porzione di detto secondo flusso in uscita 104 è diretta sostanzialmente parallelamente a detta seconda direzione d'uscita U2-U2.
In accordo con una forma di realizzazione, detta prima direzione d'uscita Ul-Ul è sostanzialmente parallela a detta seconda direzione d'uscita U2-U2. In accordo con una forma di realizzazione, è prevista la possibilità di realizzare uscite con angoli inferiori a 90° rispetto alla direzione longitudinale X-X, vale a dire l'angolo tra la direzione longitudinale X-X e ciascuna delle direzioni d'uscita Ul-Ul e U2-U2 può essere inferiore a 90°.
Tali angoli possono essere scelti in modo da minimizzare la variazione di quantità di moto dei flussi in uscita 103 e 104.
In accordo con una forma preferita di realizzazione, detta prima direzione d'uscita Ul-Ul è sostanzialmente parallela e non coincidente a detta seconda direzione d'uscita U2-U2, in modo che si definisca una distanza d'uscita "D" tra detta prima direzione d'uscita Ul-Ul o un suo prolungamento e detta seconda direzione d'uscita U2-U2. La previsione di detta distanza d'uscita "D" permette di minimizzare l'interferenza fluidica tra detto primo flusso d'uscita 103 e detto secondo flusso d'uscita 104, che potrebbe favorire l'insorgenza di fenomeni turbolenti (diminuendo l'efficienza di separazione).
Per limitare l'insorgere della turbolenza nelle porzioni d'uscita 23, 24, si prevede di ridurre gradualmente le pareti di ciascun condotto d'uscita 37 in modo che assumano una forma tronco conica, mediante elementi riempitivi 35 come ad esempio materiale di riempimento. In questo modo il fluido in uscita potrà accelerare gradualmente.
In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro 11 comprende almeno un bordo di porzione d'ingresso 21, che si estende a valle di detto bordo di ingresso 12, e che delimita una apertura di porzione d'ingresso 28 più ampia di detta apertura d'ingresso 13. In altre parole, detto involucro 11 comprende una porzione d'ingresso 29 posta a valle di detto bordo d'ingresso 12. In questo modo, il flusso in ingresso 100 è sottoposto ad una variazione di sezione che lo rallenta.
In accordo con una forma di realizzazione, detto dispositivo separatore 10 comprende almeno un dispositivo statico 33, adatto a distribuire in modo uniforme la velocità di avanzamento Vx del flusso in transito 105. Preferibilmente, detto dispositivo statico 33 è adatto a distribuire in modo uniforme su almeno una porzione di una sezione fluidica ortogonale alla direzione longitudinale X-X la velocità di avanzamento Vx del flusso in transito 105. In questo modo, si permette di distribuire in modo uniforme la velocità di avanzamento del flusso in transito a fronte di una minima perdita di pressione o di carico. Questo favorisce il formarsi di un flusso sostanzialmente laminare nei canali 22 e permette di aumentare l'efficienza di separazione. Infatti, le perdite di carico del dispositivo separatore 10 sono quasi totalmente concentrate nel dispositivo statico 33 il cui funzionamento richiede perdite di carico molto ridotte.
In accordo con una forma di realizzazione, detto dispositivo statico 33 comprende almeno un setto poroso. In accordo con una forma di realizzazione, detto dispositivo statico 33 comprende almeno un piatto forato o grigliato.
In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro comprende elementi riempitivi 35 che influenzano la forma della camera di separazione 18. In questo modo, si permette di ottenere un flusso in transito 105 ottimizzato. In accordo con una forma di realizzazione, detti elementi riempitivi 35 comprendono almeno una tra detta prima superficie 19 e detta seconda superficie 20.
In accordo con una forma di realizzazione, detto dispositivo di separazione 10 comprende almeno un membro trappola (non mostrato), adatto a recuperare componenti in fase liquida.
Detto involucro 11 può essere variamente conformato. In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro 11 ha asse di sviluppo longitudinale sostanzialmente rettilineo. In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro 11 ha asse di sviluppo longitudinale curvo. In questo modo si permette di mantenere l'ingombro compatto, a fronte di un aumento dell'estensione longitudinale della camera di separazione 18. Oppure, a parità di estensione longitudinale della camera di separazione 18, si riduce l'ingombro del dispositivo separatore 10. In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro 11 ha una forma sostanzialmente cilindrica. In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro 11 ha una forma prismatica.
In accordo con una forma di realizzazione vantaggiosa, detta direzione longitudinale X-X è sostanzialmente orizzontale e detti elementi di separazione fluidica 30, 31, 32 sono orientati verticalmente.
In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro 11 comprende almeno un condotto d'ingresso 25 che si estende a monte di detto bordo d'ingresso 12.
In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro 11 comprende almeno un primo condotto d'uscita 27 che si estende a valle di detto secondo bordo d'uscita 16. Preferibilmente, detto primo condotto d'uscita 27 è attraversato da detto secondo flusso 104 in uscita rappresentato dall'anidride carbonica.
In accordo con una forma di realizzazione, detto involucro 11 comprende almeno un secondo condotto d'uscita 26 che si estende a valle di detto primo bordo d'uscita 14. Preferibilmente, detto secondo condotto d'uscita 26 è attraversato da detto primo flusso in uscita 103 rappresentato dalla miscela di gas di sintesi purificato dall'anidride carbonica.
In accordo con una forma di realizzazione, almeno uno tra detto secondo condotto d'uscita 26 e detto primo condotto d'uscita 27 comprende pareti di condotto d'uscita 37 aventi una forma sostanzialmente ad imbuto. In questo modo, restringono il lume del condotto d'uscita 26, 27 aumentando gradualmente le rispettive velocità e limitando così l'insorgere di turbolenze. In accordo con una forma di realizzazione, almeno uno tra detto primo condotto d'ingresso 25, detto secondo condotto d'uscita 26 e detto secondo condotto d'uscita 27 comprende almeno un elemento flangiato 34, adatto a collegarsi con un elemento fluidico, come ad esempio una tubazione 41, 42, 43, 44.
In accordo con una forma di realizzazione, detto dispositivo separatore 10 comprende un dispositivo termico 36, adatto ad influenzare la temperatura di almeno uno tra detto flusso in transito 105, detto flusso in ingresso 100, detto primo flusso in uscita 103 e detto secondo flusso in uscita 104. In accordo con una forma preferita di realizzazione, detto dispositivo termico 36 è adatto a raffreddare detto secondo flusso in uscita 104. In accordo con una forma di realizzazione, detto dispositivo termico 36 comprende una incamiciatura che abbraccia almeno una porzione di detto involucro 11. Detto dispositivo termico 36 può essere collocato sia all'interno della camera di separazione 18 sia all'esterno della camera di separazione 18.
Grazie alla previsione di un siffatto dispositivo separatore 10 si permette di ottenere un secondo flusso di uscita 104 comprendente anidride carbonica (C02) in fase supercritica o in fase liquida quando detto dispositivo separatore 10 è alimentato in ingresso con una miscela comprendente, appunto, anidride carbonica. Come sopra descritto, per gli scopi della presente invenzione, uno o più delle fasi di separazione gravimetrica LPS, HPS1 e HPS2 sopra descritti sono condotti nel dispositivo separatore 10 dell'invenzione.
In un aspetto preferito, tutte e tre le fasi LPS, HPS1 e HPS2 sono condotte nel dispositivo separatore 10.
Più in dettaglio, ciascuna di dette fasi di separazione gravimetrica comprende le fasi di:
A) iniettare la miscela di gas di sintesi ( syngas ) nel dispositivo separatore 10;
B) realizzare un flusso di detta miscela di gas di sintesi ( syngas) 100 all'interno di detto dispositivo 10;
C) raccogliere due flussi separati, di cui un primo flusso 103 comprendente prevalentemente una miscela di gas di sintesi purificato da C02( purified syngas) ed un secondo flusso 104 comprendente C02.
Secondo un aspetto preferito, il flusso della miscela di gas di sintesi ( syngas ) iniettato nella fase A) comprende anidride carbonica in fase supercritica.
Eventualmente, anche uno o più altri componenti di detta miscela di gas di sintesi ( syngas) può essere in fase supercritica.
Secondo un altro aspetto preferito, il flusso di detta miscela di gas di sintesi ( syngas ) realizzato nella fase B) è un flusso laminare e, ancora più preferibilmente, privo di turbolenze.
In accordo con un altro oggetto della presente invenzione, è descritto un impianto 40 (figura 11) comprendente almeno un dispositivo separatore 10, 10', 10'', 10''' secondo una qualsiasi delle forme di realizzazione precedentemente descritte.
In accordo con una forma di realizzazione, detto impianto 40 è un impianto di purificazione e di separazione della C02dal gas di sintesi ( syngas).
In accordo con una forma preferita di realizzazione, detto impianto 40 è un impianto di purificazione di gas di sintesi ( syngas ) e di separazione di anidride carbonica supercritica. In altre parole, detto impianto 40 purifica gas di sintesi ( syngas) ed al contempo separa anidride carbonica supercritica o liquida.
In accordo con una forma di realizzazione, detto impianto comprende una pluralità di dispositivi separatori 10', 10'', 10''' tra loro in collegamento di fluido grazie ad almeno una tubazione di collegamento 41. In accordo con una forma di realizzazione, detto impianto 40 comprende almeno un separatore di primo stadio 10', o primo dispositivo separatore 10', ed almeno un separatore di secondo stadio 10'', 10'''. In accordo con una forma di realizzazione, detto almeno un separatore di secondo stadio 10'', 10''' comprende almeno un primo separatore di secondo stadio 10'', o secondo dispositivo separatore 10'', ed almeno un secondo separatore di secondo stadio 10''', o terzo dispositivo separatore 10" '.
In accordo con una forma di realizzazione, detto impianto 40 comprende almeno una tubazione di ingresso 42, adatta a ricevere un flusso entrante 200 nell'impianto, in collegamento di fluido con detta prima apertura di ingresso 13 di almeno un dispositivo separatore 10, almeno una prima tubazione di uscita 43, adatta a fornire un primo flusso uscente 201 dall'impianto ed in collegamento di fluido con almeno una prima apertura d'uscita 15 di detto dispositivo separatore 10, ed una seconda tubazione di uscita 44, adatta a fornire un secondo flusso uscente 202 dall'impianto ed in collegamento di fluido con almeno una seconda apertura d'uscita 17 di detto dispositivo separatore 10.
In accordo con una forma di realizzazione, almeno due dispositivi separatori 10', 10" , 10'" sono collegati fra loro in serie. La previsione di due o più dispositivi separatori 10', 10" , 10'" in serie permette di realizzare due o più stadi di separazione. In altre parole, si permette di realizzare una separazione multistadio.
Vantaggiosamente, in un siffatto impianto le perdite di carico tra tubazione di ingresso 42 e ciascuna delle tubazioni di uscita 43, 44 sono molto più basse, se non trascurabili, rispetto a note soluzioni.
Per "collegamento in serie" si intende che il primo flusso in uscita 103 da una prima apertura d'uscita 15 di un primo dispositivo separatore 10', preferibilmente rappresentato da un flusso di gas di sintesi ( syngas ) purificato dalla CO2, è inviato ad un secondo dispositivo separatore 10'', in principio uguale al primo dispositivo separatore 10' ma di dimensioni non necessariamente uguali. Preferibilmente, tale flusso in uscita 103 da una prima apertura d'uscita 15 di un primo dispositivo separatore 10', rappresenta il flusso in ingresso 100'' di detto secondo dispositivo separatore 10''. Nel caso di tre o più dispositivi separatori in serie, il flusso di gas di sintesi purificato da C02( purified syngas) in uscita da un dispositivo separatore rappresenta quindi il flusso in ingresso del dispositivo separatore successivo. In questo modo, si migliora il grado di purificazione del gas di sintesi ( syngas) dalla CO2. Infatti, il flusso di gas di sintesi ( syngas ) purificato in uscita dal primo dispositivo separatore 10' viene iniettato nel secondo dispositivo separatore 10'' che fornisce un flusso di gas di sintesi purificato da C02( purified syngas) ulteriormente purificato.
Alternativamente, per "collegamento in serie" si intende che il secondo flusso in uscita 104' da una seconda apertura d'uscita 17 di un primo dispositivo separatore 10', preferibilmente rappresentato da un flusso di C02separata dal gas di sintesi, è inviato ad un separatore di secondo stadio 10 ' ' ' , in principio uguale al primo dispositivo separatore 10' ma di dimensioni non necessariamente uguali. Preferibilmente, tale secondo flusso in uscita 104' da una seconda apertura d'uscita 17 di un dispositivo separatore 10' rappresenta il flusso in ingresso nel dispositivo separatore successivo. Nel caso di tre o più dispositivi separatori 10', 10'', 10''' in serie, il flusso di C02separata in uscita da un separatore del primo stadio 10' rappresenta quindi il flusso in ingresso 100'',100''' dell'almeno un separatore del secondo stadio 10" , 10" '.
In questo modo:
- si migliora il grado di purificazione del gas di sintesi purificato ( purified syngas) ; infatti, il flusso di gas di sintesi ( syngas ) purificato in uscita dal primo dispositivo separatore 10', o separatore del primo stadio 10', viene iniettato nel primo separatore del secondo stadio 10" che fornisce un flusso di gas di sintesi (purified syngas ) ulteriormente purificato, da destinare al processo di preparazione dell'ammoniaca;
- si migliora il grado di purificazione della CO2da destinare al processo di preparazione dell'urea.
In accordo con una forma di realizzazione, quando almeno due dispositivi separatori sono collegati in serie può risultare vantaggioso riciclare in ingresso al primo dispositivo separatore IO' il flusso d'uscita recuperato dal secondo dispositivo separatore 10'', posto in serie al primo. Tale configurazione è illustrata, ad esempio, in figura 11, in cui la combinazione di valvole di non ritorno 46 con le valvole di controllo 45 consente di gestire tre dispositivi separatori 10', 10'', 10''', passando da una configurazione in parallelo ad una configurazione in serie con possibilità di riciclo dei flussi in uscita dai separatori del secondo stadio 10'', 10''', che vengono re-iniettati in ingresso al separatore del primo stadio 10'. Preferibilmente, i flussi in uscita dai separatori del secondo stadio che vengono riciclati sono i flussi in uscita che ancora necessitano di ulteriore purificazione, ed in particolare il secondo flusso in uscita 104'' dal primo separatore del secondo stadio 10'' ed il primo flusso in uscita 103''' dal secondo separatore del secondo stadio 10'''.
I flussi eventualmente riciclati avranno una pressione leggermente inferiore alla miscela in ingresso 100 del separatore 10' del primo stadio e quindi si può prevedere un compressore e/o booster (non rappresentato nelle figure) per recuperare le perdite di carico ed un sistema di regolazione della temperatura per raffreddare la mandata del booster.
La possibilità di passare da configurazione in serie a parallela incrementa la flessibilità di gestione dell'impianto di purificazione del gas di sintesi ( syngas ) e di recupero della C02.
In accordo con una forma di realizzazione, almeno due dispositivi separatori 10 sono collegati fra loro in parallelo.
Per "collegamento in parallelo" si intende che una medesima tubazione di ingresso sia in collegamento con le aperture di ingresso 13 di almeno due dispositivi separatori 10. La previsione di almeno due dispositivi separatori 10 fra loro collegati in parallelo permette di aumentare il volume di fluido separato a parità di tempo, rispetto alla previsione di un unico dispositivo separatore 10.
In accordo con una forma di realizzazione, detto impianto 40 comprende almeno una tubazione di retroazione 47, adatta a riportare almeno un flusso in uscita 103, 104 all'ingresso di almeno un dispositivo separatore 10 dello stadio di separazione precedente .
In questo modo, aumenta l'efficienza globale di separazione. In accordo con una forma preferita di realizzazione, detto impianto 40 comprende una tubazione di retroazione 47 che riporta almeno una porzione del secondo flusso in uscita 104'' dal primo separatore del secondo stadio 10'' in ingresso al separatore del primo stadio 10', ed in cui detto impianto 40 comprende inoltre una tubazione di retroazione 47 che riporta almeno una porzione del primo flusso in uscita 103''' dal secondo separatore del secondo stadio 10''' in ingresso al separatore del primo stadio 10'.
In questo modo, aumenta l'efficienza globale di separazione. In accordo con una forma di realizzazione, almeno una tra detta tubazione di collegamento 41, detta tubazione di ingresso 42, detta prima tubazione di uscita 43, detta seconda tubazione di uscita 44 e detta tubazione di retroazione 47 comprende una valvola di non-ritorno 46.
In accordo con una forma di realizzazione, almeno una tra detta tubazione di collegamento 41, detta tubazione di ingresso 42, detta prima tubazione di uscita 43, detta seconda tubazione di uscita 44 e detta tubazione di retroazione 47 comprende una valvola di controllo 45, adatta a regolare la portata fluidica che fluisce nella tubazione 41, 42, 43, 44, 47.
Si noti l'elevata flessibilità del separatore 10 al variare della composizione della miscela iniziale, specialmente con riferimento alla concentrazione di anidride carbonica, nonché dalla possibilità di modificare facilmente la configurazione dei separatori da parallelo a serie senza modifiche impiantistiche ma con semplici connessioni di tubi provvisti di valvole di controllo 45 e valvole di non ritorno 46 (vedi figura 11). Altre tecnologie note non consentono questa flessibilità.
Inoltre, le tecnologie già note necessitano di compressori aggiuntivi e di molta energia per ricomprimere la C02affinché questa possa essere riutilizzata in quanto la C02recuperata da tali tecnologie risulta sempre a pressione molto più bassa della pressione del flusso in ingresso.
Dalla descrizione sopra riportata risulteranno evidenti per il tecnico del settore i vantaggi offerti dalla presente invenzione.
A tale proposito, il processo descritto per la purificazione del gas di sintesi ( syngas ) dall'anidride carbonica permette un risparmio notevole in termini energetici, proprio grazie al fatto che viene evitato l'elevato costo energetico per la rigenerazione del solvente.
Da non sottovalutare, è anche il fatto che la separazione gravimetrica descritta porta al recupero di anidride carbonica in condizioni che ne consentono il pronto sfruttamento per la sintesi di urea; infatti non è necessario sottoporre l'anidride carbonica a bassa pressione, ad esempio recuperata da una separazione con opportuni solventi, ad una fase di compressione fino a circa 140-200 bar.
D'altra parte, anche il gas di sintesi purificato potrà essere impiegato direttamente per la produzione di ammoniaca sfruttandone la pressione in uscita dalla fase di purificazione, senza che sia necessaria una successiva fase di compressione.
L'insieme degli aspetti sopra descritti, in particolare, porta ad una diminuzione dei costi operativi (OPEX).
Verrà riconosciuto anche l'importante vantaggio legato alla grande flessibilità del processo secondo la presente invenzione, che consente di operare senza le limitazioni imposte dal dimensionamento di alcuni apparati e macchinari come, ad esempio, i turbo-compressori per anidride carbonica e gas di sintesi, nel momento in cui si rende necessario aumentare la capacità operativa dell'impianto.
Infine, verrà riconosciuto il superamento delle problematiche legate all'uso di solvente (precipitazione, degradazione, formazione di schiume) nonché i costi associati all'eventuale reintegro e smaltimento del solvente stesso.
Per quanto riguarda più nello specifico, invece, il dispositivo separatore descritto, questo consente di:
- diminuire il consumo energetico del processo senza per questo diminuire l'efficienza di separazione;
- di ottenere soddisfacenti efficienze di separazione a fronte di un ingombro compatto;
- di ridurre i costi di gestione e la frequenza di interventi di manutenzione;
- si permette di ottenere soddisfacenti efficienze di separazione a fronte di tempi di permanenza della miscela gassosa e/o del fluido ridotti;
- si fornisce un dispositivo separatore versatile e modulare, collegabile mediante tubazioni in varie configurazioni di un impianto di separazione.
Alle forme di realizzazione sopra descritte, un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche, adattamenti e sostituzione di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza tuttavia uscire dall'ambito delle seguenti rivendicazioni.
ELENCO RIFERIMENTI
10 Dispositivo separatore, o separatore
11 Involucro
12 Bordo d'ingresso
13 Apertura d'ingresso
14 Primo bordo d'uscita
15 Prima apertura d'uscita
16 Secondo bordo d'uscita
17 Seconda apertura d'uscita
18 Camera di separazione
19 Prima superficie
20 Seconda superficie
21 Bordo di porzione d'ingresso
22 Canali
23 Prima porzione d'uscita
24 Seconda porzione d'uscita
25 Condotto d'ingresso
26 Primo condotto d'uscita
27 Secondo condotto d'uscita
28 Apertura di porzione d'ingresso
29 Porzione d'ingresso
30 Elementi di separazione fluidica
31 Primi setti
32 Secondi setti
33 Dispositivo statico
34 Elemento flangiato
35 Elementi riempitivi
36 Dispositivo termico
37 Pareti di condotto d'uscita
38 Porzione distale di camera di separazione
39 Porzione prossimale di camera di separazione
40 Impianto
41 Tubazione di collegamento
42 Tubazione di ingresso
43 Prima tubazione di uscita
44 Seconda tubazione di uscita
45 Valvola di controllo
46 Valvola di non-ritorno
47 Tubazione di retroazione
100 Flusso in ingresso
100'' Flusso in ingresso nel primo separatore del secondo stadio 100''' Flusso in ingresso nel secondo separatore del secondo stadio 101 Primo componente
102 Secondo componente
103 Primo flusso in uscita
103'' Primo flusso in uscita dal primo separatore del secondo stadio 103''' Primo flusso in uscita dal secondo separatore del secondo stadio 104 Secondo flusso in uscita
104'' Secondo flusso in uscita dal primo separatore del secondo stadio 104''' Secondo flusso in uscita dal secondo separatore del secondo stadio 105 Flusso in transito
119 Prima linea
120 Seconda linea
200 Flusso entrante nell'impianto
201 Primo flusso uscente dall'impianto
202 Secondo flusso uscente dall'impianto
10' Separatore del primo stadio
10'' Primo separatore del secondo stadio
10''' Secondo separatore del secondo stadio
x-x Direzione longitudinale
Vx Velocità di avanzamento
D Distanza d'uscita
h Distanza utile
G Direzione dell'accelerazione di gravità Ul-Ul Prima direzione d'uscita
U2-U2 Seconda direzione d'uscita
Claims (40)
- RIVENDICAZIONI 1. Processo per la separazione dell'anidride carbonica da una miscela di gas di sintesi proveniente dalle sezioni di shift e reforming in impianti per la produzione di ammoniaca, comprendente le fasi di: 1) operare una separazione gravimetrica dei gas di detta miscela; 2) recuperare separatamente un flusso di anidride carbonica ed un flusso di gas di sintesi purificato dall'anidride carbonica, caratterizzato dal fatto che almeno l'anidride carbonica contenuta in detta miscela di gas di sintesi sottoposta a separazione gravimetrica è in fase supercritica.
- 2. Processo secondo la rivendicazione precedente, in cui detta miscela di gas di sintesi comprende uno più degli elementi e dei composti scelti nel gruppo che comprende: idrogeno, monossido di carbonio, metano, acqua e anidride carbonica.
- 3. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta miscela di gas di sintesi comprende ulteriormente uno più degli elementi e dei composti scelti nel gruppo che comprende: azoto, argon, elio ed altri inerti incondensabili.
- 4. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui prima della fase 1) è condotta una fase di pre-trattamento di detta miscela di gas di sintesi ottenendo un flusso secco.
- 5. Processo secondo la rivendicazione 4, in cui detta fase di pre-trattamento è una fase di deidratazione.
- 6. Processo secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui la fase di pre-trattamento è preceduta da una fase di compressione, eventualmente seguita da una fase di raffreddamento.
- 7. Processo secondo la rivendicazione precedente, in cui detta fase di compressione è condotta fino alla pressione di circa 50-60 bar .
- 8. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 7, in cui la fase di pre-trattamento è seguita da un'ulteriore fase di compressione, eventualmente seguita da un'ulteriore fase di raffreddamento .
- 9. Processo secondo la rivendicazione 6 o 8, in cui dette fasi di raffreddamento e di ulteriore raffreddamento sono condotte, indipendentemente l'una dall'altra, fino ad una temperatura di circa 20°C-50°C.
- 10. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase 1) di separazione gravimetrica comprende una fase la) di separazione gravimetrica a pressione intermedia condotta alla pressione di circa 90-400 bar e preferibilmente di circa 100-200 bar, ottenendo un flusso di testa prevalentemente di gas di sintesi purificato dall'anidride carbonica (310) ed un flusso di fondo (320) prevalentemente di anidride carbonica .
- 11. Processo secondo la rivendicazione precedente, in cui detto flusso di testa (310) è sottoposto ad una fase lb) di separazione gravimetrica HPS2 condotta alla pressione di circa 90-400 bar e preferibilmente di circa 200-300 bar, ottenendo un flusso di testa (330) prevalentemente di gas di sintesi purificato dall'anidride carbonica ed un flusso di fondo (340) prevalentemente di anidride carbonica.
- 12. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 10 o 11, in cui dopo la fase la) e prima della fase lb) è condotta una fase di compressione (HPC1) del flusso di testa (310) alla pressione di circa 90-400 bar e preferibilmente di circa 200-300 bar.
- 13. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 12, in cui dopo la fase la) e prima della fase lb), e preferibilmente dopo la fase di compressione (HPC1) del flusso di testa (310), è condotta una fase di raffreddamento (HEX3) alla temperatura di circa -50°C - 50°C.
- 14. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 10 a 13, in cui il flusso di testa (330) ottenuto dalla fase (HPS2), è impiegato in una fase 3) di preparazione di ammoniaca.
- 15. Processo secondo la rivendicazione precedente, in cui detto flusso di testa (330), prima di essere impiegato in una fase 3) di preparazione di ammoniaca è sottoposto ad una o più delle fasi di: 3a) riscaldamento, 3b) purificazione dall'anidride carbonica e dal monossido di carbonio, 3c) raffreddamento.
- 16. Processo secondo la rivendicazione 15 precedente in cui il flusso di testa 330 prima di essere sottoposto ad una o più delle fasi 3a), 3b), 3c) è sottoposto ad una fase di espansione (EX1) alla pressione di circa 120-240 bar.
- 17. Processo la rivendicazione 15 o 16, in cui nella fase 3a) il flusso di testa (330) impiegato è riscaldato fino ad una temperatura di circa 250-350°C.
- 18. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 15 a 17, in cui la fase 3b) è condotta ad una pressione di circa 120-240 bar.
- 19. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 15 a 18, in cui dalla fase 3b) si ottiene un flusso di gas di sintesi purificato con un contenuto di anidride carbonica e di monossido di carbonio inferiore a circa 10 ppm.
- 20. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 10 a 19, in cui il flusso di fondo (320) è sottoposto ad una fase di separazione gravimetrica a pressione elevata condotta alla pressione di circa 90-400 bar e preferibilmente di circa 200-300 bar, ottenendo un flusso di testa (350) prevalentemente di gas di sintesi purificato dall'anidride carbonica ed un flusso di fondo (360) prevalentemente di anidride carbonica.
- 21. Processo secondo la rivendicazione precedente, in cui detto flusso di testa (350), eventualmente insieme al flusso di testa (330) originando così un flusso (370), è sottoposto alla fase 3) di preparazione dell'ammoniaca.
- 22. Processo secondo la rivendicazione precedente, in cui anche detto flusso di testa 350, insieme al flusso di testa 330 originando così un flusso 370, è sottoposto al processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 15 a 19.
- 23. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 10 a 22, in cui il flusso di fondo (360) è impiegato in una fase 4) di preparazione dell'urea.
- 24. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 23, in cui prima della fase di separazione gravimetrica a pressione elevata (HPS1), il flusso di fondo (320) è sottoposto ad una fase di compressione (HPC2) alla pressione di circa 90-400 bar e preferibilmente di circa 200-300 bar.
- 25. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 24, in cui dopo la fase di compressione (HPC2) e prima della fase di separazione (HPS1), è condotta una fase di raffreddamento (HEX4) alla temperatura di circa -50°C - 50°C.
- 26. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 25, in cui detto flusso di fondo (360) prima di essere impiegato nella fase 4) di preparazione dell'urea è sottoposto ad una fase 4a) di riscaldamento (HEX6).
- 27. Processo secondo la rivendicazione precedente, in cui detto flusso (360) è riscaldato ad una temperatura di circa 90-150°C.
- 28. Processo secondo la rivendicazione 26 o 27, in cui prima di detta fase 4a) il flusso (360) è sottoposto ad una fase di espansione (EX2), preferibilmente, ad una pressione di circa 140-200 bar.
- 29. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 11 a 28, in cui detto flusso di fondo (340), eventualmente insieme a detto flusso di fondo (360) originando un flusso (380) è impiegato nella fase 4) di preparazione dell'urea.
- 30. Processo secondo la rivendicazione precedente, in cui detto flusso di fondo (360), insieme al flusso di fondo (340) originando il flusso (380) è sottoposto al processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 26 a 28.
- 31. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 15 a 30, in cui detta fase 3b) di purificazione è condotta mediante metanazione ad elevata pressione.
- 32. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 15 a 31, in cui detta fase 3b) di purificazione è condotta mediante lavaggio criogenico ad azoto liquido.
- 33. Processo secondo la rivendicazione precedente, in cui detta fase di purificazione mediante lavaggio criogenico è preceduta da una fase di passaggio attraverso uno o più setacci molecolari (HMPS) per la rimozione dell'anidride carbonica.
- 34. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui è attuato il riciclo di uno o di entrambi i seguenti flussi: - il flusso di fondo (340) ottenuto dalla separazione gravimetrica ad elevata pressione (HPS2) comprendente prevalentemente CO2; - il flusso di testa (350) ottenuto dalla separazione gravimetrica ad elevata pressione (HPS1) comprendente prevalentemente gas di sintesi purificato da C02(purified syngas) , in cui detto riciclo di uno o entrambi i flussi (340,350) è operato alla fase di separazione gravimetrica a pressione intermedia (LPS).
- 35. Processo secondo la rivendicazione precedente, in cui detto uno o più riciclo è preceduto da una o più delle fasi di pre-trattamento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 9.
- 36. Processo per la preparazione di ammoniaca comprendente la fase di eseguire il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
- 37. Processo per la preparazione di urea comprendente la fase di eseguire il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 1 a 36.
- 38. Metodo per la conversione/modifica di un impianto tradizionale per la sintesi di ammoniaca comprendente: - una sezione di reforming e shift, dalla quale si ottiene un flusso (300) gas di sintesi ( syngas ) ; - una sezione di rimozione dell'anidride carbonica mediante lavaggio con opportuni solventi ottenendo un flusso di anidride carbonica (600) ed un flusso di gas di sintesi purificato (400); - una sezione di impiego dell'anidride carbonica così separata (600) in un processo per la sintesi di urea, eventualmente dopo opportuna compressione; - una sezione di ulteriore purificazione del gas di sintesi (400), ottenendo un flusso di gas di sintesi ulteriormente purificato (500); - una sezione di impiego di detto gas di sintesi ulteriormente purificato (500) in un processo per la sintesi di ammoniaca, comprendente la fase di modificare tale impianto in modo tale che: - almeno una porzione (300a) del gas di sintesi ( syngas ) ottenuto dalla sezione di reforming e shift sia sottoposta ad una fase di rimozione dell'anidride carbonica in fase supercritica mediante un processo di separazione gravimetrica.
- 39. Un impianto per la produzione di ammoniaca e/o di urea comprendente uno o più dispositivi per la separazione gravimetrica in fase supercritica dell'anidride carbonica da un flusso di gas di sintesi.
- 40. L'impianto secondo la rivendicazione precedente, in cui detto uno o più dispositivi per la separazione gravimetrica in fase supercritica dell'anidride carbonica da un flusso di gas di sintesi sono in collegamento di fluido fra di loro in serie o in parallelo.
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