Depurador/separador de CO2 que usa un carbonatador cíclico para la producción controlada de carbonato/bicarbonato.

Un procedimiento para depurar CO2 de corrientes de gases industriales mediante un reactor carbonatador presurizado cíclico para producir carbonatos/bicarbonatos de alta pureza,

y corrientes de CO2 puro, en el que dicho reactor carbonatador comprende un tanque de acero con agitador y paredes dobles refrigeradas, un intercambiador de calor que refrigera el carbonatador, un volumen de refrigerante, un área superficial refrigerada, un impulsor que dispersa el gas, preferentemente tres deflectores que se prolongan a través de casi la totalidad del volumen de trabajo de dicho tanque, motores con transmisiones de velocidad variable, y el sello del eje es preferentemente de tipo mecánico doble con refrigeración, y en el que dicha corriente de gases industriales que incluye CO2 se alimenta al reactor carbonatador y se hace burbujear para reaccionar con una mezcla de hidróxido soluble y carbonatos/bicarbonatos saturados, produciendo precipitados de carbonatos/bicarbonatos de alta pureza en una suspensión, caracterizado porque dicho impulsor está montado sobre un eje hueco que extrae el gas del volumen de gas de la parte superior del reactor.

Depurador/separador de CO2 que usa un carbonatador cíclico para la producción controlada de carbonato/blcarbonato

La presente invención comprende un reactor carbonatador presurizado que hace circular licor madre de carbonato/bicarbonato para maximizar el rendimiento de los sólidos separados y reducir el tiempo de reacción. En el procedimiento cíclico, el gas CO2 se combina con hidróxidos solubles para producir una suspensión de carbonato/bicarbonato de alta pureza en condiciones de pH controlado. La invención también comprende un procedimiento para la producción controlada de carbonato/bicarbonato mediante el uso del depurador/reactor indicado.

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere un procedimiento y a una planta diseñada para hacer reaccionar hidróxidos solubles (por ejemplo NaOH, KOH, NH4OH...) con CO2 a partir de una fuente pura, una fuente de aire/CC>2, una fuente de gas de escape/CC>2 o una fuente de gas natural/CC>2. El producto de la invención es una corriente depurada de gas CO2, y un producto sólido de bicarbonato (por ejemplo NaHC3) y/o carbonato (por ejemplo Na2CC>3). Los productos de bicarbonato/carbonato tienen una alta pureza y de ese modo se pueden comercializar fácilmente en industrias de especialidades o descomponer en una corriente de circulación para producir una corriente de gas CO2 de alta pureza listo para uso industrial o almacenamiento.

Antecedentes de la invención

El uso de energía para regenerar el adsorbente de CO2 es crítico para todos los procedimientos de secuestro de C2 actuales. La disminución del uso de energía para secuestrar C2 es necesaria para conseguir los objetivos de reducción de emisiones de CO2. La economía del procedimiento es también una parte vital de la solución. Los procedimientos de amina convencionales reivindican el uso de aproximadamente 4 MJ/kg de CO2 secuestrado y algunos otros procedimientos reivindican un uso menor de 3,2 MJ/kg de C2 secuestrado. El procedimiento de acuerdo con la presente invención consigue resultados que son mejores que este al usar menos energía y al mismo tiempo produce un producto comercializable.

En la actualidad, el CO2 se retira de los gases de escape de las centrales eléctricas mediante diferentes procedimientos que lo absorben principalmente en alguna forma de solución de amina y producen C2 comprimido puro para depositarse. En total, el uso de energía se estima entre un 1 y un 18 % de la producción de la central eléctrica. Otro objetivo de los presentes desarrollos es menos de aproximadamente un 5 % mediante el uso de bicarbonatos descomponibles a baja temperatura para producir corrientes de CO2 de alta pureza. Algunos procedimientos en fases tempranas también se dirigen a las tecnologías relativamente escasas de conversión de energía presurizada. Esto necesita que se realicen acondicionamientos en las calderas.

En la mayoría de estas tecnologías conocidas, es común que se deba depositar el CO2, por lo general en viejos yacimientos de petróleo y gas. Esto limita la aplicabilidad de estas tecnologías como solución óptima en numerosas áreas. El documento de Patente WO 21/21 616 A desvela un procedimiento para depurar CO2 en un tanque con un agitador pero sin un eje hueco.

De ese modo, existe una clara necesidad de soluciones mejores, y la presente invención tiene por finalidad satisfacer esta necesidad.

Divulgación general de la invención

Más precisamente, el objetivo principal de la presente invención es conseguir un procedimiento y un nuevo diseño de planta para usar soluciones básicas solubles tales como NaOH, KOH, NH4OH, etc. para absorber CO2 de cualquier fuente de emisión industrial de C2 y producir posteriormente los correspondientes bicarbonatos y/o carbonatos de alta pureza. Los bicarbonatos a baja temperatura se pueden hacer circular para producir gas CO2 de alta pureza. Por ejemplo, los bicarbonatos de potasio o amonio se pueden descomponer con temperaturas de chimenea de 6 a 12 °C para producir corrientes de C2 mientras que los demás productos se hacen circular de vuelta al reactor carbonatador cíclico.

Particularmente, la presente invención incluye un nuevo y optimizado reactor de Carbonatación. Este reactor de Carbonatación se ha diseñado para asegurar una reacción química optimizada entre el CO2 de gas de escape y la solución básica saturada (es decir, M2CO3/MHCO3, M es mental alcalino o amonio). El agitador del reactor de Carbonatación se diseñó especialmente para optimizar la superficie de contacto entre el CO2 y los componentes de la solución de reacción, proporcionando de ese modo un reactor de carbonatación mejorado. Esto se contempla basándose en la cinética y la optimización del tamaño de burbuja y la distribución de la extensión de burbuja. Dicho procedimiento, antes de que entre en el modo cíclico, puede reducir el tiempo de reacción de un promedio de seis horas a un promedio de 3 a 4 minutos.

En consecuencia, la presente invención usa básicamente menos de un 18 % de la energía de la central eléctrica y produce productos útiles y comercializables: bicarbonatos/carbonatos de metales alcalinos y amonio y corrientes de CO2 puro para procedimientos de separación. En el primer caso no existe CO2 que se tenga que depositar, ya que este se incorpora principalmente a los productos.

De ese modo, el carbonatador comprende un tanque de acero con agitador y doble pared con refrigeración, un ¡ntercamblador de calor que refrigera el carbonatador, un volumen de refrigerante, un área superficial refrigerada, un impulsor que dispersa el gas, donde dicho impulsor se monta sobre un eje hueco que saca gas del volumen de gas de la parte superior del reactor, tres deflectores que se prolongan a través de casi la totalidad del volumen de trabajo de dicho tanque, motores con transmisiones de velocidad variable, y el sello del eje es de tipo mecánico doble con refrigeración.

Preferentemente, el carbonatador es un reactor de tanque de acero Inoxidable 316 y aproximadamente un 7 % de doble pared con refrigeración, con un volumen de intercambiador de calor de 1 m3-,275 m3, un volumen de refrigerante de 56 litros, un área superficial refrigerada de aproximadamente 4 m2, una altura máxima de 1835 mm y un diámetro de 1 mm, donde el calor que se puede retirar es aproximadamente 5 kW/°C, y el intercambiador de calor refrigera el reactor carbonatador completo a 4 °C/h, mientras que el gas se dispersa desde un impulsor montado sobre un eje hueco que saca gas del volumen de gas de la parte superior del reactor, mientras que tres deflectores de 1 mm de ancho se prolongan a través de casi la totalidad del volumen de trabajo, y dicho reactor carbonatador tiene un llenado máximo de 12 mm de altura registrada, los motores tienen nominalmente 3,7 (5 CV) con transmisiones de velocidad variable y una velocidad de giro en rpm de operación habitual de aproximadamente 282, y el volumen de reactor carbonatador con respecto al área superficial refrigerada es aproximadamente ,23 m3/m2, mientras que el sello del eje es de tipo mecánico doble con refrigeración.

En el montaje de la planta Industrial, la solución de metal alcalino o amonio se hace reaccionar preferentemente con el gas de escape que contiene CO2 para producir los correspondientes bicarbonatos/carbonatos para procesamiento adicional en base al control del pH del licor básico. El C2 se alimenta preferentemente al reactor carbonatador y se hace burbujear para reaccionar con la solución básica y producir precipitados de bicarbonatos/carbonatos en la suspensión, y la suspensión se separa preferentemente en un precipitado de bicarbonatos/carbonatos en una torta de filtro y un filtrado en un filtro de suspensión, donde la torta se seca. El producto de bicarbonato se comercializa o bien se procesa adlclonalmente para producir carbonato y una corriente de CO2 puro, donde el carbonato es comercializable. El filtro se recicla de nuevo al licor madre en el reactor carbonatador, que tiene un impacto positivo en la siembra de cristales en las reacciones del reactor carbonatador. El mecanismo cíclico es un nuevo mecanismo que mejora la eficacia y el rendimiento del procedimiento de carbonatación.

Descripción detallada de la invención

La presente Invención se describirá a continuación con detalle por referencia a las siguientes figuras:

Las Figuras 1 a-e muestran una descripción de la planta de procedimiento de acuerdo con la presente invención junto con un diagrama de procedimiento e instrumentación de la planta de depurado de C2 de acuerdo con la presente Invención.

La Figura 2 muestra un diagrama del reactor carbonatador de acuerdo con la presente invención.

El nuevo diseño de planta usa una versión nueva,... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para depurar CO2 de corrientes de gases industriales mediante un reactor carbonatador presurizado cíclico para producir carbonatos/bicarbonatos de alta pureza, y corrientes de CO2 puro, en el que dicho reactor carbonatador comprende un tanque de acero con agitador y paredes dobles refrigeradas, un intercambiador de calor que refrigera el carbonatador, un volumen de refrigerante, un área superficial refrigerada, un impulsor que dispersa el gas, preferentemente tres deflectores que se prolongan a través de casi la totalidad del volumen de trabajo de dicho tanque, motores con transmisiones de velocidad variable, y el sello del eje es preferentemente de tipo mecánico doble con refrigeración, y en el que dicha corriente de gases industriales que Incluye C2 se alimenta al reactor carbonatador y se hace burbujear para reaccionar con una mezcla de hidróxido soluble y carbonatos/bicarbonatos saturados, produciendo precipitados de carbonatos/bicarbonatos de alta pureza en una suspensión, caracterizado porque dicho Impulsor está montado sobre un eje hueco que extrae el gas del volumen de gas de la parte superior del reactor.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho reactor carbonatador es un reactor de tanque de acero inoxidable 316 con agitador y aproximadamente un 7 % de paredes dobles refrigeradas, con un volumen de intercambiador de calor de 1 m3 - ,275 m3, un volumen de refrigerante de 56 litros, un área superficial refrigerada de 4 m2, una altura máxima de 1.835 mm y un diámetro de 1. mm, donde el calor que se puede eliminar es aproximadamente 5 kW/°C, y el refrigerador refrigera el reactor carbonatador completo a 4 °C/h, mientras que el gas se dispersa desde un impulsor montado sobre un eje hueco que extrae gas desde el volumen de gas de la parte superior del reactor, mientras que tres deflectores de 1 mm de ancho se prolongan a través de casi la totalidad del volumen de trabajo, y dichos reactores carbonatadores tienen un llenado máximo de 1.2 mm de altura registrada, los motores tienen nominalmente 3,7 kW (5 CV) con transmisiones de velocidad variable y una velocidad operativa en rpm de aproximadamente 282, y el volumen de reactor carbonatador con respecto al área superficial refrigerada es ,23 m3/m2, mientras que el sello del eje es de tipo mecánico doble con refrigeración.

3. El procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que la totalidad de la mezcla de hidróxido soluble y carbonatos/bicarbonatos saturados se hace reaccionar con el gas de combustión que contiene CO2 para producir carbonatos/bicarbonatos de alta pureza para procesamiento adicional.

4. El procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 - 3, en el que la suspensión se separa en un precipitado de carbonatos/bicarbonatos en una torta de filtro y un filtrado en un filtro de suspensión, donde la torta se seca o se procesa adicionalmente en carbonatos o corriente de CO2 puro.

5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el filtrado se recicla de vuelta al tanque de carbonatos/bicarbonatos saturados o se recicla directamente de vuelta a los reactores Carbonatadores, lo que tiene un impacto positivo en la nucleación de cristales en las reacciones del reactor carbonatador.