Sistema para la eliminación del CO{sub,2} generado en una planta de producción de energía eléctrica obtenida mediante la combustión de carbón.

Introducimos una corriente de aire pobre con O{sub,2} al 14% (1) en un horno de combustión (2), lo pasamos por filtro (3) NaHCO{sub,3} para partículas y es conducido a cámara superior (4) llegando gases CO, CO{sub,2}, NOx y SOx, que son conducidos (5) a intercambiador de calor que generan energía eléctrica (6).Gases recuperados, pasan (7) a reactor (8), a 160º centígrados y 8 y 9 bares de presión con NaOH y CO que precipita en NaOOCH sólido.Resto de gases por tubería (9) donde, el 50% del CO{sub,2} a corriente aire inicial (1) y otro 50% va a depósito (10) conteniendo NaOH en disolución acuosa e introducimos, el CO{sub,2}, NOx y SOx, que al reaccionar resulta NaHCO{sub,3} y en cantidades residuales, NaNO{sub,3} y Na{sub,2}SO{sub,4}

Sistema para la eliminación del CO₂ generado en una planta de producción de energía eléctrica obtenida mediante la combustión de carbón.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un sistema que elimine la contaminación de los gases emitidos a la atmósfera por la combustión del carbón, mediante su fijación en una materia inorgánica inerte. Es importante que exista un desarrollo energético en la sociedad que sea sostenible y ecológico y acorde con la conservación del medioambiente, buscando sistemas ó procesos que permitan que fuentes de energía poco eficientes por su alta contaminación medioambiental como es el carbón, aporten una parte de la generación de energía que necesita el sistema, con el menor coste medioambiental posible en la producción de dicha energía.

Una de las principales fuentes para la obtención de energía eléctrica ha sido históricamente el consumo de carbón. Efectivamente, con la energía térmica producida por la combustión del carbón se alimenta a una caldera de vapor convencional, que a su vez acciona una turbina la cual es la generadora de la energía eléctrica. Este sistema de todos conocidos, ha ido desapareciendo como fuente de producción de energía eléctrica, habiendo sido sustituido por otros sistemas menos contaminantes, como los hidrocarburos y el gas natural.

El presente sistema supone un avance cualitativo en los procesos conocidos hasta ahora, dado que permite eliminar todas las emisiones de los gases producidos por la combustión del carbón, mediante su fijación en materias inorgánicas inertes, como son el formiato sódico, bicarbonato sódico, sulfato sódico y nitrato sódico. Efectivamente la combustión del carbón como sistema para la obtención de energía eléctrica, ha sido una fuente generadora de CO₂ - dióxido de carbono -, NOx - óxido de nitrógeno - y SOx - óxido de azufre - en cantidades alarmantes. Visto esto, resulta fundamental para el desarrollo energético de la sociedad, estudiar y plantear nuevos sistemas que permitan reducir e incluso eliminar las emisiones de CO₂ - dióxido de carbono -, NOx - óxido de nitrógeno - y SOx - óxido de azufre - y en consecuencia una menor o nula contaminación medioambiental en la obtención energía.

Dentro de la búsqueda de nuevos métodos para reducir la contaminación medioambiental producida por los gases procedentes de la combustión del carbón para la generación de energía eléctrica, es donde debemos de encuadrar este nuevo proceso.

Objeto de la invención

La eliminación de los gases procedentes de la combustión del carbón que se emplea para la producción de energía eléctrica, es una de las prioridades a nivel científico, que tiene por finalidad paliar los efectos negativos que producen el vertido de dichos gases a la atmósfera, como es el efecto invernadero.

Son conocidos los numerosos procesos tecnológicos que existen para capturar y eliminar los gases contaminantes producidos por la combustión del carbón. Entre ellos, la eliminación del los gases que contienen oxido de nitrógeno y de azufre, mediante un proceso de filtración con carbono activado y carbonato cálcico micronizado. La eliminación de estos gases contaminantes, esta contrastada y es eficiente en el estado de la tecnología actual.

Mayor dificultad tecnológica presenta la eliminación de dióxido de carbono y el monóxido de carbono, cuya presencia y volumen en la combustión del carbón es muy superior a los óxidos de nitrógeno y de azufre.

Los sistemas de eliminación de dióxido y monóxido de carbono, consisten principalmente en purificar dichos gases, para posteriormente almacenarlos. Para el proceso de eliminación del monóxido de carbón, se hace reaccionar con el oxigeno del aire, para producir dióxido de carbono. El dióxido de carbono, se purifica mediante un filtro de aminas, lo cual permite almacenarlo puro en bolsas de gas agotadas ó en formaciones geológicas subterráneas.

Para evitar los inconvenientes del almacenamiento y transporte del dióxido de carbono y monóxido de carbono, el titular de la invención, ha desarrollado un sistema que permite que los gases contaminantes producidos en la combustión del carbón, sean eliminados y transformados en formiato sódico y bicarbonato sódico, y en cantidades ínfimas, en nitrato sódico y sulfato sódico.

Este sistema por su simplicidad y eficacia nos permite recuperar una de las formas tradicionales y más económicas, actualmente, en la generación de energía eléctrica, dado la importancia de las reservas mundiales de carbón.

Descripción de la invención

En un horno introduciremos carbón para su combustión. Con el objetivo de producir una combustión pobre en oxigeno, mezclaremos el aire con dióxido de carbono, en la proporción necesaria para obtener un aire que contenga un porcentaje del catorce por cien de oxigeno. Para eliminar los volátiles e impurezas de los gases de combustión, utilizamos un filtro de bicarbonato sódico Dichos gases los hacemos pasar de nuevo por otro filtro de Níquel, que actúa como catalizador, para obtener un mayor porcentaje de monóxido de carbono. Con este proceso conseguimos que el cincuenta por cien de los gases sean monóxido de carbono y el otro cincuenta por cien de dióxido de carbono, además de los óxidos de nitrógeno y de azufre en una mínima fracción.

Los gases a alta temperatura son conducidos a un intercambiador de calor, para mediante una caldera de vapor producir vapor a alta temperatura y presión, que turbinado produce energía eléctrica.

Los gases, a la salida de la turbina tienen una temperatura de 160 grados centígrados. Con esta temperatura y a una presión entre 8 y 9 bares, los hacemos reaccionar con hidróxido sódico en fase de gas, para formar formiato sódico Una vez capturado el monóxido de carbono, en forma de formiato sódico, los gases restantes, compuesto por dióxido de carbono, oxido de nitrógeno y oxido de azufre, los hacemos reaccionar con hidróxido sódico en disolución acuosa, para que en su reacción se forme bicarbonato sódico, nitrato sódico y sulfato sódico.

Breve enunciado de la figura

La Figura número 1 representa los elementos que intervienen en el sistema donde (1) representa la tubería por la cual introducimos en el interior del horno la corriente de aire "pobre" con un 14% de O₂. (2) representa el horno donde se produce la combustión del carbón. (3) Representa el filtro de NaHCO₃ - bicarbonato sódico - por el que pasan los gases de la combustión del carbón y con la utilización de un catalizador de Ni - níquel - son conducidos a la cámara situada en la parte superior del horno (2). (4) Representa la cámara superior del horno (2) los gases CO - monóxido de carbono - CO₂ - dióxido de carbono -, NOx - óxido de nitrógeno - y SOx - óxidos de azufre -. (5) Representa la tubería de conducción de los gases concentrados en la cámara superior (4) del horno, hasta la instalación del intercambiador de calor o caldera de vapor y turbina generadora de la energía eléctrica (6). (7) Representa la tubería por la cual se recuperan los gases de monóxido de carbono - CO -, dióxido de carbono - CO₂ -, óxido de nitrógeno - NOx -, óxidos de azufre - SOx -, una vez cumplida su función de ceder la energía calorífica para el funcionamiento de la instalación de caldera y turbina. (8) Representa el reactor en el cual introducimos los gases recuperados por la tubería (7) a una temperatura estimada de 160ºC y entre 8 y 9 bares de presión que disponemos de una cantidad de - NaOH - hidróxido sódico en estado gaseoso, reacciona con el - CO - monóxido de carbono - que precipita en forma de formiato sódico NaOOCH - en estado sólido, el cual es recogido por boca de salida, situada en el fondo del reactor (8). (9) Representa la tubería de salida del reactor que recoge el resto de los gases que han quedado tras la reacción anterior. Esta tubería (9) tiene una doble función ya que el 50% del CO₂ - dióxido de carbono - lo conduciremos de nuevo hasta la tubería (1) que alimenta de aire enrarecido al horno (2) y el 50% restante del CO₂ - dióxido de carbono - y el resto de los gases NOx - óxidos de nitrógeno - y SOx - óxido de azufre - que recuperamos del reactor, lo conducimos (9) hasta un nuevo depósito (10) donde previamente habremos preparado una solución acuosa de NaOH - hidróxido sódico en el cual introducimos el resto de la corriente de aire conteniendo el CO₂...

1. Sistema para la eliminación del CO₂ generado en una planta de producción de energía eléctrica obtenida mediante la combustión de carbón, que se caracteriza, en una primera fase, por la combustión del carbón con aire pobre en oxigeno, mezclando el aire con dióxido de carbono, en la proporción necesaria para obtener un aire que contenga un porcentaje del catorce por cien de oxigeno, para la obtención de gases que mayoritariamente estén compuesto por monóxido de carbono. Los gases procedentes del horno de combustión de carbón, a una temperatura superior a 540ºC, son conducidos a un intercambiador de calor ó caldera de vapor, para producir vapor de agua a alta presión, que turbinado produce energía eléctrica. En una segunda fase, se hace reaccionar el monóxido de carbono -CO- con el hidróxido sódico -NaOH- en forma de gas, a una temperatura de 160ºC y una presión entre 8 y 9 bares para formar formiato sódico, que se recoge en estado sólido, con la siguiente reacción:

CO+NaOH---H-COO-Na.

Los gases restantes compuestos por dióxido de carbono -CO₂-, óxidos de nitrógeno -NOx-, óxidos de azufre -SOx- se hacen reaccionar hidróxido sódico -(NaOH)- en disolución acuosa, para formar bicarbonato sódico, nitrato sódico y sulfato sódico.