Un procedimiento para separar metales pesados de agua en un condensado de gases de combustión de unprocedimiento en el que se elimina dióxido de carbono de una corriente de gases en una planta de generacióneléctrica eléctrica,

comprendiendo el procedimiento las etapas de:

(a) obtener una sal de cloro;

(b) mezclar la sal con agua, vapor o ambos para producir una solución;

(c) someter la solución a electrolisis para producir un hidróxido y gas de cloro;

(d) mezclar una parte del hidróxido con la corriente de gases de combustión para generar productos decarbonato, bicarbonato o una mezcla de productos de carbonato y bicarbonato;

(e) separar dichos productos de carbonato y/o bicarbonato de la mezcla, eliminando el dióxido de carbonode la corriente de gas;

(f) añadir la parte del hidróxido al condensado de gases de combustión para modificar su pH de ácido abásico, dando lugar a la precipitación de metales pesados, y

(g) hacer pasar el condensado a través de un medio de filtración.

Eliminación de dióxido de carbono de corrientes de gas de desecho a través de co-generación de minerales de carbonato y/o bicarbonato

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere de manera general al campo de la eliminación de dióxido de carbono y, de manera colateral con la eliminación, otros contaminantes de corrientes de desecho. De manera más particular, la presente invención se refiere a la eliminación de dióxido de carbono y otros contaminantes de corrientes de desecho a través de la absorción de dióxido de carbono y otros contaminantes de corrientes concentradas de tipo fluido-gas y posteriormente co-generación de materiales de carbonato y bicarbonato que arrastran y neutralizan cualesquiera contaminantes absorbidos.

2. Técnica relacionada

El documento WO 2006/034339 divulga aparatos y procedimientos para la eliminación de CO2 y otros contaminantes de una corriente de gas. El procedimiento descrito en el presente documento comprende la etapa de obtener OH-en una mezcla acuosa y de mezclar ese OH- con la corriente de gas, produciendo de este modo carbonato y/o bicarbonato.

Además, la preocupación doméstica e internacional considerable tanto en el sector privado como en el sector comercial se ha centrado de manera creciente durante las últimas cuatro décadas en las emisiones al aire procedentes de la industria. En particular, la atención se han centrado en los gases de efecto invernadero que presentan la propiedad de afectar la retención del calor solar en la atmósfera, produciendo el "efecto invernadero". El efecto invernadero tiene lugar cuando el calor incidente que procede del sol queda atrapado en la atmósfera y en la hidrosfera de la tierra, aumentando la temperatura media de la atmósfera, la temperatura de los océanos y medidas de temperatura media del planeta Tierra, hasta e incluyendo el punto de cambio climático; existe el consenso general de que el efecto constituye una influencia sobre el balance térmico de la Tierra, aunque las tasas, el alcance de la afección de la combustión de materiales por parte del hombre y el alcance, dirección y magnitud del efecto se encuentran bajo debate. A pesar del debate, parece que existe un acuerdo generalizado de que resulta beneficioso eliminar CO2 (y otras sustancias químicas) de las fuentes de emisión estacionarias siempre que el coste para llevarlo a cabo sea suficientemente pequeño.

Los gases de efecto invernadero están formados de forma predominante por dióxido de carbono y están producidos por las plantas municipales de producción eléctrica y las plantas industriales de generación eléctrica a gran escala, aunque también son producidos en cualquier combustión de carbono (tal como automóviles, deforestación de selvas, combustión simple, etc.) , a pesar de que las emisiones estacionarias más concentradas tienen lugar en las plantas de generación eléctrica eléctrica a lo largo del planeta, lo que hace que la reducción o la eliminación en estos puntos fijos constituya un atractivo para llevar a cabo la tecnología de eliminación. Debido a que la producción eléctrica es la causa principal de las emisiones de gases de efecto invernadero, en los últimos treinta años se han investigado y estudiado de manera intensiva procedimientos tales como reducción de la intensidad de carbono, mejora de la eficacia y acción secuestrante de carbono en el fluido-gas de las plantas de generación eléctrica por varios medios.

La reducción de la intensidad implica el uso alternativo de fuentes eléctrica que procedan del carbono tales como nuclear, hidroeléctrica, fotovoltaica, geotérmica y otras fuentes eléctrica eléctrica para reducir el porcentaje eléctrica producida a través de la combustión exclusiva de carbono. Mientras que estas técnicas de generación eléctrica continúan ganando en términos de producción total eléctrica, se espera que las previsiones de la demanda de electricidad a nivel mundial aumenten a tasas más rápidas que la producción eléctrica a partir de estos procedimientos. Por tanto, se espera que las emisiones de gases de efecto invernadero de carbono aumenten a pesar de la proliferación de las fuentes eléctrica no basadas en el carbono.

De manera general, la mejora de la eficacia se ha centrado en técnicas de mejora de la combustión de carbono a través de precombustión, descarbonización, combustión asistida con oxígeno, etc, en primer lugar reduciendo la cantidad de CO2 producida y posteriormente oxidando todos los contaminantes potenciales tanto como sea posible. De igual forma, la técnica aumenta la cantidad eléctrica generada por emisión de dióxido de carbono liberada para una mejora eficacia. Al tiempo que los pasos en este área han mejorado la eficacia de combustión, existe algo de mejora adicional a obtener a partir del presente campo de esfuerzo.

Los intentos de secuestro de carbono (en la forma inicial de CO2 gaseoso) han generado muchas técnicas variadas, que de manera general se pueden clasificar en sistemas geológicos, terrestres y oceánicos. Principalmente estás técnicas están centradas en el transporte del dióxido de carbono generado hasta los puntos físicos y la inyección del dióxido de carbono en el interior de los depósitos geológicos, de suelo u oceánicos. Cada una de estas técnicas secuestrantes implican costes elevados relativos a la preparación de CO2 para el transporte, la consecución del transporte y la puesta en práctica de la inyección en el interior del "banco de carbono". Como tal, de manera general, estas técnicas no son viables económicamente y en muchos casos consumen más energía que el carbono original producido.

El secuestro de carbono también puede incluir varios procedimientos industriales que incluyen el lavado, membranas, O2 de bajo coste e hidratos. No obstante, cada una de estas tecnologías sufren debido al aumento de los costes de inversión de la planta hasta niveles no rentables, y el efecto de la captura de CO2 sobre el coste de la electricidad es prohibitivo.

No se pretende que los inconvenientes referenciados sean exhaustivos, sino que se encuentran entre los muchos que tienden a perjudicar la eficacia de las técnicas previamente conocidas para la eliminación de dióxido de carbono procedente de corrientes de desecho; no obstante, los mencionados en el presente documento son suficientes para demostrar que las metodologías que aparecen en la técnica todavía no resultan satisfactorias y que existe una necesidad importante en cuanto a las técnicas descritas y reivindicadas en la presente divulgación.

Sumario

Una realización descrita en el presente documento se refiere a procedimientos para la eliminación de una cantidad inicial de dióxido de carbono de una corriente de gas que comprende: obtener un hidróxido en una mezcla acuosa; obtener cloro; mezclar el hidróxido con la corriente de gas para generar productos de carbonato, productos de bicarbonato, o una mezcla de productos de carbonato y bicarbonato, separar dichos productos de carbonato y/o bicarbonato de la mezcla, eliminar una parte de la cantidad inicial de dióxido de carbono de la corriente de gas; combinar el cloro con agua para formar ácido hipocloroso; desintegrar el ácido hipocloroso para formar un ácido clorhídrico y oxígeno; y combinar el ácido clorhídrico con carbonato de calcio para formar cloruro de calcio y una cantidad reducida de dióxido de carbono. En otras realizaciones, el procedimiento además comprende obtener hidrógeno, y someter el hidrógeno a combustión en una planta de generación eléctrica. En algunas realizaciones, la cantidad reducida de dióxido de carbono es la mitad de la cantidad inicial de dióxido de carbono. En otra realización, el hidróxido es hidróxido de sodio.

Otras realizaciones se refieren a un procedimiento para eliminar una cantidad inicial de dióxido de carbono de una corriente gaseosa que comprende: obtener un hidróxido en una mezcla acuosa; ácido clorhídrico; mezclar el hidróxido con la corriente gaseosa para generar productos de carbonato, productos de bicarbonato o una mezcla de productos de carbonato y bicarbonato; y separar dichos productos de carbonato y/o bicarbonato de la mezcla, eliminando de este modo una parte de la cantidad inicial de dióxido de carbono de la corriente gaseosa. En algunas realizaciones el procedimiento además comprende obtener hidrógeno; y someter a combustión el hidrógeno en una planta de generación eléctrica eléctrica. En otra realización, la cantidad reducida de dióxido de carbono es la mitad de la cantidad inicial de dióxido de carbono. En otra realización, el hidróxido es... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para separar metales pesados de agua en un condensado de gases de combustión de un procedimiento en el que se elimina dióxido de carbono de una corriente de gases en una planta de generación eléctrica eléctrica, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

(a) obtener una sal de cloro;

(b) mezclar la sal con agua, vapor o ambos para producir una solución;

(c) someter la solución a electrolisis para producir un hidróxido y gas de cloro;

(d) mezclar una parte del hidróxido con la corriente de gases de combustión para generar productos de carbonato, bicarbonato o una mezcla de productos de carbonato y bicarbonato;

(e) separar dichos productos de carbonato y/o bicarbonato de la mezcla, eliminando el dióxido de carbono de la corriente de gas;

(f) añadir la parte del hidróxido al condensado de gases de combustión para modificar su pH de ácido a básico, dando lugar a la precipitación de metales pesados, y

(g) hacer pasar el condensado a través de un medio de filtración.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la sal de cloruro es cloruro de sodio.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el medio de filtración comprende carbón activado.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el condensado se alimenta por gravedad a través del medio de filtración.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el condensado se bombea de forma activa a través del medio de 20 filtración.

FIG. 2B

FIG. 2C

toneladas de carbón (12) al año 25, 5kg de carbono por millón de btu — 10k tasa de 7446000

toneladas of C02 al año calor de plantas de carbón

1 El valor para los moles de O2 se calcula a partir de la combustión de carbono, azufre e hidrógeno 1, 1 veces 2 Se asume que la fracción molar de N2 que reacciona para formar NOX es 0, 0005 3 Se asume que los moles de NO2 son 4 veces los moles de NO.

Fig. 9B

CARGA PROCEDIMIENTO DE DESCARBONATADOR Y REQUERIMIENTOS DE SOSA CÁUSTICA DE INTERMEDIO 25, 5kg de carbón por millon de btu — plantas de carbón de tasa de calor de 10 k 2233800 toneladas de carbono (12) al año 7446000 toneladas de C02 al año 100, 001% del valor de referencia de EIA

FIG. 9C

CARGA Y REQUISISTOS DE LA SECCIÓN DE ELECTROLISIS Salida de electrolisis

Corriente de entrada de electrolisis = (moles/h) x (96.485 culombios/mol) x (1h/3600 s) / (0, 97 eficacia de corriente) = Corriente (Amperios)

mat. estequiometría Requerimientos del equipamiento de electrolisis

NaCL + aHCL + H20 —> NaOH + (1/2+a/2) H2 + (1/2 + a/2) CI2

169.233.808 kg-mol de NaOH preparado cada año 93078594, 15 kg-mol de H2/año (incluye protonación)

2 kg H2 por mol de H2 186157188, 3 kgs-H2 al año 186157, 1883 Tm de H2 al año FIG. 9D

CÁLCULO DE CALOR OBTENIDO A PARTIR DE RESIDUOS

g-h k/h Hc Detla T KJ calor/h (930-150) CO2 0, 16 198 8730, 159 8, 730159 0, 78 780 5311, 429 N2 0, 8 1041, 667 29166, 67 29, 16667 1, 039 780 23637, 25 Total 1240 37897 38

28949 kJ/h de calor % recuperación a partir de procedimiento de Rakine/nh3 (este es un valor conservativo) 7237, 17 kJ/h de calor convertido en electricidad CC 1, 05435 kJ/BTU

0, 948452 BTU/kJ 6864, 106 BTU/h convertido en electricidad CC 0, 000293 kw-h/BTU

2, 0111833 kW-h generado En base a 1 h

2, 01 kw-h generado 27777, 78 litros de gas procesado 29, 16667 kg de CO2 absorbido 8 kg de NaOH producido para absorberlo En base a 1 tonelada de NaOH 126 factor de anterior 253, 409 kw-h/ tonelada de NaOH generado a partir de calor de desecho FIG. 9E

BALANCE ELÉCTRICA / EFICACIA ECOLÓGICA Otras medidas clave Voltaje de la célula, sin contar optimizaciones 2, 1 resultado experimental Proporción molar reaccionante/carbono (operación) 1 resultante experimental Carbón (1) o Gas (0) 1 carbón/planta de producción eléctrica eléctrica de vapor Eficacia de Retorno de Hidrógeno 85 % (15 % eléctrica de hidrógeno consumida en compresión) . H2

comprimido suministrado al mercado BALANCE ENERGÉTICO

kw-h/año (generación) 8.760.000.000 100 % kw-h/año (electrolisis) -9.819.559.059 -112 % kw-h/año (contenido energético de H2 a 6.171.110.792 70 %

eficacia) kw-h/año (calor de desecho CC) 1.715.415.117 20 % Energía inc. hasta 100 % -1.933.033.150 22% Max CO2 eliminable SOLUCIÓN: ALIMENTADO CON GENERACIÓN ELÉCTRICA QUE PRODUCE CO2

1643093079 Suplemento de CO2 producido (XtonCO2 energía/energía) 18 % de CO2 total (por medio de cálculo de primera iteración) 82 % de porcentaje total eléctrica consumida (primera iteración)

4, 532 (oCO2/oE) 22 % eléctrica requerida para absorber/convertir 100 % de CO2 de la planta SOLUCIÓN: ALIMENTADO CON GENERACIÓN ELÉCTRICA QUE NO PRODUCE CO2 Cero Suplemento de CO2 producido del total de CO2 (por medio de cálculo de primera iteración) 100 % reducción de CO2 (de la ecuación) 18 % de porcentaje total eléctrica consumida (primera iteración)

5, 532 (oCO2/oE) 18 % eléctrica requerida para absorber/convertir 100 % de CO2 de la planta FIG. 9F

EFICACIA ECOLÓGICA DE VARIAS PLANTAS ELÉCTRICA MODELIZADAS QUE INCORPORAN PROCEDIMIENTOS DE ELIMINACIÓN DE CO2

FIG. 10