Procedimiento de secuestro de dióxido de carbono.

Un método para eliminar dióxido de carbono de una corriente de fluido que comprende dióxido de carbono,

comprendiendo el método:

reducir una cantidad de dióxido de carbono en la corriente (22) de fluido poniendo en contacto la corriente de fluidocon un material (16) de lavado, comprendiendo el material de suspensión de lavado un primer componente (10), unsegundo componente (12) y agua (14), en el que el primer componente es distinto del segundo componente, en elque, el primer componente comprende óxido de calcio e iones de metal alcalino en forma de óxido de sodio y/uóxido de potasio y el segundo componente comprende una escoria con uno o más compuestos de silicato reactivos,caracterizado por que el segundo componente comprende un material seleccionado del grupo que consiste en:escoria de alto horno enfriada con aire, escoria de alto horno granulada, escoria de alto horno granulada molida,escoria de alto horno expandida y/o peletizada, escoria de acero de horno de oxígeno básico, escoria de acero dehorno de corazón abierto, escoria de acero de horno de arco eléctrico y mezclas de los mismos.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2007/005976.

Solicitante: C-Quest Technologies International LLC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 2830 S.W. 43rd Street Cape Coral FL 33914 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: COMRIE, DOUGLAS, C..

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D47/02 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B; aparato de vórtice B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › B01D 47/00 Separación de partículas dispersas en el aire, gases o vapores utilizando un líquido como agente de separación (B01D 45/10 tiene prioridad; columnas de fraccionamiento o sus elementos B01D 3/16). › por paso del aire, del gas o del vapor sobre o a través de un baño líquido.

PDF original: ES-2440804_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento de secuestro de dióxido de carbono Campo La presente descripción se refiere a procedimientos de reducción de emisiones y en particular, a procedimientos que secuestran dióxido de carbono de corrientes de fluido que contienen dióxido de carbono.

En diversos aspectos, la presente descripción proporciona métodos para secuestrar dióxido de carbono como contaminante presente en una corriente de fluido de efluente industrial que contiene dióxido de carbono. En un aspecto, un método comprende reducir una cantidad de dióxido de carbono en la corriente de fluido poniendo en contacto la corriente con un material de lavado. El material de lavado comprende un primer componente y un segundo componente. En algunos aspectos, la reacción se realiza en presencia de agua (por ejemplo, en suspensión o formas semi-secas) . El primer componente es distinto del segundo componente. Además, el primer componente comprende una fuente de óxido de calcio y una fuente de iones de metal alcalino y el segundo componente comprende una escoria con uno o más compuestos de silicato reactivos.

Antecedentes

Las afirmaciones en esta sección proporcionan simplemente información de los antecedentes referida a la presente descripción y pueden no constituir técnica anterior.

Se cree que el cambio climático global (es decir, el calentamiento global) es debido a emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero. La representación con modelo de los efectos de calentamiento global predice aumentos globales en la temperatura y los niveles del mar, desplazamientos en modelos atmosféricos y sucesos atmosféricos más extremos, incluyendo inundación y sequías. Los gases de efecto invernadero incluyen dióxido de carbono, metano, óxido nitroso, vapor de agua, ozono y perfluorocarbonos/clorofluorocarbonos. Se ha estimado que el dióxido de carbono justifica aproximadamente el 84% de las emisiones de gases de efecto invernadero en los Estados Unidos en 2.000. La proporción de emisiones de dióxido de carbono (CO2) y otros contaminantes del aire peligrosos está muy correlacionada con el crecimiento tanto económico como industrial y ha aumentado de manera significativa desde mediados de los años 80. Se genera típicamente CO2 por combustión de hidrocarburos, combustibles fósiles y/o por diversos procedimientos industriales que generan subproducto de dióxido de carbono, incluyendo en la producción de cemento, cal, hierro y acero. La Agencia de Protección Medioambiental de los Estados Unidos (EPA, por sus siglas en inglés) y el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático de los Estados Unidos (IPCC, por sus siglas en inglés) clasifican las emisiones basándose en combustión de combustible (que en su mayoría incluye vehículos a motor y centrales eléctricas) y otras fuentes industriales. El 97% de las emisiones de CO2 antropogénicas en los Estados Unidos se atribuye a fuentes de combustión de combustibles fósiles, tales como centrales eléctricas, incineradoras y vehículos a motor. Otras fuentes localizadas significativas de dióxido de carbono incluyen fabricantes de cemento, cal e hierro/acero, todos los cuales generan abundante CO2 durante el tratamiento, tanto como subproducto de reacción como por combustión de combustibles hidrocarbonados.

Además de ser un gas de efecto invernadero no deseable, el CO2 presenta el potencial de crear problemas operacionales y económicos, ya que es un diluyente sin ningún valor de combustible. Es un gas ácido y puede causar problemas de corrosión en presencia de agua, creando ácido carbónico que puede ser bastante corrosivo para algunas aleaciones.

Por tratados internacionales, tales como el Protocolo de Kyoto, numerosas naciones se han comprometido a reducir las emisiones de diversos gases de efecto invernadero, incluyendo CO2. En los Estados Unidos, se han centrado mucho tradicionalmente en desarrollar equipo para reducir con eficacia las emisiones contaminantes del aire regulados, tales como materia en forma de partículas, óxidos de azufre y óxidos de nitrógeno. Sin embargo, el desarrollo de tecnología de reducción para emisiones de CO2 no reguladas se ha quedado atrás de otras tecnologías de control. Sin embargo, como diversas naciones ponen en marcha regulaciones y programas comerciales que restringen la generación de diversos gases de efecto invernadero, en particular CO2, hay una incipiente necesidad de tecnologías de reducción de CO2 más eficaces y económicas.

Se han propuesto muchos procedimientos para la eliminación de dióxido de carbono de corrientes gaseosas o aire.

La Patente Internacional WO 93/20013 desvela un procedimiento para reducir SOx, NOx y CO2 de una mezcla gaseosa con mayores eficacias y menos impacto medioambiental. Para lavado, el procedimiento utiliza lodo de desecho y/o agua de procedimientos industriales, tales como los lodos producidos en la reacción de sosa y cal con agua de mar, disolución marina, aguas salobres, de río, de lago, de pozo o residual.

La Patente Internacional WO 2005/108297 presenta una solución diferente que implica captura de dióxido de carbono, por ejemplo de aire ambiental, por un procedimiento que comprende disolver un silicato que soporta magnesio en un ácido acuoso para formar una disolución ácida. La disolución ácida formada contiene sales de magnesio disueltas, así como alguna sílice y sales de hierro disueltas. La disolución ácida se neutraliza para eliminar

sílice disuelta y las sales de hierro disueltas se precipitan como óxidos y/u hidróxidos de hierro. Después se precipita un componente de magnesio. Según un aspecto del método, las sales de magnesio en la disolución se transforman en sales de amonio por precipitación de magnesio por la adición de reactivos que contienen amoníaco. Los componentes de magnesio precipitados se carbonatan para unir dióxido de carbono. También se desvela un método para secuestrar dióxido de carbono del océano que usa un hidróxido de metal, por ejemplo hidróxido de magnesio o calcio, que se disuelve en la superficie del océano. Así, se puede atrapar dióxido de carbono del aire en la capa de la superficie del océano.

La Patente de EE.UU. 2004/0129181 describe un procedimiento para producción de clínker de cemento incluyendo control de las emisiones de dióxido de carbono por un método que implica catalizar la hidratación de dióxido de carbono en una disolución de iones bicarbonato e iones hidrógeno. Los iones bicarbonato se hacen reaccionar con iones Ca2+ obtenidos de la disolución de CaCl2, polvo de horno de secado de cemento o sales de mar.

Los métodos existentes para la eliminación de CO2 de corrientes gaseosas incluyen absorción/adsorción química con sistemas de disolventes particulares (lavado de aminas) , separación de membrana, fraccionamiento criogénico y/o adsorción usando tamices moleculares. En sistemas desechables, el material o los materiales activos realizarán un solo pase por el reactor/depurador y se desechan después. Los sistemas de un solo uso son menos deseables debido al gasto añadido y al mantenimiento asociado a la eliminación de cantidades mayores de material activo usado. Se diseñan sistemas regenerativos para regenerar el material activo, haciéndolo adecuado para posteriores pases productivos por el reactor. Los tamices moleculares, tales como zeolitas y carbón activado, se usan en sistemas de adsorción por oscilación de presión (PSA) o de adsorción por oscilación de temperatura, regenerativos, que separan mezclas gaseosas por adsorción selectiva de uno o más de los gases a alta presión y/o baja temperatura, para eliminar los componentes no deseados de una corriente de gases. Las impurezas capturadas se desorben después disminuyendo la presión, o aumentando la temperatura, del sistema adsorbente (así el sistema "oscila" de una presión alta a baja o una temperatura baja a alta) . La etapa de desorción regenera el material adsorbente para reutilización durante la etapa de adsorción posterior. Los sistemas PSA comprenden típicamente diversos lechos de adsorción, por los que se hace pasar la corriente de gases, permitiendo la separación de las especies gaseosas seleccionadas. Cada uno de los procedimientos anteriores presenta desventajas, incluyendo altas inversiones de capital y costes de operación, así como capacidad de rendimiento relativamente pequeña y baja eficacia de eliminación en algunos casos. Dichos sistemas son de coste potencialmente prohibitivo para diversas aplicaciones, en particular para instalaciones de producción de alto rendimiento que generan grandes cantidades de dióxido de carbono y otras emisiones.

Así, hay una necesidad de procedimientos que reduzcan las emisiones de CO2 de gases de escape de fuentes fijas de una... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para eliminar dióxido de carbono de una corriente de fluido que comprende dióxido de carbono, comprendiendo el método:

reducir una cantidad de dióxido de carbono en la corriente (22) de fluido poniendo en contacto la corriente de fluido con un material (16) de lavado, comprendiendo el material de suspensión de lavado un primer componente (10) , un segundo componente (12) y agua (14) , en el que el primer componente es distinto del segundo componente, en el que, el primer componente comprende óxido de calcio e iones de metal alcalino en forma de óxido de sodio y/u óxido de potasio y el segundo componente comprende una escoria con uno o más compuestos de silicato reactivos, caracterizado por que el segundo componente comprende un material seleccionado del grupo que consiste en: escoria de alto horno enfriada con aire, escoria de alto horno granulada, escoria de alto horno granulada molida, escoria de alto horno expandida y/o peletizada, escoria de acero de horno de oxígeno básico, escoria de acero de horno de corazón abierto, escoria de acero de horno de arco eléctrico y mezclas de los mismos.

2. El método según la reivindicación 1, en el que la corriente de fluido comprende uno o más contaminantes del aire adicionales además del dióxido de carbono, en el que la puesta en contacto con el material de lavado reduce una cantidad de uno o más contaminantes del aire adicionales en la corriente de fluido, en el que uno o más contaminantes del aire adicionales son seleccionados del grupo que consiste en: monóxido de carbono, clorofluorocarbonos, ácido clorhídrico, óxidos nitrosos, óxidos de azufre, materia en forma de partículas, compuestos orgánicos volátiles, compuestos en aerosol, mercurio, plomo, amoníaco, ozono y mezclas de los mismos.

3. El método según la reivindicación 1, en el que el material de lavado tiene un pH de 9 o mayor y en el que los iones de metal alcalino contribuyen a aumentar un pH del material de lavado y aumentar de ese modo una velocidad de reacción del dióxido de carbono con el material de lavado.

4. El método según la reivindicación 1, en el que la puesta en contacto tiene lugar a menos de o igual a 100°C.

5. El método según la reivindicación 1, que comprende un procedimiento continuo, en el que la corriente de fluido se pone en contacto de manera continua con la composición de lavado para lograr la cantidad reducida de dióxido de carbono y después de la puesta en contacto se genera un material de lavado usado, en el que el método comprende además combinar el material de lavado usado con material de lavado fresco previamente a puesta en contacto posterior con la corriente de fluido.

6. El método según la reivindicación 1, en el que la corriente de fluido que comprende dióxido de carbono es una corriente de efluente generada por una fuente de combustión.

. El método según la reivindicación 1, en el que la corriente de fluido se genera por uno o más de: calderas, hornos, incineradoras, hornos de secado de cemento y hornos de secado de cal.

8. El método según la reivindicación 1, en el que el primer componente comprende un material seleccionado del grupo que consiste en: polvo de horno de secado de cemento, polvo de horno de secado de cal, cal de remolacha azucarera, polvo de clínker, cal apagada, cal viva y mezclas de los mismos.

9. El método según la reivindicación 1, en el que el primer componente comprende polvo de horno de secado de cemento (CKD) y el segundo componente comprende una escoria de acero inoxidable.

10. El método según la reivindicación 1, en el que una relación del primer componente al segundo componente en el material de lavado es 10:1 a 1:10.

11. El método según la reivindicación 1, en el que la relación molar de calcio (Ca) a silicio (Si) en el material de lavado es 1: 1 a 10:1.

12. El método según la reivindicación 1, en el que el agua en el material de lavado está presente en 15% en peso a 85% en peso.

13. El método según la reivindicación 1, en el que el primer componente comprende uno o más ingredientes activos seleccionados del grupo que consiste en: CaO, Na2O, K2O y mezclas de los mismos, en el que una cantidad total del ingrediente activo presente en el material de lavado es aproximadamente 30% a aproximadamente 60% en peso.

14. El método según la reivindicación 1, en el que la puesta en contacto tiene lugar en un reactor de lecho fluidizado, un reactor de lecho en suspensión, un depurador venturi, un depurador de torres de atomización, un reactor depurador empaquetado, un reactor tanque con agitación continua y combinaciones de los mismos.

15. El método según la reivindicación 1, en el que el segundo componente comprende dióxido de silicio (SiO2) en más de o igual a 25% en peso.


 

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