Procedimiento mejorado para la absorción de CO2.

Un procedimiento para retirar el CO2 de un gas de escape procedente de la combustión de material carbonado,

procedimiento en el que el gas de escape se lleva en flujo a contracorriente con un absorbente líquido de CO2, quees una solución acuosa de aminas, en una sección de contacto de una columna de absorción, para producir un gasde escape empobrecido en CO2 que se libera a la atmósfera y un absorbente rico en CO2 que se extrae de lacolumna de absorción, en el que el gas de escape que se introduce en la columna de absorción comprende oxígeno,no está saturado con agua y está a una temperatura por encima de 90 °C y en el que el gas de escape se enfría porevaporación de agua del absorbente que fluye a contracorriente para saturar el gas de escape en una parte inferiorde la sección de contacto de la columna de absorción.

Procedimiento mejorado para la absorción de CO2

Campo técnico

La presente invención se refiere al campo de la captura de CO2 de una mezcla gaseosa. Más específicamente la presente invención se refiere a la captura de CO2 de un gas de escape procedente de la combustión de un material carbonado. Aún más específicamente la presente invención se refiere a un procedimiento mejorado para el enfriamiento y absorción de CO2 de un gas de combustión.

Antecedentes El continuo crecimiento de la combustión de combustibles fósiles, tales como el carbón, gas natural y petróleo, durante los últimos siglos ha producido un aumento de la concentración de CO2 en la atmósfera. La concentración creciente de CO2 ha generado preocupación debido al efecto invernadero provocado por el CO2. Se sospecha que el efecto invernadero ya ha causado al menos algunos de los cambios en el clima que se han observado en las últimas décadas, y según modelos de simulación se sospecha que provoca incluso más cambios y cambios potencialmente drásticos en el clima de la tierra.

Esto ha provocado el llamamiento a la acción por parte de científicos, ecologistas y políticos de todo el mundo, para estabilizar o incluso reducir el vertido de CO2 procedente de la combustión de combustibles fósiles a la atmósfera. Esto se puede conseguir capturando y depositando de forma segura el CO2 de los gases de escape de las plantas de energía térmica y otras plantas en las que se queman combustibles fósiles.

El CO2 capturado se puede inyectar en formaciones subterráneas tales como acuíferos, o pozos petrolíferos para mejorar la recuperación de petróleo o en pozos petrolíferos o gasíferos agotados para su deposición. Los ensayos indican que el CO2 permanece en la formación subterránea durante miles de años y no se libera a la atmósfera.

La captura del CO2 de un gas mediante absorción es muy conocida y se lleva utilizando décadas, por ejemplo, la retirada del CO2 (y otros gases ácidos) del gas natural producido en campos de gas. Los absorbentes utilizados o sugeridos en la técnica anterior han sido diversas soluciones alcalinas acuosas, tales como carbonato de potasio, véase por ejemplo, el documento de EE.UU. 4.528.811, y diferentes aminas, véase por ejemplo, el documento de EE.UU. 4.112.051, EE.UU. 4.397.660 y EE.UU. 5.061.465. La separación del CO2 del gas de escape de plantas de energía térmica por medio de una solución de amina se conoce por ejemplo del documento de EE.UU. 4.942.734.

El documento de EE.UU. 4.079.117 desvela un procedimiento para retirar el CO2 de un gas de proceso que no comprende oxígeno, procedimiento en el que el gas se lleva en flujo a contracorriente con un absorbente líquido de CO2, que es una solución acuosa de aminas, en una sección de contacto de una columna de absorción, para producir un gas de escape empobrecido en CO2 que se libera a la atmósfera y un absorbente rico en CO2 que se extrae de la columna de absorción, en el que el gas de escape que no está saturado con agua se introduce en la columna de absorción a una temperatura por encima de 90 °C y el gas de escape se enfría por evaporación de agua del absorbente que fluye a contracorriente para saturar el gas de escape en una parte inferior de una sección de contacto de la columna de absorción.

Lo habitual para estas soluciones que capturan CO2 es que la mezcla gaseosa a separar se introduzca a contracorriente respecto al absorbente acuoso en una columna de absorción. El gas que sale de la columna de absorción está empobrecido en CO2 (o gas ácido empobrecido) , mientras que el CO2 (u otro gas ácido) sale de la columna de absorción junto con el absorbente. El absorbente se regenera en la columna de regeneración y se devuelve a la columna de absorción. La amina se regenera por arrastre de la solución amina con vapor en la columna de regeneración. El vapor se regenera en el calderín en la base de la columna.

Como se ha ilustrado anteriormente, el CO2 como tal es muy conocido en la técnica. No obstante, hay una necesidad de introducir varias mejoras en el proceso de captura de CO2 para hacer que las plantas de energía térmica sin emisiones de CO2 o con bajas emisiones de CO2 sean económicamente rentables.

Las plantas para la captura de CO2 son construcciones relativamente grandes, complejas y caras. Por tanto se desea reducir el tamaño, la complejidad y el coste de las plantas.

La captura de CO2 se realiza a expensas de la eficacia de una planta de energía termoeléctrica que utiliza combustibles fósiles, de forma que se reduce la producción de energía eléctrica y/o el calor a temperatura media de la planta de energía termoeléctrica. La eficacia reducida en comparación con una planta tradicional hace que estas instalaciones sean menos rentables. Por tanto se demandan mejoras en la eficacia, es decir, la reducción de los costes energéticos en el proceso de captura de CO2.

Los absorbentes preferidos actualmente son soluciones acuosas de diferentes aminas. Las aminas utilizadas habitualmente son alcanolaminas, tales como por ejemplo, dietanolamina, mono metil etanolamina, aminoetil etanolamina, 2- (metilamino) etanol, MDEA así como otras aminas conocidas por el experto en la materia. La absorción de CO2 en los absorbentes de amina es una reacción exotérmica y reversible. Por consiguiente, para revertir la absorción y liberar el CO2 se debe suministrar calor a la columna de regeneración.

Los absorbentes de amina están expuestos a la degradación durante el ciclo de absorción/desorción descrito anteriormente. El gas de escape de la combustión de material carbonado comprende oxígeno que reaccionará con las aminas dependiendo del tipo de amina, la concentración de oxígeno, el tiempo de contacto total entre el oxígeno y la amina, la temperatura, etc. Una temperatura elevada, un tiempo de contacto prolongado y un elevado contenido de oxígeno en el gas a tratar, son factores que incrementan la degradación de la amina. La degradación de la amina también es un factor que añade costes a la captura de CO2. Las aminas degradadas deben ser reemplazadas y depositadas, lo que produce un incremento de los costes operativos de la planta.

La temperatura de escape a la salida de una planta de energía térmica tradicional normalmente es de 80 a 120 °C, ya que gases a temperaturas inferiores no tienen ningún valor en la producción de energía eléctrica, y poco o ningún valor como fuente térmica en otros procesos.

Por tanto se introduce un refrigerador entre la salida de una planta de energía térmica y la columna de absorción. El refrigerador más habitual es una torre en la que el gas de escape se enfría mediante un caudal a contracorriente de agua pulverizada para enfriar el gas y saturar el gas con vapor de agua. El gas enfriado y saturado que sale del enfriador normalmente tiene una temperatura de 50 °C aproximadamente y se introduce directamente en la columna de absorción.

El enfriador y el absorbedor para una planta de captura de CO2 constituyen una parte sustancial de las inversiones totales de la planta. Por tanto se demanda una reducción en el tamaño y la complejidad, y de esa forma de los costes totales de las inversiones en el enfriador y el absorbedor. Adicionalmente, hay costes operativos significativos relacionados con el enfriador. Se produce una pérdida de presión a lo largo del enfriador que produce un incremento en el consumo de energía. Además, el enfriador requiere grandes bombas que consumen energía.

Un objetivo de la presente invención es, por tanto, ofrecer soluciones que posibiliten la reducción de los costes de inversión en el enfriador y el absorbedor en una planta para la captura de CO2, sin un incremento inaceptable de los costes operativos y/o una reducción de la eficacia de la planta.

Breve descripción de la invención La presente invención proporciona un procedimiento para retirar el CO2 de un gas de escape procedente de la combustión de un material carbonado de acuerdo con la reivindicación 1. Sorprendentemente se ha encontrado que se puede prescindir del enfriador de admisión para la columna de absorción, y así se pueden reducir tanto el coste 30 de inversión como el coste operativo, sin la pérdida correspondiente en la capacidad de absorción de la columna de absorción. La pérdida de capacidad de absorción debido al enfriamiento en la columna de absorción se puede compensar con un incremento del 10% aproximadamente de la sección de contacto. La omisión del enfriador de admisión por el contrario tiene un efecto positivo importante sobre los costes de inversión y los requerimientos de espacio para una planta que captura CO2, puesto que el enfriador de admisión es un componente caro... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para retirar el CO2 de un gas de escape procedente de la combustión de material carbonado, procedimiento en el que el gas de escape se lleva en flujo a contracorriente con un absorbente líquido de CO2, que es una solución acuosa de aminas, en una sección de contacto de una columna de absorción, para producir un gas de escape empobrecido en CO2 que se libera a la atmósfera y un absorbente rico en CO2 que se extrae de la columna de absorción, en el que el gas de escape que se introduce en la columna de absorción comprende oxígeno, no está saturado con agua y está a una temperatura por encima de 90 °C y en el que el gas de escape se enfría por evaporación de agua del absorbente que fluye a contracorriente para saturar el gas de escape en una parte inferior de la sección de contacto de la columna de absorción.

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el absorbente se extrae de la columna de absorción inmediatamente después de salir de la sección de contacto.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el absorbente enriquecido que se extrae de la columna de absorción se introduce en un tanque de retención.

4. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, en el que se introduce un gas inerte en el tanque de 15 retención.

5. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el absorbente es una solución acuosa de dietanolamina, mono metil etanolamina, aminoetil etanolamina, 2- (metilamino) etanol o MDEA.