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 de fluido poniendo en contacto la corriente de fluido conun material de lavado de dióxido de carbono que comprende un primer componente y un segundo componente yagua, en el que el primer componente es distinto del segundo componente, el primer componente comprende óxidode calcio e iones de metal alcalino y comprende un material seleccionado del grupo que consiste en: polvo de hornode secado de cemento (CKD, por sus siglas en inglés), polvo de horno de secado de cal (LKD, por sus siglas eninglés), cal de remolacha azucarera, polvo de clínker, cal apagada y cal viva, y el segundo componente comprendeuna escoria con uno o más compuestos de silicato reactivos, caracterizado por que el segundo componentecomprende un material seleccionado del grupo que consiste en: escoria de alto horno enfriada con aire, escoria dealto 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 dehorno de arco eléctrico y mezclas de los mismos.

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.

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.

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 manera eficaz y además, son de coste eficaz. Adicionalmente, el equipo de reducción de las emisiones de CO2 puede manipular preferiblemente caudales altos asociados a aplicaciones industriales al tiempo que se consiguen eficacias de eliminación deseables. Preferiblemente, dichos procedimientos de reducción son regenerativos y emplean recirculación para incorporar iniciativas de desarrollo sostenible.

Se han propuesto varios 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 el 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 salina, aguas salobres, de río, de lago, de pozo o residual.

La Patente de EE.UU. 2004/0129181 describe un procedimiento para la producción de clínker de cemento que incluye el control de las emisiones de dióxido de carbono mediante un método que implica catalizar la hidratación de dióxido de carbono en una solución 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.

La Patente Europea EP 1.142.629 desvela métodos para absorber y eliminar CO2 en un gas de escape generado durante un proceso industrial para reducir la cantidad de CO2 que se escapa a la atmósfera. El gas de escape se introduce por soplado en un aglomerado de partículas sólidas que contiene CaO y/o Ca (OH) 2, de manera que el CO2 entre en contacto con el aglomerado para fijar el CO2 del gas de escape como CaCO3. Como partículas sólidas, se puede utilizar cemento que contenga CaO (y/o Ca (OH) 2) o escoria generada en la producción de hierro-acero. Las partículas sólidas pueden contener agua, habitualmente agua de superficie adhesiva.

Sumario En un aspecto, la invención proporciona un método que comprende reducir la cantidad de dióxido de carbono en una corriente de fluido poniendo en contacto la corriente con material de lavado. El material de lavado comprende un primer componente y un segundo componente. La reacción se lleva a cabo en presencia de agua (por ejemplo, en forma de suspensión o semiseca) . El primer componente es distinto del segundo componente. Además, el primer componente comprende óxido de calcio e iones de metal alcalino y el segundo componente comprende una escoria con uno o más compuestos de tipo silicato reactivos. El primer y el segundo componente comprenden materiales como se definen en la reivindicación 1.... [Seguir leyendo]

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 de fluido poniendo en contacto la corriente de fluido con un material de lavado de dióxido de carbono que comprende un primer componente y un segundo componente y agua, en el que el primer componente es distinto del segundo componente, el primer componente comprende óxido de calcio e iones de metal alcalino y comprende un material seleccionado del grupo que consiste en: polvo de horno de secado de cemento (CKD, por sus siglas en inglés) , polvo de horno de secado de cal (LKD, por sus siglas en inglés) , cal de remolacha azucarera, polvo de clínker, cal apagada y cal viva, 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 el material de lavado tiene un pH de 9 o mayor y 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.

3. 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.

4. El método según la reivindicación 3, en el que la corriente de efluente comprende uno o más contaminantes del aire adicionales además del dióxido de carbono, en el que dichos 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, en el que la puesta en contacto con el material de lavado reduce una cantidad de dichos contaminantes del aire adicionales mediante la puesta en contacto de la corriente de fluido con el material de lavado.

5. El método según la reivindicación 1, en el que el segundo componente comprende un material seleccionado del grupo que consiste en: escoria de alto horno y escoria de acero.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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, y en el que una cantidad total del ingrediente activo presente en el material de lavado es de 30% a 60% en peso.

10. El método según la reivindicación 1, en el que el segundo componente comprende uno o más ingredientes activos seleccionados del grupo CaSiO3, CaO y mezclas de los mismos, en el que una cantidad total de dicho ingrediente activo presente en el segundo componente es de 35% a 90% en peso.

11. El método según la reivindicación 1, en el que el primer componente comprende óxido de calcio (CaO) con una concentración superior o igual a un 30% en peso.

12. El método según la reivindicación 1, en el que el primer componente comprende una cantidad de iones alcalinos en forma de óxido de sodio (Na2O) y/u óxido de potasio (K2O) superior o igual a un 1% en peso.

13. El método según la reivindicación 1, en el que el primer componente comprende:

óxido de calcio (CaO) con una concentración de 30% a 45% en peso; dióxido de silicio (SiO2) con una concentración de 10% a 20% en peso; alúmina (Al2O3) con una concentración de 2% a 7% en peso; óxido de hierro (Fe2O3) con una concentración de 1% a 3% en peso; óxido de magnesio (MgO) con una concentración de 0.5% a 3% en peso; sulfato (SO3) con una concentración de 1% a 15% en peso;

óxido de sodio (Na2O) con una concentración de 0.1% a 1% en peso; y óxido de potasio (K2O) con una concentración de 0.1% a 15% en peso.

14. El método según la reivindicación 1, en el que el segundo componente comprende:

dióxido de silicio (SiO2) con una concentración de 10% a 35% en peso; óxido de calcio (CaO) con una concentración de 35% a 55% en peso; óxido de magnesio (MgO) con una concentración de 3% a 10% en peso; óxido de hierro (FeO) con una concentración de 0.1% a 40% en peso; y

alúmina (Al2O3) con una concentración de 0.1% a 10% en peso.