Procedimiento de secuestro de dióxido de carbono para instalaciones de producción de cemento.

Un método para reducir las emisiones de dióxido de carbono de una instalación de producción de cemento,

comprendiendo el método:

hacer reaccionar una materia prima de la producción de cemento en un horno de secado para producir clínker y una corriente de efluente (22) que comprende dióxido de carbono;

poner en contacto al menos una porción de la corriente de efluente con un material de lavado de dióxido de carbono (16) que comprende un primer componente (10) y un segundo componente (12) distinto del primer componente, y agua (14), donde el primer componente comprende óxido de calcio e iones de metales alcalinos en forma de óxido de sodio y/u óxido de potasio; y

generar un producto que comprende carbonato de calcio y una composición de lavado usada,

donde el segundo componente comprende una escoria que tiene uno o más compuestos que son silicatos reactivos seleccionados entre γ-silicato de dicalcio, β-silicato de dicalcio y silicatos de tricalcio

Procedimiento de secuestro de dióxido de carbono para instalaciones de producción de cemento Campo La presente descripción se refiere a un método para reducir las emisiones de una instalación de producción de cemento.

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.

La Patente Europea EP 1.142.629 y la Patente de EE.UU. 2005/0036932 desvelan 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.

La Patente Internacional WO 02/083591 y la Patente de EE.UU. 2004/0129181 describen un proceso para producir clínker de cemento, mediante el cual se produce un gas de escape que contiene CO2, que comprende el paso de catalizar la hidratación de al menos una porción del CO2 contenido en el gas de escape y producir una solución que contenga iones bicarbonato e iones hidrógeno, y añadir a esta solución iones metálicos y ajustar el pH de la solución para que precipite un carbonato de dicho metal.

Sumario La invención se define en la reivindicación 1.

En algunas realizaciones, el primer componente 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 mezclas de los mismos. En algunas realizaciones, el segundo componente comprende un material seleccionado del grupo que consiste en escoria de alto horno, escoria de acero y mezclas de los mismos. Algunos ejemplos de material de la escoria adecuados incluyen: 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 cualquier mezcla de los mismos. El segundo componente puede comprender opcionalmente una escoria de acero inoxidable procedente de un horno de producción y/o tratamiento de acero inoxidable. En algunas realizaciones, el primer componente comprende polvo de horno de secado de cemento (CKD) y el segundo componente comprende una escoria de acero inoxidable. En diversos aspectos, los métodos producen un producto que comprende carbonato de calcio y material de lavado usado. En algunas realizaciones,... [Seguir leyendo]

1. Un método para reducir las emisiones de dióxido de carbono de una instalación de producción de cemento, comprendiendo el método:

hacer reaccionar una materia prima de la producción de cemento en un horno de secado para producir clínker y una corriente de efluente (22) que comprende dióxido de carbono; poner en contacto al menos una porción de la corriente de efluente con un material de lavado de dióxido de carbono (16) que comprende un primer componente (10) y un segundo componente (12) distinto del primer componente, y agua (14) , donde el primer componente comprende óxido de calcio e iones de metales alcalinos en forma de óxido de sodio y/u óxido de potasio; y generar un producto que comprende carbonato de calcio y una composición de lavado usada, donde el segundo componente comprende una escoria que tiene uno o más compuestos que son silicatos reactivos seleccionados entre γ-silicato de dicalcio, β-silicato de dicalcio y silicatos de tricalcio.

2. El método según la reivindicación 1, que comprende además reutilizar el carbonato de calcio generado como el producto para producir clínker, en el que una porción de la materia prima de la producción de cemento comprende el carbonato de calcio.

3. El método según la reivindicación 1, que comprende además reciclar la composición de lavado usada generada como el producto, en el que una porción del material de lavado de dióxido de carbono comprende la composición de lavado usada.

4. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que comprende además monitorizar el contenido de iones alcalinos de la composición de lavado usada, en el que una porción de la composición de lavado usada se retira cuando el contenido de iones alcalinos se desvía de un punto de ajuste predeterminado.

5. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, que comprende además monitorizar el pH de la composición de lavado usada, en el que una porción de la composición de lavado usada se retira cuando el pH se desvía de un punto de ajuste predeterminado.

6. El método según la reivindicación 1, en el que el paso de generar el producto que comprende carbonato de calcio comprende además separar la composición de lavado usada de los sólidos de carbonato de calcio.

7. El método según la reivindicación 1, que comprende además separar el agua de los sólidos de carbonato de calcio.

8. El método según la reivindicación 1, en el que el paso de hacer reaccionar la materia prima comprende además generar polvo de horno de secado de cemento (CKD) y el material de lavado comprende al menos una porción del polvo de horno de secado de cemento generado (CKD) .

9. El método según la reivindicación 8, en el que el polvo de horno de secado de cemento (CKD) se recoge mediante un dispositivo de control de la contaminación del aire para materia en forma de partículas.

10. El método según la reivindicación 1, en el que, antes de poner en contacto la corriente de efluente con el material de lavado, la corriente de efluente se procesa en uno o más dispositivos de control de la contaminación del aire para eliminar uno o más contaminantes del aire.

11. 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.