Método para capturar CO2 producido por plantas de cemento usando el ciclo de calcio.

Un método para capturar CO2 producido por plantas de cemento usando el método del ciclo de calcio,

en el que el cemento se produce por la planta de cemento por el siguiente método: moler las materias primas que comprenden piedra caliza, arcilla y mineral de hierro; homogeneizar las materias primas con el fin de producir una harina de crudo; precalentar la harina de crudo en la sección del precalentador de un horno de cemento para producir una harina de crudo precalentada; calcinar la harina de crudo precalentada en la sección de calcinación del horno de cemento para producir una harina de crudo calcinada; suministrar la harina de crudo calcinada en un horno giratorio con el fin de producir un clinker; enfriar el clinker y suministrarlo a un molino para mezclar el clinker con yeso y producir cemento, en el que la sección del calcinador del horno de cemento y el horno giratorio producen gases de combustión que se enfrían y tienen un contenido de entre un al 30% de CO2 y harina de crudo sin reaccionar que contiene CaCO3 que se filtra del gas; y en el que el método del ciclo de calcio comprende: poner en contacto dichos gases de combustión que contienen CO2 con una corriente sólida que tiene un alto contenido de CaO en el interior de un primer reactor de lecho fluidizado con el fin de producir una reacción exotérmica entre el CO2 y el CaO para producir una mezcla de sólido-gas comprendida por una corriente CaCO3 y una corriente gaseosa que tiene un contenido de CO2 inferior; suministrar dicha corriente de sólido-gas a un ciclón para separar los sólidos de la corriente gaseosa y obtener sólidos de CaCO3 y un gaseoso caliente que tiene un contenido de CO2 inferior; suministrar los sólidos de CaCO3 a un segundo reactor de lecho fluidizado al que se proporciona calor por medio de una reacción de combustión, con el fin de descarbonatar el CaCO3 y producir una mezcla de sólido gas comprendida por una corriente de CaO sólido y una corriente de gas comprendida principalmente por CO2 caliente procedente de la corriente gaseosa que sale de la planta de cemento y de la reacción de combustión que proporciona calor al segundo lecho fluidizado; suministrar la corriente de CaO sólido y la corriente de CO2 caliente a un segundo ciclón con el fin de separar los sólidos del CO2 caliente y producir una corriente de CO2 caliente separada de una corriente de CaO sólido; y reciclar el CaO al primer reactor de lecho fluidizado, en el que el método de la presente invención comprende: suministrar los gases de combustión producidos por la sección de calcinador y por el horno giratorio de la planta de producción de cemento al primer reactor de lecho fluidizado del método del ciclo de calcio; suministrar la corriente de CaO sólido separada por el segundo ciclón al primer reactor de lecho fluidizado; purgar una cantidad del CaO separado por el segundo ciclón cuando la capacidad del CaO para reaccionar con el CO2 cae, y suministrarlo directamente al horno giratorio de la planta de cemento; y constituir CaO fresco para el segundo reactor de lecho fluidizado del método del ciclo de calcio y en el que la constitución de CaO fresco para el segundo reactor de lecho fluidizado comprende una mezcla obtenida por cualquier combinación de piedra caliza, harina de crudo sin reaccionar filtrada de los gases de combustión producidos por la planta de cemento (CKD) y harina de crudo de cemento tomada, por ejemplo, directamente de un silo de la planta de cemento.

Método para capturar C2 producido por plantas de cemento usando el ciclo de calcio.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

A. CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a métodos para capturar el C2 producido por plantas de producción de cemento y, 1 más particularmente, a un método para capturar C2 producido por plantas de producción de cemento integrando el proceso conocido como ciclo de calcio a la planta de cemento.

B. DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA

La contaminación atmosférica es uno de los problemas más graves provocados por la industria general y tiene un gran impacto en el ecosistema de nuestro planeta. Dicho problema está causado normalmente por las emisiones de C2, que es una causa bien conocida de calentamiento global.

Específicamente, las plantas de producción de cemento liberan enormes cantidades de C2 a la atmósfera como 2 resultado de la combustión de combustibles usados para calentar los hornos donde la transformación de piedra caliza, arcilla y mineral de hierro, que se denomina generalmente "harina de crudo", en un material cementoso denominado escoria o clinker, que se transforma posteriormente en cemento.

Para realizar dicha transformación, deben realizarse las siguientes etapas: precalentar la harina de crudo; calcinar la 25 harina de crudo en la que el C2 se retira de la piedra caliza y, finalmente, enviar el material a un proceso de clinkerización para obtener el clinker.

Cada etapa produce C2 intensamente de acuerdo con lo siguiente: en la primera y tercera etapas, el C2 se produce por la combustión de combustibles fósiles y/o combustibles alternativos, tales como neumáticos, desechos 3 industriales, virutas de madera, etc. usados para generar la harina, y en la segunda etapa, el C2 se produce por la calcinación de piedra caliza.

Las reacciones químicas que producen C2 que se realizan en el interior de un horno de cemento son las siguientes:

Combustión de carbono contenida en los combustibles:

C + 2 -> C2

Calcinado de carbonato de calcio contenido en la piedra caliza:

CaCC>3 > CaO + C2 4

En un horno de cemento, aproximadamente, el 65% del C2 se produce por procesos de calcinación; por lo tanto, se sabe que los hornos de cemento son productores muy intensos de C2.

En vista de los efectos devastadores provocados por la contaminación atmosférica en nuestro planeta, siendo el 45 más evidente el calentamiento global, es necesario encontrar métodos para capturar y con el tiempo secuestrar el C2. Dicha operación también se denomina secuestro de carbono, en el que el C2 se captura antes de entrar en contacto con la atmósfera.

El uso de procesos basados en el ciclo de calcio se ha descrito, por ejemplo, por los documentos US552894, 5 US24129181A1, US269354A1 o W26113673. Todos estos documentos desvelan el aspecto detallado de la técnica de captura de C2 en relación con la limpieza de gases de escape convencionales.

La publicación A. Bosoaga y col. C2 Capture Technologies for Cement Industry, Energy Procedía 1,29, 133-14 y la publicación T. Weimer y col. Lime enhances gasification of solid fuels: examination of a process for simultaneous 55 production and C2 capture Fuel 87, 28, 1678-1686. Sin embargo, ninguna de ellas desvela el uso de la harina de crudo y/o el polvo del horno de cemento (CKD).

En vista de las necesidades a las que se ha hecho referencia anteriormente, el Solicitante desarrolló un método para capturar C2 que comprende la integración del proceso conocido como ciclo de calcio a una planta de cemento con

objeto de capturar totalmente el CO2 producido por dicha planta de cemento y aumentar simultáneamente la productividad de la planta de cemento. La integración a la que se ha hecho referencia anteriormente se realiza usando las materias primas y subproductos de la planta de cemento en la planta del ciclo de calcio y usando los subproductos de la planta del ciclo de calcio y energía residual en la planta de cemento.

Las ventajas de la sinergia entre el proceso del ciclo de calcio y una planta de producción de cemento son muy importantes, ya que, en primer lugar, se consigue la captura de C2 producido por la planta de cemento, en segundo lugar, las materias primas de la planta de cemento pueden usarse como constituyente en el proceso del ciclo de calcio, en tercero, el óxido de calcio de descarga (corriente purgada) del equipo de captura de C2 puede 1 usar una materia prima para la producción de cemento, presentando las ventajas de que ya no liberarán C2 durante el proceso de fabricación de cemento, y en cuarto lugar, la energía producida por las reacciones exotérmicas del proceso del ciclo de calcio pueden usarse para producir vapor para mover un generador eléctrico para producir electricidad que puede usarse para cubrir las necesidades de la planta de producción de cemento.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Por lo tanto, un objeto principal de la presente invención es proporcionar un método para capturar C2 producido por plantas de producción de cemento, que comprende la integración del proceso conocido como ciclo de calcio para la planta de cemento.

Es otro objeto principal de la presente invención proporcionar un método de la naturaleza a la que se ha hecho referencia anteriormente en el que las materias primas y subproductos de la planta de cemento se usan por el ciclo de calcio y viceversa, aumentando de esta manera la productividad de la planta de cemento.

Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar un método de la naturaleza a la que se ha hecho referencia anteriormente en el que la energía producida por las reacciones exotérmicas del proceso del ciclo de calcio pueden usarse para producir vapor para mover un generador eléctrico para producir electricidad que puede usarse para cubrir las necesidades de la planta de producción de cemento.

Estos y otros objetos y ventajas del método para capturar C2 producido por plantas de cemento usando el ciclo de calcio de la presente invención se harán evidentes para los expertos en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada de las modalidades de la invención que se harán con referencia a las figuras adjuntas.

BREVE DESCRIPCIÓN DEL DIBUJO

La figura 1 es un esquema de una planta de cemento que trabaja de acuerdo con una primera realización del método de la presente invención.

La figura 2 es un esquema de una planta de cemento que trabaja de acuerdo con una segunda realización del método de la presente invención.

La figura 3 es un esquema de una planta de cemento que trabaja de acuerdo con una tercera realización

del método de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Ahora se describirá el método para capturar C2 producido por los hornos de una planta de producción de cemento que usa el ciclo de calcio de la presente invención, haciendo referencia a una planta de producción de cemento común y a su método de producción común, al proceso conocido en el estado de la técnica como ciclo de calcio y a las figuras adjuntas.

Proceso convencional para la producción de cemento

De acuerdo con la invención, el método para capturar C2 producido por plantas de cemento usando el método del ciclo de calcio, en el que el cemento se produce por la planta de cemento por el siguiente método: moler las materias primas que comprenden piedra caliza, arcilla y mineral de hierro; homogeneizar las materias primas con el 55 fin de producir una harina de crudo; precalentar la harina de crudo en la sección del precalentador de un horno de cemento para producir una harina de crudo precalentada; calcinar la harina de crudo precalentada en la sección de calcinación del horno de cemento para producir una harina de crudo calcinada; suministrar la harina de crudo calcinada en un horno giratorio con el fin de producir un clinker; enfriar el clinker y suministrarlo a un molino para mezclar el clinker con yeso y producir cemento, en el que la sección del calcinador del horno de cemento y el horno

giratorio producen gases de combustión que se enfrían y tienen un contenido de entre un 15 al 3% de C2 y harina de crudo sin reaccionar que contiene CaC3 que se filtra del gas; y en el que el método del ciclo de calcio comprende: poner en contacto dichos gases de combustión que contienen C2 con una corriente sólida que tiene un alto contenido de CaO en el interior de un primer reactor de lecho fluidizado con el fin de producir una reacción 5 exotérmica entre el C2 y el CaO para producir una mezcla de sólido-gas comprendida por una corriente CaC3 y una corriente gaseosa que tiene un contenido de C2 inferior; suministrar dicha corriente de sólido-gas a un... [Seguir leyendo]

1. Un método para capturar C2 producido por plantas de cemento usando el método del ciclo de calcio,

en el que el cemento se produce por la planta de cemento por el siguiente método: moler las materias primas que 5 comprenden piedra caliza, arcilla y mineral de hierro; homogeneizar las materias primas con el fin de producir una harina de crudo; precalentar la harina de crudo en la sección del precalentador de un horno de cemento para producir una harina de crudo precalentada; calcinar la harina de crudo precalentada en la sección de calcinación del horno de cemento para producir una harina de crudo calcinada; suministrar la harina de crudo calcinada en un horno giratorio con el fin de producir un clinker; enfriar el clinker y suministrarlo a un molino para mezclar el clinker con 1 yeso y producir cemento, en el que la sección del calcinador del horno de cemento y el horno giratorio producen gases de combustión que se enfrían y tienen un contenido de entre un 15 al 3% de C2 y harina de crudo sin reaccionar que contiene CaC3 que se filtra del gas; y en el que el método del ciclo de calcio comprende: poner en contacto dichos gases de combustión que contienen C2 con una corriente sólida que tiene un alto contenido de CaO en el interior de un primer reactor de lecho fluidizado con el fin de producir una reacción exotérmica entre el 15 C2 y el CaO para producir una mezcla de sólido-gas comprendida por una corriente CaC3 y una corriente gaseosa que tiene un contenido de C2 inferior; suministrar dicha corriente de sólido-gas a un ciclón para separar los sólidos de la corriente gaseosa y obtener sólidos de CaC3 y un gaseoso caliente que tiene un contenido de C2 inferior; suministrar los sólidos de CaC3 a un segundo reactor de lecho fluidizado al que se proporciona calor por medio de una reacción de combustión, con el fin de descarbonatar el CaC3 y producir una mezcla de sólido- 2 gas comprendida por una corriente de CaO sólido y una corriente de gas comprendida principalmente por C2 caliente procedente de la corriente gaseosa que sale de la planta de cemento y de la reacción de combustión que proporciona calor al segundo lecho fluidizado; suministrar la corriente de CaO sólido y la corriente de C2 caliente a un segundo ciclón con el fin de separar los sólidos del C2 caliente y producir una corriente de C2 caliente separada de una corriente de CaO sólido; y reciclar el CaO al primer reactor de lecho fluidizado, en el que el método 25 de la presente invención comprende: suministrar los gases de combustión producidos por la sección de calcinador y por el horno giratorio de la planta de producción de cemento al primer reactor de lecho fluidizado del método del ciclo de calcio; suministrar la corriente de CaO sólido separada por el segundo ciclón al primer reactor de lecho fluidizado; purgar una cantidad del CaO separado por el segundo ciclón cuando la capacidad del CaO para reaccionar con el C2 cae, y suministrarlo directamente al horno giratorio de la planta de cemento; y constituir CaO 3 fresco para el segundo reactor de lecho fluidizado del método del ciclo de calcio y en el que la constitución de CaO fresco para el segundo reactor de lecho fluidizado comprende una mezcla obtenida por cualquier combinación de piedra caliza, harina de crudo sin reaccionar filtrada de los gases de combustión producidos por la planta de cemento (CKD) y harina de crudo de cemento tomada, por ejemplo, directamente de un silo de la planta de cemento.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el CaO se purga cuando la temperatura

producida por la reacción exotérmica entre C2 y CaO cae debajo de 65 2C.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la constitución de CaO fresco para el segundo lecho fluidizado comprende piedra caliza.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la constitución de CaO fresco para el segundo lecho fluidizado comprende harina de crudo de cemento tomada, por ejemplo, directamente de un silo de la planta de cemento.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la constitución de CaO fresco para el

segundo lecho fluidizado comprende harina de crudo sin reaccionar filtrada de los gases de combustión producidos por la planta de cemento (CKD).

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el CaO fresco se añade continuamente al 5 segundo lecho fluidizado y en el que la cantidad de CaO fresco añadido durante un periodo de tiempo

predeterminado está entre el 4 al 1% de la cantidad de harina de crudo suministrada al precalentador durante dicho periodo de tiempo predeterminado.

7. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el CaO separado por el segundo ciclón 55 cuando la capacidad del CaO para reaccionar con el C2 cae se purga continuamente y en el que la cantidad de

CaO purgado durante un periodo de tiempo predeterminado está entre el 2 al 2% de la cantidad de harina de crudo suministrada al precalentador durante dicho periodo de tiempo predeterminado.

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el calor recuperado del primer reactor de

lecho fluidizado, de los gases calientes de los dos ciclones y de la corriente de purga de CaO en el método del ciclo de calcio, se usa para producir vapor para mover un generador eléctrico y producir electricidad que se usa para cubrir las necesidades de la planta de cemento.

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la corriente de C2 que sale del segundo

ciclón se secuestra por su inyección en pozos para la recuperación mejorada del petróleo.

1. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la corriente de C2 que sale del segundo

ciclón se secuestra por su inyección en reservas geológicas subterráneas en el océano, así como en la tierra.