MX2013004266A

MX2013004266A - Metodo y aparato para capturar dioxido de carbono en gas de combustion, con carbonato de sodio activado.

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Publication number: MX2013004266A
Application number: MX2013004266A
Authority: MX
Inventors: Yanfeng Zhang; Shifa Wei; Xu Han; Yongjie Xue; Zhilong Wang
Original assignee: Wuhan Kaidi Electric Power Co Ltd
Priority date: 2010-10-18
Filing date: 2011-08-15
Publication date: 2013-09-26
Also published as: AU2011318075A1; MY165621A; AP2013006845A0; WO2012051879A1; KR101518477B1; BR112013009416A2; CA2814022A1; EP2631005A4; EP2631005A1; JP2013544636A; CA2814022C; SG189930A1; JP5731002B2; RU2013121271A; AU2011318075B2; ZA201302752B; IN2013MN00757A; CN102000486A; CN102000486B; AP3672A

Abstract

Se describe un método y un aparato para capturar dióxido de carbono en un gas de combustión, con carbonato de sodio activado. De acuerdo con el método se usa una solución acuosa de carbonato de sodio, a la que se le añade un activador de amino alcohol como absorbente de CO2 el amino alcohol está unido al CO2 primero para generar un intermediario anfótero, y luego se hidrata, a fin de liberarlo nuevamente para reciclaje; se neutraliza el H+ generado en la hidratación, mediante un ion básico CO32; el HCO3-, generado en la hidratación es unido al ion metálico Na+ para formar bicarbonato de sodio, que se deposita gradualmente, y finalmente se obtiene un lodo de bicarbonato de sodio. Por medio de la descomposición, se regenera el lodo de bicarbonato de sodio para obtener CO2 gaseoso y una solución acuosa de carbonato de sodio; y se procesa el CO2 gaseoso a un líquido, por medio de un tratamiento convencional. El aparato consiste principalmente de una columna de absorción (1), un tanque de sedimentación (6), de plano inclinado; una columna de regeneración (10), un enfriador (17), un separador de gas-líquido (16), una secadora (15), un compresor (14) y un condensador (13) que están conectados por medio de tuberías.

Description

METODO Y APARATO PAPA CAPTURAR DIOXIDO DE CARBONO EN GAS DE COMBUSTIÓN, CON CARBONATO DE SODIO ACTIVADO j Campo de la Invención j i La invención se refiere a una tecnoloqia Le reducción de emisiones y utilización de recursos de dióxi'do de carbono a partir del gas de la combustión, en una caldera i de una planta de energía y, más en particular, a un métodoj y i un aparato para capturar el dióxido de carbono del gas de la combustión, usando carbonato de sodio activo.

Antecedentes de la Invención i El efecto invernadero es uno de los desafíos ambientales más grandes que enfrenta la humanidad en lía actualidad. En todos los gases de invernadero, el CO2 tiene el máximo contenido, la existencia a largo plazo y la máxima contribución al efecto invernadero. Así, la reducción en lja emisión de C02 es un requisito inevitable en el desarrollé sustentable. De acuerdo con- las estadísticas, para finales db 2007, la emisión de C02 de China será de 6.01 mil millones dé i toneladas por año, lo que la coloca en el primer sitio en el mundo. 1623 fuentes de fuerte emisión (la emisión de C02 de una sola fuente es más de 1 millón de toneladas por añoj emiten 3.9 mil millones de toneladas por año, lo que significa alrededor del 65 por ciento de la emisión total de . La mayoría de las fuentes de fuerte emisión son plantas' de energía que queman hulla y el C02 del gas de la combustión en las plantas de energía que queman hulla, son recursos de' largo plazo y con emisión establemente concentrada. Asi, desarrollar la reducción de emisiones y la tecnología J de utilización de recursos del dióxido de carbono en el gas ¡de la combustión de una caldera de planta de energía, es muy importante para prevenir que el desarrollo económico sea afectado por la meta de emisiones de carbono. i Se han desarrollado varios métodos para capturar el C02. Un método de absorción química es aplicado ampliamente en las industrias, y el principio del método de absorcijón química es el siguiente: El C02 en el gas de la combustión jes susceptible de reaccionar con un solvente químico y s'er absorbido por él. Se adquiere una solución rica del solvente químico, después de absorber el C02 hasta un estado de equilibrio; luego se introduce la solución rica en una torre de regeneración, se calienta y se descompone para liberar el C02 gaseoso y transformarlo a una solución inocua. Después de eso, se recicla la solución inocua para absorber el C02 del gas de la combustión. Así, al hacer circular una solución absorbente entre una torre de absorción y la torre d Ie regeneración, se captura el C02 del gas de la combustión, sie i lo separa y se lo purifica. Actualmente, el método de absorción química que usa una solución de amino alcohol parja absorber el C02 es el método más ampliamente usado, que incluye específicamente: un método MEA, un método MDEA y ujn método de aminas orgánicas mixtas. En la práctica productiva!, i se ha demostrado que, si bien el método de absorción química que usa la solución de amino alcohol, que ha sido aplicadb durante alrededor de veinte años en el campo químico, tiene I i las características de gran velocidad de absorción, fuerte capacidad de absorción, todavía tiene un defecto comúnj cuando se lo utiliza para tratar gas de la combustión procedente de una planta de energía, de que la degradación oxidante del amino alcohol afecta una operación estable'; a largo plazo del aparato; lo que da por resultado una corrosión seria del aparato y fuerte consumo de energía en >la regeneración. Esto se debe principalmente a que el gas de 'la combustión de una planta de energía que quema hulla tiene las siguientes características, en comparación con las del recurso de gas químico común: 1) una cantidad grande del g'as de la combustión que tiene una concentración relativamente baja de óxido de carbono (10 a 15 por ciento); 2) el gas de la combustión contiene un contenido relativamente alto de oxígeno (de 5 a 10 por ciento) y polvo que incluye el ion metálico Fe y otros, lo que acelera la degradación oxidante de las aminas orgánicas, y da por resultado el consumo grande del absorbente amino alcohol, costoso. Todas estas razones significan altos costos del método para capturar dióxido de carbono usando amino alcohol.

Se usó por primera vez el carbonato de sodio en ía fabricación industrializada de absorbentes de CO2, que absorbe el CO2 y produce NaHC03. La temperatura para la descomposición completa del NaHC03 a Na2C03 y C02 es 20 a 3Í0 °C menor que la temperatura de la regeneración del amino alcohol. Por lo tanto, para el consumo energético de la regeneración, el método usando carbonato de sodio como absorbente, tiene una ventaja obvia que tiene un consumo dé energía de 20 a 30 por ciento menor que el método que usa amino alcohol como absorbente. Sin embargo, la alcalinidad del carbonato de sodio es más débil que la del amino alcohol, y tiene una velocidad baja de absorción, mal efecto de absorción cuando se usa el carbonato de sodio solo. Además, el consumo comprensivo de energía y el costo del método usando carbonato de sodio no es superior al método que utiliza las aminas orgánicas, y el método que usa carbonato de sodio casi se ha abandonado.

Por lo tanto, ha sido un problema para los expertos en este arte, mejorar el método de absorción con carbonato de sodio para mejorar la absorción del C02 y disminuir 'el consumo de energía y el costo juntos. Sin embargo, se ha hecho una cantidad de experimentos con efectos no satisfactorios, que no han permitido siquiera ponerlos en aplicaciones comerciales. i Breve Descripción de los Dibujos de la Invención ', La figura 1 es un diagrama estructural de conexiones de un aparato para capturar dióxido de carbono de un gas de combustión, usando carbonato de sodio activado.

Sumario de la Invención ' En vista de los problemas descritos arriba, es uh objetivo de la invención proveer un método y un aparato par'a capturar dióxido de carbono de un gas de combustión, usando carbonato de sodio activo que tiene un procesamiento simple1, una estructura simple del aparato, poca inversión y bajó costo de producción. El método y el aparato se adaptan por completo a las características del gas de combustión de la caldera de la planta de energía, solucionan los problemas de degradación oxidante de las aminas orgánicas, la corrosión serie en el aparato y el elevado consumo de energía.

Para obtener el objetivo anterior, de acuerdo con una modalidad de la invención se provee un método para capturar dióxido de carbono de un gas de combustión, usando carbonato de sodio activo. El método es un reprocesamiento del gas de combustión de las calderas de una planta ¡de energía, después del tratamiento común de eliminación del polvo y la desulfuración, y comprende los siguientes pasos:! 1) Mezclar una solución acuosa de carbonato de sodio con un activador de amino alcohol para producir ¡un absorbente de CO2; rociar uniformemente el absorbente de C02 en el gas de la combustión, después del tratamiento común de eliminación del polvo y desulfuración, para poner en contacto pleno el gas de combustión que fluye hacia arriba, con el absorbente de C02 rociado hacia abajo, y para permitir que él C02 en el gas de combustión reaccione con el activador de amino alcohol y la solución acuosa de carbonato de sodio; poner en contacto primero el activador de amino alcohol con el C02 para formar un intermediario de ion híbrido 'y liberarlo nuevamente en una reacción de hidratación consecuente del intermediario de ion híbrido, H+ producido 'a partir de la reacción de hidratación que es neutralizado pór el ion alcalino CO3"2 en la solución acuosa de carbonato de sodio y HCO3 producido a partir de la reacción de hidrataciqn que hacen contacto con el ion metálico Na+ de la solución acuosa de carbonato de sodio y precipitación para producir una suspensión de bicarbonato de sodio. En lo que sigue se explica el principio de reacción entre el activador de amino alcohol, que está representado por la letra mayúscula A la solución acuosa de carbonato de sodio (Na2C03) i Primero, el activador de amino alcohol A hace contacto con el C02 para formar el intermediario de ion híbrido A-C02, que se resume mediante la siguiente ecuación química: , C02 + A ? A-C02 (1-1) Segundo: en la reacción de hidratación del intermediario de ion híbrido A-C02, el activador de amino alcohol A es liberado de nuevo; también se producen HC03~( y C03 , lo que se resume mediante la siguiente ecuación química: : I A- C02 + H20 ? HCO3" + H+ + A (1-2) 1 Tercero, se neutraliza el H+ producido de la reacción de hidratación, mediante el ion alcalino C032~, en la solución acuosa del carbonato de sodio, lo que se resume mediante la siguiente ecuación química: C032" + H+ ? HCO3" (1-3) ¡ Cuarto: HCO3" hace contacto con el ion metálico N'a+ en la solución acuosa de carbonato de sodio para precipitar gradualmente, lo que se resume mediante la siguiente ecuación química: Na+ + HCO3" ? NaHC034 (1-4) Debido a que el activador A de amino alcohol es susceptible de combinarse con el C02, se produce 1 inmediatamente el intermediario de ion híbrido A-C02 en una zona de reacción de la reacción (1-1) . Como la reacción de hidratación del intermediario de ion híbrido A- C02 es muchb más rápida que la de C02, la velocidad de producción de HC03~ y de H+ es muy rápida. Por consiguiente, se recicla el activador de amino alcohol A en la zona de reacción, entre un estado combinado y un estado libre, lo que asegura que ocurra continuamente la reacción de neutralización (1-3), y que la velocidad de absorción de C02 total del método sea mucho más rápida que la velocidad de absorción del C02 usando Na2C03 solo. Adicionalmente, debido a que el NaHC03 tiene una solubilidad relativamente pequeña en la solución absorbente de C02, el NaHC03 cristaliza y precipita al incrementar isu producción, lo que disminuye HC03" en la solución absorbente, e impulsa adicionalmente toda la reacción en dirección a la absorción de C02. Asi pues, el efecto total de absorción de C02 del método es relativamente igual al efecto de absorción total de C02 usando el amino alcohol solo; pero disminuye en gran medida el costo de producción del método. 2) Regresar la solución acuosa de carbonato ¿e sodio, obtenida en el paso 2), al paso 1, para producir ün C02 gaseoso altamente concentrado, y una solución acuosa de carbonato de sodio, que se resume mediante la siguiente ecuación química: 1 2NaHC03 = Na2C03 + C02T + H20 3) regresar la solución acuosa de carbonato de sodio obtenida en el paso 2) al paso 1) para formar el absorbente de C02 para reciclar; 4) enfriar el C02 gaseoso altamente concentradoi, separado del paso 2), para condensar en él el vapor de agua caliente; ¡ 5) efectuar la separación de gas-líquido en el CQ2 gaseoso altamente concentrado, después del tratamiento de enfriamiento del paso 4); retirar el agua condensada para producir C02 gaseoso altamente purificado, que tiene una pureza de más del 99 por ciento; y 1 6) secar, comprimir y condensar el CO2 gaseoso altamente purificado para transformar el C02 gaseoso altamente purificado a estado liquido, y obtener un C02 liquido altamente concentrado. 1 La concentración de la solución acuosa de carbonato de sodio es de 10 a 30 por ciento en peso. El activador amino alcohol es monoetanolamina (MEA) o dietanolamina (DEA). 'Se está añadiendo un peso de monoetanolamina o dietanolamina de 0.5 a 6 por ciento respecto al peso del carbonato de sodio que se está añadiendo. Una proporción de gas liquido I circulante, entre una solución completa del absorbente de C02 y el gas de la combustión es de 5 a 25 L/m3. De esa manera, la proporción apropiada del activador amino alcohol y la concentración de la solución acuosa asegura una reacción rápida con el C02, disminuye la dosis de absorbente costoso al máximo; previene la corrosión del aparato provocada por la degradación oxidante del amino alcohol, y disminuye en gran medida la inversión en el aparato y el costo de la operación..

Se controla la temperatura de la reacción entre él C02 en el gas de la combustión y el absorbente de C02 en l paso 1), a 40-55 °C; y se controla la presión de la reacción a 3 a 300 kPa . De esta manera, la solución absorbente es capaz de reaccionar completamente con el C02 en el gas de combustión, a una temperatura y una presión adecuadas.

Se controla la temperatura de la descomposición térmica del lodo de bicarbonato de sodio en el paso 2) a 80 a 130 °C. Dentro de esa escala de temperaturas, se descompone rápidamente el bicarbonato de sodio para liberar una cantidad grande de C02 y adquirir el gas C02 altamente concentrado.

Se enfria el C02 gaseoso altamente concentrado a una temperatura de 20 a 35 °. De esa manera se condensa una cantidad grande de vapor de agua, con lo que se mejora la pureza del C02 gaseoso.

Un aparato para capturar dióxido de carbono de , un gas de combustión, usando un carbonato de sodio activado para llevar a cabo el método anterior, que comprende: una torre 'de absorción; una torre de regeneración; un enfriador; un separador de gas-liquido; un desecador; una compresora y .un condensador. Está dispuesta una pluralidad de capas ¡de aspersión de absorbente y por lo menos un dispositivo separador de partículas, uno después de otro, de abájo arriba, entre una entrada inferior de gas de combustión y una salida superior de gas de combustión de la torre de absorción. Una salida inferior de lodo de la torre de absorción comunica con una entrada superior de lodo de (un estanque de sedimentación de plano inclinado. Una entra!da superior de absorbente, del estanque de sedimentación 'de plano inclinado, comunica con un recipiente absorbente. Una i salida de sobrenadante del estanque de sedimentación de plano inclinado está conectada a las capas de aspersión de absorbente de la torre de absorción, por medio de una bomba de circulación de absorbente. Una salida inferior de flujo del estanque de sedimentación de plano inclinado está i conectada a una entrada superior de alimentación de la torire de regeneración, mediante una bomba de bicarbonato de sodio. Una salida inferior de alimentación de la torre de regeneración está conectada a la entrada superior de absorbente del estanque de sedimentación de plano inclinado, mediante una bomba de carbonato de sodio. Una salida superior i de gas descompuesto de la torre de regeneración está conectada a la entrada del separador de gas-liquido por medio del enfriador. Una salida de gas del separador de gas-liquido está conectada en serie con el desecador, la compresora yjel condensador. De esta manera, durante la absorción del C02, jse llevan a cabo continuamente los tratamiento del C02 gaseoso, que comprenden la regeneración, la deshidratación, jla desecación, la compresión y la condensación, hasta que 'se adquiere un dióxido de carbono liquido, altamente purificado.

La salida inferior de flujo del estanque jde sedimentación de plano inclinado está conectada a la entrajda i superior de alimentación de la torre de regeneración, por medio de la bomba de bicarbonato de sodio y un cambiador jde calor. La salida inferior de alimentación de la torre de regeneración está conectada a la entrada superior cié absorbente del estanque de sedimentación de plano inclinado, por medio de la bomba de carbonato de sodio y el cambiador de calor. De esa manera se utiliza plenamente un calor de escape de una solución inocua de carbonato de sodio en la torre de regeneración; es decir, precalentando una solución rica de bicarbonato de sodio introducida en la torre de regeneración y, al mismo tiempo, enfriando la solución inocua de carbonatjo de sodio; con lo que se obtiene un reciclaje benigno del cambio de calor y un ahorro en el recurso de energía térmica]. i Una salida de líquido del separador de gas-líquido está conectada a la entrada superior absorbente del estanquje de sedimentación de plano inclinado. Por lo tanto, el agua condensada, separada del separador de gas-líquido ejs regresada al estanque de sedimentación de plano inclinadjo para reciclar el agua, reduciendo de esa manera el consumo de agua en el proceso total y disminuyendo los costos de producción. 1 Se emplean tres capas de aspersión de absorbente. Una capa de relleno está dispuesta debajo de una capa 'de aspersión de absorbente más alta. Está dispuesta una placa de tamiz de flujo uniforme debajo de cada una de las otras dos capas de aspersión de absorbente. Además, una proporción entre el área de aberturas y el área de placa de la placa 'de tamiz de flujo uniforme es de 30 a 40 por ciento. Por una parte, por medio de la placa de tamiz de flujo uniforme, 'se hace más uniforme el flujo ascendente del gas, lo que elimina efectivamente un ángulo muerto del gas de la combustión, ' y i conduce a un contacto pleno entre el gas de combustión y el absorbente; por otra parte, bajo la acción de aspersión del absorbente a través de una pluralidad de capas de aspersipn de absorbente, la cobertura de aspersión del absorbente en una sección transversal de la torre de absorción está 300 por ciento por arriba, asegurando de esa manera el contacto pleho entre el C02 del gas de la combustión y el absorbente, y una reacción química completa para absorber el C02.

En comparación con un procesamiento convencional que emplea un amino alcohol para eliminar el dióxido de carbono, las ventajas de la invención se resumen de la siguiente manera: Primero, se forma el absorbente de C02 añadiendo el activador de amino alcohol en la solución acuosa de bicarbonato de sodio. El efecto total de la absorción de C02 del absorbente de C02 es relativamente igual a un efect total de absorción de C02 utilizando el amino alcohol solo'; sin embargo, se solucionan las dificultades de la absorción de C02 usando el amino alcohol solo, tales como el gran ? consumo del absorbente de amino alcohol, la dificultad en . el tratamiento posterior, después de la degradación, y 'el elevado costo de operación, etc. Además, el carbonato ! de sodio es un producto guímico ampliamente usado, que es muy fácil de adquirir a un precio que es 1/10 del precio del amino alcohol, con lo que se disminuye en gran medida ¡el costo para capturar el C02 gaseoso.

Segundo: después que se absorbe el C02 por ,1a solución acuosa de carbonato de sodio, el bicarbonato 'de sodio producido tiene una temperatura de descomposición que es de 20 a 30 °C menor que la temperatura de regeneración del amino alcohol. No solamente es lento el consumo de energía del proceso de regeneración, sino que también se utiliza efectivamente el calor bajo de escape del gas de la combustión y otros medios de calentamiento, todo lo cual lleva a la conservación de la energía. Por ello, la invención es particularmente aplicable para tratar gas de combustión i procedente de una caldera de planta generador de energía que quema hulla, que tiene un flujo grande de gas de combustión ' y una concentración baja de dióxido de carbono. ¡ Tercero: el activador de amino alcohol es únicamente una parte pequeña en la solución acuosa de bicarbonato de sodio, de manera que se previene el problema de la degradación oxidante del activador amino alcohol. Además, el fenómeno de la corrosión en el aparato es bastante menor que cuando se usa el activador amino alcohol solo. Por lo tanto, se puede operar de manera estable el método de l'a invención; la disponibilidad del aparato es mucho mayor qu'e la del método de absorción de amino alcohol, y la inversión en el aparato y los costos de operación son mucho menores qué los del método de absorción con amino alcohol.

Finalmente, el método utiliza plenamente el gas : de la combustión procedente de la caldera de la planta generadora de energía; disminuye efectivamente la emisión del dióxido de carbono, al mismo tiempo que adquiere el dióxido de carbono en estado líquido, que tiene una pureza de más del 99 por ciento, lo que cumple con la norma de dióxido de carbono de calidad industrial internacional. El método no sólo es benéfico para el manejo comprensivo de la contaminación atmosférica, sino que también promueve el desarrollo benigno de una economía de reciclaje. Adicionalmente, el método permite la utilización inocua y de recurso del gas de la combustión procedente de la caldera de una planta generadora de energía, lo que es muy adecuado para las plantas generadoras de energía que queman hulla. ' Descripción Detallada de la Invención ' Para ilustrar adicionalmente la invención, se describen a continuación experimentos que detallan un aparato y un método para capturar dióxido de carbono de gas de combustión, usando carbonato de sodio activado, combinados con el dibujo.

Como se muestra en la figura, un aparato para capturar dióxido de carbono del gas de combustión, utilizando carbonato de sodio activado, comprende: una torre de absorción 1, una torre de regeneración 10, un enfriador 17-un separador de gas-líquido 16, un desecador 15, una compresora 14 y un condensador 13. Están dispuestas tres capas de aspersión de absorbente 20 y un dispositivo separador de partículas 21, uno después de otro, de abajo arriba, entre una entrada inferior 5 de gas de combustión y i una salida superior 22 de gas de combustión, de la torre 1 | de absorción. Una capa de relleno 3 está dispuesta debajo de i la capa más alta 20 de aspersión de absorbente. Está dispuesta una placa 4 de tamiz, de flujo uniforme, debajo de cada una de las otras dos capas de aspersión de absorbente 20. ¡La proporción entre el área de aberturas y el área de placa ¡de la placa 4 de tamiz de flujo uniforme es 38 por ciento. Dicha combinación de estructura de aspersión asegura una cobertura de aspersión del absorbente, en una sección transversal de 'la torre de absorción, de más del 350 por ciento. El dispositivo separador de partículas 21 comprende: un tamiz de filtro superior separador de partículas; un tamiz filtrante inferior, separador de partículas y un componente limpiador por aspersión, dispuesto entre los dos tamices filtrantes separadores de partículas, para eliminar las botas de absorbente del gas de combustión. ' Una salida inferior de suspensión o lodo de la torre de absorción 1 comunica con una entrada superior 6a superior de lodo de un estanque 6 de sedimentación, de plano inclinado; y el lodo de bicarbonato de sodio es capaz de fluir en el estanque 6 de sedimentación, de plano inclinado, por gravedad. Una entrada superior 6b de absorbente, dél estanque 6 de sedimentación de plano inclinado comunica cón i un recipiente de absorbente 19, para reponer el carbonato de sodio, el activador amino alcohol y el agua de proceso. El carbonato de sodio es el ingrediente predominante en un sobrenadante del estanque 6 de sedimentación de plano inclinado, y el lodo de bicarbonato de sodio es él i i I ingrediente predominante en el flujo inferior. Una salida , de sobrenadante 6c del estanque 6 de sedimentación de plano inclinado está conectada a las tres capas 20 de aspersión 1 de absorbente de la torre de absorción 1, por medio de una bomba 8 de circulación de absorbente. Una salida de flujo inferior í 6d del estanque 6 de sedimentación de plano inclinado está conectada a una entrada superior de alimentación de la torre de regeneración 10 por medio de una bomba 7 de bicarbonato ,de sodio y un cambiador de calor 18. Una salida de alimentación inferior de la torre de regeneración 10 está conectada a 'la entrada superior 6b de absorbente del estanque 6 'de sedimentación de plano inclinado, por medio de una bomba 9 de carbonato de sodio y un cambiador de calor 18. Una unidad de caldera de apoyo 11, de la torre de regeneración 10, está dispuesta fuera de la parte inferior de la torre ,de regeneración 10.

Una salida superior de gas descompuesto de la torxe de regeneración 10 está conectada a una entrada del separador 16 de gas-liquido por medio del enfriador 17. Una salida de liquido del separador 16 de gas-liquido está conectada a 'la entrada superior 6b de absorbente del estanque 6 de sedimentación de plano inclinado. Una salida de gas del í separador 16 de gas-liquido está conectada en serie con el I desecador 15, la compresora 14 y el condensador 13. Una salida del condensador 13 está conectada a un tanque de almacenamiento de dióxido de carbono liquido 12. Cada uno de los dispositivos anteriores es un dispositivo usado comúnmente en la industria química; por lo tanto, no se describen aquí sus estructuras.

En la prueba de operación del aparato anterior, el i i i parámetro de proporción de mezcla del absorbente de C02 I se selecciona de los siguientes, de acuerdo con el diferente contenido de C02 en el gas de combustión: 1) Si la concentración de una solución acuosa de carbonato de sodio es 10 por ciento en peso, la proporción en peso entre la monoetanolamina (MEA) o la dietanolamina (DEA) y el carbonato de sodio es de 1.5 a 6 por ciento. j 2) Si la concentración de una solución acuosa |de carbonato de sodio es 15 por ciento en peso, la proporción len peso entre la monoetanolamina (MEA) o la dietanolamina (DEA) y el carbonato de sodio es de 1 a 5 por ciento. ! 3) Si la concentración de una solución acuosa de carbonato de sodio es de 20 a 25 por ciento en peso, la proporción en peso entre la monoetanolamina (MEA) o la dietanolamina (DEA) y el carbonato de sodio es de 0.8 a 4 por ciento . 4) Si la concentración de una solución acuosa ¡de carbonato de sodio es 30 por ciento en peso, la proporción 'en peso entre la monoetanolamina (MEA) o la dietanolamina (DEA) y el carbonato de sodio es de 0.5 a 3 por ciento. ! gas de combustión, después del tratamiento común he eliminación de polvo y desulfuración. El gas de combustión pasa a través de la placa 4 de tamiz de flujo uniforme y ¿e la capa de relleno 3, y fluye hacia arriba. Al mismo tiempo, la solución acuosa de carbonato de sodio, con la adición del activador amino alcohol, es rociada hacia abajo por medio de ¡ las capas de aspersión de absorbente 20. Se controla la proporción de gas liquido circulante entre una solución entera del absorbente de C02 y el gas de combustión entre 5 y 25 L/m3, en particular, entre 12 y 22 L/m3. Se controla 'la temperatura de la reacción entre el C02 del gas de combustión y el absorbente de C02 a entre 40 y 55 °C; se controla 'la presión de la reacción entre 3 y 300 kPa, en particular, entre 5 y 200 kPa. De esa manera, el gas de combustión que fluye hacia arriba hace contacto pleno con el absorbente 'de C02 rociado hacia abajo, en la capa de relleno 3 y las placas de tamiz de flujo uniforme 4, para permitir que el C02 del gas de combustión reaccione con, y sea absorbido por, el activador amino alcohol y la solución acuosa de carbonato de sodio .

El gas de combustión, después de ser eliminada una cantidad grande de C02, continúa fluyendo hacia arriba; pasa1 a través del dispositivo separador de partículas 21 para eliminar adicionalmente gotas de absorbente del gas 'de combustión, y finalmente se descarga un gas de combustión limpio directamente a la atmósfera. El lodo de bicarbonato de sodio producido por la absorción de C02 cae hasta el fondo de la torre de absorción 1, y es introducido en el estanque 6 cié sedimentación de plano inclinado, para estra-tificarse después de pasar a través de la salida inferior de lodo de la torre de absorción 1. El carbonato de sodio es el ingrediente predominante en el sobre-nadante del estanque 6 de sedimentación de plano inclinado; y la suspensión de bicarbonato de sodio es el ingrediente predominante en el flujo inferior. ! Se transporta el lodo de bicarbonato de sodio a un I I tubo endotérmico del cambiador de calor 18, por medio de 1 la bomba 7 de bicarbonato de sodio, y se introduce en la torre de regeneración 10 desde la entrada superior de alimentación, después de que absorbe calor. Se rocía la suspensión o lodo de bicarbonato de sodio hacia cada placa de tamiz de la torre de regeneración; se calienta y se descompone mediante 'un vapor de agua que fluye hacia arriba; y se libera el C02. , El lodo de bicarbonato de sodio incompletamente descompuesto, cae hasta el fondo de la torre de regeneración 10 y es calentado por la unidad de caldera de apoyo 11 de la torre ¡de regeneración 10, a una temperatura de 80 a 130 °C. y :se descompone adicionalmente para liberar gas C02 altamente concentrado, al mismo tiempo que se adquiere una solución acuosa de carbonato de sodio. ' La solución acuosa de carbonato de sodio en la torre de regeneración 10 es elevada por medio de la bomba19 de carbonato de sodio e introducida en un tubo exotérmico del cambiador de calor 18 para liberar calor. Posteriormente se introduce la solución acuosa de carbonato de sodio en él estanque 6 de sedimentación de plano inclinado, desde ía entrada superior de absorbente 6b, y se transporta adicionalmente hacia las capas 2 de aspersión de absorbente de la torre de absorción 1, por medio de la bomba 8 de circulación de absorbente, para reciclaje. ! El C02 gaseoso altamente concentrado, liberado de la torre de regeneración, junto con una cantidad grande de vapor de agua, fluye hacia fuera de la torre de regeneración 10, a través de la salida superior de gas descompuesto de l'a torre de regeneración 10, y hacia el enfriador 17, en el que se enfría el CO2 gaseoso a una temperatura de 25 a 35 °C y s'e condensa la mayor parte del vapor de agua.

Se adquiere un C02 gaseoso altamente concentrado, después de ser tratado por el enfriador 17 y trasportado al separador 16 de gas-liquido, en el que se separa completamente el agua condensada del C02 gaseoso, bajo fuerza centrifuga, y se obtiene C02 gaseoso altamente purificado, que tiene una pureza que excede del 99 por ciento. Se transporta el agua condensada, separada, a través de ! la salida de agua del separador 16 de gas-liquido y de j la entrada superior 6b de absorbente del estanque 6 | de sedimentación de plano inclinado, y finalmente en el estanque de sedimentación de tablero de sedimentación 6 para reciclaje. Se transporta el CO2 gaseoso altamente purificado, separado, a los desecadores 15 para su tratamiento de secado, y luego a la compresora, para su compresión. Se transporta el C02 gaseoso comprimido al condensador 13 para ser condensado al estado liquido y obtener un producto C02 liquildo industrializado, altamente concentrado, que finalmente jes llevado al tanque de almacenamiento de dióxido de carbono liquido 12, para almacenarlo. j

Claims

REIVINDICACIONES j 1.- Un método para capturar dióxido de carbono de un gas 'de combustión, usando carbonato de sodio activado; siendo el método y reprocesamiento del gas de combustión jde las calderas de plantas generadoras de energía, después del tratamiento común de eliminación de polvo y desulfuración; caracterizado porque el método comprende los pasos siguientes: )

1) mezclar una solución acuosa de carbonato de sodio con un activador de amino alcohol para producir un absorbente de C02; rociar uniformemente el absorbente de C02 en el gas de la combustión, después del tratamiento común de eliminación del polvo y desulfuración, para poner en contacto pleno el gas ¡de combustión que fluye rociado hacia abajo, combustión reaccione solución acuosa de primero el activador intermediario de ion reacción de hidratac híbrido H+ producido a partir de la reacción de hidratación que es neutralizado por el ion alcalino CO3"2 en la solucilón acuosa de carbonato de sodio y HCO3 producido a partir la reacción de hidratación que hacen contacto con el ijon metálico Na+ de la solución acuosa de carbonato de sodio | y precipitar para producir una suspensión o lodo de bicarbonajto de sodio; |

2) descomponer térmicamente la suspensión de bicarbonato de sodio obtenida en el paso 1) para producir un C02 gaseoso altamente concentrado y una solución acuosa de carbonato , de sodio;

3) regresar la solución acuosa de carbonato de sodio obtenida en el paso 2) al paso 1, para formar el absorbente de CO2 para reciclarlo; ,

4) enfriar el C02 gaseoso altamente concentrado, separado del paso 2), para condensar el vapor de agua caliente de él;

5) llevar a cabo la separación de gas-liquido en el CO2 gaseoso altamente concentrado, después del tratamiento :de enfriamiento del paso 4); separar el agua condensada para producir CO2 gaseoso altamente purificado, que tiene una pureza que excede de 99 por ciento; y '

6) secar, comprimir y condensar el CO2 gaseoso altamente purificado, obtenido del paso 5), para transformar el C'02 gaseoso altamente purificado a un estado liquidó; obteniéndose de esa manera C02 liquido altamente concentrado1. 2.- El método de la reivindicación 1, caracterizado porque, en el paso 1) : 1 la concentración de la solución acuosa de carbonato de sodio es de 10 a 30 por ciento en peso; el activador amino alcohol es monoetanolamina o dietanolamina; j el peso de monoetanolamina o dietanolamina que se está i añadiendo es de 0.5 a 6 por ciento respecto al peso de carbonato de sodio que se está añadiendo; y la proporción de liquido de circulación-gas, entre una solución total del absorbente de C02 absorbente y el gas de 1 combustión es de 5 a 25 L/m3. , 3.- El método de la reivindicación 1 o 2> 1 i I caracterizado porque se controla la temperatura de j la reacción entre el CO2 del gas de combustión y el |C02 absorbente, en el paso 1) a entre 40 y 55 °C, y se controla la presión de la reacción a entre 3 y 300 kPa . j 4. - El método de la reivindicación 1 o j2, caracterizado porque se controla la temperatura de ' la descomposición térmica del lodo de bicarbonato de sodio, jen el paso 2), a entre 80 y 130 °C. 5. - El método de la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque se enfria el C02 gaseoso altamente concentrado a una temperatura de entre 20 y 35 °C. j 6. - Un aparato para capturar dióxido de carbono 'de un gas de combustión, usando carbonato de sodio activado, jde acuerdo con el método de la reivindicación 1, comprendiendo el aparato: | a) una torre de absorción (1); I b) una torre de regeneración (10); J c) un enfriador (1

7); d) un separador de gas-liquido (16); c) un desecador (15); f) una compresora (14); y j g) un condensador (13); caracterizado dicho aparato porque: | está dispuesta una pluralidad de capas de aspersión de absorbente (20) y por lo menos un dispositivo separador de partículas (21), uno después del otro, de abajo arriba, entre una entrada inferior (5) de gas de combustión, y una sali†a superior (22) de gas de combustión, de la torre de absorción ( 1 ) ; ¡ una salida inferior de lodo de la corre de absorción (í) comunica con una entrada superior (6a) de lodo de un estanque , i de sedimentación (6) de plano inclinado; una entrada superior (6b) de absorbente, del estanque (6) de sedimentación jde plano inclinado, comunica con un recipiente de absorbente (19); una salida (6c) de sobrenadante del estanque (6) de sedimentación de plano inclinado está conectada a las cafjas (20) de aspersión de absorbente, de la torre de absorción (1), por medio de una bomba (

8) de circulación de absorbent ; una salida (6d) de flujo inferior del estanque (6) |de sedimentación de plano inclinado, está conectada a u'na entrada superior de alimentación de la torre de regeneración (10), por medio de una bomba (7) de bicarbonato de sodio; una salida inferior de alimentación de la torre (10) 'de regeneración está conectada a la entrada (6b) superior pe absorbente del estanque (6) de sedimentación de plaho inclinado, por medio de una bomba (

9) de carbonato de sodio; y una salida superior de gas descompuesto, de la torre (

10) de regeneración, está conectada a una entrada del separador (16) de gas-liquido, por medio del enfriador (17); una salida de gas del separador (16) de gas-liquido está conectada en serie con el desecador (15), la compresora (14) y el condensador (13) . j 7.- El aparato de la reivindicación 6, caracterizado porque: | la salida (6d) de flujo inferior del estanque (6) de sedimentación de plano inclinado está conectada a la entrada superior de alimentación de la torre (10) de regeneración, ¡a través de la bomba (7) de bicarbonato de sodio y de un cambiador de calor (18); y la salida inferior de alimentación de la torre (10) :(de regeneración está conectada a la entrada superior (6b) del estanque (6) de sedimentación de plano inclinado, a través ide la bomba (9) de carbonato de sodio y del cambiador de calor (18). 8. - El aparato de la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque una salida de liquido del separador (1.6) de gas-liquido está conectada a la entrada superior (6b) de absorbente del estanque (6) de sedimentación de plano inclinado. 9. - El aparato de la reivindicación 6 o ? , caracterizado porque: se emplean tres capas (20) de aspersión de absorbente; ¦ está dispuesta una capa de relleno (3) debajo de la capa (20) de aspersión de absorbente de más arriba; y , está dispuesta una placa (4) de tamiz, de fluj'o uniforme, debajo de cada una de las otras dos capas (20) de aspersión de absorbente. ' 10.- El aparato de la reivindicación 9', caracterizado porque la proporción entre el área de aberturas y el área de placa de la placa (4) de tamiz de flujo uniforme es de 30 a 40 por ciento. : RESUMEN DE LA INVENCIÓN I i Se describe un método y un aparato para capturar dióxido de carbono en un gas de combustión, con carbonato Jde sodio activado. De acuerdo con el método se usa una solución ! acuosa de carbonato de sodio, a la que se le añade ¡un activador de amino alcohol como absorbente de C02; el ami'no alcohol está unido al C02 primero para generar ¡un intermediario anfotero, y luego se hidrata, a fin jde liberarlo nuevamente para reciclaje; se neutraliza el generado en la hidratación, mediante un ion básico CO32; 'el HCO3", generado en la hidratación es unido al ion metálico Na+ para formar bicarbonato de sodio, que se deposita i gradualmente, y finalmente se obtiene un lodo de bicarbonato de sodio. Por medio de la descomposición, se regenera el lóelo secadora (15), un compresor (14) y un condensador (13) que estén conectados por medio de tuberías. !