ES2336737B1 - Sistema para la eliminacion del co2 generado en una planta de produccion de energia electrica obtenida mediante la combustion de carbon. - Google Patents
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Abstract
Sistema para la eliminación del CO_{2}
generado en una planta de producción de energía eléctrica obtenida
mediante la combustión de carbón.
Introducimos una corriente de aire pobre con
O_{2} al 14% (1) en un horno de combustión (2), lo pasamos por
filtro (3) NaHCO_{3} para partículas y es conducido a cámara
superior (4) llegando gases CO, CO_{2}, NOx y SOx, que son
conducidos (5) a intercambiador de calor que generan energía
eléctrica (6).
Gases recuperados, pasan (7) a reactor (8), a
160º centígrados y 8 y 9 bares de presión con NaOH y CO que
precipita en NaOOCH sólido.
Resto de gases por tubería (9) donde, el 50% del
CO_{2} a corriente aire inicial (1) y otro 50% va a depósito (10)
conteniendo NaOH en disolución acuosa e introducimos, el CO_{2},
NOx y SOx, que al reaccionar resulta NaHCO_{3} y en cantidades
residuales, NaNO_{3} y Na_{2}SO_{4}.
Description
Sistema para la eliminación del CO_{2}
generado en una planta de producción de energía eléctrica obtenida
mediante la combustión de carbón.
La presente invención se refiere a un sistema
que elimine la contaminación de los gases emitidos a la atmósfera
por la combustión del carbón, mediante su fijación en una materia
inorgánica inerte. Es importante que exista un desarrollo energético
en la sociedad que sea sostenible y ecológico y acorde con la
conservación del medioambiente, buscando sistemas ó procesos que
permitan que fuentes de energía poco eficientes por su alta
contaminación medioambiental como es el carbón, aporten una parte de
la generación de energía que necesita el sistema, con el menor
coste medioambiental posible en la producción de dicha energía.
Una de las principales fuentes para la obtención
de energía eléctrica ha sido históricamente el consumo de carbón.
Efectivamente, con la energía térmica producida por la combustión
del carbón se alimenta a una caldera de vapor convencional, que a su
vez acciona una turbina la cual es la generadora de la energía
eléctrica. Este sistema de todos conocidos, ha ido desapareciendo
como fuente de producción de energía eléctrica, habiendo sido
sustituido por otros sistemas menos contaminantes, como los
hidrocarburos y el gas natural.
El presente sistema supone un avance cualitativo
en los procesos conocidos hasta ahora, dado que permite eliminar
todas las emisiones de los gases producidos por la combustión del
carbón, mediante su fijación en materias inorgánicas inertes, como
son el formiato sódico, bicarbonato sódico, sulfato sódico y nitrato
sódico. Efectivamente la combustión del carbón como sistema para la
obtención de energía eléctrica, ha sido una fuente generadora de
CO_{2} - dióxido de carbono -, NOx - óxido de nitrógeno - y SOx -
óxido de azufre - en cantidades alarmantes. Visto esto, resulta
fundamental para el desarrollo energético de la sociedad, estudiar y
plantear nuevos sistemas que permitan reducir e incluso eliminar las
emisiones de CO_{2} - dióxido de carbono -, NOx - óxido de
nitrógeno - y SOx - óxido de azufre - y en consecuencia una menor
o nula contaminación medioambiental en la obtención
energía.
energía.
Dentro de la búsqueda de nuevos métodos para
reducir la contaminación medioambiental producida por los gases
procedentes de la combustión del carbón para la generación de
energía eléctrica, es donde debemos de encuadrar este nuevo
proceso.
La eliminación de los gases procedentes de la
combustión del carbón que se emplea para la producción de energía
eléctrica, es una de las prioridades a nivel científico, que tiene
por finalidad paliar los efectos negativos que producen el vertido
de dichos gases a la atmósfera, como es el efecto invernadero.
Son conocidos los numerosos procesos
tecnológicos que existen para capturar y eliminar los gases
contaminantes producidos por la combustión del carbón. Entre ellos,
la eliminación del los gases que contienen oxido de nitrógeno y de
azufre, mediante un proceso de filtración con carbono activado y
carbonato cálcico micronizado. La eliminación de estos gases
contaminantes, esta contrastada y es eficiente en el estado de la
tecnología actual.
Mayor dificultad tecnológica presenta la
eliminación de dióxido de carbono y el monóxido de carbono, cuya
presencia y volumen en la combustión del carbón es muy superior a
los óxidos de nitrógeno y de azufre.
Los sistemas de eliminación de dióxido y
monóxido de carbono, consisten principalmente en purificar dichos
gases, para posteriormente almacenarlos. Para el proceso de
eliminación del monóxido de carbón, se hace reaccionar con el
oxigeno del aire, para producir dióxido de carbono. El dióxido de
carbono, se purifica mediante un filtro de aminas, lo cual permite
almacenarlo puro en bolsas de gas agotadas ó en formaciones
geológicas subterráneas.
Para evitar los inconvenientes del
almacenamiento y transporte del dióxido de carbono y monóxido de
carbono, el titular de la invención, ha desarrollado un sistema que
permite que los gases contaminantes producidos en la combustión del
carbón, sean eliminados y transformados en formiato sódico y
bicarbonato sódico, y en cantidades ínfimas, en nitrato sódico y
sulfato sódico.
Este sistema por su simplicidad y eficacia nos
permite recuperar una de las formas tradicionales y más económicas,
actualmente, en la generación de energía eléctrica, dado la
importancia de las reservas mundiales de carbón.
En un horno introduciremos carbón para su
combustión. Con el objetivo de producir una combustión pobre en
oxigeno, mezclaremos el aire con dióxido de carbono, en la
proporción necesaria para obtener un aire que contenga un porcentaje
del catorce por cien de oxigeno. Para eliminar los volátiles e
impurezas de los gases de combustión, utilizamos un filtro de
bicarbonato sódico Dichos gases los hacemos pasar de nuevo por otro
filtro de Níquel, que actúa como catalizador, para obtener un mayor
porcentaje de monóxido de carbono. Con este proceso conseguimos que
el cincuenta por cien de los gases sean monóxido de carbono y el
otro cincuenta por cien de dióxido de carbono, además de los óxidos
de nitrógeno y de azufre en una mínima fracción.
Los gases a alta temperatura son conducidos a un
intercambiador de calor, para mediante una caldera de vapor producir
vapor a alta temperatura y presión, que turbinado produce energía
eléctrica.
Los gases, a la salida de la turbina tienen una
temperatura de 160 grados centígrados. Con esta temperatura y a una
presión entre 8 y 9 bares, los hacemos reaccionar con hidróxido
sódico en fase de gas, para formar formiato sódico Una vez capturado
el monóxido de carbono, en forma de formiato sódico, los gases
restantes, compuesto por dióxido de carbono, oxido de nitrógeno y
oxido de azufre, los hacemos reaccionar con hidróxido sódico en
disolución acuosa, para que en su reacción se forme bicarbonato
sódico, nitrato sódico y sulfato sódico.
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La Figura número 1 representa los elementos que
intervienen en el sistema donde (1) representa la tubería por la
cual introducimos en el interior del horno la corriente de aire
"pobre" con un 14% de O_{2}. (2) representa el horno donde se
produce la combustión del carbón. (3) Representa el filtro de
NaHCO_{3} - bicarbonato sódico - por el que pasan los gases de la
combustión del carbón y con la utilización de un catalizador de Ni -
níquel - son conducidos a la cámara situada en la parte superior
del horno (2). (4) Representa la cámara superior del horno (2) los
gases CO - monóxido de carbono - CO_{2} - dióxido de carbono -,
NOx - óxido de nitrógeno - y SOx - óxidos de azufre -. (5)
Representa la tubería de conducción de los gases concentrados en la
cámara superior (4) del horno, hasta la instalación del
intercambiador de calor o caldera de vapor y turbina generadora de
la energía eléctrica (6). (7) Representa la tubería por la cual se
recuperan los gases de monóxido de carbono - CO -, dióxido de
carbono - CO_{2} -, óxido de nitrógeno - NOx -, óxidos de azufre
- SOx -, una vez cumplida su función de ceder la energía calorífica
para el funcionamiento de la instalación de caldera y turbina. (8)
Representa el reactor en el cual introducimos los gases recuperados
por la tubería (7) a una temperatura estimada de 160ºC y entre 8 y 9
bares de presión que disponemos de una cantidad de - NaOH -
hidróxido sódico en estado gaseoso, reacciona con el - CO - monóxido
de carbono - que precipita en forma de formiato sódico NaOOCH - en
estado sólido, el cual es recogido por boca de salida, situada en el
fondo del reactor (8). (9) Representa la tubería de salida del
reactor que recoge el resto de los gases que han quedado tras la
reacción anterior. Esta tubería (9) tiene una doble función ya que
el 50% del CO_{2} - dióxido de carbono - lo conduciremos de nuevo
hasta la tubería (1) que alimenta de aire enrarecido al horno (2) y
el 50% restante del CO_{2} - dióxido de carbono - y el resto de
los gases NOx - óxidos de nitrógeno - y SOx - óxido de azufre - que
recuperamos del reactor, lo conducimos (9) hasta un nuevo depósito
(10) donde previamente habremos preparado una solución acuosa de
NaOH - hidróxido sódico en el cual introducimos el resto de la
corriente de aire conteniendo el CO_{2} - dióxido de carbono -, el
NOx - óxidos de nitrógeno - y SOx - óxidos de azufre -, que al
entrar en contacto reaccionan y nos darán como resultado bicarbonato
sódico - NaHCO_{3} -, que decanta y podremos recoger por boca de
salida situada en el fondo del depósito y en cantidades residuales
nitrato sódico - NaNO_{3} - y sulfato sódico
Na_{2}SO_{4}.
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El sistema para eliminar los gases producidos
por la combustión del carbón consta de dos fases ó procesos
sucesivos. En la primera fase se trata de obtener el porcentaje del
cincuenta por cien de monóxido de carbono y otro cincuenta por cien
de dióxido de carbono. Para ello, dentro de un horno, (2) se realiza
la combustión de carbón, donde introducimos una corriente de aire
(1) enrarecido con un 50% de CO_{2} - dióxido de carbono -, al
objeto de reducir el O_{2} - oxígeno -.
Con ello obtenemos una corriente "pobre"
con solamente el 14% de O_{2} - oxígeno -.
Para recoger las impurezas y partículas
volátiles producidas por la combustión del carbón, se hacen pasar
los gases por un filtro (3) de NaHCO_{3} - bicarbonato sódico. De
esta forma, a la cámara superior (4) del horno (2) llegan únicamente
los gases CO - monóxido de carbono -, CO_{2} - dióxido de carbono
-, NOx - óxidos de nitrógeno - y SOx
- óxidos de azufre - procedentes de la combustión del carbón. Utilizando como catalizador el Ni - níquel -, obtendremos el 50% de CO - monóxido de carbono -, siendo el resto CO_{2} - dióxido de carbono -, NOx - óxidos de nitrógeno - y SOx - óxidos de azufre -.
- óxidos de azufre - procedentes de la combustión del carbón. Utilizando como catalizador el Ni - níquel -, obtendremos el 50% de CO - monóxido de carbono -, siendo el resto CO_{2} - dióxido de carbono -, NOx - óxidos de nitrógeno - y SOx - óxidos de azufre -.
Esos gases alcanzan en el interior de la cámara
(4) una temperatura superior a 540 grados centígrados. Los gases a
alta temperatura son conducidos (5) a un intercambiador de calor,
para mediante una caldera de vapor (6), producir vapor a alta
presión, que turbinado produce energía eléctrica.
La segunda fase consiste en hacer reaccionar los
gases emitidos en la combustión del carbón con hidróxido sódico,
para fijarlos como una materia inorgánica inerte, de la siguiente
forma. Tras pasar los gases por el intercambiador de calor, la
corriente de gases - CO - monóxido de carbono - CO_{2} - dióxido
de carbono -, NOx - óxidos de nitrógeno - y SOx - óxidos de azufre -
salen a una temperatura aproximada de 160 grados centígrados. A
dicha temperatura y a una presión de entre 8 y 9 bares, los hacemos
pasar (7) por un reactor (8) con contenido de NaOH - hidróxido
sódico -
sosa en estado gaseoso. De esta forma, el CO - monóxido de carbono - precipitará formando NaOOCH - formiato sódico - en estado sólido.
sosa en estado gaseoso. De esta forma, el CO - monóxido de carbono - precipitará formando NaOOCH - formiato sódico - en estado sólido.
Tras esta reacción, la corriente de aire que
contiene únicamente CO_{2} - dióxido de carbono -, NOx - óxidos de
nitrógeno - y SOx - óxidos de azufre - la dirigiremos de nuevo desde
el reactor (8), y a través de la tubería de salida (9), que cumple
un doble propósito. En un porcentaje del 50% alimentará la corriente
inicial de aire, para alcanzar el porcentaje del 14% de O_{2} -
oxígeno - que volvemos a introducir en el horno (2) a través de la
tubería (1) para la combustión del carbón. El restante 50% de la
corriente de aire conteniendo el CO_{2} - dióxido de carbono -,
NOx - óxidos de nitrógeno - y - SOx - óxidos de azufre -, lo
introducimos a través de la tubería (9) en el interior de otro
depósito (10), que contiene una disolución de NaOH - hidróxido
sódico - en estado 1 acuoso. De esta forma la reacción del CO_{2}
- dióxido de carbono NOx - óxidos de nitrógeno - y SOx - óxidos de
azufre - con la disolución de NaOH
- hidróxido sódico - en estado acuoso, precipitará formando - NaHCO_{3} - bicarbonato sódico - NaNO_{3} - nitrato sódico - y Na_{2}SO_{4} - sulfato sódico -, estos dos últimos elementos en cantidades muy pequeñas, quedaran en disolución acuosas.
- hidróxido sódico - en estado acuoso, precipitará formando - NaHCO_{3} - bicarbonato sódico - NaNO_{3} - nitrato sódico - y Na_{2}SO_{4} - sulfato sódico -, estos dos últimos elementos en cantidades muy pequeñas, quedaran en disolución acuosas.
En primer lugar se recoge el formiato sódico -
NaOOCH - en la boca de salida situadas en el fondo del reactor (8).
En el depósito (10) el resto de los productos, es decir, el
NaHCO_{3} - bicarbonato sódico - y en cantidades residuales
NaNO_{3} - nitrato sódico - y - Na_{2}SO_{4} - sulfato sódico,
en disolución.
Serán independientes del objeto de la invención,
los materiales empleados en el sistema y los componentes necesarios
para el transporte de fluidos, así como las formas, dimensiones y
detalles accesorios, siempre que no afecten a la esencialidad.
La aplicación industrial de la presente
invención resulta evidente de la descripción y de la naturaleza de
la invención.
Claims (1)
1. Sistema para la eliminación del CO_{2}
generado en una planta de producción de energía eléctrica obtenida
mediante la combustión de carbón, que se caracteriza, en una
primera fase, por la combustión del carbón con aire pobre en
oxigeno, mezclando el aire con dióxido de carbono, en la proporción
necesaria para obtener un aire que contenga un porcentaje del
catorce por cien de oxigeno, para la obtención de gases que
mayoritariamente estén compuesto por monóxido de carbono. Los gases
procedentes del horno de combustión de carbón, a una temperatura
superior a 540ºC, son conducidos a un intercambiador de calor ó
caldera de vapor, para producir vapor de agua a alta presión, que
turbinado produce energía eléctrica. En una segunda fase, se hace
reaccionar el monóxido de carbono -CO- con el hidróxido sódico
-NaOH- en forma de gas, a una temperatura de 160ºC y una presión
entre 8 y 9 bares para formar formiato sódico, que se recoge en
estado sólido, con la siguiente reacción:
CO+NaOH- - -H-COO-Na.
Los gases restantes compuestos por dióxido de
carbono -CO_{2}-, óxidos de nitrógeno -NOx-, óxidos de azufre
-SOx- se hacen reaccionar hidróxido sódico -(NaOH)- en disolución
acuosa, para formar bicarbonato sódico, nitrato sódico y sulfato
sódico.
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| ES200703436A ES2336737B1 (es) | 2007-12-17 | 2007-12-17 | Sistema para la eliminacion del co2 generado en una planta de produccion de energia electrica obtenida mediante la combustion de carbon. |
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