ES2349519B1 - Sistema para la eliminacion del co2 generado en una planta de produccion de energia electrica mediante la combustion de carbon y obtencion de formiato sodico, que se descompone termicamente pra producir hidrogeno y oxalato sodico. - Google Patents

Sistema para la eliminacion del co2 generado en una planta de produccion de energia electrica mediante la combustion de carbon y obtencion de formiato sodico, que se descompone termicamente pra producir hidrogeno y oxalato sodico. Download PDF

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Abstract

Eliminación del CO_{2} generado en una planta de producción de energía eléctrica mediante la combustión de carbón y obtención de formiato sódico, que se descompone térmicamente producir hidrógeno y oxalato sódico.
Combustión de carbón (2) en horno (1) con aire pobre (3). Parte superior del horno (4) se encuentran los gases a temperatura superior a 540ºC (CO, CO_{2}; NO_{x} y SO_{x}), se conducen (5) hasta caldera vapor y turbina (6), se recuperan (7) los gases que generan energía eléctrica y pasan a reactor (8) con NaOH, y CO precipita en formiato sódico.
El resto de gases se llevan (9) a un nuevo depósito, con solución acuosa de NAOH (10) reaccionan y resultará bicarbonato sódico que decanta (11).
El formiato sódico, en tanque a reacción, se descompone en Hidrógeno, en parte superior del tanque (12), y Oxalato sódico, sólido por la parte inferior (13).

Description

Sistema para la eliminación del CO_{2} generado en una planta de producción de energía eléctrica mediante la combustión de carbón y obtención de formiato sódico, que se descompone térmicamente para producir hidrógeno y oxalato sódico.
Antecedentes de la invención
Es importante que exista un desarrollo energético de la sociedad, que sea sostenido y ecológico, conforme a la evolución y conservación de la Naturaleza, buscando sistemas que permitan transformar unas fuentes de energía en otras, con el menor coste energético posible, para hacer más eficaz el sistema y ahorrar la energía que actualmente se pierde debido a los deficientes sistemas de conservación y transformación.
Una de las principales fuentes para la obtención de energía eléctrica ha sido históricamente el consumo de carbón. Efectivamente, con el carbón se alimenta una caldera de vapor convencional, que a su vez acciona una turbina la cual es la generadora de la energía eléctrica.
Este sistema de todo conocido, ha ido desapareciendo como fuente de creación de energía eléctrica, habiendo sido sustituido por otros sistemas menos contaminantes. Efectivamente la combustión del carbón como sistema para la obtención de energía eléctrica, ha sido una fuente generadora de CO_{2}-dióxido de carbono-, NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre- en cantidades alarmantes. Visto esto, resulta fundamental en 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-, NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre- y en consecuencia una menor o nula contaminación medioambiental en la transformación de la energía.
Dentro de esta inquietud en la búsqueda de nuevos métodos y sistemas de utilización de las energías naturales, es donde debemos de encuadrar este nuevo "Sistema para la eliminación del CO_{2} generado en una planta de producción de energía eléctrica mediante la combustión de carbón y obtención de formiato sódico, que se descompone térmicamente para producir hidrógeno y oxalato sódico", que por su simplicidad y eficacia nos permite recuperar una de las formas tradicionales y más económica, actualmente, en la generación de energía eléctrica, dado la importancia de las reservas mundiales de carbón.
Objeto de la invención
Como ya hemos indicado y con el objetivo de poder recuperar, por su gran importancia en la economía, el consumo de carbón como fuente energética para la producción de energía eléctrica, sin que ello suponga ningún tipo de contaminación medioambiental, aparece este nuevo "Sistema para la eliminación del CO_{2} generado en una planta de producción de energía eléctrica mediante la combustión de carbón y obtención de formiato sódico, que se descompone térmicamente para producir hidrógeno y oxalato sódico", que como su propio nombre indica, evita la emisión de los gases contaminantes producidos en la combustión del carbón a la atmósfera.
El "Sistema para la eliminación del CO_{2} generado en una planta de producción de energía eléctrica mediante la combustión de carbón y obtención de formiato sódico, que se descompone térmicamente para producir hidrógeno y oxalato sódico" se basa en el siguiente esquema de funcionamiento: mediante la combustión de carbón dentro de un horno al cual le introduciremos una corriente de aire enrarecido con un 50% de CO_{2}-dióxido de carbono-, al objeto de reducir el O_{2}-oxígeno- en la composición del aire del 28% al 14%, con lo que obtendremos una corriente "pobre" con solamente el 14% de O_{2}–oxígeno-.
En la combustión del carbón utilizaremos un filtro de NaHCO_{3}-bicarbonato sódico- para recoger las partículas e impurezas de la combustión, de forma que a la cámara superior del horno lleguen únicamente los gases CO-monóxido de carbono-, CO_{2}-dióxido de carbono-, NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre- procedentes de la combustión del carbón. Si utilizamos Ni-níquel- como catalizador, obtendremos más del 50% de CO-monóxido de carbono-, siendo el resto CO_{2}-dióxido de carbono-, NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre-, estos dos últimos elementos en cantidades inferiores.
La temperatura que estos gases pueden alcanzar mediante este sistema, es superior a los 540ºC. Estos gases de CO-monóxido de carbono- CO_{2}-dióxido de carbono-, NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre- con la temperatura indicada, son utilizados como intercambiador de calor, es decir en la caldera de vapor, para la generación de la energía eléctrica mediante el accionamiento de la turbina. Una vez finalizado el proceso tras el intercambio de temperatura, la corriente de gases CO-monóxido de carbono-, CO_{2}-dióxido de carbono-, NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre- los recuperaremos a una temperatura aproximada de 160ºC y a una presión de entre 8 y 9 bares que alcanzaremos mediante un compresor.
Los gases CO-monóxido de carbono- CO_{2}-dióxido de carbono-, NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre- en estas condiciones, los hacemos pasar por un reactor con NaOH - hidróxido sódico-sosa, para que de esta forma y de manera instantánea, el CO-monóxido de carbono- reacciona produciendo NaOOCH-formiato sódico- como sólido, y tras esta reacción, la corriente de aire que ahora contendrá solo CO_{2}-dióxido de carbono-, NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre-, la dirigiremos de nuevo desde el reactor, en un porcentaje del 50% a la corriente inicial de aire que hemos de empobrecer hasta alcanzar el porcentaje del 14% de O_{2}-oxigeno- que introducimos en el horno para la combustión del carbón. El restante 50% de la corriente de aire conteniendo el CO_{2}-dióxido de carbono-, NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre-, lo introduciremos en un depósito con NaOH-hidróxido sódico- en solución acuosa, de forma que la reacción CO_{2}-dióxido de carbono- con el NaOH-hidróxido sódico- en estado acuoso, nos precipitará formando NaHCO_{3}-bicarbonato sódico-, mientras que los gases NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre-, precipitarán formando NaNO_{3}-nitrato sódico- y Na_{2}SO_{4}-sulfato sódico- en cantidades residuales.
De esta forma al final del proceso, hemos logrado el objetivo de crear energía eléctrica mediante la combustión de carbón y de que los gases contaminantes producidos en la combustión, tras el tratamiento descrito, han sido eliminados y transformados en NaOOCH-formiato sódico- y NaHCO_{3}-bicarbonato sódico- y en cantidades ínfimas, prácticamente testimoniales, NaNO_{3}-nitrato sódico- y Na_{2}SO_{4}-sulfato sódico-. El formiato sódico obtenido, en un tanque de reacción lo descompondremos térmicamente a una temperatura de 450 grados centígrados, en Hidrógeno-H_{2}- y Oxalato sódico-NaOOCH-. El hidrógeno lo recogeremos por la parte superior del tanque de reacción y el oxalato sódico, en forma sólida, lo retiraremos por la parte inferior del tanque de reacción.
Breve enunciado de la figura
La Figura número 1 representa de forma sucinta los elementos que intervienen en el "Sistema para la eliminación del CO_{2} generado en una planta de producción de energía eléctrica mediante la combustión de carbón y obtención de formiato sódico, que se descompone térmicamente para producir hidrógeno y oxalato sódico", donde (1) representa la parte inferior del horno donde se produce la combustión del carbón. (2) Representa la tubería por la cual introducimos en el interior del horno la corriente de aire "pobre" con un 14% de O_{2}. (3) Representa el filtro de NaHCO_{3}-bicarbonato sódico- por el que pasan los gases de la combustión para la eliminación de residuos e impurezas, los cuales y con la utilización de un catalizador de Ni-níquel- para obtener mayor cantidad de CO-monóxido de carbono- son conducidos a la cámara situada en la parte superior del horno (1). (4) Representa la cámara superior del horno (1) donde se concentran a temperatura superior a los 540ºC los gases CO-monóxido de carbono- CO_{2}-dióxido de carbono-, NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre-. (5) Representa la tubería de conducción de los gases concentrados en la cámara superior (4) del horno (1), hasta la instalación del intercambiador de calor o caldera de vapor y turbina generadora de la energía eléctrica. (6) Representa gráficamente la instalación del intercambiador de calor o caldera de vapor y turbina generadora de la producción de energía eléctrica. (7) Representa la tubería por la cual se recuperan los gases CO-monóxido de carbono- CO_{2}-dióxido de carbono-, NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre-, una vez cumplida su función de energía calorífica para el funcionamiento de la instalación (6) de caldera y turbina, y que son recuperados a una temperatura estimada de 160ºC y entre 8 y 9 bares de presión y conducidos hasta el reactor. (8) Representa el reactor en el cual introducimos los gases recuperados por la tubería (7) con la temperatura y presión indicada.
Dentro del reactor (8) disponemos de una cantidad de NaOH-hidróxido sódico- en estado gaseoso, lo cual provoca de manera instantánea, al contacto con los gases procedentes por la tubería (7), que el CO-monóxido de carbono- precipite en forma de NaOOCH-formiato sódico- 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 (8) 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 (2) que alimenta de aire enrarecido al horno (1) y el 50% restante del CO_{2}-dióxido de carbono- y el resto de los gases NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre- que recuperamos del reactor (8), lo conducimos hasta un nuevo depósito donde previamente habremos preparado una solución acuosa de NaOH-hidróxido sódico-. (10) Representa el depósito que contiene 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 NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre-, que al entrar en contacto reaccionan y nos darán como resultado NaHCO_{3}-bicarbonato sódico-,
el cual decantará y podremos recoger por boca de salida situada en el fondo del depósito (10) y en cantidades residuales NaNO_{3}-nitrato sódico- y Na_{2}SO_{4}-sulfato sódico. (11) Representa en tanque de reacción donde térmicamente a 450 grados centígrados, se descompone el formiato sódico-NaOOC- en Hidrógeno-H_{2}- y Oxalato sódico-NaOOC-, obteniéndose el Hidrógeno por la parte superior del tanque de reacción (12) y el oxalato sódico, por la parte inferior en estado sólido (13).
Forma de realización de la invención
Una de las formas posibles de realización del "Sistema para la eliminación del CO_{2} generado en una planta de producción de energía eléctrica mediante la combustión de carbón y obtención de formiato sódico, que se descompone térmicamente para producir hidrógeno y oxalato sódico" es mediante la combustión de carbón dentro de un horno (1) al cual le introducimos una corriente de aire (2) enrarecido con un 50% de CO_{2}-dióxido de carbono-, al objeto de reducir el O_{2}-oxígeno- de dicha corriente, del 28% al 14%, con lo que obtendremos una corriente "pobre" con solamente el 14% de O_{2}-oxígeno-. Tras la combustión del carbón utilizaremos un filtro (3) de NaHCO_{3}-bicarbonato sódico- para recoger las partículas e impurezas producidas en la combustión, de forma que a la cámara superior (4) del horno (1) lleguen únicamente los gases CO-monóxido de carbono-, CO_{2}-dióxido de carbono-, NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre- procedentes de la combustión del carbón. Si utilizamos Ni-níquel- como catalizador, obtendremos más del 50% de CO-monóxido de carbono-, siendo el resto CO_{2}-dióxido de carbono-, NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre-. La temperatura que estos gases alcanzarán en el interior de la cámara (4) mediante este sistema, es superior a los 540ºC. Estos gases de CO-monóxido de carbono-, CO_{2}-dióxido de carbono-, NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre-, con la temperatura indicada, son utilizados como intercambiador de calor en la instalación (6) de la caldera de vapor, para la generación de la energía eléctrica mediante el accionamiento de la turbina.
Una vez finalizado el proceso tras el intercambio de temperatura, la corriente de gases CO-monóxido de carbono- CO_{2}-dióxido de carbono-, NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre- son recuperados a una temperatura aproximada de 160ºC y a una presión de entre 8 y 9 bares que se la aportamos nosotros.
Los gases CO-monóxido de carbono- CO_{2}-dióxido de carbono-, NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre- en estas condiciones, los hacemos pasar por un reactor (8) con un contenido de NaOH-hidróxido sódico- sosa en estado gaseoso, para que de esta forma y de manera instantánea, el CO-monóxido de carbono- se precipitará formando NaOOCH-formiato sódico- en estado sólido.
Tras esta reacción, la corriente de aire que ahora contendrá solo CO_{2}-dióxido de carbono-, NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre-, la dirigiremos de nuevo desde el reactor (8), y a través de la tubería de salida (9), la cual cumple una doble función, en un porcentaje del 50% a alimentar la corriente inicial de aire que hemos de empobrecer hasta alcanzar el porcentaje del 14% de O_{2}-oxígeno- que introducimos en el horno (1) para la combustión del carbón a través de la tubería (2) El restante 50% de la corriente de aire conteniendo el CO_{2}-dióxido de carbono-, NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre- lo introduciremos a través de la tubería (9) en el interior del depósito (10), al cual le habremos aportado previamente una disolución de NaOH-hidróxido sódico- en estado acuoso, de forma que la reacción del
CO_{2}-dióxido de carbono-, NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre- con la disolución de NaOH-hidróxido sódico- en estado acuoso, nos 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. En tanque de reacción, se descompone térmicamente el formiato sódico-NaOOC- en Hidrógeno-H_{2}- y Oxalato sódico-NaOOC-, a una temperatura de 450 grados centígrados, obteniéndose Hidrógeno por la parte superior del tanque de reacción y el oxalato sódico, por la parte inferior en estado sólido.
Mediante este "Sistema para la eliminación del CO_{2} generado en una planta de producción de energía eléctrica mediante la combustión de carbón y obtención de formiato sódico, que se descompone térmicamente para producir hidrógeno y oxalato sódico", al final del proceso hemos logrado el objetivo de crear energía eléctrica mediante la combustión de carbón y que los gases contaminantes, CO-monóxido de carbono-, CO_{2}-dióxido de carbono-,
NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre- producidos en la combustión, tras el tratamiento descrito, queden eliminados y transformados en NaOOCH-formiato sódico-, NaHCO_{3}-bicarbonato sódico- y en cantidades muy pequeñas en NaNO_{3}-nitrato sódico- y Na_{2}SO_{4}-sulfato sódico-.
Todos estos productos serán recogidos por las bocas de salida situadas en el fondo del reactor (8), para el caso del NaOOCH-formiato sódico -y en el fondo del depósito (10) para el resto de los productos. El formiato sódico
-NaOOCH- obtenido, se descompone térmicamente, en un tanque de reacción, a 450 grados centígrados en Hidrógeno
-H_{2}- y Oxalato sódico-NaOOC-, obteniéndose Hidrógeno por la parte superior del tanque de reacción, en forma gaseosa y el oxalato sódico, por la parte inferior en estado sólido.

Claims (4)

1. Sistema para la eliminación del CO_{2} generado en una planta de producción de energía eléctrica mediante la combustión de carbón y obtención de formiato sódico, que se descompone térmicamente para producir hidrógeno y oxalato sódico, que se caracteriza por contar con les medios adecuados para la captación y eliminación de los gases CO-monóxido de carbono-, CO_{2}-dióxido de carbono-, NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre- procedentes de la combustión del carbón, evitando la emisión de los mismos a la atmósfera.
2. Sistema para la eliminación del CO_{2} generado en una planta de producción de energía eléctrica mediante la combustión de carbón y obtención de formiato sódico, que se descompone térmicamente para producir hidrógeno y oxalato sódico, según reivindicación primera, se caracteriza porque los gases CO-monóxido de carbono-,
CO_{2}-dióxido de carbono-, NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre- procedentes de la combustión del carbón, son tratados químicamente para ser transformados en NaOOCH-formiato sódico-, NaHCO_{3}-bicarbonato sódico-, NaNO_{3}
-nitrato sódico- y Na_{2}SO_{4}-sulfato sódico.
3. Sistema para la eliminación del CO_{2} generado en una planta de producción de energía eléctrica mediante la combustión de carbón y obtención de formiato sódico, que se descompone térmicamente para producir hidrógeno y oxalato sódico, según reivindicación primera y segunda, que se caracteriza porque los gases CO-monóxido de carbono-, CO_{2}-dióxido de carbono-, NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre- procedentes de la combustión del carbón, o de cualquier otra materia, y en especial los hidrocarburos, hidrocarburos, que en su combustión desprendan CO-monóxido de carbono-, CO_{2}-dióxido de carbono-, NO_{x}-óxido nítrico- y SO_{x}-óxido de azufre-, los cuales son capturados y eliminados por este sistema, evitando su emisión a la atmósfera.
4. Sistema para la eliminación del CO_{2} generado en una planta de producción de energía eléctrica mediante la combustión de carbón y obtención de formiato sódico, que se descompone térmicamente para producir hidrógeno y oxalato sódico, según las reivindicaciones primera, segunda y tercera, se caracteriza, por obtener formiato sódico
-NaOOCH- mediante la reacción del monóxido de carbono-CO- con la el hidróxido sódico-NaOH-. El formiato sódico obtenido se descompone térmicamente en un tanque de reacción a cuatrocientos cincuenta grados centígrados para producir hidrógeno-H_{2}- y oxalato sódico-NaCOO-.
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