ES2865074T3 - Capturas de dióxido de carbono que implican procesos termolíticos basados en dos sales - Google Patents

Abstract

Un método para capturar dióxido de carbono, que comprende: (a) calentar un primer haluro o hidrato del mismo con agua, del que al menos una parte se obtiene del agua de la etapa (b) en condiciones adecuadas para formar una primera mezcla de producto que comprende un primer hidróxido, óxido y/o hidroxicloruro y HCl; (b) mezclar algo o todo del primer hidróxido, óxido y/o hidroxicloruro con un segundo haluro o hidrato del mismo y dióxido de carbono bajo condiciones adecuadas para formar una mezcla de segundo producto que comprende un primer haluro o hidrato del mismo, una sal de carbonato y agua; y (c) separar algo o todo de la sal de carbonato de la etapa (b), y (d) mezclar un mineral de silicato del Grupo 2 con HCl obtenido de la etapa (a), bajo condiciones adecuadas para formar una mezcla de tercer producto que comprende un cloruro del Grupo 2, agua y dióxido de silicio , en donde el dióxido de silicio se elimina del cloruro del Grupo 2 formado y el cloruro del Grupo 2 se usa como parte o todo del segundo haluro o hidrato del mismo en la etapa (b), mediante el cual el dióxido de carbono se captura en una forma de producto mineral.

Description

DESCRIPCIÓN

Capturas de dióxido de carbono que implican procesos termolíticos basados en dos sales

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

I. Campo de la invención

La presente invención se refiere generalmente al campo de la eliminación de dióxido de carbono de una fuente, tal como una corriente de residuos (p.ej., gas de combustión) de una planta de energía, mediante la cual los minerales de silicato del Grupo 2 se convierten en sales de cloruro del Grupo 2 y SiO² , las sales de cloruro del Grupo 2 se convierten en hidróxido del Grupo 2 y/o sales de cloruro de hidrógeno del Grupo 2. Estos a su vez pueden hacerse reaccionar con dióxido de carbono para formar sales de carbonato del Grupo 2, opcionalmente en la presencia de catalizadores. Estas etapas se pueden combinar para formar un ciclo en el que el dióxido de carbono que se captura en la forma de sales de carbonato y subproductos de una a más etapas, tal como calor y productos químicos, se reutiliza o recicla en una o más etapas adicionales.

II. Descripción de la técnica relacionada

Una considerable preocupación nacional e internacional se ha enfocado crecientemente en la emisión de CO² en el aire. En particular, la atención se ha enfocado en el efecto de este gas en la retención del calor solar en la atmósfera, produciendo el “efecto invernadero”. A pesar de cierto debate referente a la magnitud del efecto, todos acordarían que hay un beneficio al eliminar el CO² (y otros productos químicos) de fuentes puntuales de emisión, especialmente si el costo para hacerlo fuera lo suficientemente pequeño.

Los gases de efecto invernadero están compuestos predominantemente de dióxido de carbono y son producidos por plantas de energía municipales e industria a gran escala en las plantas de energía in situ, aunque también son producidos en cualquier combustión normal de carbono (tal como automóviles, tala de bosques tropicales, quema simple, etc.). Eso sí, sus emisiones puntuales más concentradas ocurren en plantas de energía en todo el planeta hacen que la reducción o eliminación de esos sitios fijos sea un punto atractivo para efectuar una tecnología de eliminación. Debido a que la producción de energía es una causa primaria de emisiones de gases de efecto invernadero, los últimos durante los últimos treinta años se han investigado y estudiado intensivamente métodos tales como la reducción de intensidad de carbono, mejorar la eficiencia, y capturar el carbono de los gases de combustión de las plantas de energía por diferentes medios.

Los intentos en la captura de carbono (en la forma inicial de CO² gaseoso) han producido muchas técnicas variadas, que se pueden clasificar generalmente como sistemas geológicos, terrestres, u oceánicos. En el documento Proceedings of First National Conference on Carbón Sequestration, (2001) se proporciona una revisión general de tales técnicas. A fecha de hoy, muchas si no todas estas técnicas son muy demandantes de energía y por lo tanto no son económicamente factibles, en muchos casos consumen más energía que la energía obtenida al generar el dióxido de carbono. Serían muy convenientes procesos alternativos que superen una o más de estas desventajas.

Lackner et al. Energy 1995, vol. 20, págs. 1153-1170 divulga un proceso para la captación de CO² y unión del mismo en forma de carbonato de magnesio y calcio. Para esto, se disuelven en ácido clorhídrico rocas ultramáficas, p. ej., serpentina u olivino y se forma una disolución de cloruro de magnesio y y gel de sílice. Mediante este proceso se libera suficiente calor para mantener la temperatura de ebullición de la disolución. Subsecuentemente, se añade CO² a la disolución para precipitar calcita y magnesita aunque también podrían precipitar hidróxidos de calcio y magnesio y usarse para carbonación en seco en una etapa separada.

En el proceso, se regenera HCl descomponiendo cloruro de magnesio en hidróxido cloruro de magnesio y HCl. Las disoluciones que contienen MgCh, CaCl y ácido en exceso se neutralizan mediante la adición de hidróxido cloruro de magnesio, lo que conduce a la precipitación de Ca(OH)², que se carbona en una etapa separada. Para una eficiencia energética se sugieren intercambiadores de calor para recuperar el calor liberado en la condensación para uso en la etapa de vaporización, en combinación con el calor proporcionado en la etapa de carbonación.

No se pretende que los inconvenientes mencionados sean exhaustivos, sino que más bien están entre muchos que tienden a disminuir la efectividad de las técnicas conocidas previamente para eliminar el dióxido de carbono de corrientes de residuos; sin embargo, aquellos mencionados en el presente documento son suficientes para demostrar que las metodologías que aparecen en la técnica no han sido satisfactorias del todo y que existe una necesidad importante de las técnicas que se describen y se reivindican en esta divulgación.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN

En el presente documento se divulgan métodos y aparatos para la captura de dióxido de carbono, que incluyen eliminar el dióxido de carbono de las corrientes de residuos. En un aspecto, se proporciona métodos para capturar dióxido de carbono producido por una fuente, que comprenden:

(a)

(a) calentar un primer haluro o hidrato del mismo con agua, del que al menos una parte se obtiene a partir del agua de la etapa (b), en condiciones adecuadas para formar una primera mezcla de producto que comprende un primer hidróxido, óxido y/o hidroxicloruro y HCl.

(b) mezclar algo o todo del primer hidróxido, óxido y/o hidroxicloruro con un segundo haluro o hidrato del mismo, y dióxido de carbono en condiciones adecuadas para formar una segunda mezcla de producto que comprende un primer haluro o hidrato del mismo, una sal carbonato y agua; y

(c) separar algo o todo de la segunda sal de carbonato de la etapa (b), y

(d) mezclar un mineral de silicato del Grupo 2 con HCl obtenido de la etapa (a), en condiciones adecuadas para formar una tercera mezcla de producto que comprende un cloruro del Grupo 2, agua y dióxido de silicio, en donde el dióxido de silicio se elimina del cloruro del Grupo 2 formado y al menos una parte del cloruro del grupo ² se usa en la etapa (b),

mediante el cual el dióxido de carbono se captura en una forma de producto mineral.

En algunas realizaciones, el primer haluro o hidrato del mismo de la etapa (a) es una primera sal de cloruro o hidrato de la misma, y el segundo producto de la etapa (a) es HCl. En algunas realizaciones, la primera sal de cloruro o hidrato de la misma de la etapa (a) es MgCh. En algunas realizaciones, la primera sal de cloruro o hidrato de la misma de la etapa (a) es una forma hidratada de MgCh. En algunas realizaciones, la primera sal de cloruro o hidrato de la misma de la etapa (a) es M g C h ^^O . En algunas realizaciones, la primera sal de hidróxido de la etapa (a) es Mg(OH)².. En algunas realizaciones, la primera sal de hidroxicloruro de la etapa (a) es Mg(OH)Cl. En algunas realizaciones, el primer producto de la etapa (a) comprende predominantemente Mg(OH)Cl, En algunas realizaciones, el primer producto de la etapa (a) comprende mayor que 90% en peso de Mg(OH)Cl. En algunas realizaciones, el primer producto de la etapa (a) es Mg(OH)Cl. En algunas realizaciones, la primera sal de óxido de la etapa (a) es MgO.

En algunas realizaciones, el segundo haluro o hidrato del mismo de la etapa (b) es una segunda sal de cloruro o hidrato de la misma, por ejemplo, CaCh. En algunas realizaciones, la primera sal de cloruro de la etapa (b) es MgCh. En algunas realizaciones, la primera sal de cloruro de la etapa (b) es una forma hidratada de MgCh. En algunas realizaciones, la primera sal de cloruro de la etapa (b) es M g C h ^^O .

En algunas realizaciones, algo o toda el agua de la etapa (a) está presente en la forma de vapor o agua supercrítica. En algunas realizaciones, algo o todo el agua de la etapa (a) se obtiene del agua de la etapa (b). En algunas realizaciones, la etapa (b) además comprende mezclar sal de hidróxido de sodio en la segunda mezcla.

En algunas realizaciones, algo o todo el HCl en la etapa (d) se obtiene a partir de la etapa (a). En algunas realizaciones, los métodos de la etapa (d) además comprenden agitar el mineral de silicato del Grupo 2 con HCl. En algunas realizaciones, se recupera algo o todo el calor generado en la etapa (d). En algunas realizaciones, algo o todo de la segunda sal de cloruro de la etapa (b) es la sal de cloruro del Grupo 2 de la etapa (d). En algunas realizaciones, los métodos además comprenden una etapa de separación, en donde el dióxido de silicio se elimina de la sal de cloruro del Grupo 2 que se forma en la etapa (d). En algunas realizaciones, algo del agua de la etapa (a) se obtiene del agua de la etapa (d).

En algunas realizaciones, el mineral de silicato del Grupo 2 de la etapa (d) comprende un inosilicato del Grupo 2. En algunas realizaciones, el mineral de silicato del Grupo 2 de la etapa (d) comprende CaSiO³. En algunas realizaciones, el mineral de silicato del Grupo 2 de la etapa (d) comprende MgSiO³. En algunas realizaciones, el mineral de silicato del Grupo 2 de la etapa (d) comprende olivino (Mg²[SiO⁴]). En algunas realizaciones, el mineral de silicato del Grupo 2 de la etapa (d) comprende serpentino (Mg⁶[OH]⁸[Si⁴Oio]). En algunas realizaciones, el mineral de silicato del Grupo ² de la etapa (d) comprende sepiolita (Mg⁴[(OH)²S¡⁶O i⁵] '⁶ H²O), enstatita (Mg²[Si²O⁶]), diópsido (CaMg[Si²O⁶]), y/o tremolita Ca²Mg⁵{[OH]SuOii}². En algunas realizaciones, el silicato del Grupo 2 además comprende silicatos de hierro y/o manganeso. En algunas realizaciones, el silicato de hierro es fayalita (Fe²[SiO⁴]).

En algunas realizaciones, algo o todo del primer haluro o hidrato del mismo que se forma en la etapa (b) es un cloruro y se usa como primer haluro en la etapa (a).

En algunas realizaciones, el dióxido de carbono está en la forma de gases de combustión, en donde los gases de combustión además comprenden N² y H²O.

En algunas realizaciones, las condiciones de reacción adecuadas de la etapa (a) comprenden una temperatura de aproximadamente 200 °C a aproximadamente 500 °C. En algunas realizaciones, la temperatura es de aproximadamente 230 °C a aproximadamente 260 °C. En algunas realizaciones, la temperatura es de unos 250 °C. En algunas realizaciones, la temperatura es de aproximadamente 200 °C a aproximadamente 250 °C. En algunas realizaciones, la temperatura es de aproximadamente 240 °C.

En algunas realizaciones, las condiciones de reacción adecuadas de la etapa (a) comprenden una temperatura de aproximadamente 50 °C a aproximadamente 200 °C. En algunas realizaciones, la temperatura es de aproximadamente 90 °C a aproximadamente 260 °C. En algunas realizaciones, la temperatura es de aproximadamente 90 °C a aproximadamente 230 °C. En algunas realizaciones, la temperatura es de aproximadamente 130 °C.

En algunas realizaciones, las condiciones de reacción adecuadas de la etapa (a) comprenden una temperatura de aproximadamente 400 °C a aproximadamente 550 °C. En algunas realizaciones, la temperatura es de aproximadamente 450 °C a aproximadamente 500 °C.

En algunas realizaciones, las condiciones de reacción adecuadas de la etapa (a) comprenden una temperatura de aproximadamente 20 °C a aproximadamente 100 °C. En algunas realizaciones, la temperatura es de aproximadamente 25 °C a aproximadamente 95 °C.

En algunas realizaciones, las condiciones de reacción adecuadas de la etapa (a) comprenden una temperatura de aproximadamente 50 °C a aproximadamente 200 °C. En algunas realizaciones, la temperatura es de aproximadamente 90 °C a aproximadamente 150 °C.

Otros objetos, características y ventajas de la presente divulgación serán aparentes a partir de la siguiente descripción detallada. Se debería entender, sin embargo, que la descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque indican realizaciones específicas de la invención, se proporcionan solo de manera ilustrativa.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Los siguientes dibujos forman parte de la presente memoria descriptiva y se incluyen para demostrar adicionalmente ciertos aspectos de la presente divulgación. La invención se puede entender mejor con referencia a uno de estos dibujos en combinación con la descripción detallada de las realizaciones específicas que se presentan en este documento.

Fig.1 es un diagrama de bloques de un sistema para un proceso basado en hidróxido del Grupo 2 para capturar CO² como carbonatos del Grupo 2 de acuerdo con la presente invención.

Fig. 2 es un diagrama de bloques de un sistema en el que Mg2+ funciona como un catalizador para el secuestro de CO² como carbonato de calcio de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención.

Fig. 3 es un diagrama de flujo de un proceso simplificado de acuerdo con algunas realizaciones de los procesos de la presente invención. Se muestra un proceso basado en hidróxido del Grupo-II, que captura CO² como caliza (compuesta en gran parte por el mineral calcita, CaCO³). El término “sal de carretera” (en inglés, road salt) en esta figura se refiere a un cloruro del Grupo II, tal como CaCh y/o MgCh, cualquiera o ambos de los cuales están opcionalmente hidratados. En realizaciones que comprenden MgCh, el calor se puede utilizar para conducir la reacción entre la sal de carretera y el agua (incluyendo el agua de la hidratación) para formar HCl e hidróxido de magnesio, Mg(OH)² , y/o hidroxicloruro de magnesio, Mg(OH)Cl. En las realizaciones que comprenden CaCh, el calor se puede utilizar para conducir la reacción entre la sal de carretera y el agua para formar hidróxido de calcio y HCl. El HCl se hace reaccionar con, por ejemplo, rocas de inosilicato de calcio (opcionalmente molidas), para formar sal de carretera adicional, p.ej., CaCh, y arena (SO ²).

Fig. 4 es un diagrama de flujo de proceso simplificado que corresponde a algunas realizaciones de la presente invención. Las rocas de silicato se utilizan en la presente invención para capturar CO² como CaCO³. El término “sal de carretera” en esta figura se refiere a cloruro del Grupo II, tal como CaCh y/o MgCh, cualquiera o ambos de los cuales están opcionalmente hidratados. En la caldera de la sal de carretera, se puede utilizar calor para conducir la reacción entre la sal de carretera, p.ej., M g C h ^^O , y el agua (incluyendo el agua de la hidratación) para formar HCl e hidróxidos del Grupo II, óxidos, y/o hidróxido-fluoruros mixtos, incluyendo, por ejemplo, hidróxido de magnesio, Mg(OH)² , y/o hidroxicloruro de magnesio, Mg(OH)Cl. En realizaciones que comprenden CaCh, el calor se puede utilizar para conducir la reacción entre la sal de carretera y el agua para formar hidróxido de calcio y HCl. El HCl se hace reaccionar con rocas de silicato, p.ej., inosilicatos, para formar sal de carretera adicional, p.ej., CaCh, y arena (SO ²). Se puede utilizar la reacción de intercambio de iones entre Mg2+ y Ca2+, en algunas de estas realizaciones, para permitir, por ejemplo, la ciclación de iones de Mg2+.

Fig. 5 es un diagrama de flujo de proceso que muestra parámetros y resultados de una simulación de procesos utilizando el software de proceso Aspen Plus. En esta realización, se calienta una disolución de 35% de MgCh, 65% de H²O a 280 °C (536 °F), a continuación la corriente deja la corriente etiquetada “H²O-MgOH,” que comprende una disolución de MgCh y Mg(OH⁾² sólido. Típicamente, cuando Mg(OH)Cl se disuelve en agua forma Mg(OH⁾² (sólido) y MgCl² (disuelto). Aquí el MgCh no se utiliza para absorber directamente del CO² , más bien se recicla. La reacción neta es la captura de CO² de gases de combustión utilizando materias primas económicas, CaCh y agua, para formar CaCO³. Los resultados de la simulación sugieren que es eficiente recircular una corriente de MgCh y después hacerlo reaccionar con H²O y calor para formar Mg(OH)². Uno o más de los compuestos antes mencionados reacciona a continuación con una disolución de CaCh/H²O y CO² de los gases de combustión para formar por último CaCO³ , que se separa de la corriente por filtración. El MgCh resultante que se forma se recicla al primer reactor para repetir el proceso.

Fig. 6 es un diagrama de flujo de proceso que muestra parámetros y resultados de una simulación de proceso utilizando el software de proceso Aspen Plus. La reacción neta es la captura del CO² de los gases de combustión utilizando materias primas económicas, CaCh y agua, para formar CaCO³. En esta realización, el hexahidrato se deshidrata en tres cámaras separadas y se descompone en la cuarta cámara donde el HCl que se forma de la descomposición se recircula de vuelta a la tercera cámara para evitar cualquier reacción secundaria. Las reacciones que ocurren en estas cámaras incluyen las siguientes:

1a Cámara: M gC fe^^O ^ M g C M ^ O ² H²O 100 °C

2a Cámara: M g C M ^ O ^ M gC ^² H²O ² H²O 125 °C

3a Cámara: M gC ^² H²O ^ M g C h ^O H²O 160 °C

(vapor de HCl presente)

4a Cámara: M g C h ^O ^ Mg(OH)Cl HCl 130 °C

HCl se recircula a la 3a cámara.

Las primeras tres reacciones anteriores se pueden caracterizar como deshidrataciones, mientras que la cuarta se pueden caracterizar como una descomposición. Los resultados de esta simulación, que se explican a mayor detalle en el Ejemplo 2, indican que a temperaturas menores (130-250 °C) la descomposición de M gCh⁶ H²O da como resultado la formación de Mg(OH)Cl en lugar de MgO. A continuación el Mg(OH)Cl reacciona con H²O para formar MgCl² y Mg(OH)², que a continuación reacciona con una disolución saturada de CaCh/H²O saturado y CO² de los gases de combustión para formar CaCO³ , que se separa de la corriente por filtración. El MgCh resultante que se forma se recicla al primer reactor para comenzar nuevamente el proceso.

Fig. 7 es un diagrama de flujo de proceso que muestra parámetros y resultados de una simulación de proceso utilizando el software de proceso Aspen Plus. La reacción neta es la captura de CO² de los gases de combustión utilizando materias primas económicas, CaCh y agua, para formar CaCO³. En esta realización, el hexahidrato de magnesio se deshidrata en dos cámaras separadas y se descompone en una tercera cámara. Ambas reacciones de deshidratación y descomposición ocurren en la tercera cámara. No hay HCl recirculante. Las reacciones que ocurren en estas cámaras incluyen las siguientes:

¹ a Cámara: M gC ^⁶ H²O ^ M g C M ^ O ² H²O 100 °C

2a Cámara: M g C M ^ O ^ M gC ^² H²O ² H²O 125 °C

³ a Cámara: MgC^2H2O ^ Mg(OH)Cl HCl H²O 130 °C

³ a Cámara: MgC^2H2O ^ M g C h ^O H²O 130 °C

La primera, segunda y cuarta reacciones anteriores se pueden caracterizar como deshidrataciones, mientras que la tercera se puede caracterizar como una descomposición. Como en la realización de la Fig. ⁶ , las temperaturas que se utilizan en esta realización dan como resultado la formación de Mg(OH)Cl a partir del M gCh⁶ H²O en lugar de MgO. Después, el Mg(OH)Cl reacciona con H²O para formar MgCh y Mg(OH)² , que reacciona con una disolución saturada de CaCh/H²O y CO² de los gases de combustión para formar CaCO³ , que se separa de la corriente por filtración. El MgCl² resultante que se forma se recicla al primer reactor para comenzar el proceso nuevamente. Detalles adicionales con respecto a esta simulación se proporcionan en el Ejemplo 3 más adelante.

Fig. 8 es un diagrama de flujo de proceso que muestra los parámetros y resultados de una simulación de proceso utilizando el software de proceso Aspen Plus. La reacción neta es la captura de CO² de los gases de combustión utilizando materias primas económicas, CaCl² y agua, para formar CaCO³. Los resultados de esta simulación indican que es eficiente calentar M gCh⁶ H²O para formar MgO. Después, el MgO reacciona con H²O para formar Mg(OH)² , que a continuación reacciona con una disolución saturada de CaCl²/H²O y CO² de los gases de combustión para formar CaCO³, que se separa de la corriente por filtración. El MgCh resultante que se forma se recicla en el primer reactor para comenzar el proceso nuevamente. En esta realización, el hexahidrato de magnesio se deshidrata y se descompone simultáneamente en una cámara a 450 °C. Este es el intervalo de temperatura del modelo. El intervalo preferido en algunas realizaciones, es 450 °C- 500 °C. Por lo tanto, la descomposición pasa completamente a MgO. La reacción principal que ocurre en esta cámara se puede representar como sigue:

MgCl²-⁶ H²O ^ MgO ⁵ H²O 2HCl 450 °C

Detalles adicionales con respecto a esta simulación se proporcionan en el Ejemplo 4 más adelante.

Fig. 9 es un diagrama de flujo de proceso que muestra los parámetros y resultados de una simulación de proceso utilizando el software de proceso Aspen Plus similar a la realización de la Fig. ⁸ excepto que el M gCh⁶ H²O se descompone en un compuesto intermedio, Mg(OH)Cl a una menor temperatura de 250 °C en una cámara. Después, el Mg(OH)Cl se disuelve en agua para formar MgCh y Mg(OH)² , que sigue a través de la misma reacción con CaCh y CO² para formar CaCO³ y MgCh. La reacción principal que ocurre en esta cámara se puede representar como sigue:

MgCl²-⁶ H²O ^ Mg(OH)Cl HCl ⁵ H²O 250 °C

La reacción se modeló a 250 °C. En algunas realizaciones, el intervalo preferido es de 230 °C a 260 °C. Detalles adicionales con respecto a esta simulación se proporcionan en el Ejemplo 5 más adelante.

Fig. 10 muestra una gráfica del porcentaje de masa de una muestra caliente de M gCh⁶ H²O. La masa inicial de la muestra fue aproximadamente 70 mg y se estableció al 100%. Durante el experimento, la masa de la muestra se midió mientras estaba descomponiendo térmicamente. La temperatura subió rápidamente a 150 °C, y a continuación disminuyó lentamente 0,5 °C por minuto. A aproximadamente 220 °C, el peso se volvió constante, consistente con la formación de Mg(OH)Cl.

Fig. 11 muestra datos de difracción de rayos X correspondientes al producto del Ejemplo 7.

Fig. 12 muestra datos de difracción de rayos X correspondientes al producto de la reacción utilizando Mg(OH⁾² del Ejemplo ⁸.

Fig. 13 muestra datos de difracción de rayos X correspondientes al producto de la reacción utilizando Mg(OH)Cl del Ejemplo ⁸.

Fig. 14 muestra el efecto de la temperatura y la presión en la descomposición de MgCh(H²O).

Fig. 15 es un diagrama de flujo de proceso de una realización del proceso de Ca/Mg descrito en este documento.

Fig. 16 es un diagrama de flujo de proceso de una variante del proceso, mediante el cual solamente se utilizan compuestos de magnesio. En esta realización Ca2+- Mg2+ no ocurre reacción de desplazamiento.

Fig. 17 es un diagrama de flujo de proceso de una variante diferente del proceso que está entre las dos realizaciones previas. La mitad del Mg2+ se reemplaza por Ca2+, haciendo de esta manera el carbonato mineralizado MgCa(CO³⁾² resultante o dolomita.

Fig. 18- Proceso de CaSiO³-Mg(OH)Cl, Casos 10 y 11. Esta figura muestra un diagrama de flujo del proceso que proporciona parámetros y resultados de una simulación de proceso utilizando el software de proceso Aspen Plus. La reacción neta es la captura de CO² de los gases de combustión utilizando materias primas económicas, CaSiO³, CO² y agua, para formar SiO² y CaCO³. Los resultados de esta simulación indican que es eficiente utilizar calor del HCl que reacciona con CaSiO³ y el calor de los gases de combustión emitidos por un gas natural o planta de energía encendida con carbón para llevar a cabo la descomposición de M gCh⁶ H²O para formar Mg(oH)Cl. Después, el Mg(OH)Cl reacciona con H²O para formar MgCh y Mg(OH)², que a continuación reacciona con una disolución saturada de CaCh/H²O y CO² de los gases de combustión para formar CaCO³ , que se separa de la corriente por filtración. El MgCl² resultante que se forma se recicla en el primer reactor para comenzar el proceso nuevamente. En esta realización, el hexahidrato de cloruro de magnesio se deshidrata en dihidrato de cloruro de magnesio M g C h ^ ^ O en la primera cámara utilizando el calor de la reacción del HCl y CaSiO³ y se descompone en una segunda cámara a 250°C utilizando el calor de los gases de combustión. Por lo tanto la descomposición pasa parcialmente a Mg(OH)Cl. Las reacciones principales que ocurren en esta cámara se pueden representar como sigue:

Fig. 19- Proceso de CaSiO³-MgO, Casos 12 y 13. Esta figura muestra un diagrama de flujo de proceso que proporciona parámetros y resultados de una simulación de proceso utilizando el software de proceso Aspen Plus. La reacción neta es la captura de CO² de los gases de combustión utilizando materias primas económicas, CaSiO³, CO² y agua, para formar SiO² y CaCO³. Los resultados de esta simulación indican que es eficiente utilizar el calor de HCl que reacciona con CaSiO³ y el calor de los gases de combustión emitido por un gas natural o planta de energía encendida con carbón para llevar a cabo la descomposición de M gCh⁶ H²O para formar MgO. Después, el MgO reacciona con H²O para formar Mg(OH)² , que a continuación reacciona con una disolución saturada de CaCh/H²O y CO² de los gases de combustión para formar CaCO³, que se separa de la corriente por filtración. El MgCh resultante que se forma se recicla al primer reactor para comenzar el proceso nuevamente. En esta realización, el hexahidrato de cloruro de magnesio se deshidrata en dihidrato de cloruro de magnesio M g C h ^ ^ O en la primera cámara utilizando el calor de la reacción de HCl y CaSiO³ y se descompone en una segunda cámara a 450°C utilizando el calor de los gases de combustión. Por lo tanto la descomposición pasa completamente a MgO. Las reacciones principales que ocurren en esta cámara se pueden representar como sigue:

Fig. 20- Proceso de MgSiO³-Mg(OH)Cl, Casos 14 y 15. Esta figura muestra un diagrama de flujo de proceso que proporciona parámetros y resultados de una simulación de proceso utilizando el software de proceso Aspen Plus. La reacción neta es la captura de CO² de los gases de combustión utilizando materias primas económicas, MgSiO³, CO² y agua, para formar SO ² y MgCO³. Los resultados de esta simulación indican que es eficiente utilizar el calor del HCl que reacciona con MgSiO³ y el calor de los gases de combustión emitidos por un gas natural o planta de energía encendida con carbón para llevar a cabo la descomposición de M gCh² H²O para formar Mg(oH)Cl. Después, el Mg(OH)Cl reacciona con H²O para formar MgCh y Mg(OH)², que a continuación reacciona con CO² de los gases de combustión para formar MgCO³, que se separa de la corriente por filtración. El MgCh resultante formado se recicla en el primer reactor para comenzar el proceso nuevamente. En esta realización, el cloruro de magnesio permanece en la forma de dihidrato M g C h ^ ^ O debido a que el calor del HCl y MgSiO³ antes de la descomposición a 250°C utilizando el calor de los gases de combustión. Por lo tanto, la descomposición pasa parcialmente a Mg(OH)Cl. Las reacciones principales que ocurren en esta cámara se pueden representar como sigue:

Fig. 21- Proceso de MgSiO³-MgO, Casos 16 y 17. Esta figura muestra un diagrama de flujo de proceso que proporciona parámetros y resultados de una simulación de proceso utilizando el software de proceso Aspen Plus. La reacción neta es la captura de CO² de los gases de combustión utilizando materias primas económicas, MgSiO³ , CO² y agua, para formar SiO² y MgCO³. Los resultados de esta simulación indican que es eficiente utilizar el calor del HCl que reacciona con MgSiO³ y el calor de los gases de combustión emitidos por un gas natural o planta de energía encendida con carbón para llevar a cabo la descomposición de M gCh² H²O para formar MgO. Después, el MgO reacciona con H²O para formar Mg(OH)², que a continuación reacciona con CO² de los gases de combustión para formar MgCO³, que se separa de la corriente por filtración. En esta realización, el cloruro de magnesio permanece en la forma de dihidrato MgCh-² H²O debido al calor del HCl y MgSiO³ antes de la descomposición a 450°C utilizando el calor de los gases de combustión. Por lo tanto la descomposición pasa completamente a MgO. Las reacciones principales que ocurren en esta cámara se pueden representar como sigue:

Fig. 22. Proceso de Diópsido-Mg(OH)Cl, Casos 18 y 19. Esta figura muestra un diagrama de flujo de proceso que proporciona parámetros y resultados de una simulación de proceso utilizando el software de proceso Aspen Plus. La reacción neta es la captura de CO² de los gases de combustión utilizando materias primas económicas, diópsido MgCa(SiO³)² , CO² y agua, para formar SO ² y dolomita MgCa(CO³)². Los resultados de esta simulación indican que es eficiente utilizar el calor del HCl que reacciona con MgCa(SiO³)² y el calor de los gases de combustión emitidos por un gas natural o planta de energía encendida con carbón para llevar a cabo la descomposición de M gCh⁶ H²O para formar Mg(OH)Cl. Después, el Mg(OH)Cl reacciona con H²O para formar MgCh y Mg(OH)² , que a continuación reacciona con una disolución saturada de CaCh/H²O y CO² de los gases de combustión para formar MgCa(CO³)² que se separa de la corriente por filtración. El MgCh resultante formado se recicla en el primer reactor para comenzar el proceso nuevamente. En esta realización, el hexahidrato de cloruro de magnesio se deshidrata en dihidrato de cloruro de magnesio M g C h ^ ^ O en la primera cámara utilizando el calor de la reacción de HCl y CaSiO³ y se descompone en Mg(OH)Cl en una segunda cámara para 250°C utilizando el calor de los gases de combustión. Las reacciones principales que ocurren en esta cámara se pueden representar como sigue:

Fig. 23- Proceso de Diópsido-MgO, Casos 20 y 21. Esta figura muestra un diagrama de flujo de proceso que proporciona parámetros y resultados de una simulación de proceso utilizando el software de proceso Aspen Plus. La reacción neta es la captura de CO² de los gases de combustión utilizando materias primas económicas, diópsido MgCa(SiO³)² , CO² y agua, para formar SiO² y dolomita MgCa(CO³)². Los resultados de esta simulación indican que es eficiente utilizar el calor del HCl que reacciona con MgCa(SiO³)² y el calor de los gases de combustión emitidos por un gas natural o planta de energía encendida con carbón y/u otra fuente de calor para llevar a cabo la descomposición de MgCh-⁶ H²O para formar MgO. Después, el MgO reacciona con H²O para formar Mg(OH)² , que a continuación reacciona con una disolución saturada de CaCh/H²O y CO² de los gases de combustión para formar MgCa(CO³)² que se separa de la corriente por filtración. El MgCh resultante formado se recicla en el primer reactor para comenzar el proceso nuevamente. En esta realización, el hexahidrato de cloruro de magnesio se deshidrata en dihidrato de cloruro de magnesio M g C h ^ ^ O en la primera cámara utilizando el calor de la reacción del HCl y CaSiO³ y se descompone en MgO en una segunda cámara a 450°C utilizando al calor de los gases de combustión. Las reacciones principales que ocurren en esta cámara se pueden representar como sigue:

Fig. 24 ilustra el porcentaje de CO² capturado al variar las concentraciones de CO² en los gases de combustión, variar las temperaturas, ya sea si los gases de combustión fueron originados de carbón o gas natural, y también ya sea si el proceso se basó en descomposición completa o parcial. Ver los Ejemplos 10 a 13 de los procesos de CaSiO³-Mg(OH)Cl y CaSiO³-MgO.

Fig. 25 ilustra el porcentaje de CO² capturado al variar las concentraciones de CO² en los gases de combustión, variar las temperaturas, ya sea si los gases de combustión fueron originados de carbón o gas natural, y también ya sea si el proceso se basó en descomposición completa o parcial. Ver los Ejemplos 14 al 17 de los procesos de MgSiO³-Mg(OH)Cl y MgSiO³-MgO.

Fig. 26 ilustra el porcentaje de CO² capturado al variar las concentraciones de CO² en los gases de combustión, variar las temperaturas, ya sea si los gases de combustión fueron originados de carbón o gas natural, y también ya sea si el proceso se basó en descomposición completa o parcial. Ver los Ejemplos 18 al 21 de los procesos de Diópsido-Mg(OH)Cl y Diópsido-MgO.

Figs. 28-29 muestran gráficas de los porcentajes de masa de muestras calentadas de M gCh⁶ H²O. Las masas iniciales de las muestras fueron aproximadamente 70 mg cada una y se establecieron cada uno al 100%. Durante el experimento, las masas de las muestras fueron medidas mientras estaban siendo descompuestas térmicamente. La temperatura subió a 200 °C a continuación se incrementó adicionalmente en el curso de una tanda de 12 horas. Las identidades de los materiales descompuestos se pueden confirmar al compararlos contra las mesetas teóricas proporcionadas. La Fig. 28 es una superposición de dos representación gráficas, la primera es una línea continua, que es una representación gráfica del tiempo (minutos) frente a la temperatura (°C). La línea ilustra el aumento de temperatura en el tiempo; la segunda representación gráfica, que es una línea discontinua es una representación gráfica del % en peso (^{1 0 0} % = peso original de la muestra) frente al tiempo, que ilustra la reducción del peso de la muestra en el tiempo ya sea por deshidratación o descomposición. La Fig. 29 también es una superposición de dos representaciones gráficas, la primera (la línea continua) es una representación gráfica de % de peso frente a temperatura (°C), que ilustra el peso de la muestra disminuyendo mientras la temperatura aumenta; la segunda representación gráfica (la línea discontinua) es una representación gráfica de la derivada del % de peso con respecto a la temperatura (% en peso/°C) frente a la temperatura en °C. Cuando este valor es alto indica una alta tasa de pérdida de peso por cada cambio por grado. Si este valor es cero, el peso de la muestra sigue siendo el mismo aunque la temperatura aumente, lo que indica una ausencia de deshidratación o descomposición. Observar que las Figs. 28 y 29 son de la misma muestra.

Fig. 30-Descomposición de M g C h ^ ^ O a 500°C después de una hora. Esta gráfica muestra los presos normalizados final de inicial de cuatro tandas de ensayo de M gCh⁶ H²O después de calentar a 500 °C durante una hora. El peso final consistente confirma que el MgO se hace por la descomposición a esta temperatura.

Fig. 31- Descomposición de Tres Cámaras. Esta figura muestra un diagrama de flujo de proceso que proporciona parámetros y resultados de una simulación de proceso utilizando el software de proceso Aspen Plus. En esta realización, el calor de los gases de combustión fríos (cámara ¹ ), el calor del reactor de disolución de mineral (cámara 2), y el gas natural externo (cámara 3) se utilizan como fuentes de calor. Este diagrama de flujo de proceso ilustra un proceso de tres cámaras para la descomposición a Mg(OH)Cl. La primera cámara se calienta por gases de combustión de 200 °C para proporcionar algo de calor inicial aproximadamente ~8,2% del calor total requerido, la segunda cámara que se basa en el calor recuperado del reactor de disolución de mineral para proporcionar el 83% del calor necesario para la descomposición del cual el 28% es de la reacción de ácido hidroclórico/mineral de silicato y el 55% es de la condensación y formación de ácido hidroclórico, y finalmente la tercera cámara, que utiliza gas natural como una fuente externa del calor restante que es el 8,5% del valor total. El CO² es de una planta de energía de ciclo combinado de gas natural, de tal forma que muy poco calor está disponible de la planta de energía para dar energía a la reacción de descomposición.

Fig. 32- Descomposición de Cuatro Cámaras. Esta figura muestra un diagrama de flujo de proceso que proporciona parámetros y resultados de una simulación de proceso utilizando el software de proceso Aspen Plus. En esta realización, el calor de los gases de combustión fríos (cámara ¹ ), el calor del vapor adicional (cámara ² ), el calor del reactor de disolución de mineral (cámara 3), y el gas natural externo (cámara 4) se utilizan como fuentes de calor. Este diagrama de flujo de proceso ilustra un proceso de cuatro cámaras para la descomposición a Mg(OH)Cl, la primera cámara proporciona gases de combustión de 200 °C para proporcionar algo de calor inicial aproximadamente ~8,2% del valor total requerido, la segunda cámara proporciona calor en forma de vapor extra que es ⁰ ,⁸ % del calor total necesario, la tercera cámara que se basa en el calor recuperado del reactor de disolución de mineral para proporcionar el 83% del calor necesario para la descomposición del que el 28% es de la reacción de ácido hidroclórico/mineral de silicato y el 55% es de la condensación y formación de ácido hidroclórico, y finalmente la cuarta cámara, que utiliza el gas natural como una fuente externa del calor restante que es el 8,0% del calor total. El CO² es de una planta de energía de ciclo combinado de gas natural, de tal forma que muy poco calor está disponible de la planta de energía para dar energía a la reacción de descomposición.

Fig. 33- Descomposición de Dos Cámaras. Esta figura muestra un diagrama de flujo de proceso que proporciona parámetros y resultados de una simulación de proceso utilizando el software de proceso Aspen Plus. En esta realización, el calor del reactor de disolución de mineral (cámara ¹ ), y gas natural externo (cámara ² ) se utilizan como fuentes de calor. Este diagrama de flujo de proceso ilustra un proceso de dos cámaras para la descomposición a Mg(OH)Cl, la primera cámara que se basa en el calor recuperado del reactor de disolución de mineral para proporcionar el 87% de calor necesario para la descomposición del cual el 28% es de la reacción de ácido hidroclórico/mineral de silicato y el 59% es de la condensación y formación de ácido hidroclórico, y la segunda cámara, que utiliza el gas natural como una fuente externa del calor restante que es el 13% del calor total. El CO² es de una planta de energía de ciclo combinado de gas natural, de tal forma que muy poco calor está disponible de la planta de energía para dar energía a la reacción de descomposición.

Fig. 34- Descomposición de Dos Cámaras. Esta figura muestra un diagrama de flujo de proceso que proporciona parámetros y resultados de una simulación de proceso utilizando el software de proceso Aspen Plus. En esta realización, el calor del reactor de disolución de mineral (cámara ¹ ), y los gases de combustión calientes de la planta de energía de ciclo abierto de gas natural (cámara 2) se utilizan como fuentes de calor. Este diagrama de flujo de proceso ilustra un proceso de dos cámaras para la descomposición a Mg(OH)Cl, la primera cámara que se basa en el calor recuperado del reactor de disolución de mineral para proporcionar el 87% del calor necesario para la descomposición del que el 28% es de la reacción de ácido hidroclórico/mineral de silicato y el 59% es de la condensación y formación de ácido hidroclórico, y la segunda cámara, que utiliza gases de combustión calientes como una fuente externa del calor restante que es el 13% del calor total. El CO² es de una planta de energía de ciclo abierto de gas natural, por lo tanto está disponible calor sustancial de la planta de energía en la forma de gases de combustión de 600 °C para dar energía a la reacción de descomposición.

Fig. 35 muestra un diagrama esquemático de un rector Auger que puede ser utilizado para la reacción de descomposición de sal, incluyendo la descomposición de M g C h ^ ^ O a M(OH)Cl o MgO. Tales reactores pueden comprender calentamiento interno para la utilización eficiente del calor, aislamiento externo para la utilización eficiente del calor, un mecanismo de tornillo para el transporte adecuado de sólidos (cuando hay sólidos presentes), ventilación adecuada para la eliminación de HCl. Tales reactores han sido utilizados para preparar ~1,8kg de ~90% de Mg(OH)Cl.

Fig. 36 muestra el índice de optimización para dos tandas separadas de obtención de Mg(OH)Cl utilizando un reactor Auger. El índice de optimización = % de conversión * % de eficiencia.

Fig. 37 muestra un diagrama de flujo de proceso de un modelo Aspen que simula un Proceso de CaSiO³-Mg(OH)Cl.

DESCRIPCIÓN DE LAS REALIZACIONES ILUSTRATIVAS

La presente invención se refiere a la captura de dióxido de carbono, incluyendo procesos de energía eficiente en los que cloruros del Grupo 2 se convierten en hidróxidos del Grupo 2 y cloruro de hidrógeno, que después se utilizan para eliminar dióxido de carbono de corrientes de residuos. En algunas realizaciones, el cloruro de hidrógeno se hace reaccionar adicionalmente con silicatos del Grupo 2 para producir materiales de partida de cloruro del Grupo 2 y sílice.

En algunas realizaciones, los métodos de la invención comprenden uno o más de los siguientes componentes generales: (1) la conversión de los minerales de silicato del Grupo 2 con cloruro de hidrógeno en cloruros del Grupo 2 y dióxido de silicio, (2) conversión de cloruros del Grupo 2 en hidróxidos del Grupo 2 y cloruro de hidrógeno, (3) una descarbonatación acuosa mediante la cual el CO² gaseoso se absorbe en una mezcla cáustica acusa que comprende hidróxidos del Grupo 2 para formar productos de carbonato y bicarbonato del Grupo 2 y agua, (4) un proceso de separación mediante el cual los productos de carbonato y/o bicarbonato se separan de la mezcla líquida, (5) la reutilización o ciclación de subproductos, incluyendo energía, de uno o más de las etapas o corrientes de proceso en otras una o más etapas o corrientes de proceso. Cada uno de estos componentes generales se explican con mayor detalle más adelante.

Aunque muchas realizaciones de la presente invención consumen algo de energía para lograr la absorción de CO² y otros productos químicos de las corrientes de gases de combustión y para lograr los otros objetivos de la presente invención como se describe en este documento, una ventaja de ciertas realizaciones de la presente invención es que proporcionan eficiencias ecológicas que son superiores a las del estado de la técnica, mientras que se absorbe la mayor parte o todo del CO² emitido de una fuente dada, tal como una planta de energía.

Otro beneficio adicional de ciertas realizaciones de la presente invención que las distinguen de otros procesos de eliminación de CO² es que en algunas condiciones de mercado, los productos son considerablemente más valiosos que los reactivos requeridos o la energía neta o costes de depreciación de la planta. En otras palabras, ciertas realizaciones son métodos industriales para producir productos de cloro-hidro-carbonato con un beneficio, mientras se logra eliminación considerable de CO² y contaminantes incidentales de interés.

I. Definiciones

Como se utiliza en el presente documento, los términos “carbonatos” o “productos de carbonato” se definen generalmente como componentes minerales que contienen el Grupo de carbonato, [CO³]2-. Por lo tanto, los términos abarcan tanto mezclas de carbonato/bicarbonato como especies que contienen únicamente el ion de carbonato. Los términos “bicarbonatos” y “productos de bicarbonato” se definen generalmente como componentes minerales que contienen el Grupo de bicarbonato, [HCO³]1-. Por lo tanto, los términos abarcan tanto las mezclas de carbonato/bicarbonato como las especies que contienen únicamente el ion de bicarbonato. Como se utiliza en este documento “Ca/Mg” significa cualquiera de Ca solo, Mg solo o una mezcla tanto de Ca como de Mg. La relación de Ca a Mg puede oscilar de 0:100 a 100:0, incluyendo p.ej., 1:99, 5:95, 10:90, 20:80, 30:70, 40:60, 50:50, 60:40, 70:30, 80:20, 90:10, 95:5, y 99:1. Los símbolos “Ca/Mg”, “MgxCa(¹-x)” y CaxMg(¹-x)” son sinónimos. En contraste, “CaMg” o “MgCa” se refiere a una relación 1:1 de estos dos iones.

Como se utiliza en este documento, el término “eficiencia ecológica” se utiliza como sinónimo con el término “eficiencia termodinámica” y se define como la cantidad de CO² que se captura mediante ciertas realizaciones de la presente invención por energía consumida (representada por la ecuación“³ CO²/³ E”), las unidades apropiadas para este valor son kWh/ton CO². La captura de CO² se denomina en términos de porcentaje del CO² total de la planta; el consumo de energía se denomina de manera similar en términos del consumo total de energía de la planta.

Los términos “Grupo II” y “Grupo 2” se utilizan indistintamente.

“Hexahidrato” se refiere a M gCh⁶ H²O.

En la formación de bicarbonatos y carbonatos utilizando algunas realizaciones de la presente invención, el término “relación de iones” se refiere a la relación de cationes en el producto dividida por el número de carbonos presentes en ese producto. Por lo tanto, una corriente de producto formado por bicarbonato de calcio (Ca(HCO³)²) se puede decir que tiene una “relación de iones” de 0,5 (Ca/C), mientras que una corriente del producto formado por carbonato de calcio puro (CaCO³) se puede decir que tiene una “relación de iones” de ^{1 , 0} (Ca/C). Por extensión, un número infinito de mezclas continuas de carbonato y bicarbonato de cationes mono-, di- y trivalentes se puede decir que tienen relaciones de iones que varían entre 0,5 y 3,0.

En base a el contexto, la abreviatura “MW” significa tanto peso molecular como megavatios.

La abreviatura “PFD” es diagrama de flujo de proceso.

La abreviatura “Q” es calor (o carga térmica), y el calor es un tipo de energía. Esto no incluye ningún otro tipo de energía.

Como se utiliza en este documento, el término “captura” se utiliza para referirse generalmente a las técnicas o prácticas cuyo efecto parcial o total es el de eliminar CO² de fuentes de emisiones puntuales y para almacenar CO² en alguna forma para prevenir su retorno a la atmósfera. El uso de este término no excluye que ninguna forma de las realizaciones descritas se considere como técnicas de “captura”.

En el contexto de una fórmula química, la abreviatura “W” se refiere a H²O.

Los piroxenos son un Grupo de minerales de silicato que se encuentran en muchas rocas ígneas y metamórficas. Éstos comparten una estructura común consistente de cadenas simples de tetraedros de sílice y se cristalizan en los sistemas monoclínicos y ortorrómbicos. Los piroxenos tienen una fórmula general XY(Si,Al)²O⁶ , donde X representa calcio, sodio, hierro (II) y magnesio y más raramente zinc, manganeso y litio e Y representa iones de menor tamaño, tales como cromo, aluminio, hierro (III), magnesio, manganeso, escandio, titanio, vanadio e incluso hierro (II).

Además, se pretende que los átomos que hacen los compuestos de la presente invención incluyan todas las formas isotrópicas de tales átomos. Los isótopos, como se utiliza en este documento, incluyen aquellos átomos que tienen el mismo número atómico pero diferentes números de masa. A manera de ejemplo general y sin limitación, los isótopos de hidrógeno incluyen tritio y deuterio, y los isótopos de carbono incluyen 13C y ¹⁴C.

El uso de la palabra “uno” o “una”, cuando se utiliza junto con “que comprende” en las reivindicaciones y/o la memoria descriptiva puede significar “uno”, pero también es consistente con el significado de “uno o más”, “al menos uno”, y “uno o más de uno”.

A lo largo de esta solicitud, el término “aproximadamente” se utiliza para indicar que un valor incluye la variación inherente de error para el dispositivo, empleándose el método para determinar el valor, o la variación que existe entre los sujetos de estudio.

Los términos “comprender”, “tener” e “ incluir” son verbos copulativos abiertos. Cualquier forma o conjugación de uno o más de estos verbos, tales como “comprende”, “que comprende”, “tiene”, “que tiene”, “ incluye” y “que incluye”, también son abiertos. Por ejemplo, cualquier método que “comprende”, “tiene” o “ incluye” una o más etapas, no está limitado a poseer solamente aquellas una o más etapas y también cubre otras etapas no listadas.

El término “efectivo”, como el término se utiliza en la memoria descriptiva y/o reivindicaciones, significa adecuado para lograr un resultado deseado, esperado, o pretendido.

Las definiciones anteriores reemplazan cualquier definición en conflicto en cualquier referencia mencionada en este documento. El hecho de que ciertos términos están definidos, no obstante, no se deben considerar como indicativos de que cualquier término que no está definido sea indefinido. Más bien, todos los términos que se utilizan se cree que describen la invención en términos tales que alguien experto en la materia puede apreciar el alcance y práctica de la presente invención.

II. Captura de Dióxido de Carbono Utilizando Sales de los Metales del Grupo II

La Fig. 1 representa un diagrama de flujo de proceso simplificado que ilustra realizaciones generales, ilustrativas de los aparatos y métodos de la presente divulgación. Este diagrama se ofrece para propósitos ilustrativos solamente, y por lo tanto solamente representa realizaciones específicas de la presente invención

En la realización que se muestra en la Fig. 1, el reactor 10 (p.ej., una caldera de sal de carretera) utiliza energía, tal como energía externa y/o energía recapturada (p.ej., calor de gases de combustión calientes o una fuente externa de calor tal como concentración solar o combustión), para conducir una reacción representada por la ecuación ¹.

(Ca/Mg)Cl² + 2 H²O ^ (Ca/Mg)(OH)² + 2 HCl (1)

El agua que se utiliza en esta reacción puede estar en la forma de líquido, vapor, un hidrato cristalino, p.ej., MgCh-⁶ H²O, C aC h ^^O , o puede ser supercrítica. En algunas realizaciones, la reacción utiliza MgCh para formar Mg(OH)² y/o Mg(OH)Cl (ver, p.ej., la Fig. 2). En algunas realizaciones, la reacción utiliza CaCh para formar Ca(OH)². Parte o todo el hidróxido o hidroxicloruro del Grupo 2 (no mostrado) de la ecuación 1 se puede suministrar al reactor 20. En algunas realizaciones, parte o todo del hidróxido del Grupo 2 y/o hidroxicloruro del Grupo 2 se suministra al reactor ^{2 0} como una disolución acuosa. En algunas realizaciones, parte o todo del hidróxido del Grupo ² se suministra al reactor 20 en una suspensión acuosa. En algunas realizaciones, parte o todo del hidróxido del Grupo 2 se suministra al reactor 20 como un sólido. En algunas realizaciones, parte o todo del cloruro de hidrógeno (p.ej., en la forma de vapor o en la forma de ácido hidroclórico) se puede suministrar al reactor 30 (p.ej., un fundidor de roca). En algunas realizaciones, los hidróxidos del Grupo 2 resultantes se calientan más para eliminar agua y formar los óxidos del Grupo 2 correspondientes. En algunas variantes, parte o todos de estos óxidos del Grupo 2 se pueden entonces suministrar al reactor ^{2 0}.

El dióxido de carbono de una fuente, p.ej., gases de combustión, entra al proceso en el reactor 20 (p.ej., un reactor de lecho fluidizado, un descarbonatador de torre de pulverización o un burbujeador de descarbonatación), potencialmente después de intercambiar inicialmente el calor residual con un sistema de generación de calor residual/DC. En algunas realizaciones, la temperatura de los gases de combustión es el menos 125 °C. El hidróxido del Grupo 2, parte o todo del cual puede ser obtenido del reactor ^{1 0} , reacciona con el dióxido de carbono en el reactor ^{2 0} de acuerdo con la reacción que se representa por la ecuación ².

(Ca/Mg)(OH)² + CO² ^ (Ca/Mg)COa H²O (2)

El agua que se produce a partir de esta reacción se puede suministrar de vuelta al reactor 10. El carbonato del Grupo 2 típicamente se separa de la mezcla de reacción. Los carbonatos del Grupo 2 tienen una Ksp muy baja (constante de solubilidad del producto). Así que se separan como sólidos de otros compuestos, más solubles que se pueden mantener en disolución. En algunas realizaciones, la reacción procede a través de sales de bicarbonato del Grupo 2. En algunas realizaciones las sales de bicarbonato del Grupo 2 se generan y opcionalmente a continuación se separan de la mezcla de reacción. En algunas realizaciones, los óxidos del Grupo 2, opcionalmente junto con o separadamente de los hidróxidos del Grupo 2, se hacen reaccionar con dióxido de carbono para también formar sales de carbonato del Grupo 2. En algunas realizaciones, los gases de combustión, de los cuales han sido eliminados CO² y/u otros contaminantes, son liberados al aire.

Los silicatos del Grupo 2 (p.ej., CaSiO³ , MgSiO³, MgO FeO SiO² , etc.) entran al proceso en el reactor 30 (p.ej., un fundidor de roca o un reactor de disociación de mineral). En algunas realizaciones, estos silicatos del Grupo 2 se trituran en una etapa anterior. En algunas realizaciones, los silicatos del Grupo 2 son inosilicatos. Estos minerales se pueden hacer reaccionar con ácido hidroclórico, ya sea como un gas o en la forma de ácido hidroclórico, algunos o todos de los cuales se pueden obtener del reactor 10, para formar los cloruros de metal del Grupo 2 correspondientes (CaCl² y/o MgCh), agua y arena (SO ²). La reacción se puede representar mediante la ecuación 3.

2 HCl (Ca/Mg)SiO³ ^ (Ca/Mg)Ch H²O SO ² (3)

Parte o toda el agua producida a partir de esta reacción se puede suministrar al reactor 10. Algunos o todos los cloruros del Grupo 2 de la ecuación 3 se pueden suministrar al reactor 20. En algunas realizaciones, parte o todo del cloruro del Grupo 2 se puede suministrar al reactor 20 como una disolución acuosa. En algunas realizaciones, parte o todo del cloruro del Grupo 2 se entrega al reactor 20 en una suspensión acuosa. En algunas realizaciones, parte o todo del cloruro del Grupo 2 se entrega al reactor 20 como un sólido.

La reacción neta que captura la suma de las ecuaciones 1-3 se muestra en el presente documento como la ecuación 4:

CO² + (Ca/Mg)SiO³ ^ (Ca/Mg)CO³ + SO ² (4)

En otra realización, el agente de captura MgxCa(¹-x)CO³ resultante se hace reaccionar con HCl en una manera para regenerar y concentrar el CO². Por lo tanto, el Ca/MgCh así formado se devuelve al reactor de descomposición para

producir hidróxidos o hidroxihaluros que absorben CO².

A través del proceso que se muestra en la Fig. 1 y que se describe en este documento, los carbonatos del Grupo 2 se

generan como material de captura final a partir del CO² capturado. Parte o toda el agua, cloruro de hidrógeno y/o

energía de reacción se pueden ciclar. En algunas realizaciones, solamente algunos de estos o ninguno se ciclan. En

algunas realizaciones, el agua, cloruro de hidrógeno y energía de reacción se pueden utilizar para otros propósitos.

En algunas realizaciones, y dependiendo de la concentración de CO² en la corriente de gases de combustión de una

planta dada, los métodos que se divulgan en este documento se pueden utilizar para capturar el 33-66% del CO² de

la planta utilizando solamente calor como el conductor (sin penalización eléctrica). En algunas realizaciones, las

eficiencias de los métodos que se divulgan en este documento mejoran con concentraciones menores de CO² , y

aumentan con mayores temperaturas de gases de combustión (sin refinar). Por ejemplo, a 320 °C y 7% de

concentración de CO², el 33% del CO² de los gases de combustión se pueden mineralizar a partir solamente del calor

residual. En otras realizaciones, p.ej., en las temperaturas de salida de las turbinas de gas natural, se puede lograr

aproximadamente el ^{1 0 0} % de mineralización.

Estos métodos y dispositivos se pueden modificar adicionalmente, p.ej., con componentes modulares, optimizar y

llevar a mayor escala utilizando los principios y técnicas de la química, ingeniería química, y/o ciencia de los materiales

aplicados por una persona experta en la materia. Tales principios y técnicas se enseñan, por ejemplo, en el documento

de patente de los Estados Unidos 7,727,374, las publicaciones de solicitud de patente de los Estados Unidos

2006/0185985 y 2009/0127127, la solicitud de patente de los Estados Unidos No.11/233,509, presentada el septiembre de 2005, la solicitud de patente provisional

los Estados Unidos No.60/718,906, presentada el septiembre de 2005; la solicitud de patente provisional de los Estados Unidos No.60/642,698, presentada el enero de 2005; la Solicitud de Patente Provisional de los Estados Unidos No. 60/612,355, presentada el 23 de

septiembre de 2004, la solicitud de Patente de los Estados Unidos No. 12/235,482, presentada el 22 de septiembre

de 2008, la solicitud provisional de los Estados Unidos No. 60/973,948, presentada el 20 de septiembre de 2007, la

solicitud provisional de los Estados Unidos No.61/032,802, presentada el 29 de febrero de 2008, la solicitud provisional

de los Estados Unidos No. 61/033,298, presentada el 3 de marzo de 2008, la solicitud provisional de los Estados

Unidos No. 61/288,242, presentada el 20 de enero de 2010, la solicitud provisional de los Estados Unidos No.

61/362,607, presentada el ⁸ de julio de 2010, y la solicitud internacional No. PCT/US08/77122, presentada el 19 de

septiembre de 2008.

Los ejemplos anteriores fueron incluidos para demostrar las realizaciones particulares de la presente invención.

MI. Captura de Dióxido de Carbono Utilizando Mg2+ como Catalizador

La Fig. 2 representa un diagrama de flujo de proceso simplificado que ilustra realizaciones generales, ilustrativas de

los aparatos y métodos de la presente divulgación. Este diagrama se ofrece para propósitos ilustrativos solamente, y

representa realizaciones específicas de la presente invención.

En la realización que se muestra en la Fig. 2, el reactor 100 utiliza energía, tal como energía externa y/o energía

recapturada (p.ej., calor de los gases de combustión), para conducir una reacción de tipo de descomposición

representada por la ecuación 5.

MgCl²-x(H²O) yH²O ^ z'[Mg(OH^] z"[MgO] z'"[MgCl(OH)] (2z' 2z" z'")[HCl] (5)

El agua utilizada en esta reacción puede estar en la forma de un hidrato de cloruro de magnesio, líquido, vapor y/o

puede ser supercrítica. En algunas realizaciones, la reacción puede ocurrir en uno, dos, tres o más reactores. En

algunas realizaciones, la reacción puede ocurrir como un proceso discontinuo, semocontinuo o continuo. Parte o todo

del producto de sal de magnesio es suministrado al reactor 200. En algunas realizaciones, parte o todo del producto

de sal de magnesio se entrega al reactor 200 como una disolución acuosa. En algunas realizaciones, parte o todo del

producto de sal de magnesio se entrega al reactor 200 en una suspensión acuosa. En algunas realizaciones, parte o

todo del producto de sal de magnesio se entrega al reactor 200 como un sólido. Después, parte o todo del cloruro de

hidrógeno (p.ej., en la forma de vapor o en la forma de ácido hidroclórico) se puede suministrar al reactor 300 (p.ej.,

un fundidor de roca). En algunas realizaciones, el Mg(OH)² se calienta adicionalmente para eliminar el agua y formar

MgO. En algunas realizaciones, el MgCl(OH) se calienta adicionalmente para eliminar Hcl y formar MgO. En algunas

variantes, uno o más de Mg(OH)², MgCl(OH) y MgO se pueden entonces suministrar al reactor 200.

El dióxido de carbono de una fuente p.ej., gases de combustión, entra al proceso en el reactor 200 (p.ej., un reactor

de lecho fluidizado, un descarbonatador de torre de pulverización o un burbujeador de descarbonatación),

potencialmente después de intercambiar inicialmente el calor residual con un sistema de generación de calor

residual/DC. En algunas realizaciones, la temperatura de los gases de combustión es el menos 125 °C. Mezclado con

el dióxido de magnesio está el producto de sal de magnesio del reactor 100 y CaCh (p.ej., sal de roca). El dióxido de

carbono reacciona con el producto de sal de magnesio y CaCh en el reactor ^{2 0 0} de acuerdo con la reacción

representada por la ecuación ⁶.

CO² + CaCl² + z'[Mg(OH)²] z''[MgO] z'"[MgCl(OH)] ^ (z' z" z'")MgCh (z' ¹/ ²z''')H²O CaCOa (⁶ )

En algunas realizaciones, el agua producida a partir de esta reacción se puede suministrar de vuelta al reactor 100. El producto de carbonato de calcio (p.ej., caliza, calcita) se separa típicamente (p.ej., a través de precipitación) de la mezcla de reacción. En algunas realizaciones, la reacción procede a través del carbonato de magnesio y las sales de bicarbonato. En algunas realizaciones, la reacción procede a través de las sales de bicarbonato de calcio. En algunas realizaciones, se generan diferentes sales de bicarbonato del Grupo 2 y después opcionalmente se separan de la mezcla de reacción. En algunas realizaciones, los gases de combustión, de los cuales se han eliminado el CO² y/u otros contaminantes, se liberan al aire, opcionalmente después de una o más purificaciones y/o etapas de tratamiento adicionales. En algunas realizaciones, el producto de MgCh, opcionalmente hidratado, se envía de vuelta al reactor 100. En algunas realizaciones, el producto de MgCh se somete a una o más etapas de aislamiento, purificación y/o hidratación antes de ser enviado de vuelta al reactor ^{1 0 0}.

El silicato de calcio (p.ej., 3CaO SiO², C aaS O ² CaOSiO², Ca²SiO⁴; 3CaO ² SiO², CaaSi²O⁷ y C a O S O CaSiOa entra al proceso en el reactor 300 (p.ej., un fundidor de roca). En algunas realizaciones, estos silicatos del Grupo 2 se trituran en una etapa previa. En algunas realizaciones, los silicatos del Grupo 2 son inosilicatos. En la realización de la Fig. 2, el inosilicato es CaSiOa (p.ej., wollastonita, que puede por sí misma, en algunas realizaciones, contener pequeñas cantidades de hierro, magnesio y/o manganeso en sustitución de hierro). El CaSiOa se hace reaccionar con cloruro de hidrógeno, ya sea gas o en la forma de ácido hidroclórico, parte o todo del cual puede ser obtenido del reactor 100, para formar CaCh, agua y arena (SO ²). La reacción se puede representar por la ecuación 7.

2 HCl (Ca/Mg)SiOa ^ (Ca/Mg)Ch H²O SiO² (7)

La reacción neta que captura la suma de las ecuaciones 5-7 se muestra en el presente documento como la ecuación ⁸ :

CO² + CaSiOa ^ CaCOa SiO² (⁸ )

Estos métodos y dispositivos se pueden modificar, optimizar y lleva a mayor escala adicionalmente, utilizando los principios y técnicas de la química, ingeniería química, y/o ciencia de los materiales aplicados por una persona experta en la materia. Tales principios y técnicas se enseñan, por ejemplo, en el documento de patente de los Estados Unidos 7,727^74, las publicaciones de solicitud de patente de los Estados Unidos 2006/0185985 y 2009/0127127, la solicitud de patente de los Estados Unidos No. H/233,509, presentada el 22 de septiembre de 2005, la solicitud de patente provisional de los Estados Unidos No. 60/718,906, presentada el 20 de septiembre de 2005; la solicitud de patente provisional de los Estados Unidos No. 60/642,698, presentada el 10 de enero de 2005; la solicitud de patente provisional de los Estados Unidos No. 60/612^55, presentada el 2a de septiembre de 2004, la solicitud de patente de los Estados Unidos No. 12/2a5,482, presentada el 22 de septiembre de 2008, la solicitud provisional de los Estados Unidos No. 60/97a,948, presentada el 20 de septiembre de 2007, la solicitud provisional de los Estados Unidos No.

61/0a2,802, presentada el 29 de febrero de 2008, la solicitud provisional de los Estados Unidos No. 61Z033,298, presentada el a de marzo de 2008, la solicitud provisional de los Estados Unidos No. 61/288,242, presentada el ^{2 0} de enero de ^{2 0 1 0} , la solicitud provisional de los Estados Unidos No. 61^62,607, presentada el ⁸ de julio de ^{2 0 1 0} , y la solicitud internacional No. PCT/US08/77122, presentada el 19 de septiembre de 2008.

Los ejemplos anteriores fueron incluidos para demostrar las realizaciones particulares de la invención.

IV. Conversión de Cloruros del Grupo 2 en Hidróxidos del Grupo 2 o hidroxicloruros del Grupo II

En este documento se divulgan procesos que hacen reaccionar un cloruro del Grupo 2, p.ej., CaCh o MgCh, con agua para formar un hidróxido del Grupo 2, un óxido del Grupo 2, y/o una sal mezclada tal como un hidroxicloruro del Grupo 2. Tales reacciones típicamente se denominan como descomposiciones. En algunas realizaciones, el agua puede estar en forma de líquido, vapor, de un hidrato del cloruro del Grupo 2, y/o puede ser supercrítica. El vapor puede venir de un intercambiador de calor por el cual el calor de una reacción inmensamente combustible, esto es, gas natural y oxígeno o hidrógeno y cloro, calienta una corriente de agua. En algunas realizaciones, el vapor también puede ser generado mediante el uso del calor residual de la planta o fabrica. En algunas realizaciones, la sal de cloruro, anhidro o hidratado, también se calienta.

En el caso de Mg2+ y Ca2+, las reacciones se pueden representar por las ecuaciones 9 y 10, respectivamente:

MgCl² + 2 H²O ^ Mg(OH)² + 2 HCl(g) AH = 263 kJ/mol** (9) CaCl² + ² H²O ^ Ca(OH)² + 2 HCl(g) AH = 284 kJ/mol** (10)

**Medidas a 100 °C. Las reacciones son endotérmicas lo que significa energía, p.ej., calor que tiene que ser aplicado para hacer que estas reacciones ocurran. Tal energía se puede obtener del calor residual generado de una o más etapas del proceso exotérmico que se divulga en este documento. Las reacciones anteriores ocurren de acuerdo con uno o más de las siguientes etapas:

CaCl² + (x y z) H²O ^ Ca2+xH²O C h y ^ O C h z ^ O (11)

Ca⁺² xH²O Cl- yH²O C h z ^ O ^ [Ca2+(x-1)(H ²O)OH- ]+ Cl- (yH²O) Cl- (z-1)H ²O H³O+ (12) [Ca2+ (x-1)(H²O)OH-]+ Cl- (yH²O) Cl- (z-1)H ²O H³O+ ^ [Ca2+(x-1)(H ²O)OH-]+ Cl- (yH²O)- zH²O HCl(g)T (13)

[Ca2+ (x-1)(H²O)OH-]+ Cl- (yH²O) ^ [Ca2+(x-2)(H ²O) (OH-)²] Cl- (y-1)H ²O H³O+ (14) [Ca2+(x-2)(H ²O) (OH-)²] Cl- (y-1)H ²O H³O+ ^ C a (O H ^ (x-2)H²O yH²O HClf (15)

La entalpía de reacción (AH) para CaCh 2 H²O ^ Ca(OH)² + 2 HCl(g) es 284 kJ/mol a 100 °C. En algunas variantes, se utiliza la sal M gCh⁶ H²O, hexahidrato de magnesio. Ya que el agua se incorpora en la estructura molecular de la sal, el calentamiento directo sin ningún vapor o agua adicional se puede utilizar para iniciar la descomposición. Las temperaturas de reacciones típicas para las siguientes reacciones son como se muestran aquí:

De 95-110 °C:

MgCl²-⁶ H²O ^ M g C M ^ O ² H²O (16)

M g C M ^ O ^ M g C t² H²O ² H²O (17)

De 135-180 °C:

M g C M ^ O ^ Mg(OH)Cl HCl 3 H²O (18)

MgCl^{2 2} H²O ^ M g C h ^O H²O (19)

De 185-230 °C:

MgCl^{2 2} H²O ^ Mg(OH)Cl HCl H²O (^{2 0} )

De >230 °C:

M g C h ^O ^ MgCl² + H²O (_{2 1} )

M g C h ^O ^ Mg(OH)Cl HCl (^{2 2} )

Mg(OH)Cl ^ MgO HCl (23)

V. Reacción de Hidróxidos del Grupo 2 y CO² para Formar Carbonatos del Grupo 2

En otro aspecto de la presente divulgación, se proporcionan aparatos y métodos para la descarbonatación de fuentes de dióxido de carbono utilizando hidróxidos del Grupo 2, óxidos del Grupo 2, y/o cloruros de hidróxidos del Grupo 2 como adsorbentes de CO². En algunas realizaciones, el CO² se absorbe en una mezcla y/o disolución cáustica acuosa donde ésta reacciona con el hidróxido y/o sales de óxido para formar productos de carbonato y bicarbonato. Se conoce que el hidróxido de sodio, hidróxido de calcio e hidróxido de magnesio, en diferentes concentraciones, absorben fácilmente el CO². Por lo tanto, en realizaciones de la presente invención, los hidróxidos del Grupo 2, óxidos del Grupo 2 (tales como CaO y/o MgO) y/u otros hidróxidos y óxidos, p.ej., hidróxido de sodio, se pueden alcanzar como el reactivo absorbente.

Por ejemplo, un hidróxido del Grupo 2, p.ej., obtenido de un cloruro del Grupo 2, se puede utilizar en una torre de adsorción para hacer reaccionar con y capturar así el CO² en base a una o ambas de las siguientes reacciones:

Ca(OH)² + CO² ^ CaCOa H²O (24) AH = -117,92 kJ/mol**

AG = -79,91 kJ/mol**

Mg(OH)² + CO² ^ MgCOa+ H²O (25) AH = -58,85 kJ/mol**

AG = -16,57 kJ/mol**

** Calculado en STP.

En algunas realizaciones de la presente invención, la mayor parte o casi todo el dióxido de carbono se hace reaccionar de esta manera. En algunas realizaciones, la reacción puede ser conducida para terminación, por ejemplo, mediante la eliminación del agua, ya sea mediante procesos continuos o discutimos, y/o por medio de la precipitación de bicarbonato, carbonato, o una mezcla de ambos tipos de sales. Ver el ejemplo 1, más adelante, que proporciona una simulación que demuestra la capacidad de capturar CO² de gases de combustión utilizando una materia prima económica, Ca(CO)² derivada de CaCh, para formar CaCOa.

En algunas realizaciones, un hidróxido inicialmente formado del Grupo 2 puede someterse a una reacción de intercambio de sales con un segundo hidróxido del Grupo 2 para transferir el anión de carbonato. Por ejemplo:

CaCl² + MgCOa ^ MgCh CaCOa (25a)

Estos métodos y dispositivos adicionalmente se pueden modificar, optimizar y llevar a mayor escala utilizando los principios y técnicas de la química, ingeniería química, y/o ciencia de los materiales aplicados por una persona experta en la materia. Tales principios y técnicas se enseñan, por ejemplo, en el documento de patente de los Estados Unidos 7,727,374, la solicitud de patente de los Estados Unidos No. 11/233,509, presentada el 22 de septiembre de 2005, la solicitud de patente provisional de los Estados Unidos No. 60/718,906, presentada el 20 de septiembre de 2005; la solicitud de patente provisional de los Estados Unidos No. 60/642,698, presentada el 10 de enero de 2005; la solicitud de patente provisional de los Estados Unidos No. 60/612,355, presentada el 23 de septiembre de 2004, la solicitud de patente de los Estados Unidos No. 12/235,482, presentada el 22 de septiembre de 2008, la solicitud provisional de los Estados Unidos No.60/973,948, presentada el 20 de septiembre de 2007, la solicitud provisional de los Estados Unidos No. 61/032,802, presentada el 29 de febrero de 2008, la solicitud provisional de los Estados Unidos No. 61/033,298, presentada el 3 de marzo de 2008, la solicitud provisional de los Estados Unidos No. 61/288,242, presentada el 20 de enero de ^{2 0 1 0} , la solicitud provisional de los Estados Unidos No. 61/362,607, presentada el ⁸ de julio de ^{2 0 1 0} , y la solicitud internacional No. PCT/US08/77122, presentada el 19 de septiembre de 2008.

VI. Minerales de Silicato para la Captura de Dióxido de Carbono

La presente invención proporciona métodos para la captura de dióxido de carbono utilizando minerales de silicato. Los minerales de silicato hacen una de las clases más grandes e importantes de minerales que forman roca, que constituyen aproximadamente el 90% de la corteza de la Tierra. Se clasifican en base a la estructura de su Grupo de silicato. Todos los minerales de silicato contienen silicio y oxígeno. En la presente invención, los silicatos del Grupo 2 se pueden utilizar para lograr la captura de energía eficiente del dióxido de carbono.

En algunas realizaciones, se pueden utilizar las composiciones que comprenden inosilicatos del Grupo 2. Los inosilicatos, o silicatos de cadena, tienen cadenas de interbloqueo del tetraedro de silicato ya sea con S O ³ , relación 1:3, para cadenas simples o S^O-n, relación 4:11, para cadenas dobles.

En algunas realizaciones, los métodos que se divulgan en este documento utilizan composiciones que comprenden inosilicatos del Grupo 2 del grupo de piroxeno. Por ejemplo, se puede utilizar enstatita (MgSiO³).

En algunas realizaciones, se utilizan las composiciones que comprenden inosilicatos del Grupo 2 del grupo de piroxeno. Por ejemplo, se puede utilizar wollastonita (CaSiO³). En algunas realizaciones, se pueden utilizar composiciones que comprenden mezclas de inosilicatos del Grupo 2, por ejemplo, mezclas de enstatita y wollastonita.

En algunas realizaciones, se pueden utilizar composiciones que comprenden inosilicatos de metales mixtos del Grupo 2, por ejemplo, diópsido (CaMgSi²O⁶).

La wollastonita ocurre por lo general como un constituyente común de una caliza impura metamorfoseada térmicamente. Típicamente la wollastonita resulta de la siguiente reacción (ecuación 26) entre calcita y sílice con la pérdida de dióxido de carbono:

CaCO³ + SiO² ^ CaSiO³ + CO² (26)

En algunas realizaciones, la presente invención tiene el resultado de invertir de manera efectiva este proceso natural. La wollastonita también se puede producir en una reacción de difusión en skarn. Esta se desarrolla cuando la caliza dentro de una arenisca se metamorfosea por un dique, lo que resulta en la formación de la wollastonita en la arenisca como resultado de la migración hacia afuera de los iones calcio.

En algunas realizaciones, la pureza de las composiciones de inosilicatos del Grupo 2 puede variar. Por ejemplo, se contempla que las composiciones de inosilicato del Grupo 2 que se utilizan en los procesos que se divulgan puedan contener cantidades variables de otros compuestos o minerales, incluyendo iones de metal que no son del Grupo 2. Por ejemplo, la wollastonita puede por sí misma contener pequeñas cantidades de hierro, magnesio, y manganeso en sustitución del calcio.

En algunas realizaciones, se pueden utilizar las composiciones que comprenden olivino y/o serpentino. Se han intentado los procesos de captura de mineral de CO² que utilizan estos minerales. Se hace referencia específicamente a las técnicas de Goldberg et al. (2001).

El mineral olivino es un silicato de magnesio y hierro con la fórmula (Mg,Fe)²SiO⁴. Cuando está en calidad de gema, se le llama peridoto. El olivino ocurre en rocas ígneas tanto máficas como ultramáficas y como un mineral primario en ciertas rocas metamórficas. Se conoce que el olivino rico en Mg se cristaliza del magma que es rico en magnesio y bajo en sílice. Con la cristalización, el magma forma rocas máficas tales como gabro y basalto. Las rocas ultramáficas, tales como la peridotita y la dunita, pueden ser residuos dejados después de la extracción de máximas y típicamente son más enriquecidas en olivino después de la extracción de fundiciones parciales. El olivino y variantes estructurales de alta presión constituyen sobre el 50% del manto superior de la Tierra, y el olivino es uno de los minerales más comunes de la Tierra en volumen. El metamorfismo de la dolomita impura y otras rocas sedimentarias con alto contenido de magnesio y bajo contenido de sílice también produce olivino rico en Mg, o forsterita.

VII. Generación de Cloruros del Grupo 2 a partir de Silicatos del Grupo 2

Los silicatos del Grupo 2 p.ej., CaSiO³, MgSiO³ , y/u otros silicatos que se divulgan en este documento, se pueden hacer reaccionar con ácido hidroclórico, ya sea como un gas o en la forma de ácido hidroclórico acuoso, para formar los cloruros de metal del Grupo 2 correspondientes (CaCh y/o MgCh), agua y arena. En algunas realizaciones, el HCl que se produce en la ecuación 1 se utiliza para generar el MgCh y/o CaCh en la ecuación 3. Por lo tanto se crea un bucle de proceso. La Tabla 1 de a continuación representa algunos de los minerales de silicato comunes que contienen calcio/magnesio que pueden ser utilizados, ya sea por sí solos o en combinación. Los ensayos iniciales al hacer reaccionar olivino y serpentino con HCl han sido exitosas. Se observó que el SO ² se separó por precipitación y se recogieron MgCl² y CaCl².

T l 1. Min r l l i M n i

Ver “Handbook of Rocks, Minerals & Gemstones”, de Walter Schumann Publicado en 1993, Houghton Mifflin Co., Boston, Nueva York.

VIII. Realizaciones Adicionales

En algunas realizaciones, la conversión del dióxido de carbono en carbonatos minerales se puede definir por dos sales. La primera sal una que puede ser calentada a descomposición hasta que ésta se convierte en una base (hidróxido y/u óxido) y emite un ácido, por ejemplo, como un gas. Esta misma base reacciona con dióxido de carbono para formar un carbonato, bicarbonato o sal de carbonato básica.

Por ejemplo, en algunas realizaciones, la presente divulgación proporciona procesos que reaccionan una o más sales de las Tablas A-C de a continuación con agua para formar un hidróxido, óxido, y/o hidroxihaluros mixtos. Tales reacciones típicamente se denominan como descomposiciones. En algunas realizaciones, el agua puede estar en la forma de líquido, vapor, y/o de un hidrato de la sal seleccionada. El vapor puede venir de un intercambiador de calor por el cual el calor de una reacción inmensamente combustible, esto es, gas natural y oxígeno o hidrógeno y cloro calienta una corriente de agua. En algunas realizaciones, el vapor puede también ser generado mediante el uso del calor residual de la planta o fábrica. En algunas realizaciones, la sal de haluro, anhidra o hidratada, también se calienta.

T l A. l D m i i n

T l B. l D m i i n n in i n

Para las Tablas A-D, el dato corresponde a la energía por cantidad de CO² capturado en kWh/tonelada, NC = no converge, y NA = datos no disponibles.

Este mismo carbonato, bicarbonato o carbonato básico de la primera sal reacciona con una segunda sal para hacer un intercambio de carbonato/bicarbonato, de tal forma que el anión de la segunda sal se combina con el catión de la primera sal y el catión de la segunda sal se combina con el ion de carbonato/bicarbonato de la primera sal, que forma el carbonato/bicarbonato final.

En algunos casos, el hidróxido derivado de la primera sal se reacciona con el dióxido de carbono y la segunda sal directamente para formar un carbonato/bicarbonato derivado de (combinado con el catión de) la segunda sal. En otros casos, el carbonato/bicarbonato/carbonato básico derivado de (combinado con el catión de) la primera sal se elimina de la cámara de reacción y se coloca en una segunda cámara para reaccionar con la segunda sal.

Esta reacción puede ser beneficiosa cuando se desea hacer un carbonato/bicarbonato con una sal del segundo metal, y este segundo metal no es capaz de descomponerse para formar un hidróxido absorbente de CO², y si el compuesto de carbonato/bicarbonato de la segunda sal es insoluble, esto es, precipita de la disolución. A continuación se proporciona una lista de ejemplos no exhaustivos de tales reacciones que se pueden utilizar ya sea solas o en combinación, incluyendo en combinación con una o más de cualquier reacción discutida en este documento.

Ejemplos para una Descomposición de una Sal-1:

2NaI H²O ^ Na²O 2HIy/o Na²O H²O ^ 2NaOH

MgCl²-⁶ H²O ^ MgO ⁵ H²O 2HCl y/o MgO H²O ^ Mg(OH⁾² Ejemplos de una Descarbonatación:

2NaOH CO² ^ Na²COa+ H²O y/o Na²COa CO² + H²O ^ 2NaHCO3

Mg(OH⁾² Ejemplos de un Intercambio de Carbonat

* En este caso, el carbonato, Na²CO³ es Sal-2, y la sal se descompone para formar Ca(OH)², esto es, CaCh es la Sal-1. Esto es la inversa de algunos de los ejemplos previos en que el ion de carbonato permanece con la Sal-1.

Compuestos conocidos de carbonato incluyen H²CO³ , Li²CO³, Na²CO³, K²CO³, Rb²CO³, Cs²CO³, BeCO³, MgCO³ , CaCO³, MgCO³, SrCO³, BaCO³ , MnCO³, FeCO³ , CoCO³, CuCO³ , ZnCO³, Ag²CO³, CdCO³ , Ah(CO³)³ , Tl²CO³, PbCO³ , y La²(CO³)³. Se conoce que los elementos del Grupo IA son bicarbonatos estables, p.ej., UHCO³, NaHCO³ , RbHCO³, y CsHCO³. El Grupo IIA y algunos otros elementos pueden también formar bicarbonatos, pero en algunos casos, éstos pueden ser estables solamente en disolución. Típicamente, los elementos que forman rocas son H, C, O, F, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Mg y Fe. Las sales de estos que se pueden descomponer térmicamente en hidróxidos correspondientes por la mínima cantidad de energía por mol de hidróxido absorbente de CO² se pueden considerar por lo tanto candidatos potenciales de Sal-1.

En base a las energías calculadas en las Tablas A-D, varias sales tienen energías menores que M g C h ^^O . La Tabla E a continuación, resume estas sales y la reducción de penalización de porcentaje mediante su uso relativo a MgCl².⁶ H²O.

Tabla E. Sales Alternativas de Menor Ener ía de Sección

Las siguientes sales especifican una reacción de descomposición a través de su información respectiva de MSDS disponible.

Tabla F.

IX. Generación y Usos de Caliza

En aspectos de la presente invención se proporcionan métodos para capturar dióxido de carbono en la forma de caliza. La caliza es una roca sedimentaria compuesta en gran parte del mineral calcita (carbonato de calcio CaCO³). Este mineral tiene muchos usos, algunos de los cuales se identifican a continuación.

La caliza en forma de polvo o pulverizada, como se forma algunas realizaciones de la presente invención, se puede utilizar como un acondicionador de suelo (cal agrícola) para neutralizar las condiciones ácidas del suelo, de esta manera, por ejemplo, neutralizar los efectos de lluvia ácida en ecosistemas. Las aplicaciones aguas arriba incluyen utilizar la caliza como un reactivo en desulfuración.

La caliza es una piedra importante para la mampostería y la arquitectura. Una de sus ventajas es que es relativamente fácil de cortar en bloques o tallado más elaborado. La caliza es un ingrediente clave de la cal viva, mortero, cemento, hormigón.

El carbonato de calcio también se utiliza como un aditivo para papel, plásticos, pintura, azulejos, y otros materiales tanto como pigmento blanco como un relleno económico. Se pueden utilizar formas purificadas de carbonato de calcio en pasta dental y agregar al pan y cereales como una fuente de calcio. El CaCO³ también se utiliza comúnmente en la medicina como un antiácido.

Actualmente, la mayoría del carbonato de calcio que se utiliza en la industria se extrae de minería o explotación de canteras. Al co-generar este mineral como parte del secuestro del dióxido de carbono en algunas realizaciones, esta invención proporciona una fuente no-extractiva de este importante producto.

X. Generación y Usos de Carbonato de Magnesio

En aspectos de la presente invención, se proporcionan métodos para capturar dióxido de carbono en la forma de carbonato de magnesio. El carbonato de magnesio, MgCO³ , es un sólido blanco que ocurre en la naturaleza como un mineral. Las formas más comunes del carbonato de magnesio son la sal anhidra llamada magnesita (MgCO³) y los di, tri, pentahidratos conocidos como barringtonita (MgCO³ '² H²O), nesquehonita (MgCO³ ' ³ H²O), y lansfordita (MgCO³-⁵ H²O), respectivamente. El carbonato de magnesio tiene una variedad de usos; algunos de éstos se discuten brevemente a continuación.

El carbonato de magnesio se puede utilizar para producir metal de magnesio y ladrillos refractarios básicos. El MgCO³ también se utiliza en los pisos, protección contra el fuego, composiciones de extinción de incendios, cosméticos, polvos absorbentes, y pasta dental. Otras aplicaciones son como material de relleno, supresor de humo en plásticos, un agente de refuerzo en caucho de neopreno, un agente secador, un laxante, y para retención de color en alimentos. Además, el carbonato de magnesio de alta pureza se utiliza como antiácido y como un aditivo en la sal de mesa para mantenerla fluyendo libremente.

Actualmente, el carbonato de magnesio se obtiene típicamente por minería del mineral magnesita. Al co-generar este mineral como parte del secuestro del dióxido de carbono en algunas realizaciones, esta invención proporciona una fuente no-extractiva de este importante producto.

XI. Generación y Usos de Dióxido de S ilicio

La presente invención proporciona métodos para capturar el dióxido de carbono que produce dióxido de silicio como un subproducto. El dióxido de silicio, también conocido como sílice, es un óxido de silicio con una fórmula química de SiO² y es conocido por su dureza. La sílice que se encuentra más comúnmente en la naturaleza como arena o cuarzo, así como en las paredes celulares de diatomeas. La sílice es el mineral más abundante en la corteza de la Tierra. Este compuesto tiene muchos usos; algunos de estos se discuten brevemente a continuación.

La sílice se utiliza principalmente en la producción de vidrio de ventanas, vasos para bebidas y bebidas embotelladas. La mayoría de las fibras ópticas para telecomunicaciones también son hechas de sílice. Es un material una materia prima principal para muchas cerámicas de losa tales como loza de barro, gres y porcelana, así como en la industria del cemento Portland.

La sílice es un aditivo común en la producción de alimentos, donde se utiliza principalmente como un agente de flujo en alimentos en polvo, o para absorber agua en aplicaciones higroscópicas. En forma hidratada, la sílice se utiliza en pasta de dientes como un fuerte abrasivo para eliminar placa dental. La sílice es el componente principal de la tierra de diatomeas la cual tiene muchos usos que van desde filtración hasta control de insectos. También es el componente principal de ceniza de cáscara de arroz que se utiliza, por ejemplo, en filtración y fabricación de cemento.

Películas delgadas de sílice que crece en obleas de silicio por medio de métodos de oxidación térmica pueden ser muy benéficas en microelectrónica, donde actúan como un aislador eléctrico con alta estabilidad química. En aplicaciones eléctricas, puede proteger el silicio, almacenar carga, bloquear corriente, e incluso actuar como una trayectoria controlada para limitar el flujo de corriente.

La sílice se fabrica típicamente en varias formas que incluyen vidrio, cristal, gel, aerogel, sílice pirógena, y sílice coloidal. Al co-generar este mineral como parte del secuestro del dióxido de carbono en algunas realizaciones, esta invención proporciona otra fuente de este importante producto.

XII. Separación de Productos

Los procesos de separación se pueden emplear para separar productos de carbonato y bicarbonato de la disolución líquida y/o mezcla de reacción. Al manipular la concentración básica, temperatura, presión, tamaño reactor, profundidad del fluido, y grado de carbonatación, se puede provocar que ocurran los precipitados de una o más sales de carbonato y/o bicarbonato. Alternativamente, los productos de carbonato/bicarbonato se pueden separar de la disolución por el intercambio de energía térmica con los gases de combustión entrantes.

Las corrientes de líquido de salida, dependiendo del diseño del reactor, pueden incluir agua, CaCO³ , MgCO³ , Ca(HCO³)², Mg(HCO³)² , Ca(OH)² , Ca(OH)² , NaOH, NaHCO³, Na²CO³, y otros gases disueltos en diferente equilibrio. También se pueden encontrar los componentes de emisión de traza disuelta tales como H²SO⁴ , HNO³ , y Hg. En una realización, eliminar/separar el agua del producto de carbonato involucra agregar energía térmica al agua evaporada de la mezcla, por ejemplo, utilizando un recalentador. Alternativamente, retener una disolución básica parcial y subsecuentemente calentar la disolución en una cámara de separación se puede utilizar para provocar que las sales de carbonato relativamente puras se precipiten en un tanque contenedor y las sales de hidróxido restantes recirculen de vuelta al rector. En algunas realizaciones, el carbonato puro, bicarbonato puro, y mezclas de los dos en concentraciones de equilibrio y/o en una suspensión o forma concentrada se puede entonces transportar periódicamente a un camión/vagón cisterna. En algunas realizaciones, las corrientes de líquido se pueden desplazar a tanques /campos de evaporación donde el líquido, tal como el agua, se separa por evaporación.

La liberación de productos graciosos incluye una preocupación en si las sales de hidróxido u óxido serán liberadas de manera segura, esto es, emitiendo “lluvia básica”. La emisión de tales sales cáusticas pulverizadas se puede prevenir en algunas realizaciones al utilizar una unidad condensadora/de reflujo simple y económica.

En algunas realizaciones, la sal de carbonato se puede precipitar utilizando métodos que se utilizan por separado o conjuntamente con un proceso de remoción de agua. Diferentes equilibrios de sal de carbonato tienen intervalos característicos donde, cuando se sube la temperatura, una sal de carbonato dada, p.ej., CaCO³ se precipitará y captará naturalmente, lo que la hace susceptible a que se pueda retirar como una suspensión, con algo de NaOH fraccional retirado de la suspensión.

XIII. Recuperación de Calor Residual

Debido a que ciertas realizaciones de la presente invención se emplean en el contexto de grandes emisiones de CO² en la forma de gases de combustión u otros gases calientes de procesos de combustión, tales como aquellos que ocurren en una planta de energía, hay una amplia oportunidad de utilizar este calor “residual”, por ejemplo, para la conversión de sales de cloruros del Grupo 2 en hidróxidos del Grupo 2. Por ejemplo, una temperatura típica de gases de combustión entrantes (después del tratamiento de precipitación electo estática como por ejemplo) es de aproximadamente 300 °C. Los intercambiadores de calor pueden bajar los gases de combustión hasta un punto menor a los 300 °C, mientras se calienta el agua y/o sal de cloruro del Grupo 2 para facilitar esta conversión.

Generalmente, ya que los gases de combustión que están disponibles en la planta de energía salen a temperaturas entre 100 °C (depurado típico), 300 °C (después de procesamiento por precipitación) y 900 °C (entrada por precipitación) u otras temperaturas tales, se puede extraer procesamiento de calor residual considerable al enfriar los gases de combustión entrantes a través de intercambio de calor con un ciclo de recuperación de energía, por ejemplo, un ciclo de amoníaco-agua (p.ej., un ciclo “Kalina”), un ciclo de vapor, o cualquier ciclo tal que logre los mismos medios de hemodinámicos. Debido a que algunas realizaciones de la presente invención se basan en energía de DC para lograr la fabricación del reactivo/absorbente, el proceso se puede energizar directamente, parcialmente o totalmente, por recuperación de calor residual que se logra sin las pérdidas normales del transformador asociadas con la conversión de esa energía que DC ha energía de AC para otros usos. Además, mediante el uso de máquinas de calorresidual-a-trabajo, se pueden lograr eficiencias importantes sin que se emplee del todo una etapa de generación de electricidad. En algunas condiciones, estas cantidades de energía de recuperación de calor residual se pueden encontrar para energizar completamente realizaciones de la presente invención.

XIV. Procesos Alternativos

Como se señaló anteriormente, algunas realizaciones de los aparatos y métodos de la presente divulgación producen un número de intermedios, subproductos, y productos finales útiles a partir de los diferentes pasos de reacción, incluyendo cloruro de hidrógeno, sales de carbonato del Grupo 2, sales de hidróxido del Grupo 2, etc. En algunas realizaciones, algunos o todos de estos se pueden utilizar en uno o más de los métodos descritos a continuación. En algunas realizaciones, algunos o todos de los materiales de inicio o intermedios que se emplean en uno o más de las etapas descritas anteriormente son obtenidos utilizando uno o más de los métodos que se describen a continuación.

A. Uso del Cloro para la Cloración de los Silicatos del Grupo 2

En algunas realizaciones, el gas cloro se puede licuar a ácido hidroclórico que a continuación se utiliza para clorar minerales de silicato del Grupo 2. La licuefacción de cloro y uso subsecuente del ácido hidroclórico es particularmente atractivo especialmente en situaciones donde el mercado de cloro está saturado. La licuefacción del cloro se puede lograr de acuerdo con la ecuación 27:

Ch(g) 2 H²O (/) hv (363 nm) ^ 2 HCl (l) / O² (g) (27)

En algunas realizaciones, el oxígeno así producido se puede regresar a la entrada de aire de la misma planta de energía, donde se ha demostrado en el curso de las investigaciones de la industria del energía que las plantas de entrada de oxígeno enriquecido tienen (a) mayores eficiencias de Carnot, (b) corrientes de salida de CO² más concentrados, (c) menor intercambio de calor para calentar la entrada de aire, y (d) otras ventajas sobre plantas no mejoradas en oxígeno. En algunas realizaciones, el oxígeno se puede utilizar en una celda de combustible de hidrógeno/oxígeno. En algunas realizaciones, el oxígeno puede servir como parte del oxidante en una turbina diseñada para generación de energía de gas natural, por ejemplo, utilizando una mezcla de hidrógeno y gas natural.

B. Uso del Cloro para la Cloración de los Hidróxidos del Grupo 2

En algunas realizaciones, el gas cloro se puede hacer reaccionar con sales de hidróxido del Grupo 2 para producir una mezcla de un cloruro y una sal de hipoclorito (ecuación 28). Por ejemplo, HCl se puede vender como un producto y la sal de hidróxido del Grupo 2 se puede utilizar para eliminar el exceso de cloro.

Ca/Mg(OH⁾² + Cl² ^ / Ca/Mg(OCl⁾² + / Ca/MgCh H²O (28)

Los hipocloritos del Grupo 2 se pueden entonces descomponer utilizando un catalizador de cobalto o níquel para formar oxígeno y el cloruro correspondiente (ecuación 29).

Ca/Mg(OCl⁾² ^ Ca/MgCh O² (29)

El cloruro de calcio y/o el cloruro de magnesio se pueden entonces recuperar.

XV. Remoción de otros Contaminantes de la Fuente

Además de eliminar el CO² de la fuente, en algunas realizaciones de la invención, las condiciones de descarbonatación también eliminarán SOxy NOX y, en menor medida, mercurio. En algunas realizaciones de la presente invención, la depuración incidental de compuestos de NOx, SOx, y mercurio puede asumir mayor importancia económica; esto es, al emplear realizaciones de la presente invención, los carbones que contienen grandes cantidades de estos compuestos se pueden quemar en la planta de energía con, en algunas realizaciones, menor contaminación resultante que con carbones de alto grado procesados sin el beneficio del proceso de absorción de CO². Tales principios y técnicas se enseñan, por ejemplo, en el documento de Patente de los Estados Unidos 7,727,374, la solicitud de patente de los Estados Unidos No. 11/233,509, presentada el 22 de septiembre de 2005, la solicitud de patente provisional de los Estados Unidos No. 60/718,906, presentada el 20 de septiembre de 2005; la solicitud de patente provisional de los Estados Unidos No. 60/642,698, presentada el 10 de enero de 2005; la solicitud de patente provisional de los Estados Unidos No. 60/612,355, presentada el 23 de septiembre de 2004, la solicitud de patente de los Estados Unidos No.

12/235,482, presentada el 22 de septiembre de 2008, la solicitud provisional de los Estados Unidos No. 60/973,948, presentada el 20 de septiembre de 2007, la Solicitud Provisional de los Estados Unidos No. 61/032,802, presentada el 29 de febrero de 2008, la solicitud provisional de los Estados Unidos No. 61/033,298, presentada el 3 de marzo de 2008, la solicitud provisional de los Estados Unidos No. 61/288,242, presentada el 20 de enero de 2010, la Solicitud Provisional de los Estados Unidos No. 61/362,607, presentada el ⁸ de julio de 2010, y la solicitud internacional No. PCT/US08/77122, presentada el 19 de septiembre de 2008.

XVI. Ejemplos

Los siguientes ejemplos se incluyen para demostrar algunas realizaciones de la invención. Debería apreciarse por aquellos expertos en la materia que las técnicas que se divulgan en los ejemplos que siguen representan técnicas descubiertas por el inventor que funcionan bien en la práctica de la invención, y por lo tanto se puede considerar que constituyen modos preferidos para su práctica.

Ejemplo 1- Simulación de Proceso de Captura de CO² de Gases de Combustión Utilizando CaCl² para formar CaCO3.

Utilizando el software Aspen Plus v. 7.1 utilizando entalpias de reacción conocidas, se simularon energías libres de reacción y parámetros definidos para determinar los balances de masa y energía y condiciones adecuadas para capturar CO² de una corriente de gases de combustión utilizando CaCh y calor para formar producto de CaCO³. Estos resultados muestran que es posible capturar CO² de gases de combustión utilizando materias primas económicas, CaCl² y agua, para formar CaCO³.

Parte de los parámetros definidos incluye el diagrama de flujo de proceso que se muestra en la Fig. 5. Los resultados de la simulación sugieren que es eficiente recircular una corriente de MgCh para que reaccione con H²O y calor para formar Mg(OH)². A continuación, este Mg(OH⁾² reacciona con una disolución saturada de CaCh/H²O y CO² de los gases de combustión para formar CaCO³ , que se separa de la corriente por filtración. El MgCh resultante que se forma se recicla al primer reactor para comenzar el proceso nuevamente. Este proceso no está limitado a ninguna fuente particular para CaCh. Por ejemplo, se puede obtener a partir de reaccionar silicato de calcio con HCl para producir CaCl².

Las restricciones y parámetros que se especifican para esta simulación incluyen:

• Las reacciones se desarrollaron a eficiencias del 100% sin pérdidas. Las simulaciones se pueden modificar cuando los ensayos piloto determinen las eficiencias de la reacción.

• Las simulaciones no tomaron en cuenta las impurezas en el material de alimentación de CaCl² o cualquier composición de MgCh requerida debido a las pérdidas del sistema.

Los resultados de esta simulación indican un consumo neto de energía preliminar de aproximadamente 32759,45 MM cal/h. Las Tablas 2a y 2b proporcionan contabilización de masa y energía para las diferentes corrientes (las columnas en la tabla) del proceso simulado. Cada corriente corresponde a la corriente de la Fig. 5.

El proceso consiste de dos secciones de reacción principales y una sección de filtración de sólidos. El primer reactor calienta disolución de MgCh/agua provocando que se descomponga en una corriente de vapor de HCl/H²O y una corriente de líquido de Mg(OH)². La corriente de vapor de HCI/H²O se envía a la columna de absorbente de HCl. La disolución de Mg(OH)² se envía al reactor 2 para procesamiento adicional. La reacción química para esta reacción se puede representar por la siguiente ecuación:

MgCl² + 2 H²O ^ Mg(OH)² + 2HCl (30)

Una disolución de CaCh y una corriente de gases de combustión de se agregan al MgCh en el reactor 2. Esta reacción forma CaCO³ , MgCh y agua. El CaCO³ se precipita y se elimina en un filtro o decantador. El MgCh restante y el agua se reciclan en el primer reactor. Se añade agua adicional para completar el balance de agua requerido por el primer reactor. La reacción química para este reactor se puede representar por la siguiente ecuación:

Mg(OH)² + CaCl² + CO² ^ CaCO³ (s) MgCh H²O (31)

Las alimentaciones primarias para este proceso son CaCl² , gases de combustión (CO²) y agua. El MgCl² en el sistema se utiliza, se reforma y se recicla. La única composición de MgCh requerida es para reemplazar pequeñas cantidades que se van del sistema con el producto de CaCO³, y pequeñas cantidades que se van con el producto de HCl/agua.

Este proceso es un usuario de energía neta. Hay intercambio de calor cruzado para recuperar el calor en las corrientes de temperatura alta para precalentar las corrientes de alimentación. Se puede obtener recuperación importante de calor al hacer reaccionar el HCl concentrado formado así con minerales de silicato.

Ċ

Tabla 2b. Contabilización de Masa y Energía para Simulación de Captura de CO² de Gases de Combustión

Ejemplo 2 (Caso 1)- Simulación de Proceso de Captura de CO² Catalizado con Ion de Magnesio de Gases de Combustión Utilizando CaCl² para formar CaCO³.

Los resultados de la simulación sugieren que es eficiente calentar una corriente de M gCh⁶ H²O en tres reacciones de deshidratación separadas, cada una en su propia cámara, seguido por una reacción de descomposición, también en su propia cámara, para formar Mg(OH)Cl y HCl, esto es, un total de cuatro cámaras. El Mg(OH)Cl se hace reaccionar con H²O para formar MgCh y Mg(OH)², que después reacciona con una disolución saturada de CaCh/H²O y CO² de los gases de combustión para formar CaCO³, que se separa de la corriente por filtración. El M gCh⁶ H²O resultante que se forma se recicla junto con el producto inicial en el primer reactor para comenzar el proceso nuevamente.

Este proceso no está limitado a ninguna fuente en particular para CaCh. Por ejemplo, se puede obtener de hacer reaccionar silicato de calcio con HCl para producir CaCh.

Las restricciones y parámetros que se especifican para esta simulación incluyen:

• Las reacciones se desarrollaron en eficiencias del 100% sin pérdidas. Las simulaciones se pueden modificar cuando ensayos piloto determinen las eficiencias de la reacción.

• Las simulaciones no tomaron en cuenta las impurezas en el material de alimentación de CaCl² o cualquier composición de MgCh requerida debido a las pérdidas del sistema.

• Parte de los parámetros definidos incluyen el diagrama de flujo de proceso de la Fig. ⁶.

Los resultados de esta simulación indican un consumo de energía neta preliminar de 5946 kwh/t de CO². La Tabla 3 proporciona contabilización de masa y energía para las diferentes corrientes del proceso simulado. Cada corriente corresponde a la corriente de la Fig. ⁶.

El proceso consiste de dos reactores primarios y una sección de filtración de sólidos. El primer reactor calienta el MgCh-⁶ H²O provocando que se descomponga en una corriente de vapor de HCl/H²O y una corriente sólido de Mg(OH)Cl. La corriente de vapor de HCl/H²O se envía al intercambiador de calor para recuperar calor extra. El Mg(OH⁾² que se forma a partir del Mg(OH)Cl se envía al reactor 2 para procesamiento adicional. La(s) reacción(es) química(s) que ocurre(n) en este reactor incluye(n) lo siguiente:

MgCl²-⁶ H²O A ^ Mg(OH)Cl 5 H²OT HClf (32)

2 Mg(OH)Cl(ag) ^ Mg(OH⁾² + MgCh (33)

Una disolución de CaCh y una corriente de gases de combustión se agregan al Mg(OH⁾² en el reactor 2. Esta reacción forma CaCO³ , MgCh y agua. El CaCO³ se precipita y se elimina en un filtro o decantador. El MgCh restante y el agua se reciclan en el primer reactor. Se añade agua adicional para completar el balance de agua requerido por el primer reactor. La(s) reacción(es) química(s) que ocurre(n) en este reactor incluye(n) lo siguiente:

Mg(OH⁾² + CaCl² + CO² ^ CaCO³ ¿(s) MgCh H²O (34)

La alimentación primaria para este proceso son CaCh, gases de combustión (CO²) y agua. El MgCh en el sistema se utiliza, reforma y recicla. La única composición de MgCh requerida es para reemplazar pequeñas cantidades que se van del sistema con el producto de CaCO³, y pequeñas cantidades que se van con el producto de HCl/agua.

Este proceso es un usuario de energía neta. La cantidad de energía está bajo investigación y optimización. Hay un intercambio de calor cruzado para recuperar el calor en corrientes de alta temperatura para precalentar las corrientes de alimentación.

L

Ejemplo 3 -Simulación de Proceso de Captura de CO² Catalizado con Ion de Magnesio de Gases de Combustión Utilizando CaCl² para formar CaCO³.

Parte de los parámetros definidos incluye el diagrama de flujo del proceso de la Fig. 7. Los resultados de la simulación sugieren que es eficiente calentar una corriente de M gCh⁶ H²O para formar Mg(OH)Cl en dos reacciones separadas de deshidratación, cada uno en su propia cámara seguidas por una reacción de descomposición, también en su propia cámara para formar Mg(OH)Cl y HCl, esto es, un total de tres cámaras. El Mg(OH)Cl se hace reaccionar con H²O para formar MgCh y Mg(OH)² , que después reacciona con una disolución saturada de CaCh/H²O y CO² de los gases de combustión para formar CaCO³, que se separa de la corriente por filtración. El MgCh.⁶ H²O resultante que se forma se recicla en el primer reactor para comenzar el proceso nuevamente. Este proceso no está limitado a ninguna fuente en particular para CaCh. Por ejemplo, se puede obtener de hacer reaccionar silicato de calcio con HCl para producir CaCl².

Las restricciones y parámetros que se especifican para esta simulación incluyen:

• Las reacciones se desarrollaron en eficiencias del 100% sin pérdidas. Las simulaciones se pueden modificar cuando ensayos piloto determinen las eficiencias de la reacción.

• Las simulaciones no tomaron en cuenta las impurezas en el material de alimentación de CaCl² o cualquier composición de MgCh requerida debido a las pérdidas del sistema.

Los resultados de esta simulación indican un consumo de energía neta preliminar de 4862 kwh/t de CO². La Tabla 4 proporciona contabilización de masa y energía para las diferentes corrientes del proceso simulado. Cada corriente corresponde a la corriente en la Fig.7.

El proceso consiste de dos reactores primarios y una sección de filtración de sólidos. El primer reactor calienta MgCl².⁶ H²O provocando que éste se descomponga en una corriente de vapor de HCl/H²O y una corriente sólido de Mg(OH)Cl. La corriente de vapor de HCl/H²O se envía a un intercambiador de calor para recuperar calor extra. El Mg(OH^{) 2} que se forma del Mg(OH)Cl se envía al reactor 2 para procesamiento adicional. La(s) reacción(es) química(s) que ocurre(n) en este reactor incluye(n) lo siguiente:

MgCl²-⁶ H²O A ^ Mg(OH)Cl 5 H²OT HClf (35)

2 Mg(OH)Cl(aq) ^ Mg(OH^{) 2} + MgCh (36)

Una disolución de CaCh y una corriente de gases de combustión se agregan al Mg(OH^{) 2} en el reactor 2. Esta reacción forma CaCO³ , MgCh y agua. El CaCO³ se precipita y se elimina en un filtro o decantador. El MgCh restante y el agua se reciclan en el primer reactor. Se añade agua adicional para completar el balance de agua requerida por el primer reactor. La(s) reacción(es) química(s) que ocurre(n) en este reactor incluye(n) lo siguiente:

Mg(OH^{) 2} + CaCl² + CO² ^ CaCO³ ¿(s) MgCh H²O (37)

La alimentación primaria para este proceso son CaCh, gases de combustión (CO²) y agua. El MgCh en el sistema se utiliza, se reforma y se recicla. La única composición de MgCh requerida es para reemplazar pequeñas cantidades que dejan el sistema con el producto de CaCO³ , y pequeñas cantidades que dejan con el producto de HCl/agua.

Este proceso es un usuario de energía neta. La cantidad de energía está bajo investigación y optimización. Hay un intercambio de calor cruzado para recuperar el calor en corrientes de alta temperatura para precalentar las corrientes de alimentación.

Las etapas para este proceso (Caso 2) se resumen a continuación:

E tn 0_{i_}5 05 a ko i -Q) C LU

> 05 </) 05

Ejemplo 4 -Simulación de Proceso de Captura de CO² Catalizado con Ion de Magnesio de Gases de Combustión Utilizando CaCl² para formar CaCO³.

Parte de los parámetros definidos incluyen el diagrama de flujo de proceso que se muestra en la Fig. ⁸. Los resultados de la simulación sugieren que es eficiente calentar una corriente de MgCh⁶ H²O para formar MgO en una sola cámara. El MgO se hace reaccionar con H²O para formar Mg(OH)², que después reacciona con una disolución saturada de CaCh/H²O y CO² de los gases de combustión para formar CaCO³, que se separa de la corriente por filtración. El MgCh-⁶ H²O resultante que se forma se recicla en el primer reactor para comenzar el proceso nuevamente. Este proceso no está limitado a ninguna fuente en particular para CaCh. Por ejemplo, éste se puede obtener de hacer reaccionar silicato de calcio con HCl para producir CaCh.

Las restricciones y parámetros especificados para esta simulación incluyen:

• Las reacciones se desarrollaron en eficiencias del 100% sin pérdidas. Las simulaciones se pueden modificar cuando ensayos piloto determinen las eficiencias de la reacción.

• Las simulaciones no tomaron en cuenta las impurezas en el material de alimentación de CaCl² o cualquier composición de MgCh requerida debido a las pérdidas del sistema.

Los resultados de esta simulación indican un consumo de energía neta preliminar de 3285 kwh/t de CO². La Tabla 5 proporciona contabilización de masa y energía para las diferentes corrientes del proceso simulado. Cada corriente corresponde a la corriente en la Fig. ⁸.

El proceso consiste de dos reactores primarios y una sección de filtración de sólidos. El primer reactor calienta MgCl².⁶ H²O provocando que éste se descomponga en una corriente de vapor de HCl/H²O y una corriente sólido de MgO. La corriente de vapor de HCl/H²O se envía a un intercambiador de calor para recuperar calor extra. El Mg(OH⁾² que se forma del MgO se envía al reactor 2 para procesamiento adicional. La(s) reacción(es) química(s) que ocurre(n) en este reactor incluye(n) lo siguiente:

MgCl²-⁶ H²O A ^ MgO 5 H²OT 2 HClf (38)

MgO H²O ^ Mg(OH^{) 2} (39)

Una disolución de CaCh y una corriente de gases de combustión se agregan al Mg(OH^{) 2} en el reactor 2. Esta reacción forma CaCO³ , MgCh y agua. El CaCO³ se precipita y se elimina en un filtro o decantador. El MgCh restante y el agua se reciclan en el primer reactor. Se añade agua adicional para completar el balance de agua requerida por el primer reactor. La(s) reacción(es) química(s) que ocurre(n) en este reactor incluye(n) lo siguiente:

Mg(OH^{) 2} + CaCl² + CO² ^ CaCO³ ¿(s) MgCh H²O (40)

La alimentación primaria para este proceso son CaCh, gases de combustión (CO²) y agua. El MgCh en el sistema se utiliza, se reforma y se recicla. La única composición de MgCh requerida es para reemplazar pequeñas cantidades que dejan el sistema con el producto de CaCO³ , y pequeñas cantidades que dejan con el producto de HCl/agua.

Este proceso es un usuario de energía neta. La cantidad de energía está bajo investigación y optimización. Hay un intercambio de calor cruzado para recuperar el calor en corrientes de alta temperatura para precalentar las corrientes de alimentación.

Los pasos para este proceso (Caso 3) se resumen a continuación:

Ejemplo 5 -Simulación de Proceso de Captura de CO² Catalizado con Ion de Magnesio de Gases de Combustión Utilizando CaCl² para formar CaCO³.

Parte de los parámetros definidos incluyen el diagrama de flujo de proceso que se muestra en la Fig. 9. Los resultados de la simulación sugieren que es eficiente calentar una corriente de M gCh⁶ H²O para formar Mg(OH)Cl en una sola cámara. El Mg(OH)Cl se hace reaccionar con H²O para formar MgCh y Mg(OH)² , que después reacciona con una disolución saturada de CaCh/H²O y CO² de los gases de combustión para formar CaCOa, que se separa de la corriente por filtración. El M gCh⁶ H²O resultante que se forma se recicla en el primer reactor para comenzar el proceso nuevamente. Este proceso no está limitado a ninguna fuente en particular para CaCh. Por ejemplo, éste se puede obtener de hacer reaccionar silicato de calcio con HCl para producir CaCh.

Las restricciones y parámetros especificados para esta simulación incluyen:

• Las reacciones se desarrollaron en eficiencias del 100% sin pérdidas. Las simulaciones se pueden modificar cuando ensayos piloto determinen las eficiencias de la reacción.

• Las simulaciones no tomaron en cuenta las impurezas en el material de alimentación de CaCl² o cualquier composición de MgCh requerida debido a las pérdidas del sistema.

Los resultados de esta simulación indican un consumo de energía neta preliminar de 4681 kwh/t de CO2. La Tabla ⁶ proporciona contabilización de masa y energía para las diferentes corrientes del proceso simulado. Cada corriente corresponde a la corriente en la Fig. 9.

El proceso consiste de dos reactores primarios y una sección de filtración de sólidos. El primer reactor calienta MgCl².⁶ H²O provocando que éste se descomponga en una corriente de vapor de HCl/H²O y una corriente sólido de Mg(OH)Cl. La corriente de vapor de HCl/H²O se envía a un intercambiador de calor para recuperar calor extra. El Mg(OH⁾² que se forma del Mg(OH)Cl se envía al reactor 2 para procesamiento adicional. La(s) reacción(es) química(s) que ocurre(n) en este reactor incluye(n) lo siguiente:

MgCl².⁶ H²O A ^ Mg(OH)Cl 5 H²OT HClf (41)

2 Mg(OH)Cl(aq) ^ Mg(OH⁾² + MgCh (42)

Una disolución de CaCh y una corriente de gases de combustión se agregan al Mg(OH⁾² en el reactor 2. Esta reacción forma CaCOa, MgCh y agua. El CaCOa se precipita y se elimina en un filtro o decantador. El MgCh restante y el agua se reciclan en el primer reactor. Se añade agua adicional para completar el balance de agua requerida por el primer reactor. La(s) reacción(es) química(s) que ocurre(n) en este reactor incluye(n) lo siguiente:

Mg(OH⁾² + CaCl² + CO² ^ CaCOa i(s) MgCh H²O (43)

La alimentación primaria para este proceso son CaCh, gases de combustión (CO²) y agua. El MgCh en el sistema se utiliza, se reforma y se recicla. La única composición de MgCh requerida es para reemplazar pequeñas cantidades que dejan el sistema con el producto de CaCOa, y pequeñas cantidades que dejan con el producto de HCl/agua.

Este proceso es un usuario de energía neta. La cantidad de energía está bajo investigación y optimización. Hay un intercambio de calor cruzado para recuperar el calor en corrientes de alta temperatura para recalentar las corrientes de alimentación.

Las etapas para este proceso (Caso 4) se resumen a continuación:

Ejemplo ⁶ - Caldera de Sal de Carretera: Descomposición de MgCl²-⁶ H²O

La Fig. 10 muestra una gráfica del porcentaje de masa de una muestra calentada de M gC h^^O . La masa inicial de la muestra fue de aproximadamente 70 mg y se estableció al 100%. Durante el experimento, la masa de la muestra se midió mientras se descomponía térmicamente. La temperatura ascendió rápidamente a 150 °C, y a continuación se incrementó lentamente en 0,5 °C por minuto. Aproximadamente a los 220 °C, el peso se volvió constante, consistente con la formación de Mg(OH)Cl. La ausencia de disminución de peso adicional indicó que casi toda el agua se había removido. En las Figs. 28 y 29 se muestran dos análisis detallados diferentes de masa descomposicional, con las mesetas teóricas de diferentes materiales finales mostrados. La Fig. 30 confirma que se puede hacer MgO por mayores temperaturas (aquí, 500 °C) que aquellas que producen Mg(OH)Cl.

Ejemplo 7- Disolución de Mg(OH)Cl en H²O

Una muestra de Mg(OH)Cl, producido por la descomposición calentada de M gCh⁶ H²O, se disolvió en agua y se agitó por un periodo de tiempo. Después de eso, el precipitado restante se secó, se captó y se analizó. Mediante la fórmula de descomposición, la cantidad de Mg(OH⁾² se podría comparar con la cantidad esperada analizar. La reacción química se puede representar como sigue:

2 Mg(OH)Cl (aq) ^ Mg(OH⁾² + MgCh (44)

Los datos de par Mg(OH⁾² y MgCh son como sigue:

MgCh 52,8 gm en ^{10 0} g. H²O (muy soluble)

Mg(OH⁾² 0,0009 gm en 100 g. H²O (virtualmente insoluble)

Peso teórico de Mg(OH⁾² recuperado:

Dado el peso de la muestra: 3,0136 g.

MW Mg(OH)Cl 76,764

MWMg(OH ⁾² 58,32

Moles de Mg(OH)² formadas por mol de Mg(OH)Cl = A

Cantidad esperada de Mg(OH⁾²

2 Mg(OH)Cl (aq) ^ Mg(OH⁾² + MgCh

3,016gm * (MW Mg(OH⁾² - (MW Mg(OH)Cl * A = 1,1447 g

Precipitado captado = 1,1245 gm

% de captado teórico = (1,1447 - 1,1245) * 100 = 98,24%

Datos analíticos:

Después de que la muestra de Mg(OH⁾² se envió para análisis, refracción de rayos X (XRD, X-Ray-Diffraction) y EDS. Los resultados se muestran en la Fig. 11. La fila alta de crestas es la de la muestra, las puntas en la fila media son la firma de Mg(OH⁾² mientras que las puntas en el fondo son las de MgO. Por lo tanto, al verificar que el precipitado recuperado de la disolución de Mg(OH)Cl tiene una señal que se asemeja a la de Mg(OH)².

Elemento (calc.) relación-k % en peso ZAF (1-Sigma) % de Atomo Elemento % en peso Err.

Mg-K 0,9472 1,014 96,88 96,02 /- 0,23 Si-K 0,0073 2,737 1,74 1,99 /- 0,17 Cl-K 0,0127 1,570 1,38 2 , 00 /- 0,16 Total 100 , 00 100 , 00

Nota: Los resultados no incluyen elementos con Z<11 (Na).

El análisis EDS revela que muy poco cloro [Cl] se incorporó en el precipitado. Nota, este análisis no puede detectar oxígeno o hidrógeno.

Ejemplo ⁸ -Experimento de Borboteador de Descarbonatación de Producción de CaCO³ al Hacer Reaccionar CO² con Mg(OH)² {o Mg(OH)Cl} y CaCl²

Aproximadamente 20 gramos de Mg(OH⁾² se colocaron en la columna de burbujas con dos litros de agua y el CO² se borboteó a través de ésta por un período de tiempo de x minutos. Después de eso, se captó parte del líquido al cual se agregó una disolución de CaCh. Inmediatamente se formó un precipitado y se envió a través del XRD y EDS. La reacción química se puede representar como sigue:

Mg(OH⁾² + CO² + CaCl² ^ CaCOsI H²O (45)

El análisis XRD (Fig. 12) coincide con la firma de CaCO³.

EDS

Elemento (calc.) relación-k% en peso ZAF (1-Sigma) % de Atomo Elemento % en peso Err.

Mg-K 0,0070 ^{2 , 211} 2,52 1,55 /-^{0 , 1 0} Al-K 0,0013 1,750 0,33 ^{0 , 22} +/- 0,04 Si-K 0,0006 1,382 ^{0 , 12} 0,09 /- 0,03 Cl-K 0,0033 1,027 0,38 0,34 /-0,03 Ca-K 0,9731 1,005 96,64 97,80 /-0,30 Total_____________ 100,00___________ 100,00____________________________________________________ Nota: Los resultados no incluyen elementos con Z<11 (Na)._______________________________________________

El análisis EDS indica casi puro CaCO³ con solamente un 1.55% en peso de impureza de magnesio y casi nada de cloro del CaCh.

Se llevó a cabo el mismo ensayo, excepto que el Mg(OH)Cl de la descomposición de M g C h ^^O se utilizó en lugar de Mg(OH)². Aunque el Mg(OH)Cl tiene la mitad de hidróxido [OH- ], como el Mg(OH⁾² se espera que absorba CO² y forme CaCO³ precipitado (PCC).

El análisis XRD (Fig. 13) coincide con la firma de CaCO³.

EDS

Chi-sqd = 5,83 Tiempo de vida = 300,0 s

Análisis sin Patrón

Corrección de PROZA Acc.Volt.= 20 kV Ángulo de partida=35,00 grados Número de Iteraciones = 3 Elemento (calc.' relación-k % en peso ZAF (1-Sigma) % de Átomo Elemento % en peso Err.

Mg-K 0,0041 2,224 1,48 0,90 /- 0,09

S-K 0 , 0011 1,071 0,14 0 , 11 /- 0,04

Ca-K 0,9874 1,003 98,38 98,98 /- 0,34 Total 100 , 00 100 , 00

Nota: Los resultados no incluyen elementos con Z<11 (Na). Nuevamente los resultados indican casi puro CaCO³, casi sin compuestos de Mg Cl.______________________________________________________________________

Ejemplo 9A-Experimento Fundidor de roca: Reacción de Olivino y Serpentino con HCl

Muestras de olivino (Mg,Fe)²SiO⁴ y serpentino Mg³ShO⁵(OH⁾⁴ se aplastaron y se hicieron reaccionar con 6.1 molar de HCl a lo largo de un periodo de aproximadamente 72 horas. Se ejecutaron dos conjuntos de ensayos, el primero a temperatura ambiente y el segundo a 70 °C. Estos minerales tienen fórmulas variables y a menudo contienen hierro. Después de que las muestras se filtraron, el filtrado y filtrado resultantes se secaron en un horno por la noche. Las muestras a continuación se enviaron a través de análisis XRD y EDS. Los filtrados deben tener MgCh presente y el filtrado debe ser principalmente SiO².

Filtrado de Olivino Reaccionado con HCl a Temperatura Ambiente

Elemento (calc.) relación-k % en peso ZAF (1-Sigma) % de Átomo Elemento % en peso E Mg-K 0,1960 1,451 37,06 28,45 /- 0,18 Si-K 0,0103 1,512 1,75 1,56 /- ^{0 , 11} Cl-K 0,5643 1,169 58,89 65,94 /- 0,31 Fe-K 0,0350 1,161 2,30 4,06 /- ^{0 , 2 2} Total ^{1 00 , 0 0 1 00 , 0 0}

Filtrado de O livino Reaccionado con HCl a 70 °C

Nota: Los resultados no incluyen elementos con Z<11 (Na).

Elemento (calc. ) relación-k % en peso ZAF (1-Sigma) % de Átomo Elemento % en peso Err.

Mg-K 0,1172 1,684 27,39 19,74 /- ^{0 , 1 2} Si-K ^{0 , 0 101} 1,459 1,77 1,48 /- 0,07 Cl-K 0,5864 1,142 63,70 66,94 /- 0,24 Fe-K 0,0990 1,144 6,84 11,33 /- ^{0 , 21} Ni-K 0,0045 1,128 0,29 0,51 /- 0,09 Total ^{1 00 . 0 0 1 00 . 0 0}

Filtrado de Serpentino Reaccionado con HCl a Temperatura Ambiente

Nota: Los resultados no incluyen elementos con Z<11 (Na).

Elemento (calc.) relación-k % en peso ZAF (1-Sigma) % de Átomo Elemento % en peso Err.

Mg-K 0,1674 1,466 32,47 24,53 /- 0,15 Al-K 0,0025 1,863 0,55 0,46 /- 0,06 Si-K 0,0033 1,456 0,55 0,48 /- 0,04 Cl-K 0,6203 1,141 64,22 70,77 /- 0,27 Ca-K 0,0016 1,334 0,17 ^{0 , 21} +/- 0,05 Cr-K 0,0026 ^{1 , 20 0} 0,19 0,31 /- 0,07 Mn-K ^{0 , 00 11 1 , 20 0} 0,08 0,14 /- 0,08 Fe-K 0,0226 1,160 1,51 2,62 /-^{0 , 1 0} Ni-K 0,0042 1,128 0,26 0,48 /-^{0 , 1 0} Total ^{1 00 , 0 0 1 00 , 0 0}

Filtrado de Serpentino Reaccionado con HCl a 70°C

Nota: Los resultados no incluyen elementos con Z<11 (Na).

Elemento (calc.) relación-k % en peso ZAF (1-Sigma) % de Átomo Elemento % en peso Err.

Mg-K 0,1759 1,455 33,67 25,59 /- 0,14 Al-K 0,0017 ^{1 , 8 8 6} 0,39 0,33 /- 0,06 Si-K 0,0087 1,468 1,46 1,28 /- 0,04 Cl-K 0,6014 1,152 62,46 69,27 /- 0,25 Cr-K 0,0016 1,199 ^{0 , 12} 0,19 /- 0,06 Fe-K 0,0268 1,161 1,78 3,11 /- 0,17 Ni-K ^{0 , 0 0 2 0} 1,130 ^{0 , 12 0 , 22} +/- 0,08 Total ^{1 00 , 0 0 1 00 , 0 0}

Nota: Los resultados no incluyen elementos con Z<11 (Na).

El filtrado para ambos minerales y serpentino y olivino en condiciones ambientales y 70 °C ilustran claramente la presencia de MgCh, y una pequeña cantidad de FeCh en el caso del olivino.

Filtrado de Olivino Reaccionado con HCl a Temperatura Ambiente

Elemento (calc.) relación-k % en peso ZAF (1-Sigma) % de Átomo Elemento % en peso Err.

Mg-K 0,2239 1,431 37,68 32,04 /- 0,14 Si-K 0,3269 1,622 53,96 53,02 /- 0,19 Cl-K 0,0140 1,658 1,87 2,32 /- 0,06 Cr-K 0,0090 1,160 0,58 1,05 /- 0,08 Mn-K 0,0013 1,195 0,08 0,16 /- 0,09 Fe-K 0,0933 1,167 5,57 10,89 /- 0,26 Ni-K 0,0045 1,160 0,25 0,52 /- ^{0 , 11} Total ^{1 00 , 0 0 1 00 , 0 0}

Nota: Los resultados no incluyen elementos con Z<11 (Na).

Filtrado de Olivino Reaccionado con HCl a 70 °C

Elemento (calc.) relación-k % en peso ZAF (1-Sigma) % de Átomo Elemento % en peso Err.

Mg-K 0,2249 1,461 38,87 32,86 /- 0,16 Si-K 0,3030 1,649 51,12 49,94 /- ^{0 , 21} Cl-K 0,0223 1,638 2,96 3,65 /- 0,14 Ca-K 0,0033 ^{1 , 22 0} 0,29 0,41 /- 0,05 Cr-K 0,0066 1,158 0,42 0,76 /- 0,08 Mn-K 0,0023 1,193 0,15 0,28 /- ^{0 , 10} Fe-K 0,0937 1,163 5,61 10,89 /- 0,29 Ni-K 0,0074 1,158 0,42 ^{0 , 8 6} +/- 0,13 Cu-K 0,0029 ^{1 , 211} 0,16 0,35 /- 0,16 Total ^{10 0 , 00 10 0 , 0 0}

Nota: Los resultados no incluyen elementos con Z<11 (Na).

Dado que la fórmula para olivino es (Mg,Fe)²SiO⁴ , y éste es un olivino rico en magnesio. El compuesto en bruto tiene una relación de Mg:Si de 2:1. Sin embargo el filtrado, que no pasa a través del filtro tiene una relación de (Mg Fe:Si) de (37+5.5:52) o 0.817:1. (% de Átomo en la tabla), evidentemente más del 50% del magnesio paso a través del filtro.

Filtrado de Serpentino Reaccionado con HCl a temperatura ambiente

Elemento (calc.) relación-k % en peso ZAF (1-Sigma) % de Átomo Elemento % en peso Err.

Mg-K 0,1930 1,595 37,32 30,78 /- 0,15 Si-K 0,2965 1,670 51,94 49,50 /- ^{0 , 2 0} Cl-K 0,0065 1,633 ^{0 , 88} 1,06 /- 0,06 Cr-K 0,0056 1,130 0,36 0,63 /- 0,08 Fe-K 0,1532 1,155 9,33 17,69 /- 0,31 Ni-K 0,0029 1,159 0,17 0,34 /- ^{0 , 1 2} Total ^{10 0 , 00 10 0 , 00}

Nota: Los resultados no incluyen elementos con Z<11 (Na).

Filtrado de Serpentino Reaccionado con HCl a 70 °C

Elemento (calc.) relación-k % en peso ZAF (1-Sigma) % de Átomo Elemento % en peso Err.

Mg-K 0,1812 1,536 33,53 27,83 /- 0,13 Si-K 0,3401 1,593 56,49 54,18 /- 0,18 Cl-K 0,0106 1,651 1,45 1,75 /- ^{0 , 11} Cr-K 0,0037 1,142 0,24 0,43 /- 0,07 Mn-K 0,0009 1,188 0,05 ^{0 , 10} +/- 0,08 Fe-K 0,1324 1,159 8,05 15,35 /- 0,26 Ni-K 0,0032 1,160 0,18 0,37 /- ^{0 , 11} Total 100,00 100,00

Nota: Los resultados no incluyen elementos con Z<11 (Na).

Dado que la fórmula de serpentino es (Mg,Fe)³Si²Os(OH)⁴, la relación inicial 1.5:1 de (Mg Fe) con Si se ha recortado a (37 9.3:56.5) = 0.898:1.

Ejemplo 9B-Simulación de Temperatura/Presión para la Descomposición de MgCl²-⁶ (H² O)

La presión y temperatura fueron variadas, como se muestra más adelante (Tabla 7) en la Fig. 14, para determinar el efecto que esto tiene en el equilibrio de la descomposición de MgCh⁶ (H²O). Las entradas son:

) MgCl²-⁶ H²O

² ) CaCl²

3) La Temperatura de la corriente caliente que deja el intercambio de calor (HX) etiquetado Mg(OH)Cl (ver las Figs. 7-8).

4) Porcentaje de sólidos separados en el decantador.

) Agua necesaria etiquetada H²O

⁶ ) Gases de combustión.

Tabla 7

Ejemplos 10-21

Los siguientes ejemplos restantes se refieren a la obtención del calor necesario para llevar acabo la reacción de descomposición utilizando emisiones de calor residual ya sea de plantas de energía de carbón o de gas natural. Con el fin de obtener el calor necesario de las emisiones de gases de combustión del carbón, la fuente de calor se puede ubicar antes en el precipitador de polvos donde la temperatura oscila de 320-480 °C en lugar del recalentador de aire. Ver la referencia: páginas 11-15 de “The Structural Design of Air and Gas Ducts for Power Stations and Industrial Boiler Applications”, (El Diseño Estructural de Ductos de Aire y Gas para Estaciones de Energía y Aplicaciones Industriales de Caldera), Editor: American Society of Civil Engineers (agosto, 1995), el cual se incorpora por referencia en este documento en su totalidad. Las plantas de gas natural de ciclo abierto tienen temperaturas de escape mucho más altas de 600 °C. Ver la referencia: páginas 11-15 de “The Structural Design of Air and Gas Ducts for Power Stations and Industrial Boiler Applications”, (El Diseño Estructural de Ductos de Aire y Gas para Estaciones de Energía y Aplicaciones Industriales de Caldera), Editor: American Society of Civil Engineers (agosto, 1995), el cual se incorpora por referencia en este documento en su totalidad. Adicionalmente, la reacción de descomposición de MgCh-⁶ H²O puede llevarse a cabo también en dos modos diferentes, descomposición completa a MgO o una descomposición parcial a Mg(OH)Cl. La descomposición parcial a Mg(OH)Cl requiere en algunas realizaciones una temperatura mayor a los 180° mientras que la descomposición total a MgO requiere en algunas realizaciones una temperatura de 440 °C o mayor.

Adicionalmente, la alimentación entrante al proceso se puede representar como un continuo entre 100% de silicato de calcio (CaSiOa) y ^{1 0 0} % silicato del magnesio (MgSiO³) con diópsido (MgCa(SiO³)²) (una mezcla de CaSiO³ y MgSiO³ en una relación molar de 1:1) que representa un caso intermedio del 50%. Para cada uno de estos casos, la salida resultante oscilará en algunas realizaciones de carbonato de calcio (CaCO³) a carbonato de magnesio (MgCO³) con dolomita CaMg(CO³⁾² que representa el caso intermedio. El proceso utilizando 100% de silicato de calcio es el proceso de Ca-Mg que se utiliza en todas las realizaciones modeladas previamente. También es importante observar que el proceso de ^{1 0 0} % de silicato de magnesio no utilizar compuestos de calcio; mientras que el proceso de alimentación entrante del ^{1 0 0} % de silicato de calcio utilizar compuestos de magnesio, pero en un ciclo reciclado, solamente se requieren compuestos de composición de magnesio.

A continuación se representan detalles adicionales con respecto solamente a los procesos de Ca-Mg, Mg, diópsido, por ejemplo, utilizando descomposición completa y parcial de MgCh hidratado a MgO y Mg(OH)Cl, respectivamente.

I) Proceso de Ca-Mg

Reacción total CaSiO³ + CO² ^ CaCO³ + SiO²

a) Descomposición completa (“el proceso de CaSiO³-MgO”):

1) MgCl².⁶ H²O A ^ MgO ⁵ H²O^ 2HCl^ Una reacción de descomposición térmica. 2) 2HCl(aq) CaSiO³ ^ CaCh(aq) SO ² I H²O Una reacción de fundición de roca.

Nota 5 H²O estarán presentes por 2 moles de HCl durante la reacción.

3) MgO CaCh(aq) CO² ^ CaCO³| MgCh(aq)

Algunas versiones de esta ecuación utilizan Mg(OH⁾² que se forma de MgO y H²O.

4) MgCh(aq) ⁶ H²O ^ M g C h ^^O Regeneración de MgCh.⁶ H²O, regresar a #1.

b) Descomposición parcial (“el proceso CaSiO³-Mg(OH)Cl”):

1) 2 x [MgCh-⁶ H²O A ^ Mg(OH)Cl ⁵ H²O^ HCl^ ] Descomposición térmica.

Es necesario tanto como dos veces de M g C h ^^O se necesita para atrapar la misma cantidad de CO².

2) 2HCl(aq) CaSiO³ ^ CaCh(aq) SO ² I H²O Reacción de fundición de roca.

3) 2Mg(OH)Cl CaCh(aq) CO² ^ CaCO³4 2MgCh(aq) H²O Reacción de captura de CO².

4) 2 MgCl² + ^{1 2} H²O ^ ² MgCh-⁶ H²O Regeneración de MgCh.⁶ H²O, regresar a #1.

5)

II) Proceso de sólo Mg

Reacción total MgSiO³ + CO² ^ MgCO³ + SiO²

c) Descomposición completa (“el proceso de MgSiO³-MgO”)

1) 2HCl(aq) MgSiO³ + (x-¹ )H²O ^ MgCh SO ²⁴ + XH²O Reacción de fundición de roca. 2) MgCl²-xH²O A ^ MgO (x-¹ )H²O⁴ + 2HCl^ Reacción de descomposición térmica.

Nota “x-1” moles de H²O serán producidos por 2 moles de HCl.

3) MgO CO² ^ MgCO³

Reacción de captura de CO².

Nota, en esta realización no se requiere ningún reciclado de MgCh. El valor de x, el número de en aguas de hidratación es mucho menor que ⁶ debido a que el MgCh de la reacción de fundición de roca no es suficiente para conducir tanto del agua a la fase de vapor. Por lo tanto, la trayectoria de la fundición de roca se lleva a cabo en un estado estacionario con “x” como modelado con un valor de aproximadamente ².

d) Descomposición parcial (“el proceso MgSiO³-Mg(OH)Cl”)

1) 2HCl(aq) MgSiO³ ^ MgCh SO ²I H²O Reacción de fundición de roca.

Nota “x-1” H²O estarán presentes por mol de HCl durante la reacción.

2) 2 x [MgCl².xH²O A ^ Mg(OH)Cl (x-1) H²O⁴ + HCl^] Descomposición.

Es necesario tanto como dos veces de MgCh-(x-¹ )H²O para atrapar la misma cantidad de CO². 3) 2Mg(OH)Cl

Reacción de captura

4) MgCh(aq) ⁶ H²O ^ MgCb⁶ H²O

Regenerar MgCh-⁶ H²O, regresar a #1.

Nota, en esta realización la mitad de MgCh se recicla. El valor de x, es el número de aguas de hidratación es algo un tanto menor que 6 debido a que la mitad del MgCh es de la reacción de fundición de roca la cual no es lo suficientemente caliente para conducir tanta agua a la fase de vapor y la mitad restante se recicla de la columna de absorción. Por lo tanto, el número de hidrataciones para la cantidad total de MgCh en estado estacionario tendrá un valor de aproximadamente 4, que es el promedio entre MgCh-⁶ H²O y MgCh-2H²O.

III) Proceso de Diópsido o Mixto:

Nota, el Diópsido es un silicato mixto de calcio y magnesio y la dolomita es un carbonato mixto de calcio y magnesio.

Reacción total: A CaMg(SiO³)² + CO² ^ 'A CaMg(CO³)² + SO ²

e) Descomposición completa (“el proceso Diópsido-MgO”):

1) MgCl².⁶ H²O A ^ MgO 5H²O^ 2HCl^ Descomposición térmica.

2) HCl A CaMg(SiO³)² ^ A CaCh A MgSiO³ ^+ A SO ² I A H²O Primera reacción de fundición de roca.

3) HCl A MgSiO³ ^ AMgCh A SO ² I A H²O Segunda reacción de fundición de roca. El MgCl² vuelve a #1.

4) MgO A CaCl² + CO² ^ A CaMg(CO³^ A MgCh

5) A MgCl² + ³ H²O ^ A MgCh.⁶ H²O Regenerar MgCh.⁶ H²O, vuelve a #1.

f) Descomposición parcial (“el proceso Diópsido-Mg(OH)Cl”):

1) 2 x [MgCh-⁶ H²O A ^ Mg(OH)Cl 5H²O^ HCl^ ] Descomposición térmica.

Es necesario tanto como dos veces de MgCh-⁶ H²O para atrapar la misma cantidad de

2)

fundición de roca.

3) HCl A MgSiO³ ^ AMgCh A SO ² I A H²O Segunda reacción de fundición de roca.

Aquí el MgCl² vuelve a #1.

4) 2Mg(OH)Cl A CaCh CO² ^ A CaMg(CO³^ 3/2 MgCl² + H²O 5) 3/2 MgCl² + ⁹ H²O ^ 3/2 MgCh-⁶ H²O Regenerar MgCh-⁶ H²O, vuelve a #1

Tabla 9. Resumen de Procesos

1- El intervalo de temperatura de 320-550 °C incluye modelos que corren a 320, 360, 400, 440 y 550 °C respectivamente.

2- El porcentaje de CO² de gases de combustión 7.2%-18% incluye modelos que corren a 7.2%, 10%, 14% y 18% respectivamente.

Proceso de Silicato de Calcio:

Los procesos de descomposición de CaSiO³-MgO y CaSiO³-Mg(OH)Cl se dividen adicionalmente en dos etapas, el primer paso consiste de una reacción de deshidratación donde el MgCh-⁶ H²O se convierte a MgCh-2H²O 4 H²O y el segundo paso en el que el MgCh-2H²O se convierte a Mg(OH)Cl HCl H²O si se desea o se requiere descomposición parcial y MgO 2HCl H²O si se desea o se requiere en total. La Fig. 15 describe un esquema de este proceso.

Proceso de Silicato de Magnesio:

Los procesos de MgSiO³-MgO y MgSiO³-Mg(OH)Cl consisten en una etapa de descomposición de una cámara en el que el HCl de la cámara de descomposición reacciona con MgSiO3 en el reactor de fundición de roca y el calor consiguiente de la reacción deja el MgCh en la forma de dihidrato MgCh-² H²O como si dejara la cámara de fundición en aproximación con el reactor de descomposición donde éste se convierte ya sea a MgO o Mg(OH)Cl como se describió anteriormente. Se puede preferir este proceso si los silicatos de calcio no están disponibles. El HCl emitido de la descomposición reacciona con MgSiO³ para formar más MgCh. El proceso de silicato de magnesio sigue una trayectoria diferente que la del calcio. El proceso inicia de la “reacción de fundición de roca HCl silicato”, y a continuación se mueve a la “reacción de descomposición (MgCh calor)” y por último a la columna de absorción. En el proceso de silicato de calcio, todos los compuestos de magnesio rotan entre la reacción de descomposición y la reacción de absorción. La Fig. 16 describe el esquema para este proceso.

Proceso Mixto de Silicato de Magnesio y Calcio “ D iópsido” :

Los procesos intermedios Diópsido-MgO y Diópsido-Mg(OH)Cl también involucran una descomposición de dos etapas que consiste de la reacción de deshidratación M g C h ^ ^ O A ^ MgCh-² H²O 4 H²O seguida por la reacción de descomposición M g C h ^ ^ O A ^ MgO 2HCl H²O (descomposición completa) o M g C h ^ ^ O A ^ Mg(OH)Cl HCl H²O descomposición parcial. La Fig. 17 describe un esquema de este proceso.

El HCl consiguiente de la descomposición reacciona entonces con el Diópsido CaMg(SiO³⁾² en una “reacción de fundición de roca” de dos pasos. La primera reacción crea CaCh a través de la reacción 2HCl CaMg(SiO³⁾² ^ CaCh(aq) MgS¡O³^+ SO ² I H²O. Los sólidos de la reacción previa se hacen reaccionar después con HCl una segunda vez para producir MgCh a través de la reacción MgSiO³ + 2HCl ^ MgCh SO ²Í+H ²O. El CaCh del primer fundidor de roca se transporta a la columna de absorción y el MgCh del segundo fundidor de roca se transporta al rector de descomposición para hacer Mg(OH)Cl o MgO.

Base de la reacción:

Todos estos ejemplos asumen absorción del 50% de CO² de gases de combustión de referencia de una planta encendida con carbón conocida de interés. Esto se hizo para habilitar una comparación entre cada ejemplo. El caudal de gas de combustión de esta planta es de 136.903.680 toneladas por año y el contenido de CO² de este gas es del 10% en peso. Esta cantidad de CO² es la base para los ejemplos 10 al 21 que es:

Cantidad de CO² presente en los gases de combustión por año:

136.903.680 toneladas por año * 10% = 13.690.368 toneladas por año

Cantidad de CO² absorbido por año.

13.690.368 toneladas por año * 50% = 6.845.184 toneladas por año de CO².

Debido a que la cantidad de CO² absorbido es constante, el consumo de reactivos y generación de productos también es constante dependiendo de la estequiometría de la reacción y el peso molecular de cada compuesto.

Para todos los ejemplos tanto de los procesos de CaSiO³-MgO como de CaSiO³-Mg(OH)Cl (ejemplos 10-13) la reacción total es:

CaSiO3 CO² ^ CaCO3 SO ²

Para todos los ejemplos tanto de los procesos de MgSiO³-MgO como de MgSiO³-Mg(OH)Cl (ejemplos 14-17) la reacción total es:

MgSiO3 CO² ^ MgCO3 SO ²

Para todos los ejemplos tanto de los procesos de Diópsido-MgO como de Diópsido-Mg(OH)Cl (ejemplos 18-21) la reacción total es:

V CaMg(SiO3)2+ CO² ^ V* CaMg(CO3)2+ SiO²

El modelo de Aspen introduce las entradas requeridas para el proceso y calcula los gases de combustión requeridos para proporcionar el calor necesario para la reacción de descomposición para producir los compuestos de absorción de dióxido de carbono MgO, Mg(OH⁾² o Mg(OH)Cl. Estos gases de combustión pueden ser de una planta de gas natural o de carbón y en el caso de que el carbón se pruebe en un intervalo de temperaturas de 320 °C a 550 °C. Estos gases de combustión no se deben confundir con los gases de combustión de referencia que fueron utilizados como un estándar para proporcionar una cantidad específica de remoción de CO² para cada ejemplo. Un proceso con gases de combustión de mayor temperatura requeriría típicamente una menor cantidad de gases de combustión para capturar la misma cantidad en de dióxido de carbono de la base. También, unos gases de combustión con una mayor concentración de dióxido de carbono resultarían típicamente en mayor cantidad de gases de combustión necesarios para capturar el dióxido de carbono debido a que hay mayor cantidad de dióxido de carbono que la que se necesita para ser capturado.

El consumo de reactivos y la generación de productos se pueden determinar a partir de la base de CO² capturado y los pesos moleculares de cada entrada y cada salida por cada ejemplo.

Para los Ejemplos 10-13:

El consumo de CaSiO³ es:

6.845.184 toneladas por año * (116.16/44.01) = 18.066.577 toneladas por año.

La producción de CaCO³ es:

6.845.184 toneladas por año * (100,09/44,01) = 15.559.282 toneladas por año.

La producción de SiO² es:

6.845.184 toneladas por año * (60,08/44,01) = 9.344.884 toneladas por año.

El mismo tipo de cálculos se pueden hacer para los ejemplos restantes. Esta siguiente tabla contiene las entradas y salidas para los ejemplos 10 al 21. Bases: 6.845.184 toneladas de CO² absorbidas por año.

-

Al ejecutar los modelos Aspen se generaron los siguientes resultados para la carga térmica para cada paso de la reacción de descomposición deshidratación y descomposición. Los resultados para cada ejemplo se resumen en la tabla a continuación.

T l 12. En r í T En r í r r n l r i l r r i n .

Tabla 13. Porcentaje de CO² capturado como una función de la temperatura de los gases de combustión y la

Un valor superior al 100% significa que el exceso de calor está disponible para producir más Mg(OH)Cl o MgO. La Fig. 24 ilustra el porcentaje de CO² capturado para gases de combustión de concentraciones variables de CO², temperaturas variables, ya sea que los gases de combustión hayan sido originados de carbón o gas natural, y también si el proceso se basó en descomposición completa o parcial para los ejemplos 10 al 13 de los procesos de CaSO ³-Mg(OH)Cl y CaSiO³-MgO.

Tabla 14. Porcentaje de CO² capturado como una función de la temperatura de los gases de combustión y la n n r i n . E m l 14 17.

La Fig. 25 ilustra el porcentaje de CO² capturado para gases de combustión de concentraciones variables de CO² , temperaturas variables, ya sea que los gases de combustión hayan sido originados de carbón o gas natural, y también si el proceso se basó en descomposición completa o parcial para los ejemplos 14 al 17 de los procesos de MgSiO³-Mg(OH)Cl y MgSiO³-MgO.

Tabla 15. Porcentaje de CO² capturado como una función de la temperatura de los gases de combustión y la n n r i n . E m l 1 21.

La Fig. 26 ilustra el porcentaje de CO² capturado para gases de combustión de concentraciones variables de CO² , temperaturas variables, ya sea que los gases de combustión hayan sido originados de carbón o gas natural, y también si el proceso se basó en descomposición completa o parcial para los ejemplos 18 al 21 de los procesos Diópsido-Mg(OH)Cl y Diópsido-MgO.

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Ejemplo 22: Descomposición de otras sales.

La descomposición térmica de otras sales se midió en laboratorio. Un resumen de algunos resultados de ensayo se muestra en la Tabla a continuación.

Ejemplo 22: Modelos de Descomposición de Dos, Tres y Cuatro Cámaras

La Tabla 23 (ver más adelante) es una comparación de las cuatro configuraciones correspondientes a las Figs. 31-34. Se representa el número y descripción de las cámaras, el calor consumido en MW (megavatios), el porcentaje de calor de esa fuente en particular y la reducción de calor externo requerido en kW-H/t de CO² debido al calor disponible de otras reacciones en el proceso, es decir la reacción de ácido hidroclórico con minerales de silicatos y la condensación de ácido hidroclórico. En el ejemplo de la Fig. 34, los gases de combustión calientes de la planta de gas natural ciclo abierto también califican.

Ejemplo 23: Mineral de Salida Comparado con Minerales-Carbón de Entrada

En este caso, el estudio que involucra gases de combustión de una planta de energía basada en carbón, la Tabla 24 ilustra que el volumen de salidas de mineral (caliza y arena) es el 83% del volumen de los minerales de entrada (carbón e inosilicato). Los resultados que se resumen en la Tabla 24 se basan en una planta de carbón de 600 MWe; el total de 4,66 E⁶ t de CO², incluye CO² para calor requerido por el proceso.

Ejemplo 24: Mineral de Salida Comparado con Minerales-gas Natural de Entrada

En este caso, el estudio que se resume en la Tabla 25 (más adelante) involucra gases de combustión de una planta de energía basada en gas natural, el volumen de recuperación de minerales es del 92% del volumen de entrada de minerales. Los resultados que se resumen en la Tabla 25 se basan en una planta de gas natural de 600 MWe CC; total de 2,41 E⁶ t de CO² para el calor requerido por el proceso.

Tabla 24. Escenario de Carbón — Volumen de Salidas de Mineral Comparado con el Volumen de Entradas de

Mineral

Tabla 25. Escenario de Gas Natural — Volumen de Salidas de Mineral Comparado con el Volumen de Entradas de Mineral

REFERENCIAS

Las referencias siguientes, en la medida en que proporcionan procedimiento ilustrativo u otros detalles suplementarios a aquellos establecidos en el presente documento , se mencionan específicamente en el presente documento. Solicitud provisional de EE.UU. 60/612,355

Solicitud provisional de EE.UU. 60/642,698

Solicitud provisional de EE.UU. 60/718,906

Solicitud provisional de EE.UU. 60/973,948

Solicitud provisional de EE.UU. 61/032,802

Solicitud provisional de EE.UU. 61/033,298

Solicitud provisional de EE.UU. 61/288,242

Solicitud provisional de EE.UU. 61/362,607

Solicitud de patente de EE.UU. 11/233,509

Solicitud de patente de EE.UU. 12/235,482

Publicación de patente de EE.UU. 2006/0185985

Publicación de patente de EE.UU. 2009/0127127

Patente de EE.UU. 7,727,374

Solicitud PCT PCT/US08/77122

Goldberg et al., Proceedings of First National Conference on Carbón Sequestration, 14-17 mayo 2001, Washington, DC, sección ⁶ c, Departamento de energía de Estados Unidos, Laboratorio de Tecnología de Energía Nacional, disponible en http://www.netl.doe.gov/publications/proceedings/^{0 1} /carbon_seq/⁶ c¹.pdf.

Proceedings of First Nartional Conference on Carbon Sequestratios, 14-17 mayo 2001, Washington, DC, Departamento de energía de Estados Unidos, Laboratorio de Tecnología de Energía Nacional. CD-ROM USDOE/NETL-2001/1144;

también disponible en http://www.netl.doe.gov/publications/proceedings/^{0 1} /carbon_seq/carbon_seq^{0 1}.html.

Claims (5)

REIVINDICACIONES

1. Un método para capturar dióxido de carbono, que comprende:

(a) calentar un primer haluro o hidrato del mismo con agua, del que al menos una parte se obtiene del agua de la etapa (b) en condiciones adecuadas para formar una primera mezcla de producto que comprende un primer hidróxido, óxido y/o hidroxicloruro y HCl;

(b) mezclar algo o todo del primer hidróxido, óxido y/o hidroxicloruro con un segundo haluro o hidrato del mismo y dióxido de carbono bajo condiciones adecuadas para formar una mezcla de segundo producto que comprende un primer haluro o hidrato del mismo, una sal de carbonato y agua; y

(c) separar algo o todo de la sal de carbonato de la etapa (b), y

(d) mezclar un mineral de silicato del Grupo 2 con HCl obtenido de la etapa (a), bajo condiciones adecuadas para formar una mezcla de tercer producto que comprende un cloruro del Grupo 2, agua y dióxido de silicio , en donde el dióxido de silicio se elimina del cloruro del Grupo 2 formado y el cloruro del Grupo 2 se usa como parte o todo del segundo haluro o hidrato del mismo en la etapa (b), mediante el cual el dióxido de carbono se captura en una forma de producto mineral.

2. El método según la reivindicación 1, en donde la mezcla de primer producto comprende predominantemente Mg(OH)Cl.

3. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en donde se genera calor en la etapa (d) y se recupera.

4. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde parte del agua la etapa (a) se obtiene del agua de la etapa (d).

5. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde parte del primer haluro o hidrato del mismo formado en la etapa (b) es un cloruro y se usa como el primer haluro en la etapa (a).

⁶. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la etapa (b) además comprende mezclar hidróxido de sodio.