MX2011001898A - Metodo de captura de dioxido de carbono e instalacion. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a una instalación de captura de dióxido de carbono que comprende empaque formado como una plancha, y al menos una fuente de líquido. La plancha tiene caras dominantes opuestas, las caras dominantes opuestas son al menos parcialmente penetrables al aire para permitir al aire fluir a través del empaque. Al menos una fuente de líquido se orienta para dirigir el líquido absorbente de dióxido de carbono en el empaque para fluir a través de la plancha. La plancha está dispuesta en un flujo de viento que tiene un ángulo incidente no cero con una de las caras dominantes opuestas. También se describe un método de captura de dióxido de carbono. El líquido absorbente de dióxido de carbono se aplica en el empaque en una serie de pulsos. Un gas que contiene dióxido de carbono se fluye a través del empaque para al menos parcialmente absorber el dióxido de carbono del gas en el líquido absorbente de dióxido de carbono.

Description

MÉTODO DE CAPTURA DE DIÓXIDO DE CARBONO E INSTALACIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN Este documento se refiere .a sistemas de contacto de gas-liquido y métodos, que incluyen sistemas de captura de dióxido de carbono y métodos para la recuperación de CO2 a partir de aire atmosférico.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Para evitar cambios climáticos peligrosos, el crecimiento de concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono debe ser detenido y podría tener que reducirse. La concentración de dióxido de carbono, el gas de invernadero más importante, ha incrementado desde aproximadamente 280 ppm en la edad prei'ndustrial a más de 385 ppm y está ahora incrementando por más de 2 ppm por año impulsado por las emisiones de CO2 globales que están ahora incrementando a más de 3.3% por año (Canadell et al., 2007).

Las tecnologías de almacenaje y captura de carbono (CCS) dirigen la remoción de CO2 de grandes fuentes puntuales fijas tales como plantas de energía. Las fuentes dispersadas, sin embargo, emiten más de la mitad de las emisiones de C02 globales. La captura directa de C02 del aire ambiental, "captura de aire", es uno de los pocos métodos capaces de manejar sistemáticamente emisiones dispersadas. Por lo tanto, mientras la captura de aire es más costosa que la captura de grandes fuentes puntuales, permanece importante, ya que compite principalmente con reducciones de emisión de fuentes dispersadas tales como transportación las cuales pueden ser muy costosas de mitigar. 1.1 Captura de Aire La absorción de dióxido de carbono de aire atmosférico usando solución, alcalina se ha explorado por medio siglo (Spector and Dodge 1946, Tepe and Dodge 1943) . La depuración a gran escala de C02 del aire ambiental se sugirió primero por Lackner a finales de 1 los años 90 (Lackner et al., 1999) . En técnicas de depuración húmeda, el C02 es absorbido en una solución de hidróxido de sodio, NaOH, y dejando detrás de si una . solución acuosa de hidróxido de sodio y carbonato de sodio, Na2C03. Para este proceso, el contactor, como el componente del sistema que proporciona los contactos entre C02 e hidróxido de sodio, hasta ahora ha sido un punto.de contienda. Grandes torres de convección (Lackner et al, 1999) , y torres de depuración empacadas (Baciocchi et al., 2006 y Zeman, 2007) son los diseños de contactor más comúnmente sugeridos. Una torre empacada equipada con Sulzer Mellapak ha sido propuesta por Baciocchi et al. (2006) para absorber C02 del aire 1 con una concentración de entrada de 500 ppm a una concentración de salida de 250 ppm usando una solución de NaOH 2M.

Una estrategia alternativa, sugerida por Stolaroff et al. (2007), es generar un rocío, fino de la solución absorbente para proporcionar gran superficie al flujo de 'aire a través de- una torre abierta. Esta estrategia podría tener el potencial para operar con una caída de presión menor en aire y evitar los costos capitales de material de empaque. Stolaroff et al. (2007) estudió la factibilidad de un contactor a base de rocío de NaOH estimando el costo y requerimiento de energía por unidad de C02 capturada. La pérdida de agua, como un interés principal .en este diseño, se abordó y se encontró que la pérdida de agua podría ser manejada por el ajuste de la concentración de NaOH con temperatura y humedad del aire, es decir, a superior la concentración de hidróxido de sodio, inferior es la pérdida de agua, por ejemplo, usando NaOH ~7.2M, a 15°C y 65% de humedad relativa, se elimina la pérdida de agua.

Las torres de depuración convencional pueden ser llenadas con empaque estructurado, y se emplea un flujo de gas que es contra-corriente al drenaje de líquido a través del empaque estructurado.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Se describe una instalación de captura de dióxido de carbono que comprende empaque formado como una plancha, y al menos una fuente de líquido. La plancha, tiene caras dominantes opuestas, las caras dominantes opuestas son al menos parcialmente penetrables al aire para permitir al aire fluir a través del empaque. Al menos una fuente de líquido se orienta para dirigir el líquido absorbente de dióxido de carbono en el empaque para fluir a través de la plancha. La plancha está dispuesta en un flujo de viento que tiene un ángulo incidente no cero con. una dé las, caras dominantes opuestas.

También se describe un método, de captura de dióxido de carbono. El líquido absorbente de dióxido de carbono se aplica en el empaque en una serie de pulsos. Un gas que contiene dióxido de carbono se fluye a través del empaque para al menos parcialmente absorber el dióxido de carbono del gas en el líquido absorbente de dióxido de carbono. El, gas puede fluir continuamente, aún mientras el líquido fluye intermitentemente. En algunas modalidades, el líquido y gas fluyen en una geometría de flujo cruzado relativos entre sí. Para propósitos de esta descripción "flujo cruzado" significa que la dirección del flujo de gas con relación a la dirección del flujo de líquido es ortogonal o perpendicular.

También se describe un método de captura de dióxido de carbono. El líquido que absorbe dióxido de carbono se fluye a .través del empaque en una dirección, de flujo de liquido media. Un gas que contiene dióxido de carbono se fluye a través del empaque oblicuamente o perpendicularmente a la dirección de flujo del liquido media para al menos absorber parcialmente el dióxido de carbono a partir del gas en el liquido que absorbe dióxido de carbono.

También se describe un método para ' poner en contacto un liquido con un gas. El liquido se aplica en un empaque en una serie de pulsos, y el gas se fluye a través del empaque.

También se describe un método para poner en contacto, un liquido con un gas. El liquido se fluye a través ¦ del empaque en una dirección de flujo de liquido media. El gas se fluye a través del empaque oblicuamente o perpendicularmente a la dire.cción de flujo del liquido media.

También se describe un contactor de gas-liquido, que comprende un empaque, y al menos una fuente de liquido. El empaque se forma como una plancha, la plancha tiene caras dominantes opuestas, las caras dominantes opuestas son al menos parcialmente penetrables al aire y permiten al aire fluir a través del empaque. Al menos una fuente de liquido está orientada para dirigir el liquido en el empaque para fluir a través de la plancha. La plancha está dispuesta en un flujo de aire que tiene un ángulo incidente no cero con una de las caras dominantes opuestas.

También se describe un contactor de gas-liquido que comprende una estructura de plancha y una fuente de liquido. La estructura de plancha comprende empaque. La fuente de liquido está orientada para dirigir el liquido en el empaque para fluir en una dirección de flujo del liquido media. La estructura de plancha está dispuesta en un flujo de aire que fluye oblicuamente o perpendicularmente a la dirección de flujo del liquido media.

También se describe un método para poner en contacto un liquido con un gas en movimiento. El liquido se fluye a través del empaque, y el gas en movimiento se impulsa a través del empaque en una dirección de impulso que es al menos parcialmente orientada con una dirección de flujo ambiental del gas en movimiento.

Los detalles de una o más modalidades no limitantes de la invención, la cual puede ser abarcada pOr las reivindicaciones, se exponen en los dibujos y la descripción siguiente. Otras modalidades de la invención deben ser aparentes para .aquellos de habilidad ordinaria en la técnica después, de la consideración de la presente descripción. Por ejemplo, aunque esta descripción se refiere en particular a la remoción de carbono de aire ambiental, los métodos y productos descritos en la presente pueden ser fácilmente adaptados para remover otros componentes, tales como por ejemplo S0X, N0X y compuestos fluorados, del aire ambiental. Una persona de habilidad ordinaria que lee esta especificación podría entender que, si la hay, se debe hacer una modificación para capturar los otros componentes, por ejemplo, en la elección de la fuente de líquido.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Serán ahora descritas modalidades con referencia a las figuras, en las cuales caracteres de referencia similares denotan elementos similares, por medio del ejemplo, y en las cuales: La Fig. 1 es una vista en perspectiva de un contactor de plancha vertical.

La Fig. 2 es una vista, en elevación lateral, en sección, de un contactor de plancha horizontal.

La Fig. 3 es una vista en perspectiva del contactor de la Fig. 2.

La Fig. 4 es una vista desde arriba de una serie de instalaciones de captura de di.óxido de carbono con una instalación de procesamiento central.

La Fig. 5 es una vista en perspectiva, que incluye una serie de vistas ampliadas.de la misma, de un contactor de plancha horizontal, parcialmente en sección.

Las Figs. 6 y 7 son gráficas que ilustran la remoción . de C02 dé aire que pasa a través del empaque estructurado de conformidad con modalidades descritas en la presente y se bombea con absorbente de liquido a diferentes concentraciones de NaOH (Fig. 6) y KOH (Fig. 7). El flujo continuo se indica por los puntos en los ejes y, mientras la eficiencia de captura de un pulso único de flujo se ilustra por las lineas punteadas.

La Fig. 8 es una gráfica que ilustra la efectividad del bombeo pulsado del liquido absorbente a través del empaque, ilustrando la remoción de C02 por pulso a diferentes concentraciones de NaOH.

La Fig. 9 es una vista en elevación lateral de un contactor de plancha vertical con planchas plurales.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El documento US 61/074,458 y los documentos relacionados US 12/488,230 y PCT PCT/US2009/047999 están por este medio incorporados en su totalidad por referencia.

La descripción proporciona métodos para remover carbono y/o otros componentes del aire a partir del aire ambiental, y dispositivos para remover C02 ambiental y/u otros componentes del aire a partir del aire ambiental.

En algunas modalidades, el método involucra dirigir aire ambiental usando al menos la energía del viento, uno o más ventiladores, o ambos a través de un contactor que comprende un material de empaque; intermitentemente fluyendo un fluido absorbente de dióxido de carbono sobre el empaque para lograr una velocidad de flujo promedio; y, capturar CO2 a partir del aire ambiental en el líquido de manera que ya sea la velocidad de captura del dióxido de carbono se incrementa con relación a un método similar en el cual el líquido es constantemente fluido a la velocidad de flujo promedio, o la efectividad de limpieza de la superficie del material de empaque se mejora con relación a un método similar en el cual el líquido es constantemente fluido a la velocidad de flujo promedio, o ambos. "Fluir intermitentemente" significa el flujo de' un. fluido a una primera velocidad que es superior que al menos una segunda velocidad (es decir, variando el flujo del fluido a través del contactor) que resulta en una velocidad de flujo promedio, en donde al menos una segunda velocidad puede ser cero. En algunas de tales modalidades, al menos una segunda velocidad es cero, e intermitentemente el flujo produce una serie de pulsos.

En algunas modalidades, el método involucra fluir intermitentemente de un fluido de alta molaridad a través de un contactor, y fluir aire ambiental a través del contactor, con ello capturando C02 a partir del, aire ambiental. En algunas modalidades, ' el método involucra fluir intermitentemente de un fluido de alta' molaridad a través de un contactor en una geometría de flujo 'cruzado con relación a la dirección del flujo de aire ambiental, con ello capturando C02 a partir del aire. En algunas modalidades, el método involucra fluir intermitentemente de un fluido de alta molaridad a través de un contactor en dirección que es sustancialmente perpendicular a la dirección de flujo de aire ambiental, con ello capturando C02 a partir del aire. En algunas modalidades mencionadas en este párrafo, "fluir intermitentemente"1 puede ser implementado como pulsar el fluido a través del contactor (sobre el material de empaque) . Por' ejemplo, cambiar repetidamente entre el flujo del fluido brevemente a una velocidad muy . alta para uniformemente recubrir el material de empaque y apagar el flujo de fluido por una duración de tiempo.

En .algunas modalidades, ¦ el dispositivo es una instalación de captura de carbono (u otro componente del aire ambiental) que incluye al menos un liquido que tiene una capacidad para absorber dióxido de carbono (u otro componente del aire ambiental); al menos un material de empaque que tiene una retención con relación al líquido; y al menos una bomba para fluir el líquido sobre el material de empaque, la bomba es configurada para deliberadamente variar, la velocidad de flujo para producir una velocidad de flujo promedio, en donde la capacidad del liquido y la retención del material de empaque son elegidas para ya sea cooperativamente lograr una velocidad de captura de dióxido de carbono incrementada con relación a una instalación de captura de dióxido de carbono similar en la cual la bomba es operada constantemente a la velocidad de flujo promedio, o para mejorar la efectividad de limpieza de la superficie del material de empaque con relación a una instalación de captura de dióxido de carbono similar en la cual la bomba es operada constantemente a la velocidad de flujo promedio, o ambas.

En algunas modalidades la instalación de captura de carbono comprende un material de empaque que tiene suficiente retención que puede ser intermitentemente humedecida con una solución de captura de C02 (u otro' componente del aire ambiental), y la instalación de captura tiene una geometría de plancha vertical. En algunas modalidades, la instalación de captura comprende un material de empaque capaz de ser intermitentemente humedecido y usar en una geometría de flujo cruzado, y la Instalación de captura tiene una geometría de plancha vertical. En algunas modalidades, la instalación de captura comprende un material de empaque capaz de ser intermitentemente humedecido y usar en una geometría sustancialmente perpendicular, y la instalación de captura tiene una geometría de plancha vertical. En algunas modalidades, la instalación de captura además comprende un dispositivo para . remover la contaminación por polvo, por ejemplo tirantes estructurales los cuales pueden elevar la instalación de captura del suelo, por ejemplo, al menos aproximadamente 5 mitr del suelo de manera que el polvo se ¦ sopla por detrás de la instalación.

La instalación de captura de carbono puede ser construida en módulos, tal como por ejemplo como se ilustra en la Figura 1. Como un ejemplo, cada módulo puede tener dimensiones de aproximadamente 5m por aproximadamente 5m por aproximadamente 7m. Los módulos contienen empaques y pueden soportar un ventilador. Una vez que los módulos son ensamblados para formar la instalación de captura de carbono, el material de empaque puede finalmente ocupar dimensiones de aproximadamente 200m por aproximadamente 20m por aproximadamente 3m. Los módulos pueden ser construidos de acero. La estructura final puede incluir un cárter en la base el cual tiene fluido. Una bomba se configura para periódicamente mover el fluido del cárter a un distribuidor en la parte superior del empaque. La fase de gas se mueve a través del empaque por el viento, ventiladores, o una combinación de los mismos.. En la modalidad ilustrada, cada módulo soporta un ventilador, que resulta en una pared de ventiladores.

El "empaque" es un material que rellena un espacio y facilita el contacto entre una corriente de gas y una corriente de liquido. El empaque puede ser aleatorio · o estructurado. El empaque aleatorio comprende formas pequeñas formadas de un material adecuado y vertido en el espacio en donde el contacto entre el liquido y gas está ocurriendo. El empaque estructurado es cualquier empaque el cual es diseñado para ser ajustado en un área en una manera sistémica y planeada que resulta en un patrón de flujo especifico para tanto aire como liquido.

En algunas modalidades, el empaque adecuado para uso dentro del campo de la descripción tiene: una geometría de flujo cruzado diseñada para limitar o minimizar la caída de presión en aire por unidad de CO2 extraído; puede ser eficientemente' humedecido por flujos de líquido intermitentes; y, tiene una retención de líquido que permite la operación intermitente con duraciones de tiempo prolongadas entre humectaciones. En algunas modalidades, el empaque para uso dentro del campo de la descripción puede tolerar defectos de fabricación, es decir, aún porciones significantes del material de empaque no son humectadas. Para propósitos de esta descripción, en este contexto, "significante" significa' más allá del valor normalmente considerado aceptable para empaque estructurado. En algunas modalidades, el empaque adecuado para uso dentro del alcance de la descripción puede incluir defectos o puntos muertos los cuales no son humedecidos, tan pronto como tales puntos muertos no incrementen significantemente el arrastre por unidad de C02 capturado, o en .otras palabras el efecto de los puntos muertos no debe impactar el costo total por tonelada de CO2 capturado cuando tanto costos de capital como de operación son considerados a una magnitud que podría impedir el uso del material de empaque. En algunas modalidades, el efecto de los puntos muertos no podría incrementar el costo total por tonelada de C02 capturado cuando tanto costos de capital como de operación son considerados. En algunas modalidades, el empaque adecuado para uso dentro del alcance de la descripción incluye hasta aproximadamente 10% de puntos muertos o defectos. El uso de empaque con partes de gas o defectos puede reducir los costos de capital del empaque.

En algunas modalidades, el material de empaque adecuado para uso de- conformidad con la descripción es fácilmente limpiado de contaminantes llevados por el aire. En algunas modalidades, la limpieza debe tomar ventaja del flujo intermitente .

En algunas modalidades, el empaque adecuado para uso en instalaciones de captura de carbono dentro del alcance de la presente invención se diseña para retención de liquido, tiene una baja resistencia al flujo de gas (por ejemplo, aproximadamente 100 Pa a velocidades de flujo de 2 m/s o menos), y/o puede ser enjuagada por humectación intermitente.

En algunas modalidades, el material de empaque puede ser elegido de empaque estructurado comercial de baja densidad. Sin ser limitado por teoría, el empaque estructurado comercial de baja densidad, el cual es empaque que tiene una fracción de alto vacío, se piensa tiene una gran área para que la fase de gas pase aunque impactando favorablemente (es decir, reduciendo) la caída de presión a través del empaque con relación al empaque' con una fracción de vacío inferior. Una reducción en la caída de presión se piensa conduce a una reducción en la cantidad de energía consumida cuando se mueve la .fase de gas a través del empaque. Ejemplos no limitantes de materiales de empaque adecuados incluyen Bretwood AccuPak CF-1200, Brentwood XF74, Sulzer 250X, Sulzer anillo-I, ontz-Pak tipo M.

Una "plancha vertical" se refiere a un diseño de empaque en el cual la dimensión paralela al flujo de gas es más pequeña que las dimensiones perpendiculares al flujo de gas. Por ejemplo, en algunas modalidades, el espesor de la plancha vertical (el ?µ3? es la dimensión paralela al flujo de aire) es aproximadamente 3m, mientras las otras dos dimensiones son aproximadamente 200 m (longitud) y 20 m (altura ) .

El liquido, o solución de captura de C02, la cual se usa con la. instalación de captura de carbono, puede ser cualquier liquido que puede remover al menos algo de C02 del aire ambiental. En algunas modalidades, se usa una solución básica. En algunas modalidades, se usa una solución de KOH o NaOH. En algunas modalidades, la solución de KOH tiene una molaridad que varia desde menos de 1 molar hasta aproximadamente 6 molar. En algunas modalidades, la solución de NaOH tiene una molaridad que varia desde menos de 1 molar hasta aproximadamente 6 molar. La molaridad de la solución se puede elegir con base en un número de factores, que incluyen ubicación, estructura de empaque, condiciones de operación, equipo y valor de C02 capturado. En general,- el liquido se elige por tener una capacidad suficiente para absorber C02 por unidad^ de volumen para permitir el flujo intermitente o humectación del material de empaque.

Previo a esta descripción, se cree que una geometría de contraflu.o, de torre empacada, debe ser usada para captura de dióxido de carbono ambiental. Véase, por ejemplo, "Assessing the Feasibility of Capturing C02 from the Air" (MIT Laborato y for Energy and the Environment, 2003).

Contrario a la sabiduría convencional, se ha mostrado que en algunas modalidades, las instalaciones de captura de carbono proporcionan un mejoramiento en uno o más costos de operación, costos de. capital y caídas de presión (en cualquier lugar distinto de aquel del empaque) con relación a instalaciones de captura de carbono de aire ambiental convencional que comprenden un material de empaque pero .que tienen una geometría de torre cilindrica, usando un diseño de contraflujo, específicamente la instalación de captura de carbono de geometría de torre descrita.

En algunas modalidades, los costos de operación son mejorados por el mejoramiento de la extracción de energía del viento ambiental para reducir el uso de energía, por ejemplo, orientando el contactor para dar la mayor energía del viento, en donde la orientación es una función de las direcciones del viento y equipo de manejo del aire. En algunas modalidades, la plancha está orientada de manera, que la dirección del viento dominante no es paralela a la dirección de flujo de la solución de captura de carbono a través del material de empaque (es decir, la dirección del viento dominante no es paralela a la orientación de la plancha) . En algunas modalidades, la extracción mejorada de energía a partir del aire ambiental se realiza usando un diseño de flujo cruzado. En 'algunas modalidades, la dirección de los vientos dominantes con relación a la orientación de la plancha varia desde aproximadamente 80 grados hasta aproximadamente 100 grados. En general, la orientación podría ser elegida para minimizar la potencia promedio anual del ventilador dependiendo del viento originado y la geografía local. En algunas modalidades,' la dirección de los vientos dominantes con relación a la orientación de la plancha es aproximadamente 90 grados.

En algunas modalidades, los costos de operación son mejorados humedeciendo intermitentemente, en lugar de' gotear intermitentemente, el material de empaque con el líquido de captura de carbono. En algunas modalidades, el líquido de captura de carbono es pulsado teniendo una duración suficiente para lavar algo de solución gastada la cual está capturando C02 a una velocidad reducida del empaque y reemplazarla con solución fresca que capturará C02 a una velocidad más rápida. En algunas modalidades, el tiempo entre pulsos es elegido para reducir o minimizar, el costo de captura de C02, tomando en cuenta tanto la 'energía requerida para operar el sistema como el costo de capital usado para construir el sistema. En algunas modalidades, en la cual el empacado tiene un área de superficie de entrada para el gas de aproximadamente 200m x 20m y un espesor de aproximadamente 3m, la duración de un pulso puede variar desde aproximadamente 30 hasta aproximadamente 60 segundos y el tiempo entre pulsos puede variar desde aproximadamente 1 h¾sta aproximadamente 20 minutos. En algunas modalidades, la duración de un pulso puede variar desde aproximadamente 60 hasta aproximadamente 200 segundos y el tiempo entre pulsos puede variar desde aproximadamente 1 · hasta aproximadamente 20 minutos. En algunas modalidades, el bombeo podría ser por 150 segundos .y por 240 segundos En algunas modalidades, los costos de capital se disminuyen reduciendo la marca y tamaño de estructura total por unidad de capacidad.

Contactor de baja energía para captura de C02 a partir , del .aire. Algunas modalidades descritas en este documento ligan tres conceptos: 1. Que los empaques estructurados comerciales de baja densidad combinados con soluciones cáusticas de alta molaridad exhiben caídas de presión suficientemente bajas para hacerlas redituables para captura de aire. 2. Cuando se usan con soluciones cáusticas de alta molaridad, tales empaques pueden ser operados usando flujo de fluido intermitente. Se pueden usar flujos de fluido alto (es decir, flujos de fluido que igualan las especificaciones proporcionadas por el fabricante) , para humedecer la superficie la cual exhibe suficiente "retención" para permitir la captura de C02 a partir del aire por 100 segundos con pérdida mínima de eficiencia de captura. Este modo de operación puede mejorar la eficiencia de energía total por factores de tres o más comparados con las geometrías de torres de contraflujo convencionales debido a que el trabajo de bombeo de fluido es esencialmente eliminado. En algunas modalidades, "pérdida mínima . de eficiencia de captura" puede ser demostrada por una reducción de velocidad de absorción de menos de 30% en un intervalo de tiempo de minutos. Los fabricantes de empaque reivindican que si el flujo de solución cae por debajo de cierto umbral (diferente para cada tipo de empaque) , el contacto entre la solución y el gas caerá drásticamente con el resultado en muchas situaciones de la velocidad de absorción cayendo por un factor de 10 hasta un factor de 100. En embargo, en modalidades de conformidad con la descripción, el empacado puede ser humedecido usando los flujos sugeridos por las especificaciones de los fabricantes pero después el flujo puede ser detenido y la velocidad de absorción reduce por menos de 30% en un intervalo de tiempo de minutos. 3. Configuraciones de contactores a gran escala que tienen altas relaciones de área de empaque a la marca total y que interactúan con el aire ambiental de manera que minimizan o reducen el reciclaje de aire de CO2 bajo en la entrada del contactor. Si un arreglo rectangular de torres empacadas convencionales se construye, entonces el t aire que sale en una unidad la cual tiene una concentración ambiental inferior de CO2 podría ser succionado en la torre a favor del viento. Esta torre podría entonces experimentar una velocidad de captura de C02 reducida pero podría todavía costar tanto como para funcionar como la primera torre. En cualquier arreglo de torres empacadas estándares (distintas de una línea de ellas) esto podría afectar una gran porción de las torres y reducir la captura de las instalaciones totales de CO2 sin cambio en costos de operación. Si el costo de poseer y dirigir el 'sistema es constante pero la velocidad de captura cae, entonces el costo por CO2 capturado se incrementa. Las geometrías del contactor de plancha tendrán costos de capital muy inferiores por unidad de instalación de depuración de aire que lo que podría lograrse con geometrías de "torres" convencionales.

Con referencia a las Figuras 6-8, se proporcionan datos de laboratorio que demuestran las primeras dos ideas. Estos datos ilustran que el empaque .estructurado comercial (por ejemplo, Sultzer 250 X) puede ser operado con NaOH o KOH de alta molaridad, por ejemplo, fluyendo en pulsos que equivalen a menos de, por ejemplo, 10% del tiempo completo (por ejemplo operando a la velocidad de flujo del fluido designado por aproximadamente 30 segundos y después sin flujo de fluido por aproximadamente 600 segundos) mientras se logra >80% de la velocidad de captura lograda con las velocidades de flujo de .fluido de diseño. Los datos podrán permitir a uno elegir el- tiempo de ciclo óptimo para contactar y empacar fluidos específicos, y proporcionará una base para mejoramiento de diseños de empaque para esta aplicación.

Con referencia a las Figuras 6-8, se describen datos en el desempeño de tanto soluciones de NaOH como KOH a un amplio intervalo de concentraciones usando tanto flujo continuo como intermitente. Para cualquiera de las modalidades ilustradas aquí, el requerimiento de trabajo mecánico total puede ser menos de 100 k hr/t-C02 a velocidades de captura mayores de 20 t-C02/m2-yr. Mientras la geometría de plancha vertical se enfatiza en porciones de esta descripción, descritos como modalidades en la presente están dos contactores de geometría de plancha: Geometría de plancha vertical (Fig. 1), y geometría de plancha horizontal (Figs. 2, 3, y 5). Se debe entender que las modalidades descritas son proporcionadas para el propósito de ilustración y . no deben ser construidas como limitantes en cualquier forma .

Con referencia a la Figura 1, se ilustra una instalación de captura de dióxido de carbono 10 que comprende empaque 12 formado como una plancha 15, la plancha 15 tiene caras dominantes opuestas 14, las caras dominantes opuestas 14 son al menos parcialmente penetrables al aire para permitir al aire fluir a través del empaque 12. Al menos una. fuente de liquido 16 es orientada para dirigir liquido absorbente de dióxido de carbono directo en el empaque 12 para fluir a través de la plancha 15. La plancha 15 es dispuesta en un flujo de aire 18 que tiene un ángulo incidente no cero con una de las caras dominantes opuestas 14. El empaque 12 puede ser orientado para dirigir el flujo de liquido absorbente de dióxido de carbono a través de la plancha 15 en una dirección de flujo media 20 que es paralela a un plano 22 definido por las caras dominantes opuestas 14. Se debe entender que las caras dominantes opuestas 14 no tienen que ser exactamente paralelas. En una modalidad, las caras 14 pueden ser convergentes, divergentes o curvas por ejemplo. El empaque 12 puede ser orientado para permitir al liquido absorbente de dióxido de carbono fluir a través del empaque 12 por .gravedad, como se ilustra. En algunas modalidades, las dimensiones del empaque pueden ser aproximadamente 200m x aproximadamente 20m por aproximadamente 3m contenidas en la estructura que mide aproximadamente 200m x 25m x 7m. En algunas modalidades, las dimensiones pueden variar desde aproximadamente 10m x aproximadamente 7m x aproximadamente 2m hasta aproximadamente 1000m x aproximadamente 50m x aproximadamente 15m.

Con referencia a la Figura 1, el ángulo incidente no cero se refiere al hecho que el flujo del viento 18 golpea la cara 14 en un ángulo mayor que cero. Esto puede ser contrarrestado con los arreglos de empaque tradicional, en donde el gas es fluido a través de una torre de empacado que parte desde muy el fondo. En algunas modalidades, el ángulo incidente no cero es ortogonal con una de las caras dominantes opuestas. Se debe entender que el ángulo incidente no cero puede estar dentro del 10% de · la ortogonal exactamente. El ángulo incidente no cero también puede referirse al ángulo medio del flujo del viento. El ángulo medio del flujo del viento puede ser promediado durante un periodo de tiempo.

Con referencia a la Figura 2, en algunas modalidades, el empaque 12 además comprende empaque estructurado. El empaque 12 puede ser, por ejemplo, de 1-2 metros de espesor entre las caras opuestas dominantes 14. En otras modalidades, el empaque 12 puede ser más espeso o más delgado. El término empaque estructurado puede referirse a un rango de materiales especialmente diseñados para uso en columnas de absorción y destilación y reactores químicos. Los empaques- estructurados típicamente consisten de material corrugado delgado 24, tal como placas metálicas o gasas arregladas en una forma que obligan a los fluidos a tomar trayectorias complicadas a través de la columna, con ello creando un gran área frontal para contacto entre diferentes fases. Los empaques estructurados pueden ser hechos de hojas corrugadas arregladas en una relación entrecruzada para crear canales de flujo para la fase de vapor. Las intersecciones de las hojas corrugadas crean puntos de mezclado para las fases de vapor y liquido. Se utilizan escobillas de pared para prevenir que el liquido y/o vapor se desvien por lo largo de la pared de la columna. Rotar cada capa de empaque estructurado aproximadamente al eje de la columna proporciona mezclado cruzado y dispersión de las corrientes de vapor y liquido en- todas direcciones.

Con referenciá a la Figura. 1, las caras dominantes opuestas 14 pueden ser orientadas verticalmente . La orientación de las caras 14 puede ser determinada con relación a, por ejemplo, el suelo. En otras modalidades, las caras 14 pueden ser orientadas en un ángulo al suelo, es decir, la plancha. Con referencia a la Figura 5, las caras dominantes opuestas 14 pueden ser orientadas horizontalmente . Esta modalidad tiende a tener una marca más grande que la modalidad de. la plancha vertical. Con referencia a la Figura 9, el empaque 12 se forma como planchas plurales 15. Las planchas plurales también pueden ser, por ejemplo, por planchas plurales arregladas extremo a extremo, contrario a la orientación apilada ilustrada en la Figura 9. En algunas modalidades, la plancha podría ser seccionada verticalmente, proporcionando efectivamente planchas plurales extremo a extremo en la parte superior de entre sí. Esto puede ser requerido para dar suficientemente buena distribución del líquido en tal relación de aspecto estrecha (por ejemplo, 20 m de altura por 1.5 de ancho). Entre las secciones verticales puede existir un sistema recolector/distribuidor que recolecta el fluido que fluye desde arriba y los redistribuye uniformemente a la plancha empacada' .abajo. En algunas modalidades, tal sistema recolector/distribuidor puede estar presente en cualquier plancha como se describe en la presente .

Con referencia a la Figura 1, al menos una fuente de líquido 6 puede además comprender al menos una bomba 26. La bomba 26 puede tener varias tuberías de distribución 28, controladas por una válvula (no mostrada) , para aplicar selectivamente líquido en varias secciones del empaque 12. Al menos una bomba 26 puede ser configurada para suministrar al líquido absorbente · de dióxido de carbono en una . serie de pulsos .

Con referencia a' la Figura 1, al menos un ventilador 30 puede ser orientado para influenciar el flujo del viento a través de al menos una sección de una de las caras dominantes opuestas 14 del empaque 12. El ventilador 30 puede ser reversible. En algunas modalidades, el ventilador 30 puede prevenir el flujo del viento que ha ya fluido a través del empaque 12 de circular nuevamente en el empaque 12. Con referencia a la Figura 5, en algunas modalidades, al menos un ventilador 30 puede impulsar el flujo del viento en el empaque 12. Con referencia a la Figura 1, al menos un ventilador 30 puede además comprender ventiladores plurales siendo orientados para influenciar el flujo del ' viento a través de al menos una porción respectiva del empaque 12. En algunas modalidades, la porción respectiva se entiende por ser la porción del empaque 12 que el flujo del flujo de aire través del ventilador 30 podría tener que ser mayor que el influenciado sobre, por ejemplo el empaque 12 más adyacente o más cercano al ventilador 30. Al menos un ventilador 30 puede proporcionarse como parte de una pared de ventilador 32 adyacente al menos a una de las caras dominantes opuestas 14. Se debe entender que las paredes de ventiladores (no mostradas) pueden ser localizadas adyacentes entre cada una de las caras 14. Adyacente, en este documento, se entiende por¦ significar después de, y puede incluir modalidades (tales como una ilustrada en las Figuras) en donde la pared de ventilador 32 es espaciada de, pero adyacente a, la cara 14.

Con referencia a la Figura 1, la pared de ventilador 32 puede ser adyacente a una . de las caras dominantes opuestas 14 a través de la cual el flujo, de viento 18 está saliendo del empaque 12. En la pared de ventilador 32, los ventiladores individuales pueden ser separados por material impermeable. ,Los ventiladores 30 crean una caída de presión a través de la pared 32, la cual impulsa el flujo a través del empaque 12. En algunas modalidades, la pared de ventilador 32 es designada de manera que, en el caso de que un ventilador falle, y finalmente bloquee su flujo respectivo, el flujo a través del empaque 12 podría ser casi, sino completamente, no afectada. Esto se puede realizar espaciando estrechamente ventiladores adyacentes, y espaciando la pared del ventilador 32 del empaque 12, por ejemplo.

Con referencia a la Figura 2, la instalación 10 puede además comprender guías de viento 34 orientadas para dirigir el flujo del viento 18 en el empaque 12. La instalación 10 puede además comprender guías de viento 36 orientadas para dirigir . el flujo del viento 18 fuera del empaque 12. Las guías de viento 34 y 36 pueden ser, por ejemplo, persianas. Como se ilustra en la Figura 2, las guías de viento 34 y 36 pueden ser independientemente controlables. En una modalidad de la Figura 2, el flujo del viento 18 se dirige desde la derecha a la izquierda. De este modo, las guías de viento superiores 34 se abren, con las guias de viento inferiores 34 cerradas. De manera similar, las guías de viento superiores 36 se cierran, mientras las guías de viento inferiores 36 se abren. De este modo, el flujo del viento 18 tiene un flujo neto a partir de las guías de viento superiores 24 a las guías de viento inferiores 36, pasando a través del empaque 12. en el proceso. Con referencia a la Figura 2, la instalación 10 puede ser parte de al menos una estructura parcialmente adjunta 38.

Debido a la naturaleza de las modalidades descritas en la presente, que , son las que pueden involucrar el procesamiento de grandes cantidades de viento, puede ser importante cubrir la instalación 10 de los elementos, que incluyen animales e insectos. Las guías de viento 36 y 34 pueden ayudar en esto, junto con una estructura circundante adaptada para selectivamente dejar y procesar el flujo del viento. En algunas modalidades, una cubierta protectora (no mostrada) puede ser proporcionada' sobre el empaque 12 , par aprevenir la intrusión animal pero permitir al flujo del viento pasar a través de esta. Con referencia a la Figura 1, se puede proporcionar un dispositivo limpiador 40 para limpiar las paredes de al menos la estructura parcialmente cerrada 38. El dispositivo limpiador 40 puede ser, como se ilustra por ejemplo, una escobilla que rota aproximadamente un eje para limpiar el exterior de la pared de ventilador 32, por ejemplo. Las guias de viento 34 y 36 pueden ser horizontalmente orientadas, -por ejemplo. Con referencia a la Figura 2, la instalación .10 puede además comprender al menos un pasaje de viento 42 extendido a través de las caras dominantes opuestas 14 para suministrar flujo de viento selectivamente a una de las cairas dominantes opuestas 14. Con referencia a la Figura 2, el pasaje del viento 42 puede tener el ventilador 30 unido para influenciar el flujo de aire a través del pasaje del viento 42. El pasaje del viento 42 permite al aire viajar a 'través de las caras 14, en donde se liberan en la cuenca 44, en donde el viento es libre de p'asar en el empaque 12 a través de la cara 14A, saliendo al empaque 12 a través de la cara 14B. De esta forma, el flujo del viento puede ser inducido para fluir a través de las caras horizontales 14 de una plancha horizontal del empaque 12. Los pasajes del viento 42 pueden ser, por ejemplo, ductos de aire que son 10 m de altura. En la modalidad ilustrada, los pasajes de viento 42 son ductos verticales en los cuales el aire de entrada rico en C02 se mueve hacia abajo. Estos ductos pueden cubrir -1/5 del área de superficie (por ejemplo, ~1.2 m de diámetro de tubo arreglado en una rejilla con espaciamientos de 5 metros).

Con referencia a la Figura 1, un sumidero 46 puede ser proporcionado para recolectar liquido absorbente de dióxido de carbono que ha fluido a través del empaque 12. Con referencia a la Figura 2, el sumidero se ilustra como una cuenca 44. La cuenca 44 puede ser, por ejemplo, una cuenca forrada de concreto que captura el hidróxido y contiene soportes para retener el empaque. Con referencia a la Figura 5, puede haber un hueco 60 como se ilustra entre el empaque 12 y la base 44 que puede ser de ~1 a 1.5 m por ejemplo. En algunas modalidades (no mostradas), el sumidero46 puede ser un tubo o una serie de conductos por ejemplo, que transportan el liquido directamente del empaque 12. Este tipo de sistema puede involucrar un aparato de drenaje o embudamiento diseñado para enfocar el drenaje del liquido .en una sola o en una red de tuberías. El líquido puesto en contacto puede entonces ser recirculado a través del empaque, o puede ser reciclado y después recirculado. Con referencia a la Figura 4, en algunas modalidades, la instalación 10 además comprende un sistema de reciclaje 48 para regenerar líquido absorbente de dióxido de carbono gastado. El sistema de reciclaje puede ser, por ejemplo, cualquiera de los sistemas descritos en el Apéndice A, el cual forma parte de esta especificación, para reciclar líquido absorbente de dióxido de carbono gastado. Como se describe en el Apéndice A, el líquido absorbente de dióxido de carbono puede comprender una solución de hidróxido, por ejemplo una solución de hidróxido de sodio. La fuente del liquido 16 preferiblemente suministra liquido absorbente de dióxido de carbono reciclado.

' Con referencia a las Figuras 1 y 2, se ilustra un método de captura de dióxido de carbono. El liquido absorbente de dióxido de carbono se aplica en el empaque 12 en una serie de pulsos. Con referencia a la Figura 9, cada pulso 50 puede involucrar, por e.jemplo, un periodo corto durante el cual el liquido es suministrado en el empaque 12 por la fuente del liquido 16. Cada pulso no tiene que ser una forma de aplicación temporal, sino puede ser un periodo de, tiempo durante el cual el liquido está siendo suministrado. Un gas que contiene dióxido de carbono, por ejemplo aire ilustrado por 'el flujo del viento 18, se fluye a través del empaque 12 para al menos parcialmente absorber el dióxido de carbono a partir del gas en el liquido absorbente de dióxido de carbono. La aplicación puede además comprender bombeado. El flujo puede además comprender fluir el gas que contiene dióxido de carbono a través del empaque al menos cuando el líquido absorbente de dióxido de carbono no está siendo aplicado. Con referencia a la Figura 1, el flujo de gas puede ser controlado usando ventiladores 30, por ejemplo. Con referencia a la Figura 2, el flujo de¦ gas puede ser controlado usando ventiladores 30 y guías de viento 34 y 36.

Con referencia a las Figuras 1 y 2, el flujo del gas puede ser al menos restringido cuando el liquido absorbente de dióxido de carbono está siendo aplicado. Con referencia a la Figura 1, esto puede ser contemplado por los ventiladores 30 de la pared de ventilador 32 dejando de girar y extraer el flujo del viento a través del empaque 12 cuando el pulso del liquido está siendo suministrado al empaque 12.

En algunas modalidades, las series de pulsos tienen un ciclo de servicio de 1-50%. En otras modalidades, tales cómo la ilustrada gráficamente en la Figura 9, el ciclo de servicio puede ser 5% por ejemplo. El ciclo de servicio se refiere a la relación de la duración de tiempo de ' un pulso de liquido aplicado a la duración de tiempo total de un ciclo. Por ejemplo, un 50% de ciclo de servicio implica que el fluido está solamente fluyendo la mitad de tiempo en que la instalación está en operación. Esto significa que el pulso corre desde 1 hasta 50% del tiempo en que el sistema está en operación, y por lo tanto un 1% de ciclo de servicio significa que para cada segundo que el fluido está fluyendo es por 100 segundos. En valores más reales, es por 30 segundos y por 100 segundos y un 50% de ciclo de servicio significa que la bomba podría corres por 30 segundos y por los siguientes 30 segundos. En algunas modalidades, las series de pulsos tienen un tiempo de apagado de 10-1000 segundos. En otras modalidades, las series de pulsos tienen un tiempo de apagado de 100-10000 segundos.

Con referencia a la Figura 1, la etapa de aplicación puede además comprender aplicar el liquido absorbente de dióxido de carbono en una primera porción del empaque 12 en una primera serie de pulsos, y aplicar el liquido absorbente de dióxido, de carbono en una segunda porción del empaque 12 en una segunda serie de pulsos. Esto puede ser contemplado aplicando selectivamente liquido vía tubos de distribución 28A y 28B al empaque 12. ..Debido a que los tubos 28A y 28B solamente alimentan una porción (es decir la porción más hacia la izquierda) del empaque 12, solamente tal porción tendrá liquido aplicado a esta. El liquido puede entonces ser aplicado selectivamente a la porción del lado derecho del empaque 12 aplicando liquido vía tubos 28C y 28D. La primera y segunda serie de pulsos puede ser sincronizada, no sincronizada, completamente diferente, o sincronizada de la fase entre si, por ejemplo, permitiendo a los fluidos ser suministrados intermitentemente a partir de una bomba que opera continuamente. En estas modalidades, el flujo del gas puede además comprender al menos restringir el flujo del gas que contiene dióxido de carbono a través de la primera porción del empaque cuando el liquido absorbente de dióxido de carbono no está siendo aplicado, y .al menos restringir el flujo del gas que contiene dióxido de carbono a través de la segunda porción del empaque cuando el liquido absorbente de dióxido de carbono no está siendo aplicado. De este modo, mientras la primera porción tiene liquido siendo aplicado a esta, por ejemplo, la porción del lado izquierdo de la cara 14 cüando el liquido está siendo aplicado vía tubos 28A y 28B, el flujo de gas se puede restringir o detener completamente a través de la porción izquierda de la cara 14. Esto se puede lograr reduciendo, deteniendo o aún invirtiendo los ventiladores 30A y 30B, por ejemplo. Similarmente , mientras la segunda porción que tiene liquido ha sido aplicada a esta, por ejemplo la porción derecha de la cara 14 cuando el líquido está siendo aplicado vía tubos 28C y 28D, el flujo de gas se puede restringir o detener completamente a través de la porción derecha de la cara 14. Esto se puede lograr reduciendo, deteniendo o aún invirtiendo los ventiladores 30D y 30E, por ejemplo.

En algunas modalidades, las primeras series de pulsos y las segundas series de pulsos se escalonan. Con referencia a la Figura 2, esto puede ser ventajoso, como cuando la porción izquierda de la cara 14 que tiene líquido ha sido aplicada a esta como se describe anteriormente, la porción derecha y las porciones centrales no. Similarmente, cuando el suministro del líquido a la porción izquierda ha cesado, la fuente del liquido 16 puede entonces aplicar líquido a la porción central o derecha, por ejemplo. De esta manera, la fuente de líquido 16 puede cíclicamente alimentar líquido al volumen completo del empacado 12 en una manera más eficiente, en lugar de continuamente alimentar líquido al volumen completo del empacado 12. Con referencia a la figura 5, un ejemplo de esto puede ser adicionalmente previsto, con una plancha horizontal del empacado 12. En esta modalidad, el flujo de viento a través de cualquiera de los tubos de viento variados 42 puede ser controlado, para lograr el mismo efecto como lo logrado anteriormente con la modalidad de plancha vertical. Con referencia a la Figura 2, una modalidad se ilustra cuando únicamente un tubo de viento 42A tiene viento siendo dirigido hacia abajo. Esto se puede lograr por la actuación selectiva del ventilador 30A, por ejemplo. De esta forma, el empacado 12 que está más cerca de la salida' del tubo de viento 42A puede tener un flujo de gas alimentado a este.

En algunas modalidades, el ciclo de apagado de las series de .pulsos puede ser menos que o igual al tiempo que se necesite para que el dióxido de carbono absorba líquido para detener el drenaje del empacado después de' un pulso. Se debe entender que este no es un tiempo requerido para que el pulso completo sea removido del empacado 12, ya que algo de líquido quedará como un residuo dentro del empacado- 12. En otras modalidades, el ciclo de apagado de las series de pulsos pueden ser menos que o igual al tiempo requerido para que un pulso de dióxido de dióxido de carbono absorba liquido para perder el 70-80% de la capacidad de absorción de los pulsos de dióxido de carbono.

Con referencia a la Figura 1, el empacado puede ser orientado para que fluya el dióxido de carbono que absorbe liquido a través del empacado 12 en un medio liquido que fluye en dirección 20. El flujo puede además comprender que el gas fluye a través del empacado 12 oblicuamente o perpendicularmente al medio liquido que fluye en dirección 20.' Como se describe anteriormente, esto es una ventaja que el flujo de gas pueda tener una dirección de flujo diferente que, y una que no perjudique a las actuales, el medio liquido fluye en dirección 20 del liquido. Asi, se puede usar un área de superficie más grande . del empacado para máximo provecho, en gran medida incrementando la cantidad de viento o gas que puede estar en contacto con el liquido en el empacado 12 durante el transcurso de tiempo mientras aún permite al liquido pasar a través de y drenarse del empacado 12. En estas modalidades, una plancha no es completamente necesaria, de hecho se prevén otras formas de empacado 12, .que incluyen pero no se limitan a un cubo, un cilindro y otras formas variadas. Con referencia a la Figura 1, en algunas modalidades, el flujo de gas además comprende flujo de gas a través del empacado 12 perpendicularmente a la dirección de flujo de liquido media 20. Se entenderá que no se requiere exactitud perpendicular. El flujo además puede comprender el flujo de gas a través de al menos una de las caras dominantes opuestas 14, por ejemplo a través de ambas caras 14 como ' se indica.

' Como se describe anteriormente, estos ¦ métodos pueden involucrar reciclado de dióxido de carbono que absorbe liquido. También como se describe anteriormente, los métodos pueden involucrar influencia de flujo del gas a través del empacado. La influencia puede comprender, por ejemplo, prevenir que el gas que ya ha fluido a través del empacado 12 de circulación regrese al empacado 12. La influencia puede además comprender dirigir el flujo de gas en una dirección conducida que está al menos parcialmente orientada con una dirección del flujo de viento del ambiente. Esto se puede llevar a cabo usando ventiladores 30, los cuales pueden ser reversibles para llevar a cabo esta función. Además, estos métodos pueden involucrar dirigir el flujo de gas a al menos uno dentro y fuera del empacado, usando, por ejemplo persianas ya descritas.

Con referencia . a la Figura 1, en algunas modalidades,, los ventiladores 30 pueden ser reversibles para permitir al flujo ser dirigido en la dirección del campo de viento del ambiente, lo cual es más eficiente que inducir un flujo que es contrario a la dirección del viento predominante. Con referencia a la Figura 4, la orientación de la plancha 15 puede ser de tal forma que el viento predominante 18 es perpendicular a la plancha 15, y está en la dirección en la cual el ventilador de pared (no mostrado) trabaja más eficientemente. El diseño de empacado puede usar placas verticalmente orientadas.- Esto es una modificación del empacado estructurado convencional diseñado para permitir, por ejemplo, direcciones de flujo de liquido y gas ortogonal. El empacado puede ser para flujo de fluido intermitente de forma que maximiza la capacidad de absorber liquido dentro del materia de empacado. Con referencia a la Figura 1, como se describe anteriormente, el ventilador de pared 32 puede ser seccionado de forma que la velocidad del flujo se puede reducir o detener cuando el fluido fluye para minimizar la pérdida de fluido. Las secciones pueden ser operadas de forma asincrónica de forma que únicamente una sección a la vez recibe el flujo de fluido que. permite a las bombas de fluido • operar continuamente. Por ejemplo, si el flujo de fluido se necesita por 100 segundos de - 1000. uno puede tener 11 secciones y puede dirigir el fluido en uno de estos a la vez.

Comparado a la geometría de la plancha horizontal, la plancha vertical: minimiza la marca y el tamaño de estructura total por unidad de capacidad para reducir el costo de capital, reduce la velocidad de pico, mejora el eficiencia y permite al empacado ser operado a velocidades del pico mayor además reduce los costos de capital.

Como se describe anteriormente, algunas modalidades pueden recurrir al uso de persianas para permitir que el flujo sea dirigido en la dirección del viento ambiental alterando la operación de los ventiladores. Con referencia a la Figura 5, el diseño de empacado puede usar flujo coaxial o flujo de corriente contrario, mientras sigue beneficiándose del área de superficie grande de la plancha para incrementar la cantidad de flujo del viento a través de la plancha. La geometría de flujo permite obtener un flujo a través de una plancha horizontal grande montada justo por encima de un servidor .de fluido mientras mantiene la velocidad del aire debajo de aproximadamente- 5 m/seg. La restricción de velocidad del aire determina la. proporción de la altura de las estructuras a su anchura. Específicamente, alto/ancho es aproximadamente igual a velocidad del aire en empacado/velocidad del aire al salir. Comparado a la geometría de la plancha vertical, la plancha horizontal tiene una marca más grande, y puede tener costos elevados, tiene la ventaja que se pueden usar en más empacados convencionales y distribución de fluido.

Con referencia a la Figura 4, se ilustra un bosguejo que muestra una reja milla X milla (por ejemplo, caminos en pradera de Norte América) con 8 unidades de captura cada una que tiene, por ejemplo, 300 X 50 m de instalaciones de marca 10 y una estación de procesamiento central 48 con tuberías de conexión 56. Un sistema de esta magnitud puede ser esperado para capturar 1-5 megatones de C02 por año.

Con referencia a la Figura 3, se ilustra una vista de una unidad completa, por ejemplo 50 m de ancho por 300 de largo, por 20 de alto. En algunas modalidades, lo alto de las planchas puede ser 10-30 m. Si el viento se sopla de la derecha a izquierda, uno puede abrir las persianas de forma que el aire entrante fluya en la derecha inferior y se expulse por la izquierda superior. (Esto es lo opuesto de lo que se muestra en la sección transversal ilustrada en la Figura 2) . El techo 58 puede ser rugoso, similar al diseño de zig-zag mostrado en la presente, el cual es estructuralmente eficiente. En algunas modalidades,, el techo 58 no necesita mantener agua fuera, necesita únicamente ser a prueba contra cargas de viento. Con referencia a la Figura 5, la fuente de líquido puede ser, por ejemplo un sistema de distribución de fluido en la parte superior del empacado 12.

Con referencia a la Figura 1, se ilustra otro método de captura de dióxido de carbono. El dióxido de carbono que absorbe líquido fluye a través del empacado 12 en una dirección de flujo de líquido medio 20, un gas que contiene dióxido de carbono fluye a través del empacado 12 oblicuamente o perpendicularmente a la dirección de flujo del líquido medio 20 para al menos parcialmente absorber el dióxido de carbono del gas en el dióxido de carbono que absorbe líquido. El flujo de dióxido de carbono que absorbe líquido a través del empacado 12 puede además comprender aplicar el dióxido de carbono que absorbe líquido en el empacado 12 en una serie de pulsos. Las series de pulsos se han descrito en detalle durante todo este documento, y no necesitan ser construidos sobre este. Como se describe anteriormente, el flujo de gas además puede comprender flujo de gas a través del empacado 12 perpendicularmente a la dirección de flujo de líquido medio 20.

También se describe un método para poner en contacto un líquido con un gas que comprende aplicar el líquido en el empacado 12 en unas series de pulsos y hacer fluir1' el gas a través del empacado 12. Con referencia a la Figura 8, después que el pulso 50 se ha aplicado, el traslape hacia abajo de cada uno de los perfiles indica que C02 todavía está siendo absorbido por el drenaje lento o líquido estancado. Esto ilustra que este diseño de empacado. 12 es muy eficiente, debido a que continúa efectivamente el contacto de gas' y líquido, sin la necesidad bombeo .constante. Con referencia a las Figuras 6 y 7, se ilustra la eficiencia de captura de C02 y en contraste para flujo continuo (indicado por los puntos en el eje y), y para un pulso único de flujo (ilustrado por. las líneas punteadas) . La escala de tiempo es el tiempo después del flujo que se ha cortado para el flujo pulsado. Las líneas de traslape hacia abajo muestran la disminución gradual en eficiencia de captura durante 200-1000 segundos, pero ilustra que el líquido todavía tiene una eficiencia de captura alta, aún después de mil segundos que han transcurrido. Mientras este método también es previsto por algunas de las modalidades en este documento, no es tan eficiente como el método pulsado, ya que se requiere mucha mayor acción de bombeo. Así, el método pulsado puede ser aplicado a cualquier contactor gas-líquido, debido a que se ha demostrado en la presente que proporciona suficiente contacto gas-líquido a pesar de carecer de bombeo continuo. Una aplicación ejemplar de esto se puede proporcionar por ejemplo como una unidad de depuración en una refinería. Se debe entender que el contactor gas-líquido puede tener todas de las mismas características como la instalación de captura de dióxido de carbono como se describe en la presente.

Además se describe un método para poner en contacto un liquido con un gas, que comprende hacer fluir el liquido a través del empacado en una dirección de flujo de liquido medio, y hacer- fluir el gas a través del empacado oblicuamente o perpendicularmente a . la dirección de flujo del liquido medio. Este método puede ser previsto para ser llevado a cabo por las modalidades en las figuras. Similar al contactor gas-liquido, los resultados de las Figuras 6-8 confirman que este método puede ser aplicado a cualquier sistema de contacto gas-liquido. Haciendo que el gas fluya a través del empacado en un ángulo, la estructura del contactor que emplea este método puede ser muy simplificada, ya que la entrada y salida de gas pueden estar a diferentes ubicaciones en el empacado después del la fuente de liquido y se hunde. Esto es en contraste a sistemas previos los cuales proporcionan gas en una dirección contra-corriente al flujo del liquido. Se debe entender que este método puede tener todas las mismas características como los métodos de captura de dióxido de carbono descritos en la presente. Por ejemplo, hacer fluir el líquido a través del empacado puede además comprender aplicar el líquido en el empacado en una serie de pulsos. Además, hacer fluir el gas puede además comprender hacer fluir el gas a través del empacado perpendicularmente a la dirección de flujo del liquido medio.

Con referencia a la Figura 1, también se describe un contactor gas-liquido (ilustrado, por la instalación 10) . Con referencia a la Figura 1, el contactor (ilustrado como la instalación 10) comprende el empacado 12' formado como una plancha 15, la plancha 15 tiene caras dominantes opuestas 14, las caras dominantes opuestas 14 son al menos parcialmente penetrables por el viento jara permitir al viento fluir a través del empacado 12. Al menos una fuente de liquido 16 está orientada a la dirección del liquido en el empacado 12 para fluir, a través de la plancha 15. La plancha está dispuesta en un flujo de viento 18 que tiene un ángulo incidente' que no es cero con una de las caras dominantes opuestas 14. Similar al contactor gas-liquido y el método descrito anteriormente, los resultados de las' Figuras 6-8 confirman que este método puede ser aplicado a cualquier contactor gas-liquido. Se debe entender que este contactor gas-liquido puede tener todas las mismas características como la instalación de captura de dióxido de carbono y el contactor descrito en la presente.

Con referencia a la Figura 1, también se describe un contactor gas-líquido (ilustrado por la instalación 10), • que comprende una' estructura de plancha 15 que comprende el empacado 12 y una fuente de líquido 16 orientada para dirigir el liquido en el empacado 12 para fluir en una dirección de liquido medio 20. La estructura., de plancha se dispone en un flujo de viento 18 que fluye oblicuamente o perpendicularmente a la dirección de flujo de liquido medio 2.0. Similar al contactor gas-liquido y los métodos descritos anteriormente, los resultados de las Figuras 6-8 confirman que este método puede ser aplicado a cualquier contactor gas-liquido. Se debe entender que este contactor gas-liquido puede tener todas las mismas características como la instalación de captura de dióxido de carbono y el contactor descrito en la presente.

Con referencia a la Figura 1, se describe un método para poner el contacto un líquido con un gas que se mueve (ilustrado como flujo de viento 18). El método comprende hacer fluir el líquido a través del empacado 12, y dirigir el gas en movimiento a través del empacado 12 en una dirección dirigida (ilustrada como 18B, la cual es la misma como la dirección del viento 18 en esta modalidad) que está al menos parcialmente orientada con una dirección de flujo ambiental 18 del gas en movimiento. En la modalidad mostrada, el gas que fluye es viento, y la dirección de flujo ambiental es la dirección del viento ambiental 18. Este método puede además comprender invertir la dirección de conducción 18B cuando la dirección de flujo ambiental 18 se invierte. Invirtiendo la dirección del ventilador (o más generalmente, invirtiendo el flujo forzado de aire a través del empacado) de tal forma que dirigiendo el aire con una dirección de vector que está ai menos parcialmente orientado con el viento ambiental 18 se reduce la energía del ventilador requerida. Además, sto reduce la cantidad de aire bajo en C02 que es reciclado posterior a la entrada del sistema, así se mejora su eficiencia. Así es ventajoso alinear el empacado de forma 'que una de las caras dominantes opuestas 14 está aproximadamente perpendicular al viento predominante, para maximizar la eficiencia de los ventiladores. En este documento, el flujo de viento se entiende gas en movimiento que contiene C02.

Créditos de Carbono Generados El carbono que es secuestrado de un gas que comprende dióxido de carbono usando los métodos descritos en la .presente, se puede equiparar con, por ejemplo, un crédito ambiental tal como un crédito de carbono. Los créditos de carbono se usan para proporcionar un incentivo para reducir emisiones de gas de invernadero limitando las emisiones anuales totales y dejando que el mercado asigne un valor monetario a una unidad negociable. Como se usa en la presente, créditos de carbono incluyen créditos de carbono como se definen por disposiciones vigentes en el momento de la presentación pero no se limitan a estas. Créditos de carbono también se refieren a cualquier tipo de moneda tangible o intangible, inventarios, bonos," notas u otras unidades negociables o comerciales usadas valorar una cantidad de carbono secuestrado, una cantidad reducida de emisiones de gas de invernadero,, o cualquier otro tipo de actividades de carbono neutral o carbono negativo. Se puede aplicar un concepto similar de créditos ambientales, por ejemplo, para la implementación de mejores prácticas relacionadas a prácticas ambientales de la tierra.

• Se pueden obtener créditos de carbono, por ejemplo, aplicando y recibiendo certificación para la cantidad de emisiones de carbono reducidas (por ejemplo, la cantidad de carbono secuestrado, la cantidad de C02 y otros gases de invernadero no liberados en la atmósfera) . La calidad de los créditos se puede basar en parte en procesos de validación y la sofisticación de fondos o compañías de desarrollo que actúan como patrocinadores para proyectos de carbono. Véase, por ejemplo, las Publicaciones de Patente Estadounidense Nos. 2002/0173979 y 2007/0073604 para métodos representativos de verificación y valoración > de créditos de carbono. Los créditos de carbono se pueden intercambiar entre empresas o comprar y vender en mercados nacionales e internacionales a un precio de mercado actual. Además, las compañías pueden vender los créditos de carbono a clientes comerciales e individuales los cuales se interesan en compensación, voluntaria de sus marcas de carbono. Estas compañías pueden, por ejemplo, adquirir los créditos de un fondo de inversiones o una compañía de desarrollo de carbono que tiene agregados los créditos de proyectos individuales. · El proceso de aplicar para, obtener y/o validar uno o más créditos de carbono . puede o puede no incluir mediciones actuales tomadas. Simplemente por medio de ejemplo, cada transferencia de crédito de carbono dentro de Europa es validada por la ETS, y cada transferencia internacional es validada por la Convención del Marco de Naciones Unidas en Cambio Climático (UNFCCC) .

En ciertas ¦ reivindicaciones, la palabra "que comprende" se usa en su sentido inclusivo y no excluye otros elementos que están presentes. El artículo indefinido "un" ante una característica reivindicada no excluye más de una de las características que están presentes. Cada una de las características individuales descritas en la presente, se pueden usar en una o más modalidades y no es, en virtud de estar descrita en la presente, para ser construida como esencial para todas las modalidades como se definen por las reivindicaciones . J I

Claims (22)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiéndose descrito la presente se considera como novedad, y por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: 5 REIVI DICACIONES

1. Una instalación de captura de dióxido de carbono para remover dióxido de carbono a partir del aire ambiental, caracterizada porque comprende: 10 al menos un liquido que tiene una capacidad para absorber dióxido de carbono; al menos un material de empaque que tiene una retención con relación al liquido; y, al menos una bomba para fluir el liquido sobre el material de empaque, la bomba es configurada para deliberadamente variar la 15. velocidad de flujo para producir una velocidad de flujo promedio, en donde la capacidad del liquido y la retención del material de empaque son elegidos para lograr de manera cooperativa una velocidad de captura incrementada de dióxido de carbono con relación a una instalación de captura de 20 dióxido, de carbono similar en la cual la bomba es operada constantemente a la velocidad de flujo promedio.

2. La instalación de captura de dióxido de carbono de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el empaque se forma como una plancha que tiene 'caras dominantes opuestas, y el empaque es orientado para diriqir el flujo del liquido a través de la plancha en una dirección de flujo media que es paralela a un plano definido por las caras dominantes opuestas.

3. La instalación de captura de dióxido de carbono de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque el empaque es orientado para permitir al liquido absorbente de dióxido de carbono fluir a través del empaque por gravedad.

4. La instalación de captura de dióxido de carbono de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el empaque comprende empaque estructurado.

5. La instalación de captura de dióxido de carbono de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque las caras dominantes opuestas son verticalmente orientadas.

6. La instalación de captura de dióxido de carbono de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque el empaque tiene un espesor, 'definido por la distancia entre las caras dominantes opuestas, que varia desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 3 metros.

7. La instalación de captura de dióxido de carbono de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque además comprende al menos un ventilador orientado para influenciar el flujo del viento a través de al menos una sección de una de las caras dominantes opuestas del empaque.

8. La instalación' de captura de dióxido de carbono de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque al menos uno de al menos uno de los ventiladores es reversible .

9. La instalación de captura de dióxido de carbono de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque al menos un ventilador se proporciona como parte de una pared de ventilador adyacente al menos a una dé las caras dominantes opuestas.

10. La instalación de captura de dióxido de carbono de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque además comprende estructuras modulares que contienen el empaque, la instalación de captura de dióxido de carbono comprende un número de estructuras modulares las cuales están conectadas entre si.

11. La instalación de captura de dióxido de carbono de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque además comprende, estructuras modulares que contienen el empaque, en donde cada estructura modular tiene dimensiones de aproximadamente 5m por aproximadamente 5m por aproximadamente 7m, y las estructuras modulares están interconectadas para resultar en una instalación de captura de dióxido de carbono en la cual el empaque ocupa un espacio que tiene dimensiones de aproximadamente 200m por aproximadamente 20m por aproximadamente 3m.

12. Un método para capturar dióxido de carbono, ambiental caracterizado porque comprende: dirigir aire ambiental a través del material de empaque contenido en una instalación de captura de carbono usando al menos uno de: energía del viento o un ventilador; y, usar una bomba para variar la velocidad de flujo de un líquido de lujo de dióxido de carbono para aplicar el líquido absorbente de dióxido de carbono sobre el material de empaque a una velocidad promedio, en donde la velocidad de flujo es variada entre una primera velocidad y al menos una segunda velocidad, en donde la primera velocidad es superior que al menos una segunda velocidad, y al menos una segunda velocidad puede ser cero; y capturar dióxido de carbono en el líquido a una velocidad de captura incrementada con relación a un proceso similar usando una bomba para fluir constantemente líquido absorbente de dióxido de carbono sobre el material de empaque a una velocidad de flujo promedio; o, capturar dióxido de carbono en el líquido y mejorar la efectividad de limpieza de una superficie del material de empaque comparado con ' un proceso similar usando una bomba para fluir constantemente I liquido absorbente de dióxido de carbono sobre el material de empaque a la velocidad de flujo promedio.

13.. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el liquido fluye en un patrón de flujo cruzado con relación a la dirección del flujo de aire.

14. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque al menos una segunda velocidad es solamente una segunda velocidad y la segunda velocidad es cero, de manera que variar el flujo del liquido comprende proporcionar el liquido al material de empaque en una serie de pulsos, y además en donde las series de pulsos tienen un ciclo de servicio desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 50%.

15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque las series de pulsos tienen un tiempo de apagado de desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 1000 segundos.

16. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque las series de pulsos tienen un tiempo de apagado que varia desde aproximadamente 100 hasta aproximadamente 10000 segundos.

17. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la aplicación comprende: aplicar el liquido absorbente de dióxido de carbono en una primera porción del empaque en una primera serie de pulsos; y aplicar el liquido absorbente de dióxido de carbono en una segunda porción del empaque en una segunda serie de pulsos.

18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la primera serie de pulsos y la segunda serie de pulsos son escalonadas.

19. El método de conformidad con la reivindicación 1.4, caracterizado porque el ciclo de apagado de las series de pulsos es menor que o igual que el tiempo que toma para que el líquido absorbente de dióxido de carbono detenga el drenaje del empaque después de un pulso.

20. El 'método, de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el empaque es orientado para fluir el líquido absorbente de dióxido de carbono a través del empa'que en una dirección de flujo del líquido media, y el aire y gas se dirige a través del empaque oblicuamente o perpendicularmente a la dirección de flujo del líquido media.

21. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el aire y gas se dirige través del empaque perpendicularmente a la dirección de flujo del líquido media.

22. Un método para dirigir créditos de carbono, caracterizado porque comprende: dirigir aire' ambiental a través del material de empaque contenido- en una instalación de captura de carbono usando al menos uno de: energía del viento o un ventilador; usar una bomba para variar la velocidad de flujo de un líquido de flujo de dióxido de carbono para aplicar el líquido absorbente de dióxido de carbono sobre el material de empaque á una velocidad promedio, en donde la velocidad de flujo es variada entre una primera velocidad y al menos una segunda velocidad, en donde la primera velocidad es superior que al menos una segunda velocidad, y al menos una segunda velocidad puede ser cero; y, capturar dióxido de carbono en el líquido con ello generando créditos con base en el dióxido de carbono removido a partir del aire ambiental, en donde el dióxido de carbono es capturado a una velocidad de captura incrementada con relación a un proceso similar usando una bomba para fluir constantemente líquido absorbente de dióxido de carbono sobre el material de empaque a la velocidad de flujo promedio; o, capturando dióxido de carbono en el líquido y mejorar la efectividad de limpieza de una superficie del .material de empaque comparado con un proceso similar usando una bomba para fluir constantemente líquido absorbente de dióxido de carbono sobre el material de empaque a la velocidad de flujo promedio. i