MX2011003106A - Metodo indirecto y directo para secuestrar contaminantes. - Google Patents

Metodo indirecto y directo para secuestrar contaminantes.

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Boris R Nizamov
Thomas Lee Henshaw
Jeremy L Anderson
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Abstract

La invención generalmente se relaciona con un método para el secuestro de contaminantes. Más preferentemente, la invención se relaciona con un aumento de rendimiento importante en procesos de carbonatación de mineral a través del uso de un sistema de transferencia de masa alta y una reacción de oscilación de pH eficiente. Más específicamente, los aspectos de la invención se refieren a los métodos directos e indirectos para secuestrar contaminantes.

Description

MÉTODO INDIRECTO Y DIRECTO PARA SECUESTRAR CONTAMINANTES Esta solicitud de patente es una continuación en parte de la Solicitud de Patente Estadounidense N° 12/459.685, titulada "Contactor de Gas y Líquido y Sistema y Método de Limpieza de Efluentes", presentada el 6 de julio de 2009, y reivindica prioridad de la Solicitud de Patente Provisoria Estadounidense N° 61/100.564, titulada "Sistema para Remoción de Contaminantes Gaseosos," presentada el 26 de septiembre de 2008, de la Solicitud de Patente Provisoria Estadounidense N° 61/100.606, titulada "Sistema y Método de Contactor de Líquido y Gas," presentada el 26 de septiembre de 2008, y de la Solicitud de Patente Provisoria Estadounidense N° 61/100.591, titulada "Contactor de Líquido y Gas y Sistema y Método de Limpieza de Efluentes," presentada el 26 de septiembre de 2008; la totalidad de las invenciones expuestas anteriormente se incorporan en la presente como referencia en su totalidad. Además, la presente solicitud de patente se relaciona con el objeto de la Solicitud de Patente N° 12/012.568, titulada "Reactor de Dos Fases," presentada el 4 de febrero de 2008, que es una continuación de la Solicitud de Patente N° 11/057.539, titulada "Reactor de Dos Fases," presentada el 14 de febrero de 2005, actualmente Patente N° 7.379.487; ambas solicitudes de patente se incorporan en la presente como referencia como si se expusieran en su totalidad.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Campo de la Invención La invención en general se relaciona con un método para el secuestro de contaminantes. Más específicamente, la invención se relaciona con el aumento de rendimiento importante sobre procesos de carbonatación de minerales existentes a través del uso de un sistema de transferencia de masa alta y una reacción de oscilación de pH eficiente, por ejemplo, un método directo e indirecto para el secuestro con un contactor de gas y líquido.
Discusión del Arte Relacionado La combustión de combustibles fósiles, que incluyen carbón, petróleo y gas natural, provee más de dos .tercios de la electricidad de Estados Unidos y casi la totalidad de sus necesidades de energía de transporte. Con la economía estadounidense en expansión y las necesidades de seguridad nacional, su confianza en los combustibles fósiles probablemente continúe durante las próximas dos a tres décadas. El dióxido de carbono ha sido identificado como un Gas del Efecto Invernadero (GHG) y está implicado en el calentamiento del clima antropogénico . En Estados Unidos, el C02 explica el 95% de las emisiones de relacionadas con la energía y el 85% del inventario de GHG. Se han propuesto diferentes enfoques de la reducción del C02 atmosférico e incluyen reducir las emisiones de fuentes de GHG a través del uso de energía más eficiente, sistemas de combustibles renovables y alternativos, y aumento de la viabilidad económica de tecnologías que capturan y almacenan o secuestran C02.
La reducción en la concentración atmosférica del gas de efecto invernadero C02 se puede lograr capturando emisiones de C02 de fuentes industriales importantes y almacenando permanentemente el C02 capturado en alguna forma. Por ejemplo, el almacenamiento permanente de C02 capturado se puede lograr inyectando C02 presurizado subterráneo o submarino. Alternativamente, el C02 se puede convertir en carbonato de calcio o carbonato de magnesio y formar rellenos sanitarios. Con el enfoque de inyección de C02 existen riesgos de que el C02 escape desde el sitio de almacenamiento. Para mitigar estos riesgos de los sitios de almacenamiento de C02 se deben monitorear y los recursos se deben comprometer en el caso de ocurra una pérdida de C02. Si el C02 se convierte en carbonatos sólidos, los riesgos asociados al almacenamiento permanente son esencialmente cero, lo cual hace a este enfoque del almacenamiento permanente de C02 más atractivo que el enfoque del almacenamiento subterráneo de C02.
El secuestro de dióxido de carbono es atractivo para la reducción de GHG porque permite el uso continuo de los combustibles fósiles que incluyen carbón, petróleo y gas natural, que proveen más de dos tercios de la electricidad de Estados Unidos y casi la totalidad de sus necesidades de energía de transporte. Con la economía estadounidense en expansión y las necesidades de seguridad nacional, su dependencia de los combustibles fósiles probablemente continúe durante las próximas dos a tres décadas.
El proceso de carbonatación de minerales es una opción de almacenamiento atractiva para el C02 ya que ofrece muchas ventajas sobre otros enfoques de secuestro. Éstas son principalmente la formación de carbonatos geológicamente estables y ambientalmente benignos que presentan problemas de seguridad y de patrimonio mínimos. Sin embargo, la mayor parte de los procesos de carbonatación mineral se han evaluado como no económicos debido a la cinética de disolución lenta y a la energía de carbonatación desfavorable. Huijgen, et al., Evaluación de Costos del secuestro de C0? por carbonatación acusa, Conversión y Administración de Energía, 48, páginas 1923-1935 (2007) , que se incorpora en la presente como referencia como si se expusiera en su totalidad en la presente.
EXTRACTO DE LA INVENCIÓN Por consiguiente, la invención se refiere a un método indirecto y directo para secuestrar contaminantes. Más particularmente, la invención se relaciona con un aumento de comportamiento importante sobre los procesos de carbonatación mineral existente a través del uso de un sistema de transferencia de masa alta y una reacción de oscilación de pH eficiente que evita uno o más de los problemas debido a las limitaciones y desventajas del arte relacionado.
Una ventaja de la invención es proveer un sistema de transferencia de masa alta que tiene velocidades de renovación de superficie de líquido altas en una interfaz de gas y líquido.
Otra ventaja de la invención es proveer un proceso de carbonatación de mineral eficiente que usa una base débil y un solvente de ácido fuerte. La base débil promueve la absorción del dióxido de carbono y el ácido fuerte promueve la disolución de mineral .
Aún otra ventaja de la invención se proveer un proceso de carbonatación de mineral eficiente que usa la separación de fase de un solvente .
Otras características y ventajas de la invención se exponen en la descripción siguiente, y en parte serán evidentes a partir de la descripción, o se pueden aprender mediante la práctica de la invención. Los objetivos y otras ventajas de la invención se realizarán y alcanzarán con la estructura señalada particularmente en la descripción escrita y las reivindicaciones de la presente así como los dibujos adjuntos.
Una realización de la invención se refiere a un método de secuestrar moléculas de fase gaseosa. El método incluye formar una pluralidad de chorros de líquido esencialmente planares, cada uno de dichos líquidos incluye una lámina sustancialmente planar de una solución de suspensión acuosa y la pluralidad de chorros de líquido están dispuestos en planos sustancialmente paralelos. Se provee un gas con moléculas de fase gaseosa a un contactor de gas y líquido. El método también incluye mineralizar por lo menos una parte de las moléculas de fase gaseosa mediante una interacción de transferencia de masa entre las moléculas de fase gaseosa y una suspensión acuosa dentro del contactor de gas y líquido.
Aún otra realización de la invención se refiere a un método para secuestrar las moléculas de fase gaseosa. En esta realización, se forma una pluralidad de chorros de líquido esencialmente planares con un contactor de gas y líquido. Esencialmente cada uno de los chorros de líquido esencialmente planares incluye una lámina sustancialmente planar de una solución de suspensión acuosa, dicha pluralidad de chorros de líquido en planos sustancialmente paralelos. Se provee un gas al contactor de gas y líquido con moléculas de fase gaseosa y las moléculas de fase gaseosa reaccionan mediante una interacción de transferencia de masa entre las moléculas de fase gaseosa y una solución acuosa para formar una composición reaccionada. El método también incluye hacer reaccionar por lo menos una parte de la composición para formar carbonatos en un reactor. Además, el método incluye reciclar por lo menos una parte de la composición acuosa de manera tal que se arriza dentro del contactor de gas y líquido para formar la composición reaccionada.
Aún otra realización de la invención se refiere al secuestro de moléculas de fase gaseosa de dióxido decarbono desde un gas de combustión de una planta alimentada con carbón. El método incluye formar una pluralidad de chorros esencialmente planares con un contactor de gas y líquido. Cada uno de los chorros de líquido incluye una lámina planar de una solución de suspensión acuosa, y la pluralidad de chorros de líquido está dispuesta en planos sustancialmente paralelos. En esta realización, la solución de suspensión acuosa incluye por lo menos uno de Ca(0H)2 y Mg(0H)2 en una gama del 5% (p/p) al 10% (p/p) . El gas de combustión con las moléculas de fase gaseosa de dióxido de carbono se provee al contactor de gas y líquido. El dióxido de carbono se mineraliza mediante una interacción de transferencia de masa entre las moléculas de gas de dióxido de carbono y la solución de suspensión acuosa.
Se debe entender que tanto la descripción general precedente como la siguiente descripción detallada son ejemplos y explicaciones se desea que provean otra explicación de la invención que se reivindica .
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los dibujos adjuntos, que están incluidos para proveer otra comprensión de la invención y se incorporan y constituyen una parte de esta memoria descriptiva, ilustran realizaciones de la invención y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención.
En los dibujos: La Figura 1 ilustra un diagrama de bloques de un sistema para producir un chorro plano de acuerdo con la invención.
La Figura 2 ilustra un proceso de secuestro directo de acuerdo con otra realización de la invención.
La Figura 3 ilustra un proceso de secuestro directo de acuerdo con otra realización de la invención.
La Figura 4 ilustra un proceso de secuestro de acuerdo con otra realización de la invención.
La Figura 5A ilustra una vista en perspectiva de despiece de un aparato de tobera usado en el Ejemplo 1.
La Figura 5B ilustra una vista en perspectiva inferior de un pleno usado en el Ejemplo 1.
La Figura 5C ilustra una vista en perspectiva superior de un pleno usado en el Ejemplo 1.
La Figura 5D ilustra una vista en perspectiva lateral de salida de una placa de tobera usada en el Ejemplo 1.
La Figura 5E ilustra una vista en perspectiva lateral de entrada de una placa de tobera usada en el Ejemplo 1.
La Figura 5F ilustra una vista en perspectiva de una condición de fluido usada en el Ejemplo 1.
La Figura 6 es un gráfico de -ln(n/n0) en función del tiempo de residencia de acuerdo con el Ejemplo 1.
La Figura 7 es un gráfico de -ln(n/n0) en función del tiempo de residencia de acuerdo con el Ejemplo 2.
La Figura 8 es un gráfico de -ln(n/n0) en función del tiempo de residencia de acuerdo con el Ejemplo 3.
La Figura 9 es un gráfico de -ln(n/n0) en función del tiempo de residencia de acuerdo con el Ejemplo 4.
La Figura 10 es un gráfico de -ln(n/n0) en función del tiempo de residencia de acuerdo con el Ejemplo 5.
La Figura 11 es un gráfico de -ln(n/n0) en función del tiempo de residencia de acuerdo con el Ejemplo 6.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES ILUSTRADAS Las realizaciones de la invención en general se relacionan con un método para secuestrar dióxido de carbono para un proceso de combinación, por ejemplo, una planta alimentada con carbón. En particular, la invención se relaciona con el aumento de rendimiento importante sobre los procesos de carbonatación de minerales a través del uso de un sistema de transferencia de masa alta y una reacción de oscilación de pH eficiente.
Las realizaciones se refieren a un sistema de captura y secuestro de carbono innovador que resuelve los problemas técnicos, de energía y de viabilidad económica de la carbonatación de C02 y provee el uso beneficioso de CO2 secuestrado. En realizaciones de la invención se usa un sistema de transferencia de masa de alto rendimiento descrito en la Solicitud de Patente Estadounidense N° 12/459.685, titulada "Contactor de Gas y líquido y sistema y método de limpieza de efluentes", presentada el 6 de julio de 2009, que se incorpora por la presente como referencia como si se expusiera en forma completa en la presente. Este contactor de gas y líquido es tres veces menor en tamaño y costos de un sesenta por ciento menores que los sistemas de captura convencionales con el sistema de carbonatación de mineral nuevo.
Una realización de la invención se refiere a un flujo de proceso de secuestro directo. El flujo del proceso de secuestro directo permite el secuestro de dióxido de carbono en un paso, por ejemplo, formando carbonato de calcio o magnesio mediante el contacto de suspensiones acuosas de materiales alcalinos con el gas de combustión que contiene C02 con un contactor de gas y líquido .
Otra realización de la invención se refiere a un método para secuestrar la fase gaseosa que incluye formar una pluralidad de chorros de líquido esencialmente planares, cada uno de dichos chorros de líquido incluye una lámina planar de una solución de suspensión acuosa, la pluralidad de chorros de líquido dispuestos en planos sustancialmente paralelos . Las moléculas de fase gaseosa se pueden proveer y por lo menos una parte de las moléculas de fase gaseosa se puede mineralizar mediante la interacción de transferencia de masa entre las moléculas de fase gaseosa y la suspensión acuosa.
El secuestro tiene lugar en un contactor de líquido y gas. El contactor de líquido y gas se describe con referencia a la Solicitud de Patente Estadounidense N° 12/459.685, titulada "Contactor de Gas y líquido y sistema y método de limpieza de efluentes", presentada el 6 de julio de 2009, que se incorpora por la presente como referencia como si se expusiera en forma completa en la presente. En realizaciones de la invención las moléculas de fase gaseosa incluyen gases de combustión, gas de combustión, dióxido de carbono y combinaciones de ellos. En una realización preferida, las moléculas de fase gaseosa incluyen dióxido de carbono que se debe secuestrar.
En realizaciones de la invención, la suspensión acuosa puede incluir un material sólido y agua. El material sólido incluye un material alcalino tal como silicatos y/o un material alcalino de residuo industrial. Los silicatos pueden ser silicatos de calcio/magnesio, por ejemplo, olivina, wollastonita, y silicatos de serpentina y combinaciones de ellos. El material alcalino de residuos industriales puede incluir por lo menos uno de escoria de acero, polvo de horno de cemento, ceniza, y combinaciones de ellos. En una realización preferida, la solución acuosa incluye un 5% (p/p) a 10% (p/p) de Ca(0H)2- Los sólidos pueden estar en la gama del 1% (p/p) al 20% (p/p) .
En una realización preferida, la solución acuosa también incluye un promotor para la absorción de C02 tal como una amina. La amina puede incluir monoetanol amina, 1 , 4 -piperazindietanol , piperazina, hidroxietilpiperazina y otras aminas que tienen una reacción rápida con dióxido de carbono como se sabe en el arte. En una realización preferida, la solución acuosa puede incluir un inhibidor de corrosión y un agente antiespumante . El inhibidor de corrosión puede incluir metavanadato de sodio (NaVO) y carbonato de cobre (CuC03) . El agente antiespumante puede incluir un antiespumante basado en un compuesto de silicio que incluye polidimetilsiloxano, sílice hidrófobo, glicoles de silicona y otros fluidos de silicona.
En una realización de la invención el contactor de gas y líquido puede incluir también una pluralidad de módulos de operación descritos con referencia a la Solicitud de Patente Estadounidense N° 12/459.685, titulada "Contactor de Gas y líquido y sistema y método de limpieza de efluentes", presentada el 6 de julio de 2009, que se incorpora por la presente como referencia como si se expusiera en forma completa en la presente.
El método cuando el paso de formar un grupo de chorros de líquido con una separación uniforme incluye formar los chorros de líquido planos a una presión de pleno de líquido en la gama de 2 psig a 25 psig. Los chorros de líquido planos incluyen por lo menos uno de los chorros de líquido planos del grupo con un ancho mayor de 1 cm. Por lo menos uno de los chorros de líquido planos del grupo incluye un ancho en la gama de 5 cm a 15 cm, un espesor en la gama de 10 µ?t? a 250 µp?, una longitud en la gama de 5 cm a 30 cm y por lo menos uno de los chorros de líquido planos del grupo tiene una velocidad menor de 15 m/seg.
En una realización preferida, la carbonatación directa en condiciones moderadas es la manera preferida de convertir C02 en carbonatos sólidos. Las reacciones de carbonatación generales son : Ca(OH)2 + C02 CaC03 + H20 Rl Mg(OH)2 + C02 MgC03 + H20 R2 Las suspensiones acuosas que contienen sólidos de hidróxido de magnesio o de escoria de acero se ponen en contacto con el gas de combustión usando un contactor de gas y líquido que se describe con referencia a la Solicitud de Patente Estadounidense N° 12/459.685, titulada "Contactor de Gas y líquido y sistema y método de limpieza de efluentes", presentada el 6 de julio de 2009, que se incorpora por la presente como referencia como si se expusiera en forma completa en la presente. En esta realización, la carbonatación directa del contactor ofrece dos ventajas distinguibles. La primera ventaja es la agitación constante del líquido que promueve las velocidades de disolución de los sólidos. La segunda ventaja es la alta velocidad de renovación de alta superficie que aumenta la velocidad de captura de C02.
La carbonatación avanza en tres pasos, donde el primer paso es la disolución de los sólidos: Mg(OH)2 * Mg2+ + 20H" R3 En esta realización, el hidróxido de sodio se disuelve sustancialmente . Después de que se crean los iones de hidróxido mediante disolución, estos iones reaccionan con el CO2 capturado del gas de combustión: C02 + OH" ¦ HCO3 R4 Después de que el C02 se convierte en el ion de bicarbonato y luego en el ion de carbonato, el ion de carbonato reacciona con un ion de metal y forma un carbonato sólido, por ejemplo, como se muestra en la siguiente reacción: Mg2+ + C032" MgC03 R5 Existen más reacciones y especies involucradas en el proceso de carbonatación además de las representadas por R3-R5, pero para mantener la discusión simple esas reacciones y especies adicionales no están incluidas. Como se mencionó anteriormente, el contactor de gas y líquido de esta invención mejora las velocidades de los procesos de R3 y R4.
En una realización, la velocidad del proceso de disolución (R3) se puede definir como: d[Mg(OH)2] = -k ' $_dS sólidos --k Mg(OH)2]Ec.l dt La velocidad de disolución es proporcional a la superficie total de los sólidos, SSóndos- L¾ constante de la velocidad ksd tiene las unidades de -. Dado que la superficie total de los sólidos, s * cm Ssóiidos, es proporcional al peso de los sólidos en la suspensión, se puede usar otra constante de velocidad de disolución, kd. Esta constante de velocidad de disolución tiene las unidades de — . En s consecuencia, la velocidad del proceso de captura de C02 se puede definir como: Ecuación 2 donde k es el coeficiente de transferencia de masa, S es la superficie interfacial y L 2J es la fuerza impulsora de C02 promedio. Para un porcentaje dado de eliminación de C02 desde el gas de combustión la concentración de C02 promedio en el reactor es proporcional a la concentración de C02 de entrada. El coeficiente de transferencia de masa, k, depende de la concentración del hidróxido. El coeficiente de transferencia de masa no cambia significativamente en la gama de 9 < pH < 13.
Suponiendo que R5 no sea un paso de limitación de la velocidad en el estado estacionario, la velocidad de disolución es igual a la velocidad de captura de C02. La condición del estado estacionario se puede verificar mirando la lectura del medidor del pH. Cuando se alcanzan las condiciones de estado estacionario, el pH permanece constante. La velocidad de disolución es proporcional al porcentaje en peso del hidróxido de magnesio en la suspensión. La velocidad de captura de C02 es proporcional a la concentración de C02 en entrada del reactor. Ajustando el porcentaje en peso de los sólidos en la suspensión y variando la concentración de C02 en la entrada, las condiciones de estado estacionario se pueden lograr y la velocidad de disolución de los sólidos de hidróxido de magnesio se puede medir en forma experimental .
Se realizaron seis Ejemplos de secuestro directo y los detalles y resultados se muestran en la Tabla 1. Los detalles del Ejemplo se muestran a continuación, en los Ejemplos 1-6. El error estadístico sobre los coeficientes de transferencia de masa es menos del 20%. El error sistemático sobre el coeficiente de transferencia de masa se debe principalmente debido a la incertidumbre en la superficie específica del contactor.
Número Descripción Concentración Coeficien e Observación de de C02 de E emplo Transferencia de Masa (cm/s) 1 0 , 1M KOH 3% 0,09 Ensayo de línea solución base 2 KOH 3% 0, 08 0,1M KOH solución a agregado para pH 11,8 mantener el pH constante 3 1% Mg(OH)2 3% 0,07 1% Mg(OH)2 agregado para mantener el pH constante 4 5% g(OH)2 3% 0, 10 pH se mantuvo constante durante todo el ej emplo 5 1% Escoria 3% 0,09 pH se mantuvo de Acero constante durante todo el ej emplo 6 5% Escoria 3% 0, 12 pH se mantuvo de Acero constante durante todo el ej emplo Uno de los parámetros de la disolución de los sólidos alcalinos es el paso de limitación de la velocidad. En los Ejemplos, sólo cuando la concentración de C02 cae al 3% y el porcentaje en peso del hidróxido de magnesio se incrementa al 5%, se alcanza la paridad entre la velocidad de disolución y la velocidad de captura de C02. La velocidad de disolución para la escoria de acero es comparable con la velocidad de disolución del hidróxido de sodio, aún cuando la escoria de acero contiene una cantidad importante de sílice inerte que permite la disolución. El hecho de que las velocidades de disolución para la escoria y el hidróxido de magnesio sean comparables se puede relacionar con el hecho de que la constante del producto de la solubilidad para el hidróxido de magnesio es mucho menor que aquella del hidróxido de sodio .
Otra realización de la invención se refiere a un método para secuestrar la fase gaseosa. El método incluye formar una pluralidad de chorros de líquido esencialmente planares en un contactor de gas y líquido. Cada uno de los chorros de líquido incluye una lámina planar de la solución acuosa con la pluralidad de chorros de líquido dispuestos en planos sustancialmente paralelos. En este método, se provee un gas con moléculas de fase gaseosa, y las moléculas de fase gaseosa se hacen reaccionar por la interacción de transferencia de masa entre las moléculas de fase gaseosa y una solución acuosa para formar una composición reaccionada .
La solución acuosa incluye piperazina y ácido, por ejemplo, piperazina y ácido clorhídrico. En una realización preferida, la relación molar de ácido clorhídrico a piperazina está en la gama de 0,5 a 2. El paso siguiente de este método incluye reaccionar en un reactor de proceso continuo con silicatos para formar los carbonatos . La mineralización incluye hacer reaccionar el material reaccionado y un material alcalino para formar carbonato y mineralizar por lo menos una parte de la composición reaccionada para formar carbonatos en un reactor. En otro paso, por lo menos una parte de la solución acuosa se reclama y recicla dentro del contactor de gas y líquido.
En una realización preferida, el reactor continuo es un reactor de tanque agitado continuamente. El proceso de carbonatación de mineral termodinámicamente favorable usa una amina (por ejemplo, diclorhidrato de piperazina, HN (CH2) 4??· 2HC1 o Pz-2HC1) como se describe con las reacciones (6) y (7) : 2PZ-2HC1 + CaOSi02(s) -> CaCl2 + Si02(s) + H20 + 2 Pz-HCl R6 2Pz¦ HC1 + C02 + CaCl2 + H20 ->CaC03 (s) + 2Pz-2HCl R7 En esta realización, la reacción de extracción de alcalinidad (R6) avanza como se escribió porque el producto de piperazina protonada individualmente es una especie favorecida termodinámicamente para las condiciones de pH de este paso. La reacción de carbonatación (R7) avanza como está escrito porque el producto piperazina protonada doblemente es una especie favorecida termodinámicamente para las condiciones de pH de este paso. En general, la reacción de la conversión de silicato en carbonato es exotérmica con ??=-87 kJ/mol y AG=-44 kJ/mol. Una de las ventajas importantes de la composición química de la carbonatación basada en el uso de PZ es que S0X (o N0X) no se debe éliminar por separado. A través del análisis y de los Ejemplos se ha demostrado que las mejoras importante en el proceso de secuestro y captura es eficiente de energía y efectivo de costo.
Ahora se hará referencia en detalle a una realización de la presente invención, uno de cuyos ejemplos se ilustra en los dibujos adjuntos.
La Figura 1 ilustra un diagrama de bloques de un sistema para producir un chorro plano de acuerdo con una realización de la invención .
Con referencia a la Figura 1, un contactor de gas y líquido se ilustra generalmente como el número de referencia 100. El contactor de gas y líquido es usa en realizaciones de la invención para procesos de mineralización directa e indirecta. El contactor de gas y líquido incluye una entrada de líquido y una entrada de gas. El contactor de gas y liquido se ilustra generalmente como el número de referencia 100. En esta realización, se utiliza una configuración de flujo transversal, el gas fluye de izquierda a derecha a través del contactor 100. El líquido entra en la parte superior 102 del contactor 100 a través del pleno de entrada 104 y se empuja a través de las placas de tobera 106 en la parte superior de la cámara de contacto 108. En esta realización, una unidad de estabilidad está conectada a la placa de tobera y configurada para reducir la inestabilidad de los chorros formados desde el contactor de gas y liquido.
Los chorros de líquido planos sustancialmente estables se forman con las toberas y fluyen hacia abajo a través de la cámara. El gas fluye de izquierda a derecha en el sistema ilustrado en la Figura 1 entre los chorros paralelos, donde tiene lugar la transferencia de masa, luego a través del eliminador de niebla de caída de presión baja 110, y en la salida 112 desde la entrada 113. El líquido se recoge a través de una rejilla contra las salpicaduras 112 en el fondo del contactor, se trata según sea necesario, y posiblemente se recicla. El submódulo de rejilla contra las salpicaduras 112 es una rejilla con perforaciones con una forma para recibir los chorros planos. La protección contra las salpicaduras o el separador de fluido de gas también está configurada para minimizar sustancialmente la salpicadura hacia atrás de líquido en operación. Las perforaciones de la rejilla contra las salpicaduras 112 pueden estar en ángulo ligeramente hacia las salidas 114 y/o 116 del pleno de salida de captura de líquido 118 para contribuir a la salida del fluido sin la aplicación de presión al fluido. El aparato puede incluir diferentes módulos y toberas y se describen con referencia a la Solicitud de Patente Estadounidense N° 12/459.685, titulada "Contactor de Gas y líquido y sistema y método de limpieza de efluentes", presentada el 6 de julio de 2009, que se incorpora por la presente como referencia como si se expusiera en forma completa en la presente.
La Figura 2 ilustra un proceso de secuestro directo de acuerdo con otra realización de la invención.
En esta realización, el proceso de secuestro directo se describe con referencia a tres Secciones. La Sección 1 incluye un contactor de gas y líquido 202, una entrada de gas 204, una entrada de fluido 206, una salida de fluido 208 y una salida de gas 210. El contactor de gas y líquido 202 se opera en condiciones para formar carbonatos, por ejemplo, carbonato de calcio o magnesio mediante le contacto de suspensiones acuosas en la entrada 206 que contiene materiales alcalinos con el gas de combustión desde la entrada de gas 204 con el contactor de gas y líquido 202. El gas de combustión puede ser desde una central de energía de carbón u otro proceso industrial e incluye contaminantes para secuestrar. En esta realización, se incluye dióxido de carbono en el gas de combustión y se mineraliza como se describe en la presente en un proceso directo, por ejemplo un proceso de un paso con el contactor de gas y líquido 202.
En esta realización, los materiales alcalinos pueden incluir hidróxido de magnesio, hidróxido de calcio, escoria de acero, cemento y polvo de horno de cemento, ceniza, y una combinación de ellos. Los sólidos alcalinos se pueden preparar moliendo las materias primas alcalinas hasta que el tamaño de las partículas sea suficientemente pequeño para proveer la buena conversión en carbonatos .
La Sección 2 incluye un aparato para hacer que las materias primas alcalinas sean adecuadas para el proceso de carbonatación de minerales. La corriente de materias primas 212 entra el sistema de trituración 214 que incluye un aparato de trituración conocido en el arte. La materia prima puede incluir materiales alcalinos tales como hidróxido de magnesio, hidróxido de calcio wollastonita, escoria de acero, polvo de horno de cemento y similares. Antes de la trituración, la materia prima se puede haber aplastado para hacerla aceptable para el sistema de trituración. El material molido entra al sistema de clasificación por tamaño 216 a través de la corriente 218. El sistema de clasificación de tamaño puede ser un ciclón o cualquier otro sistema capaz de separar los sólidos molidos por tamaño como se sabe en el arte. Los sólidos de tamaño más pequeño (tamaño de malla 200 o menor) se envían al paso de pretratamiento adicional 218 a través de la corriente 220. Los sólidos de un tamaño más grande se envían de regreso al sistema de trituración 214 a través de la corriente 222. El paso de pretratamiento adicional 218 puede comprender la separación magnética, el calentamiento de los sólidos o cualquier otro paso que puede aumentar la velocidad de disolución de los materiales alcalinos. Los sólidos alcalinos molidos se envían a un mezclador 224.
La Sección 3 incluye un sistema de separación de sólidos 228 que tiene una entrada 208 que es la salida de fluido 208 del contactor de gas y líquido 202 y una salida 230 que incluye productos de la reacción de sólidos y una corriente de líquido 232 enviada al mezclador 224.
El sistema de separación de sólidos 228 incluye un sistema de deshidratación tal como un filtro de cinta o una prensa de filtro y un sistema para concentrar el sólido a un nivel óptimo para la operación del sistema de deshidratación . El sistema para la concentración de sólidos puede ser un sistema basado en la gravedad tal como un tanque de espesamiento o de sedimentación. Alternativamente, el sistema para la concentración de sólidos puede ser un hidrociclon.
El mezclador 224 mezcla el líquido de la corriente de líquido 232 y los sólidos alcalinos y forma una suspensión acuosa deseada que sale en la corriente 206. Alternativamente, la corriente de líquido 232 y la corriente de sólidos 226 se pueden mezclar en el sistema de captura 202.
La Figura 3 ilustra un proceso de secuestro indirecto de acuerdo con otra realización de la invención. En esta realización, el proceso de secuestro indirecto se describe con referencia a tres Secciones. La Sección 1 incluye un contactor de gas y líquido 302, una entrada de gas 304, una entrada de fluido 310, una salida de fluido 308 y una salida de gas 306. El contactor de gas y líquido 302 se opera en condiciones para hacer reaccionar un gas de combustión, por ejemplo, que contiene dióxido de carbono, para formar una molécula reaccionada que captura dióxido de carbono. El gas de combustión puede provenir de una central de energía de carbón u otro proceso industrial e incluir contaminantes para secuestrar. En esta realización, la entrada de fluido 310 incluye diclorhidrato de piperazina.
La Sección 2 incluye un aparato para hacer que las materias primas alcalinas sean adecuadas para el proceso de carbonatación de mineral. La corriente de materias primas 312 entra en el sistema de trituración 314 que incluye un aparato de trituración que se conoce en el arte. La materia prima puede incluir silbatos de calcio y magnesio, así como escoria de acero y/u otros materiales alcalinos. Antes de la trituración, la materia prima puede tener que ser aplastada para hacerla aceptable para el sistema de trituración. El material triturado entra en el sistema de clasificación por tamaño 316 a través de la corriente 318. El sistema de clasificación por tamaño 316 puede ser un ciclón o cualquier otro sistema capaz de operar los sólidos molidos por tamaño como se sabe en el arte. Los sólidos de tamaño más pequeño (tamaño de malla 200 o menos) se envían al paso de pretratamiento adicional 318 a través de la corriente 320. Los sólidos de mayor tamaño se envían de regreso al sistema de trituración 314 a través de la corriente 322. El paso de pretratamiento adicional 318 puede comprender la separación magnética, el calentamiento de sólidos o cualquier otro paso que pueda aumentar la velocidad de disolución de los materiales alcalinos. Los sólidos alcalinos triturados se envían a la Sección 3 a través de la corriente 326.
La Sección 3 incluye un reactor de lotes 324 para formar carbonatos y el reciclado de piperazina que se envía al contactor de gas y líquido 302 a través de la corriente 310. El reactor de lotes también recibe sólidos alcalinos a través de la corriente 316. En esta realización, los materiales alcalinos pueden incluir hidróxido de magnesio, hidróxido de calcio, escoria de acero, polvo de horno de cemento, ceniza y combinaciones de ellos.
[0001] En un reactor continuo la carbonatación de mineral termodinámicamente favorable que usa una amina (por ejemplo, diclorhidrato de piperazina, HN (CH2) 4NH- 2HC1 o Pz-2HC1) se describe mediante las reacciones (8) y (9) : 2PZ-2HC1 + CaO-Si02(s) - CaCl2 + Si02(s) + H20 + 2 Pz-HCl R8 2PZ-HC1 + C02 + CaCl2 + H20 ->CaC03 (s) + 2PZ-2HC1 R9 En esta realización, la reacción de extracción de alcalinidad (R8) avanza como se escribió porque el producto piperazina protonada individualmente es una especie favoricida termodinámicamente para las condiciones de pH de este paso. La reacción de carbonatación (R9) avanza como se escribe porque el producto piperazina protonada doblemente es una especie favorezida termodinámicamente por las condiciones de pH de este paso. En general, la reacción de la conversión de silicato en carbonato es exotérmica con ??=-87 kJ/mol y AG=-44 kJ/mol . Una de las ventajas importantes de la composición química de carbonatación basada en el uso de PZ es que S0X (o NOx) no se tendrá que eliminar por separado. A través del análisis y de los Ejemplos se ha demostrado que las mejoras importantes del proceso de captura y secuestro son eficientes de energía y efectivas de costo .
En una realización, se usa piperazina debido a sus propiedades termodinámicas de piperazina. Por ejemplo, los altos coeficientes de transferencia de masa y la alta capacidad de C02 permiten el tamaño reducido del contactor de gas y líquido 302 comparado con un proceso directo. Además, la operación con piperazina deriva en un derrame de solvente reducido y en consecuencia excelente estabilidad térmica y costo de elaboración del solvente. También hay una cinética de disolución de material rápida. Además, las soluciones acuosas que contienen piperazina se pueden separar en las fases rica en piperazina y rica en sal. Las propiedades de separación de fases de soluciones que contienen piperazina también pueden usarse para realizar la precipitación de calcita en una forma controlada que en consecuencia mejora la robustez del proceso. También se pueden usar otras aminas o una mezcla de aminas para el proceso de carbonatación de minerales .
Finalmente, como el costo de la elaboración del solvente es un aspecto importante para cualquier sistema este parámetro se debería tener en cuenta. Debido a la baja presión de vapor la pérdida de piperazina debido al arrastre hacia en el gas de combustión es mínima y también las pérdidas debido a la salida de la piperazina con los sólidos también es mínima. Es decir, la piperazina se puede reciclar rápidamente.
La Figura 4 ilustra un proceso de secuestro de acuerdo con otra realización de la invención.
La Figura 4 es un flujo del proceso para el proceso de carbonatación de mineral para eliminar el dióxido de carbono de la corriente de gas, por ejemplo de una central alimentada por carbón. Con referencia a la Figura 4, el flujo de proceso incluye diez secciones.
La Sección 1 es un sistema de acondicionamiento de gas de combustión opcional. Con referencia a la Sección 1, incluye una entrada 402 del gas de combustión dentro de un intercambiador de calor opcional/enfriador 404 y una salida 406. El sistema de acondicionamiento de gas de combustión recibe un gas de entrada que ya puede haber tenido algún procesamiento, por ejemplo, un procesamiento para eliminar gases ácidos tales como S02, HC1 y similares. El intercambiador de calor/enfriador 404 es opcional porque depende de los constituyentes de gas de entrada y la composición química del absorbente como se sabe en el arte, por ejemplo, amoníaco/carbonato de amonio necesitaría un enfriador. El gas de combustión se ha enfriado y depurado de S02/ por ejemplo, desde un sistema de contactor (no se muestra) de acuerdo con una realización de la invención. En esta realización, el gas de combustión 402 contiene contaminantes tales como C02, N2, H20, 02 y otras trazas de gases.
El gas de combustión fluye a través del sistema de acondicionamiento de gas (Sección 1) al depurador de C02 (Sección 2) donde se elimina una fracción importante del C02 de la corriente mediante el contacto con el solvente.
La Sección 2 es un bucle de absorbente de C02. Con referencia a la Sección 2, el bucle de absorbente incluye el contactor de gas y líquido 408 y un tanque de captación 410. El contactor de gas y líquido es un contactor de gas y líquido que se describe en la Solicitud de Patente Estadounidense N° 12/459.685, titulada "Contactor de Gas y líquido y sistema y método de limpieza de efluentes", presentada el 6 de julio de 2009, que se incorpora por la presente como referencia como si se expusiera en forma completa en la presente. Un intercambiador de calor/enfriador 412 de la Sección 5 es un componente opcional. Nuevamente, el intercambiador de calor/enfriador 410 es opcional ya que depende de los constituyentes del gas de entrada y la composición química del absorbente que lo sabrá un experto en el arte. En esta realización, el contactor de gas y líquido está conectado a una salida 406 de la Sección 1. El contactor de gas y líquido 408 está conectado a un tanque de captación 410 y a un intercambiador de calor/enfriador 412 (Sección 5) como parte del bucle de reciclado .
Durante la operación, el gas de combustión que contiene C02 se dirige a través de una entrada 424 del contactor de gas y líquido 408 y se raspa de una parte del C02. El bucle de absorbente de C02 de la Sección 2 incluye diferentes valores y bombas necesarias para el flujo apropiado y el reciclado del líquido y la operación que se conoce en el arte. Después del contacto del gas en el contactor 408, la solución de absorbente ahora transporta una cantidad adicional de C02 al tanque de captación 410 como parte del bucle de recirculación.
En esta realización, los requisitos de energía del bucle de absorbente de C02 se manipulan mediante el intercambiador de calor/enfriador 412 de la Sección 5. La composición química descrita en la presente, usando carbonato de amonio, aminas, o alcanolaminas , absorbe C02 más preferentemente cuando se enfría por debajo de la temperatura del gas de combustión observada en sistemas típicos. En consecuencia, si es necesario, el intercambiador calor/enfriador 412 de la Sección 5 provee esa capacidad de refrigeración para mantener las condiciones de operación óptimas de la solución de absorbente.
La Sección 3 es un bucle de raspador de C02. La Sección 3 incluye una entrada 416 conectado al intercambiador de calor/enfriador 418 que tiene una salida 420 y 422. La salida 422 está conectada a un contactor de gas y líquido 408 a través del bucle de reciclado .
La Sección 4 es un bucle de absorbente de amoníaco o amina. La Sección 4 está diseñada para capturar el derrame de amoníaco o amina en el gas de de combustión después de que sale del absorbente de C02 408. Éste puede ser un problema particular con NH3, según la temperatura de la solución de absorbente (más fría deriva en menos derrame) . Este bucle incluye un contactor de gas y líquido 426 conectado a la entrada 424. Nuevamente, el contactor de gas y líquido se describe en la Solicitud de Patente Estadounidense N° 12/459.685, titulada "Contactor de Gas y líquido y sistema y método de limpieza de efluentes" , presentada el 6 de julio de 2009, que se incorpora por la presente como referencia como si se expusiera en forma completa en la presente.
El contactor de gas y líquido 426 incluye una salida conectada al tanque de captación 430, al bucle de reciclado y a una salida 432. Si una amina, tal como una piperazina o alcanolamina, se usa como la solución de absorbente, hay menos necesidad de la Sección 4, por lo tanto la implementación de dicha sección se determinaría a través del examen de los requisitos y temperaturas del proceso general . Esta Sección 4 es opcional ya que las aminas de peso molecular menor pueden derramarse y puede ser ventajoso capturarlas mientras que las aminas de peso molecular más alto pueden no derramarse y en consecuencia, puede no ser necesario procesarlas. La salida 432 se puede dirigir a una pila de gas de combustión 434 que tiene una salida 436.
La Sección 6 describe la precipitación de carbonato de mineral en el reactor de precipitación 438. El reactor de precipitación 438 es un tanque de agitación continua conocido en el arte. En este reactor 438, la corriente 420 rica en el ion de carbonato, se mezcla con la corriente 456 rica en el ion de calcio. Con tiempo de residencia suficiente, se forma el carbonato de calcio del reactor de precipitación y la corriente de líquido 440 que contiene carbonato de calcio precipitado se envía al sistema separación 442.
La Sección 7 describe la separación de sólidos desde la corriente de líquido en el sistema de separación 442. La separación se puede realizar mediante numerosos métodos que incluyen un filtro de cinta y una prensa de filtro. En particular, el sistema de separación puede incluir un filtro de cinta para la operación continua. El sistema de separación 442 puede incluir métodos para proporcionar la concentración óptima de sólidos al filtro de cinta o a la prensa de filtro. Estos métodos pueden incluir tanques de espesamiento o algún otro tipo de métodos de sedimentación por gravedad. Alternativamente o en conjunto con la gravedad, se pueden usar hidrociclones de sedimentación para proveer la concentración óptima de sólidos hacia el filtro de cinta o la prensa de filtro. El sistema de separación 442 también puede incluir métodos para lavar sólidos para reducir las pérdidas de aminas. La corriente de sólido 444 que contiene principalmente carbonato de calcio sólido con el agua residual se usa como relleno sanitario o se usa para la fabricación del cemento. La corriente líquida 446 se envía al extractor de alcalinidad 450. El extractor de alcalinidad 450 es un reactor de agitación continua que se conoce en el arte.
La Sección 8 describe la extracción de alcalinidad del mineral alcalino tal como wollastonita o de subproductos industriales alcalinos tales como escoria de acero, polvo de horno de cemento, etc. En el reactor de extracción de alcalinidad 450 la corriente de líquido 446 y la corriente de sólido 474 se mezclan. El reactor de extracción de alcalinidad incluye un mezclador y un calentador. El mezclador y el calentador contribuyen a acelerar la velocidad de la disolución. La alcalinidad disuelta es transportada por la corriente 452 y la corriente 448 contiene sólidos inertes tales como sílice y materiales no disueltos. La corriente 452 se envía al separador de fases 454 donde el cloruro de calcio' se separa de la amina. La corriente de cloruro de calcio 456 se envía al reactor de precipitación 438 y la corriente de amina se envía al absorbente de C02 a través de la corriente 458.
La Sección 9 describe la separación de la corriente 452 a las corrientes rica en calcio y rica en aminas. Esto se puede realizar para piperazina como se describe en Cullinane, Termodinámica y Cinética de Piperazina Acuosa con Carbonato de Potasio para la Absorción de Dióxido de Carbono, páginas 167-171, Disertación, La Universidad de Texas en Austin, (2005) , que se incorpora por la presente como referencia como si se expusiera en forma completa en la presente. En el paso de extracción de alcalinidad, el pH del líquido se incrementa haciendo a la piperazina menos soluble. La reducción de la temperatura posterior provocará que la piperazina precipite desde el líquido o se separe como una fase líquida. En consecuencia, el sistema de separación de fases deberá incluir medios para reducir la temperatura del líquido y para la separación física de las fases rica en piperazina y rica en sal. La temperatura del líquido se puede reducir usando un intercambiador de calor. Potencialmente, el intercambiador de calor usado para la separación de fases se puede combinar con el intercambiador de calor 418. La separación física de las fases rica en piperazina y rica en sal se puede realizar mediante métodos estándar. Si la piperazina precipita como un hexahidrato de piperazina sólido, luego un sistema similar a aquel descrito en la Sección 7 se puede usar como un dispositivo mecánico para realizar la separación de fases. Secuencialmente , la piperazina se puede redisolver y enviar a través de la corriente 458 al sistema de captura de C02. Si la piperazina se separa como una fase líquida, las fases rica en piperazina y rica en sal se pueden separar mediante métodos estándar. Específicamente, se pueden usar métodos usados para la separación de las fases orgánicas de las acuosas. Más específicamente, se pueden usar sistemas para la separación del aceite y el agua como un dispositivo mecánico para realizar la separación de fases.
La Sección 10 describe los métodos para hacer que las materias primas alcalinas sean adecuadas para el proceso de carbonatación de minerales. La corriente de materias primas 460 entra al sistema de trituración 462 que incluye un aparato de trituración conocido en el arte. Antes de lá trituración, la materia prima puede tener que ser aplastada para hacerla aceptable para el sistema de trituración. El material triturado entra al sistema de clasificación por tamaño 468 a través de la corriente 464. El sistema de clasificación por tamaño puede ser un ciclón o cualquier otro sistema capaz de separar los sólidos modios por tamaño. Los sólidos de tamaño más pequeño (tamaño de malla 200 o menos) se envían al paso de pretratamiento 472 a través de la corriente 470. Los sólidos de mayor tamaño se envían de regreso al sistema de trituración 462 a través de la corriente 466. El paso de pretratamiento adicional 472 comprende la separación magnética, el calentamiento de sólidos o cualquier otro paso que pueda aumentar la velocidad de disolución de los materiales alcalinos .
La operación del sistema está en la Figura 4 ahora descrita. Este sistema se usa para la' carbonatación de mineral de C02 y otros constituyentes del gas de combustión para formar carbonatos de calcio mediante la reacción con materiales alcalinos que contienen calcio. En esta realización, la reacción general se describe mediante la siguiente reacción: CaSi03 + C02 ~> CaC03 + Si02 En esta realización, el dióxido de carbono C02 entra en el proceso de mineralización a través de la corriente 402. El material alcalino entra al proceso a través de la corriente 460. El producto carbonato de calcio sale del sistema a través de la corriente 444. El producto carbonato de calcio precipitado es de una calidad suficiente para usarlo en sistemas de desulfuración de gas de combustión de piedra caliza u otras aplicaciones tales como aditivos de pintura conocidos en el arte. El sílice y el material de alimentación alcalino sin reaccionar sale del proceso de mineralización a través de la corriente 448.
El gas de combustión fluye a través del sistema de acondicionamiento de gas (Sección 1) dentro del depurador de C02 (Sección 2) donde se elimina una fracción importante del C02 desde la corriente mediante el contacto con un. solvente, por ejemplo, clorhidrato de piperazina. El gas de combustión que sale del depurador de C02 se envía a través del depurador opcional (Sección 4) para raspar todos los vapores de amina arrastrados en el gas de combustión durante el proceso de depuración de C02. Según los requisitos de material se pueden necesitar pasos de acondicionamiento de gas de combustión adicionales, que tienen lugar en el bloque 434.
El bucle de flujo de solvente incluye las corrientes 416, 420, 440, 446, 452, 458 y 422. El solvente que entra en contacto con la alta concentración de C02 (corriente rica 416) entra al subsistema de procesamiento de solvente comprendido por las Secciones 6-9. Después de que el solvente fluye a través del sistema de procesamiento de solvente el solvente que contiene una baja concentración de C02 (corriente pobre 422) se envía de regreso al contactor de gas y líquido de C02.
El solvente acuoso contiene una base débil (amina) un ácido fuerte (HC1) . La proporción del ácido a la base varía durante todo el proceso. La relación más alta del ácido a la base está en la corriente 446 antes del paso de extracción de alcalinidad 450. La relación más baja del ácido a la base está después del paso de extracción de alcalinidad en la corriente 452.
EJEMPLOS Ejemplo 1 En el Ejemplo 1, se utilizó un aparato de ensayo de grupo de toberas de escala pequeña para cuantificar la transferencia de masa de diferentes compuestos químicos en condiciones de operación normales. Éste es un ejemplo de mineralización directa cuando la solución de KOH usada en el contactor de gas y líquido se une directamente al C02 desde el gas de flujo transversal con un contactor de gas y líquido que utiliza una placa de tobera.
Con referencia a las Figuras 5A-5B y 6A-6D, un aparato de tobera se ilustra en general como número de referencia 500. El aparato de tobera incluye una cubierta de pleno 502, un acondicionador de flujo 504 y una placa de tobera 506. El aparato de tobera se usa en un contactor de gas y líquido para formar una pluralidad de chorros de líquido.
La cubierta de pleno 502 incluye un pleno 508 y una entrada de líquido 510. El pleno está hecho con cloruro de polivinilo (PVC) . Un manómetro (no se muestra) está dispuesto para medir la presión del fluido dentro de un pleno 508 arriba de una placa de tobera 506. El pleno es una cámara sellada arriba de la placa de tobera 506 y tiene dimensiones de 142 mm de ancho por 76 mm de alto por 6,4 mm de profundidad. La placa de tobera 506 incluye cuatro bancos de tobera 512, 514, 516 y 518. En esta configuración cada banco de tobera incluye 12 toberas, 506. Cada tobera está separada por una distancia uniforme, la distancia entré las toberas es de 4 mm. La distancia entre los bancos de tobera 512, 514, 516 y 518 es uniforme. En este ejemplo, la distancia entre los bancos de tobera es de 3 cm.
En esta realización, las toberas se forman fresando las toberas en una placa de acero inoxidable de 316L. El fresado se realizó con una máquina de CNC . El lado de entrada de la tobera se muestra en la Figura 5E y el lado de salida se muestra en la Figura 5D. Cada banco de tobera (504, 506, 508, 510) se fresó en una placa de acero inoxidable. Del lado de la placa se usó una fresa esférica para cortar acanaladuras que se extendieron 5,5 mm dentro de la placa, que se muestra en la FIG. 5E (504, 506, 508, 510) . El lado opuesto (FIG. 5D) de la placa 502 se fresó dejando 4 filas arriba de los canales. Una acanaladura con forma de V se cortó a través de la fila, a una profundidad de 0.14 cm que derivó en la formación de las toberas.
Además, un acondicionador de flujo 504 está insertado en el pleno. El acondicionador existe para suministrar el líquido a las toberas a lo largo de un camino que es perpendicular a la superficie de las toberas. El acondicionador de flujo 504 tiene cuatro canales (520, 522, 524, 526) que están en línea con cuatro bancos de tobera 504, 506, 508, 510 de la placa de tobera 502. La altura de los canales de flujo es de 10,4 mm y el ancho de cada canal es de 6,4 mm.
El propósito de este Ejemplo es determinar el coeficiente de transferencia de masa para 0 , 1M solución de KOH usada para mineralizar dióxido de carbono. En Ejemplos previos (no se muestra) el coeficiente de transferencia de masa para 0 , 1M solución de KOH era 0,1 cm/s. En consecuencia, en este Ejemplo el coeficiente de transferencia de masa deberá ser también 0,1 cm/s.
En este Ejemplo, la concentración de C02 fue 3& (v/v) para mantener el pH constante durante un período de tiempo más prolongado. Esto contribuyó a resultados de transferencia de masa más precisos. Este Ejemplo usó 0 , 1 solución de KOH que se transfirió dentro del tanque de captación (no se muestra) y los chorros se colocaron con una presión de pleno de 20 psi. El gas de CO2 al 3% se envió a través del espectrómetro de Infrarrojo de Transformada de Fourier (FTIR) a diferentes velocidades de flujo y se registró la absorción de referencia. La Tabla 2 siguiente muestra las muestras extraídas con absorción de referencia. El número de onda usado para medir la absorción fue 2308,636 cnf1. La absorción de referencia se registró para cada velocidad de flujo individual para una mejor precisión debido al método usado para diluir la concentración de C02 al 3%.
TABLA 2: ABSORCIÓN OE REFERENCIA PARA 3% DE FLUJO DE GAS DE C02 El gas de C02 luego fluyó transversalmente con 0 , 1M solución de KOH a velocidades de flujo diferentes. Las velocidades de flujo de C02 y sus niveles de absorción de FTIR correspondientes se registraron. La Tabla 3 muestra las muestras extraídas con la absorción de referencia. El número de onda usado para medir la absorción fue 2308,636 cm"1.
TABLA 3: ABSORCIÓN DE C02 MEDIDA CON DIFERENTES FLUJOS DE C02 Usando los datos de las Tablas 2 y 3 precedentes, el coeficiente de transferencia de masa se calculó usando la Ecuación 3 : -ln(n/n0)=k · a3 · t Ec . 3 donde n es el nivel de absorción medido mientrs fluye transversalmente con la solución de KOH, n0 es la absorción de referencia con un flujo del 3% de C02, y t es el tiempo de residencia para el gas a través del paquete de chorros. Luego, el gráfico del -ln(n/n0) en función del tiempo de residencia dio una pendiente de kas en unidades de s"1. En la ecuación, k es el coeficiente de transferencia de masa (cm/s), as (cm"1) es la superficie específica del paquete de chorros, y t es el tiempo (segundos) . La superficie específica que se está usando para el paquete de chorros se midió que era de 3 cm"1. Usando esta superficie específica se puede calcular el coeficiente de transferencia de masa.
La Figura 7 es un gráfico de -ln (n/n0) en función del tiempo de residencia de acuerdo con el Ejemplo 1. En este gráfico, la pendiente de la línea se determinó graficando los tres puntos de datos de absorbencia. La pendiente fue el producto del coeficiente de transferencia de masa y la superficie específica del paquete de chorros. Dividiendo por la superficie específica (3 cm"1) da un coeficiente de transferencia de masa de 0,09 cm/s. Por consiguiente, este valor es cercano a lo que se supuso basado en las mediciones del pasado. En este Ejemplo, el pH de 0,1M solución de KOH también permaneció constante durante todo el ensayo debido a la concentración más baja de C02.
Ejemplo 2 En el Ejemplo 2, se formó un grupo de chorros con un aparato de soporte de ensayo como se describió en el Ejemplo 1. Éste es un ejemplo de mineralización directa ya que la solución de KOH usada en el contactor de gas y líquido se une directamente al C02 desde el gas de flujo transversal. Cuando se agrega Mg(0H)2 al agua, el pH de la solución es 11,8. Esto permitirá una comparación directa de la velocidad de disolución entre KOH y Mg(OH)2. Teóricamente, la velocidad de disolución del Mg (OH) 2 es el paso de limitación de la velocidad en el sistema y si aumentamos la concentración del Mg(OH)2 nuestra utilización aumentará. Sin embargo, una mezcla de g(OH)2 y agua forma una suspensión, de manera que se necesita aumentar la concentración lo suficientemente alta para obtener la buena utilización, pero no obstruir los chorros. La concentración de C02 fue del 3% para mantener el pH constante durante un período de tiempo más prolongado. Esto contribuirá a resultados de transferencia de masa más precisos.
La solución se transfirió al tanque de captación y los chorros se colocaron con una contrapresión de 20 psi. El gas de C02 al 3% fluyó transversalmente a velocidades de 5 SLM a 20 SLM y se envió a través del FT-IR donde se registró la absorción de referencia. La absorción de referencia se registró para cada velocidad de flujo individual para una mayor precisión debido al método usado para diluir la concentración de C02 al 3% para mantener el pH constante durante un período de tiempo más prolongado. Esto contribuyó a resultados de transferencia de masa más precisos.
En este Ejemplo, se agregó KOH a 5 galones de agua hasta que el pH fue estacionario a 11,8. La solución se transformó dentro del tanque de captación (no se muestra) y los chorros se colocaron con una presión de pleno de 20 psi. El gas de C02 al 3% se envió a través del FTIR a velocidades de flujo diferentes donde se registró la absorción de referencia. La Tabla 4 siguiente muestra las muestras extraídas con la absorción de referencia. El número de onda usado para medir la absorción fue 2308,636 cm"1. La absorción de referencia se registró para cada velocidad de flujo individual para una mejor precisión debido al método usado para diluir la concentración de C02 al 3%.
TABLA 4: ABSORCIÓN DE REFERENCIA PARA 3% DE FLUJO DE GAS DE C02 El 3% de gas de C02 luego fluyó transversalmente con la solución de KOH a diferentes velocidades de flujo. Las velocidades de flujo de C02 y sus niveles de absorción de FTIR correspondientes se registraron. La Tabla 5 siguiente muestra las muestras extraídas con la absorción de referencia. El número de onda usado para medir la absorción fue 2308,636 cm"1.
TABLA 5: ABSORCIÓN DE C02 MEDIDA CON DIFERENTES FLUJOS DE GAS DE C02 Como se discute con referencia al Ejemplo 1, usando los datos de las Tablas 4 y 5 y la Ecuación 3 se puede calcular el coeficiente de transferencia de masa. La Figura 8 es un gráfico de -ln(n/n0) en función del tiempo de referencia de acuerdo con el Ejemplo 3. En este gráfico, la pendiente de la línea se determinó graficando cuatro puntos de datos de absorbencia, la pendiente fue el producto del coeficiente de transferencia de masa y la superficie específica del paquete de chorros. En este Ejemplo, se halló que la pendiente era 0,2328 s"1. La división por la superficie específica de 3 cm"1 da un coeficiente de transferencia de masa de 0,08 cm/s. Con estos parámetros los datos de transferencia de masa de este Ejemplo ahora se puede comparar directamente con los ensayos de Mg(OH)2.para determinar si la velocidad de disolución del Mg(OH)2 es la reacción de limitación para la captura de C02.
Ejemplo 3: En el Ejemplo 3, se formó un grupo de chorros con un aparato de soporte de ensayo como se describe en el Ejemplo 1. En este Ejemplo, se utilizó una solución del 1% (p/p) de solución de Mg(OH)2 que tenía un pH de 11,8. La mineralización directa se realizó cuando la solución de Mg(OH)2 se usa en el contactor de gas y líquido y se une directamente al C02 desde el gas de flujo transversal. Cuando se agrega Mg(OH)2 se agrega a agua, el pH de la solución es 11,8. En consecuencia, esto permitirá una comparación directa de la velocidad de disolución entre KOH (ejemplo 2) y Mg(OH)2. Teóricamente, la velocidad de disolución del Mg(OH)2 es el paso de limitación de la velocidad en el sistema y si la cantidad del Mg (OH) 2 se incrementa la utilización aumentará. Sin embargo, una mezcla de Mg(OH)2 y agua forma una suspensión, de manera que no es necesario aumentar la concentración lo suficientemente alto para obtener la utilización buena, pero no obstruir las toberas de chorros. La concentración del C02 fue 3% para mantener el pH constante durante un período de tiempo más prolongado. Esto contribuyó a resultados de transferencia de masa más precisos. 181 g de Mg (OH) 2 se agregó a 5 galones de agua para elaborar un 1% de solución que se usó en este Ejemplo. Los sólidos se tamizaron a través de un tamaño de malla de 200 que dio un tamaño de las partículas de 75 micrones. La solución se transfirió al tanque de captación (no se muestra) y los chorros se colocaron con una presión de pleno de 20 psi.
El gas de C02 se colocó a través del FTIR a diferentes velocidades de flujo donde se registró la absorción de referencia. La Tabla 6 siguiente ilustra muestras extraídas con la absorción de referencia. El número de onda usado para medir la absorción fue 2308,636 era"1, La absorción de referencia se registró para cada velocidad de flujo individual para una mayor precisión debido al método usado para diluir la concentración de C02 al 3%.
TABLA 6: ABSORCIÓN DE EFERENCIA PARA 3% DE FLUJO DE GAS DE C02 FTIR Archivo N° Velocidad de flujo Absorción de C02 (SLM) 5 5 0, 625 6 5 0,616 13 10 0, 543 14 10 0, 541 17 15 0,451 18 15 0,448 21 20 0,315 22 20 0,332 El 3% de gas de C02 luego fluyó transversalmente con 1% de solución de Mg (OH) 2 a velocidades flujo diferentes. Las velocidades de flujo de C02 y se registraron sus niveles de absorción de FTIR correspondientes. La Tabla 7 siguiente ilustra muestras extraídas con la absorción de referencia. El número de onda usado para medir la absorción fue 2308,636 cm"1.
TABLA 7: ABSORCIÓN DE C02 MEDIDA CON DIFERENTES FLUJOS DE GAS DE C02 Usando los datos precedentes el coeficiente de transferencia de masa se puede calcular usando la Ecuación 3 como se discutió con referencia al Ejemplo 1. La Figura 9 es un gráfico de -ln(n/n0) en función del tiempo de residencia de acuerdo con el Ejemplo 3. En este gráfico, la pendiente de la línea se determinó graficando tres puntos de datos de absorbencia, la pendiente fue el producto del coeficiente de transferencia de masa y la superficie específica del paquete de chorros. En este Ejemplo, la pendiente del gráfico se halló que era 0,2064 s"1. La división de la superficie específica 3 cm"1 da un coeficiente de transferencia de masa de 0,07 cm/s .
Este coeficiente de transferencia de masa es menor que el coeficiente de transferencia de masa de la solución de KOH al mismo pH, en consecuencia, lo cual indica que la velocidad de disolución es más alta en la solución de KOH. Si la velocidad de disolución de Mg(OH)2 es la reacción de la limitación en el sistema de captura de C02 debería haber un aumento en el coeficiente de transferencia de masa y en consecuencia la utilización cuando se incrementa la concentración de Mg(OH)2.
Este Ejemplo muestra que es posible hacer correr suspensiones acuosas sin efectos adversos sobre el aparato, por ejemplo, sin obstruir las toberas. Además, muestra que la agitación constante del líquido promueve las velocidades de disolución de los sólidos. Además, se muestra que la alta velocidad de renovación de superficie aumenta una velocidad de captura, por ejemplo, de co2.
Ejemplo : En el Ejemplo 4, se formó un grupo de chorros con un aparato de soporte de ensayo como se describió en el Ejemplo 1. El propósito de este experimento es determinar el coeficiente de transferencia de masa para una solución de Mg(OH)2 a una concentración del 5% en peso. En este Ejemplo se realizó una mineralización directa como la solución de Mg(OH)2. Los resultados de este Experimento se comparan directamente con el Ejemplo 3 para verificar que se limite la velocidad de disolución de Mg(OH)2.
Se agregaron 905 g de Mg (OH) 2 a 5 galones de agua para elaborar 5% (p/p) de solución. Los sólidos se tamizaron a través de un tamaño de malla de 200 que dio un tamaño de las partículas de 75 micrones. La solución se transfirió al tanque de captación (no se muestra) y los chorros se colocaron con una presión de pleno de 20 psi.
El gas de C02 al 3% se envió a través del FTIR a diferentes velocidades de flujo donde se registró la absorción de referencia. La Tabla 8 siguiente ilustra muestras extraídas con la absorción de referencia. El número de onda usado para medir la absorción fue 2308,636 crrf1. La absorción de referencia se registró para cada velocidad de flujo individual para una precisión mejor debido al método usado para diluir la concentración de C02 al 3%.
TABLA 8: ABSORCIÓN DE REFERENCIA PARA 3% DE FLUJO DE GAS DE C02 El 3% de gas de C02 luego fluyó transversalmente con el 5% de solución de Mg(OH)2 a velocidades de flujo diferentes. Las velocidades de flujo de C02 y se registraron sus niveles de absorción de FTIR correspondientes. La Tabla 9 siguiente muestra las muestras extraídas con la absorción de referencia. El número de onda usado para medir la absorción fue 238,636.
TABLA 9 - ABSORCIÓN DE C02 MEDIDA CON DIFERENTES FLUJOS DE GAS DE C02 DIFERENTES Usando los datos precedentes se puede calcular el coeficiente de transferencia de masa usando la Ecuación 3 como se discutió con referencia al Ejemplo 1. La Figura 10 es un gráfico de ln(n/n0) en función del tiempo de residencia de cuerdo con el Ejemplo 4. En este gráfico, la pendiente de la línea se determinó graficando tres puntos de datos de absorbencia. La pendiente fue el producto del coeficiente de transferencia de masa y la superficie específica del paquete de chorros. En este Ejemplo, la pendiente del gráfico se halló que era 0,2998 s"1. La división por la superficie específica de 3 cm"1 da un coeficiente de transferencia de masa de 0,10 cm/s. Este coeficiente de transferencia de masa es más alto que tanto la solución de KOH (Ejemplos 1 y 2) como 1% de solución de Mg(OH)2 (Ejemplo 3) al mismo pH.
Los gráficos de transferencia de masa de estos dos ensayos también se ajustaron para enfocar sobre las velocidades de flujo entre 10 SLM y 15 SLM. Esto indica que aunque la velocidad de disolución es más alta en la solución de KOH, el 5% de solución de Mg(OH)2 tendrá mejor utilización debido a la concentración aumentada. El pH del 5% de Mg(0H)2 también permaneció constante durante todo el experimento debido a la concentración más alta de hidróxido en la solución. El Ejemplo muestra que los coeficientes de transferencia de masa entre la solución de KOH y la solución de Mg (OH) 2 son muy similares.
Ejemplo 5 : En el Ejemplo 5, se formó un grupo de chorros con un aparato de soporte de ensayo como se describió en el Ejemplo 1. El propósito de este Ejemplo fue determinar el coeficiente de masa para un 1% (p/p) de solución de escoria de acero. En este Ejemplo se realizó la mineralización directa de una solución de escoria de acero. Este Ejemplo permite una comparación directa de la velocidad de disolución entre la escoria de acero y Mg(OH)2- Ambas soluciones se pueden usar para producir un sólido de carbonato cuando reacciona con C02. Este Ejemplo muestra que la solución produce una mejor utilización a concentraciones de suspensiones comparables. En este Ejemplo, una mezcla de escoria de acero y agua forma una suspensión, de manera que se necesita aumentar la concentración lo suficientemente alto para obtener la utilización buena, pero no obstruir los chorros.
Se agregaron 181 g de la escoria de acero a 5 galones de agua para elaborar un 1% (p/p) de solución. Los sólidos se tamizaron a través de un tamaño de malla de 200 que da un tamaño de partícula de 75 micrones. La solución a transfirió al tanque de captación (no se muestra) y los chorros se colocaron con una contrapresión de 20 psi.
El gas de C02 al 3% se envió a través del FTIR a velocidades de flujo diferentes donde se registró la absorción de referencia. La Tabla 10 siguiente ilustra muestras extraídas con la absorción de referencia. El número de onda usado para medir la absorción fue 2308,636 cm"1. La absorción de referencia se registró para cada velocidad de flujo individual para la mejor precisión debido al método usado para diluir la concentración de C02 al 3%.
TABLA 10: ABSORCIÓN DE REFERENCIA PARA 3% DE FLUJO DE GAS DE C02 El 3% de gas de C02 luego fluyó transversalmente con el 1% de solución de escoria de acero a velocidades de flujo diferentes. Las velocidades de flujo de C02 y se registraron sus niveles de absorción de FTIR correspondientes. La Tabla 11 siguiente muestra las muestras extraídas con la absorción de referencia. El número de onda usado para medir la absorción fue 2308,840 cm"1.
Tabla 11: Absorción de C02 medida con diferentes flujos de gas de C02 Usando los datos los datos precedentes el coeficiente de transferencia de masa se puede calcular usando la Ecuación 3 discutida con referencia al Ejemplo 1.
La Figura 10 es un gráfico de -ln(n/n0) en función del tiempo de residencia de acuerdo con el Ejemplo 5. La pendiente del gráfico se determinó que era 0,2744 s"1 y es el producto del coeficiente de transferencia de masa y la superficie específica del paquete de chorros. La división por la superficie específica de 3 cm"1 da un coeficiente de transferencia de masa de 0,09 cm/s . Este coeficiente de transferencia de masa es más alto que tanto la solución de KOH como el 1% de solución de Mg(OH)2- Los gráficos de transferencia de masa de estos dos ensayos también se ajustaron para enfocarse en las velocidades de flujo entre 10 SLM y 15 SLM. Este ensayo muestra que los coeficientes de transferencia de masa entre la solución de KOH y el 1% de soluciones de escoria de acero son similares.
Ejemplo 6: En el Ejemplo 6, se formó un grupo de chorros con un aparato de soporte de ensayo como se describió en el Ejemplo 1. El propósito de este Ejemplo fue determinar el coeficiente de transferencia de masa para una solución de escoria de acero a una concentración del 5% en peso. Este Ejemplo permitió una comparación directa de la velocidad de disolución entre el 5% de escoria de acero y Mg(OH)2. Ambas soluciones se pueden usar para producir un sólido de carbonato cuando reacciona con C02. Este Ejemplo lo demuestra a concentraciones de suspensiones comparables. En este Ejemplo, una mezcla de escoria de acero y agua forma una suspensión, de manera tal que se necesita que la concentración aumente lo suficientemente alto para obtener la buena utilización, pero no obstruya los chorros. La concentración de C02 también bajó del 12% al 3% para mantener el pH constante durante un período de tiempo más prolongado. Esto contribuyó a resultados de transferencia de masa más precisos.
Se agregaron 905 g de escoria de acero a 5 galones de agua para elaborar un 5% (p/p) de solución. Los sólidos se tamizaron a través de un tamaño de malla de 200 que da un tamaño de las partículas de 75 micrones. La solución se transfirió al tanque de captación y los chorros se colocaron con una contrapresión de 20 psi . El C02 al 3% se envió a través de FTIR a velocidades de flujo diferentes donde se registró la absorción de referencia. La Tabla 12 siguiente muestra las muestras extraídas con la absorción de referencia. El número de onda usado para medir la absorción fue 2308,840. La absorción de referencia se registró para cada velocidad de flujo individual para una mayor precisión debido al método usado para diluir la concentración de C02 al 3%.
TABLA 12: ABSORCIÓN DE REFERENCIA PARA EL FLUJO DE GAS DE C02 El 3% de gas de C02 luego fluyó transversalmente con el 5% de solución de escoria de acero a diferentes velocidades de flujo.
Las velocidades de flujo de C02 y se registraron sus niveles de absorción de FTIR correspondientes. La Tabla 13 siguiente muestra las muestras extraídas con la absorción de referencia. El número de onda usado para medir la absorción fue 2308,840 cm"1.
TABLA 13: ABSORCIÓN DE C02 MEDIDA CON DIFERENTES FLUJOS DE GAS DE C02 FTIR Archivo N° Velocidad de flujo Absorción de C02 (SLM) 33 10 0, 167 34 10 0, 170 37 11 0, 181 38 11 0, 187 39 11 0, 19.1 42 12 0,199 43 12 0,199 46 13 0, 217 47 13 0, 224 48 13 0,229 49 13 0,232 52 14 0,239 53 14 0, 249 54 14 0 , 253 Usando los datos precedentes se puede calcular el coeficiente de transferencia de masa usando la Ecuación 3 como se describió con referencia al Ejemplo 1. La Figura 10 es un gráfico de -ln(n/n0) en función del tiempo de residencia de acuerdo con el Ejemplo 5. La pendiente del gráfico se determinó que era 0,3457 s"1 y es el producto del coeficiente de transferencia de masa y la superficie específica del paquete de chorros. La división por la superficie específica de 3 cm"1 da un coeficiente de transferencia de masa de 0,12 cm/s. Este coeficiente de transferencia de masa es más alto que una solución de KOH, 1% de solución de Mg(0H)2, 5% solución de Mg(0H)2/ y 1% de solución de escoria de acero. El coeficiente de transferencia de masa de estos ejemplos también se ajustó para enfocar sobre las velocidades de flujo entre 10 SLM y 15 SLM. Los controladores de flujo usados para el experimento tuvieron más precisión en las mediciones. La gama de los controladores de flujo se igualó mejor con las velocidades de flujo deseadas.
Será evidente para los expertos en el arte que se pueden hacer diferentes modificaciones y variaciones en la presente invención sin apartarse del espíritu o alcance de la invención. Por lo tanto, · se desea que la presente invención cubra todas las modificaciones y variaciones de esta invención siempre que estén dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas y sus equivalentes .

Claims (40)

  1. REIVINDICACIONES Un método para secuestrar moléculas de fase gaseosa, que comprende los pasos de : formar una pluralidad de chorros de líquido esencialmente planares, cada uno de dichos chorros de líquido comprende una lámina planar de una solución de suspensión acuosa, dicha pluralidad de chorros de líquido están dispuestos en planos sustancialmente diferentes; proveer un gas con las moléculas de fase gaseosa; y mineralizar por lo menos una parte de las moléculas de fase gaseosa mediante la interacción de transferencia de masa entre las moléculas de fase gaseosa y la suspensión acuosa. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde las moléculas de fase gaseosa comprende dióxido de carbono. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde las moléculas de fase gaseosa comprende gas de combustión desde una central de energía de carbón. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la suspensión acuosa comprende un material sólido y agua en una solución . El método de acuerdo con la reivindicación 4, en donde el material sólido comprende un material alcalino. El método de acuerdo con la reivindicación 5, en donde el material alcalino comprende silicatos. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en donde los silicatos comprenden silicatos de calcio/magnesio. El método de acuerdo con la reivindicación 7, en donde los silicatos de calcio/magnesio comprenden por lo menos una de olivina, wollastonita y serpentina. El método de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el material alcalino comprende un material alcalino de residuo industrial . El método de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el material alcalino de residuo industrial comprende por lo menos uno de escoria de acero, polvo de horno de cemento, y ceniza . 11. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la solución acuosa comprende por lo menos uno de Ca(OH)2 y Mg(OH)2. 12. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la 5 suspensión acuosa comprende sólidos en la gama del 1% (p/p) al 20% (p/p) . 13. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la ?0 solución acuosa comprende del 5% (p/p) al 10% (p/p) de Ca(0H)2. 14. El método de acuerdo con reivindicación 1, en donde la solución acuosa también comprende un promotor de la absorción L5 de C02. 15. El método de acuerdo con la reivindicación 14, en donde los promotores comprenden una amina. 20 16. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en donde la amina se selecciona del grupo formado por (monoetanol amina) , 1 , 4 -piperazindietanol , piperazina, hidroxietilpiperazina y combinaciones de ellos. 17. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la solución acuosa también comprende por lo menos uno de un inhibidor de la corrosión y un agente antiespumante. _ 18. El método de acuerdo con la reivindicación 17, en donde el 5 inhibidor de la corrosión comprende por lo menos uno de metavanadato de sodio y carbonato de cobre . 19. El método de acuerdo con la reivindicación 17, en donde el agente antiespumante comprende un compuesto antiespumante basado en silicio que comprende por lo menos uno de polidimetilsiloxano, sílice hidrófobo, y glicoles de silicona . L5 20. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde un contactor de gas y líquido comprende una pluralidad de módulos de operación. 21. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la 20 formación de un grupo de chorros de líquido planos separados en forma uniforme comprende formar los chorros de líquido planos a una presión de pleno de líquido en la gama de 2 psi a 25 psi. 22. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde por lo menos uno de los chorros del grupo comprende un ancho mayor de 1 cm. 23. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde por lo menos uno de los chorros de líquido planos del grupo que comprende un ancho en la gama de 5 cm a 15 cm. 24. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde por lo menos uno de los chorros de líquido planos del grupo comprende un espesor en la gama de 10 µ?? y 250 µt?. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde por lo menos uno de los chorros de líquido planos del grupo comprende una longitud en la gama de 5 cm a 30 cm. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde por lo menos uno de los chorros de líquido planos del grupo tiene una velocidad menor de 15 cm/seg. Un' método para secuestrar moléculas de fase gaseosa, que comprende los pasos de : formar una pluralidad de chorros de líquido esencialmente plañeres en un contactor de gas y líquido, cada uno de dichos chorros de líquido comprende una lámina planar de una solución planar de una solución acuosa, dicha pluralidad de chorros de líquido está dispuesta en planos sustancialmente paralelos ; proveer un gas con moléculas de fase gaseosa; hacer reaccionar por lo menos una parte de las moléculas de fase gaseosa mediante la interacción de transferencia de masa entre las moléculas de fase gaseosa y la solución acuosa para formar una composición reaccionada; y mineralizar por lo menos una parte de la composición reaccionada para formar carbonatos . El método de acuerdo con la reivindicación 27, en donde las moléculas de fase gaseosa comprenden un gas de combustión que comprende dióxido de carbono. El método de acuerdo con reivindicación 27, en donde la solución acuosa comprende una piperazina y un ácido. El método de acuerdo con la reivindicación 27, en donde la solución acuosa comprende piperazina y ácido clorhídrico. 31. El método de acuerdo con la reivindicación 27, en donde la solución acuosa comprende piperazina y ácido clorhídrico, en donde la razón molar del ácido clorhídrico a la piperazina está en la gama de 0,5 a 2. 32. El método de acuerdo con la reivindicación 27, en donde el paso de mineralización comprende hacer reaccionar la composición reaccionada en un reactor de proceso continuo con silicatos para formar los carbonatos. 33. El método de acuerdo con la reivindicación 27, en donde el paso de mineralización comprende hacer reaccionar la composición reaccionada con un material alcalino para formar carbonatos . 34. El método de acuerdo con la reivindicación 33, en donde el material alcalino comprende silicatos. 35. El método de acuerdo con la reivindicación 33, en donde los silicatos comprenden silicatos de calcio/magnesio. 36. El método de acuerdo con la reivindicación 34, en donde los silicatos de calcio/magnesio comprenden por lo menos una de olivina, wollastonita, y serpentina. El método de acuerdo con la reivindicación 33, en donde material alcalino comprende un material alcalino de resi industrial . 38. El método de acuerdo con la reivindicación 37, en donde el material alcalino de residuo industrial comprende por lo menos uno de escoria de acero, polvo de horno de cemento y ceniza . 39. El método de acuerdo con la reivindicación 27, que además comprende el paso de reclamar la solución acuosa con un bucle posterior de alimentación de reciclado. 40. Un método de secuestro directo de moléculas de fase gaseosa L5 de gas de dióxido de carbono desde un gas de combustión de una planta alimentada por carbón, que comprende los pasos de: formar una pluralidad de chorros de líquido esencialmente planares, cada uno de dichos chorros de líquido comprende una lámina planar de una solución de suspensión acuosa, dicha 20 pluralidad de chorros de líquido está dispuesta en planos sustancialmente paralelos, en donde la solución de suspensión acuosa comprende por lo menos uno de Ca(0H)2 y Mg(0H)2 en la gama del 5% (p/p) al 10% (p/p) ; proveer el gas de combustión con las moléculas de fase gaseosa de dióxido de carbono; y mineralizar por lo menos una parte de las moléculas de fase gaseosa de dióxido de carbono mediante la interacción de transferencia de masa entre las moléculas de gas dióxido de carbono y la solución de suspensión acuosa.
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