MX2012003174A - Recipiente absorbente sencillo para capturar co2. - Google Patents

Recipiente absorbente sencillo para capturar co2.

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Rameshwar S Hiwale
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Abstract

Se proporcionan un método y un sistema para eliminar CO2 de una corriente de gas de combustión que contiene CO2, el método incluye las etapas de a) poner en contacto un flujo de una primera solución iónica que comprende NH3 con una corriente de gas de combustión para eliminar una primera porción de CO2 de la corriente de gas de combustión, b) recolectar la solución iónica usada de la etapa a) en un primer recipiente colector, c) reciclar la solución iónica del primer recipiente colector a la etapa a), d) poner en contacto un flujo de una segunda solución iónica que comprende NH3 con la corriente de gas de combustión para eliminar una segunda porción de CO2 de la corriente de gas de combustión, e) recolectar la solución iónica usada de la etapa d) en un segundo recipiente colector, y f) reciclar la solución iónica del segundo recipiente colector a la etapa d).

Description

RECIPIENTE ABSORBENTE SENCILLO PARA CAPTURAR CO? CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un sistema y método para eliminar bióxido de carbono de una corriente de gas de combustión utilizando un recipiente de absorción de múltiples etapas.
ANTECEDENTES En la combustión de un combustible, tal como carbón, petróleo, turba, desecho, etc., en una planta de combustión, tal como una planta de energía, un gas de proceso caliente se genera, comúnmente referido como un gas de combustión, que contiene, entre otros componentes, bióxido de carbono C02. Los efectos ambientales negativos de liberar bióxido de carbono a la atmósfera se han reconocido ampliamente, y han resultado en el desarrollo de sistemas y procesos adaptados para eliminar bióxido de carbono del gas de proceso caliente generado en la combustión de los combustibles anteriormente mencionados.
Un sistema y proceso previamente descrito es un sistema y método basado en Amoníaco Enfriado de una sola etapa para la eliminación de bióxido de carbono (C02) de una corriente de gas de combustión después de combustión. Dicho sistema y proceso se han propuesto y enseñado en la Solicitud de Patente de los E.U.A. 2008/0072762 publicada, titulada "Ultra Cleaning of Combustión Gas Including the Removal of C02." En un sistema/método basado en amoníaco enfriado para la eliminación de C02, un recipiente de absorción se proporciona en el cual una solución iónica hace contacto en flujo contra corriente con una corriente de gas de combustión que contiene C02. La solución iónica puede estar compuesta de, por ejemplo, agua e iones de amonio, iones de bicarbonato, iones de carbonato, y/o iones de carbamato.
El recipiente de absorción se configura para recibir una corriente de gas de combustión (FG = Flue Gas) que se origina de, por ejemplo, la cámara de combustión de una caldera impulsada con combustible fósil. También se configura para recibir un suministro de solución iónica pobre de C02 de un sistema regenerativo. La solución! iónica pobre se introduce en el recipiente mediante un sistema de distribución de líquido mientras que la corriente de gas de combustión FG también se recibe por el recipiente de absorción mediante una entrada de gas de combustión.
La solución iónica se pone en contacto con la corriente de gas de combustión mediante un dispositivo de contacto gas-líquido (de aquí en adelante, dispositivo de transferencia de masa, MTD = Mass Transfer Device) utilizado para transferencia de masa y localizado en el recipiente de absorción y dentro de la ruta en la que la corriente de gas de combustión viaja desde su introducción mediante una entrada en una porción inferior del recipiente de absorción a su salida en una porción superior del recipiente de absorción. El MTD puede ser, por ejemplo, uno o más materiales de empaque estructurados o aleatorios comúnmente conocidos, o una combinación de los mismos.
La solución iónica se introduce en la parte superior del MTD y cae hacia abajo a través del MTD entrando en contacto con la corriente de gas de combustión FG que se eleva hacia arriba (en dirección opuesta de la solución iónica) y a través del MTD.
Una vez que hace contacto con la corriente de gas de combustión, la solución iónica actúa para absorber el C02 de la corriente de gas de combustión, haciendo así la solución iónica "rica" en C02 (solución rica). La solución iónica rica continua fluyendo a través del dispositivo de transferencia de masa y luego se recolecta en la parte inferior del recipiente de absorción. La solución iónica rica luego se regenera mediante un sistema regenerador para liberar C02 absorbido por la solución iónica de la corriente de gas de combustión. El C02 liberado de la solución iónica luego se extrae para almacenamiento u otros usos/propósitos predeterminados. Una vez que el C02 se libera de la solución iónica, se dice que la solución iónica es "pobre". La solución iónica pobre está entonces lista para absorber C02 de una corriente de gas de combustión y puede dirigirse de regreso al sistema de distribución de líquido en donde se reintroduce al recipiente de absorción.
La Solicitud de Patente de los E.U.A. 2009/0101012 publicada describe un sistema de eliminación de C02 de múltiples etapas que comprende un recipiente de absorción en el que el C02 se elimina del gas de combustión por absorción con una solución iónica, tal como una solución de amoniaco, en diferentes etapas de absorción que operan a diferentes temperaturas y diferentes proporciones de NH3-a-C02 en la solución iónica. El recipiente de absorción de múltiples etapas comprende un colector sencillo en el cual la solución iónica rica en C02 se recolecta para transportar a un regenerador.
Una desventaja potencial asociada con los sistemas y procesos de absorción basados en NH3 de la técnica previa es que los sólidos, tales como carbonato y/o bicarbonato de amonio, formados por reacciones químicas entre NH3 y C02, pueden causar atascamiento de la columna de absorción, resultando en un deterioro del desempeño general del sistema.
COMPENDIO DE LA INVENCIÓ Modalidades de la presente invención proporcionan un sistema y método para capturar bióxido de carbono (C02) de una corriente de gas de proceso.
Es un objetivo de las modalidades de la presente invención proporcionar un recipiente de absorción de múltiples etapas el cual facilita el reciclaje de la solución iónica.
Es otro objetivo de las modalidades de la presente invención el proporcionar un recipiente de absorción de múltiples etapas que reduce los problemas asociados con atasco y deposición de los sólidos formados dentro del recipiente de absorción.
En un primer aspecto de la presente invención, los objetivos anteriormente mencionados, así como adicionales objetivos, que serán aparentes para la persona con destreza en la técnica cuando se muestra la presente descripción, se logran por la disposición de un sistema para eliminar bióxido de carbono de una corriente de gas de combustión (también referido aquí como "sistema de captura de C02"), el sistema comprende: un recipiente de absorción configurado para recibir una corriente de gas de combustión, el recipiente de absorción comprende una primera etapa de absorción configurada para recibir la corriente de gas de combustión y contactarla con una primera solución iónica, una segunda etapa de absorción configurada para recibir gas de combustión que ha pasado por la primera etapa de absorción y hacerlo contactar con una segunda solución iónica, un primer recipiente colector, y un segundo recipiente colector, en donde dicha primera etapa de absorción comprende un receptáculo de recolección de líquido configurado para recolectar solución iónica de la primera etapa de absorción y enviarla al primer recipiente colector, y dicha segunda etapa de absorción comprende un receptáculo de recolección de líquidos configurado para recolectar la solución iónica de la segunda etapa de absorción y enviarla al segundo recipiente colector.
Un recipiente de absorción de múltiples etapas, en el que un número de etapas de absorción diferentes operan bajo diferentes condiciones, puede a menudo constituir una alternativa superior a múltiples recipientes de absorción de una sola etapa organizados en serie. Ventajas del recipiente de absorción de múltiples etapas, por ejemplo, costos de capital menores para los recipientes, empaques y cimentaciones.
La presente invención se basa en el conocimiento de la invención de que la eficacia y versatilidad de un recipiente de absorción de múltiples etapas puede mejorarse en forma significativa por la división del colector del recipiente de absorción en dos o más secciones separadas, referidas aquí como recipientes colectores. Cada uno de los recipientes colectores se configura para recibir solución iónica usada de una o más etapas de absorción predeterminadas. El uso de múltiples recipientes colectores facilita el reciclaje de solución iónica usada dentro del recipiente de absorción ya que la solución iónica de una o más etapas de absorción tienen composición y propiedades similares puede recolectarse en un primer recipiente colector, mientras que la solución iónica de una o más de otras etapas de absorción que tienen composición y propiedades similares, I diferentes a la composición y propiedades de la solución iónica recolectada en el primer recipiente colector, puede recolectarse en un segundo recipiente colector. La solución iónica recolectada en el primer y segundo recipientes colectores puede reciclarse, posiblemente después de ajuste de la composición y propiedades de la solución iónica respectiva a una etapa de absorción deseada. Así, el uso de múltiples recipientes colectores permite que las condiciones operativas, tales como por ejemplo temperatura, composición de la solución iónica y caudal, de cada una de las etapas de absorción que variarán dentro de un amplio rango. Por ejemplo, una o más etapas de absorción pueden operarse bajo condiciones que resultan en la precipitación de sólidos, mientras que una o más de las etapas de absorción operan bajo condiciones que no resultan en la precipitación de sólidos.
El recipiente de absorción comprende al menos una primera y una segunda etapas de absorción configuradas para la absorción de C02 de una corriente de gas de combustión al hacer que la corriente de gas de combustión entre en contacto con un flujo de solución iónica bajo condiciones que permiten la absorción de C02 eh la solución iónica. Cada etapa de absorción comprende al menos un dispositivo de transferencia de masa de contacto gas-líquido, también referido aquí como "dispositivo de transferencia de masa" o "MTD".
Cada una de la primera y segunda etapas de absorción además comprenden un receptáculo de recolección de líquidos para recolectar la solución iónica que se ha usado en la etapa de absorción respectiva. La primera etapa de absorción comprende un receptáculo de recolección de líquido configurado para recolectar solución iónica de la primera etapa de absorción y enviarla a un primer recipiente colector, y la segunda etapa de absorción comprende un receptáculo de recolección de liquido configurado para recolectar solución iónica de la segunda etapa de absorción y enviarla al segundo recipiente colector. Los receptáculos de recolección de líquido de cada una de la primera y segunda etapas de absorción pueden configurarse para recolectar todai o una porción de la solución iónica usada de la etapa de absorción respectiva. Los receptáculos de recolección de líquido pueden por ejemplo comprender una bandeja de recolección escalonada o bandeja de burbujeo.
La primera etapa de absorción de preferencia comprende un dispositivo de distribución de líquido y una ruta de envío de solución iónica configurada para enviar la solución iónica del primer recipiente colector al dispositivo de distribución de líquido.
La segunda etapa de absorción de preferencia comprende un dispositivo de distribución de líquido y una ruta de envío de solución .iónica configurada para enviar la solución iónica del segundo recipiente colector al dispositivo de distribución de liquidó.
Los recipientes colectores pueden proporcionarse en la forma de recipientes discretos separados del recipiente de absorción, o en la forma de recipientes integrados en el recipiente de absorción, o una combinación de los mismos.! Cada recipiente colector puede estar en contacto líquido con una o más de las etapas de absorción del recipiente de absorción, de manera que solución iónica pueda recoléctarse de cada etapa de absorción y dirigirse al recipiente colector, y de manera tal que la solución iónica del recipiente colector pueda reciclarse en una o más de las etapas de absorción. Uno o más de los recipientes colectores pueden de preferencia formarse poruña sección inferior del recipiente de absorción. En una modalidad, el recipiente de absorción comprende una sección inferior, en la que un primer y un segundo recipientes colectores se forman por dos sub-secciones de la sección inferior.
La efectividad del sistema de captura de C02 en eliminar C02 de una corriente de gas de combustión depende en gran parte de: 1 ) la temperatura (T) de la solución iónica rociada en el recipiente de absorción, y 2) la proporción molar (R) de amoníaco contenido en la solución iónica al C02 contenido en la solución iónica.
Generalmente, entre menor sea la temperatura y menor sea el valor R, menos efectivo será un . sistema de captura de C02 basado en amoníaco en eliminar C02 de una corriente de gas de combustión. La temperatura de la solución iónica puede controlarse mediante sistemas de calentamiento y/o refrigeración. El valor R puede controlarse, por ejemplo, al controlar la cantidad de amoníaco en la solución iónica.
De preferencia al menos una de las etapas de absorción del sistema de captura de C02 puede configurarse para operar bajo condiciones de manera que el bicarbonato de amonio sólido se forma. La formación del carbonato y bicarbonato de amonio sólidos en la solución iónica puede ser ventajosa ya que aumenta la capacidad de transporte de C02 de la solución iónica. En una modalidad, la primera etapa de absorción se configura para operar bajo condiciones de manera que el bicarbonato de amonio sólido se forme. Ejemplos de condiciones adecuadas que promueven la formación de carbonato y bicarbonato de amonio sólidos incluyen baja proporción molar (R) de NH3-a-C02 de la solución iónica, de manera que un valor R menor que 2.0, tal como en el rango dé 1.2 a 2.0, por ejemplo en el rango de 1.4 a 1.6.
Por lo tanto en una modalidad, el sistema además comprende un sistema de control configurado para mantener la proporción molar (R) de NH3-a-C02 de la solución iónica en el primer recipiente colector en un rango de 1.2 a 2.0.
Para lograr la eliminación de C02 del gas de combustión hasta una concentración residual baja, tal como menor a 10% o menor a 5% de la concentración original, al menos una etapa de absorción puede configurarse para operar bajo condiciones que proporcionan alta eficacia de absorción de C02. Ejemplos de condiciones adecuadas que promueven alta eficacia de absorción de C02 incluyen alta proporción molar (R) de NH3-a-C02 de la solución iónica, tal como un valor R mayor que 1 .8, de preferencia mayor que 2.0, tal como en el rango de 2.0 a 4.0, por ejemplo en el rango de 2.0 a 2.5.
En una modalidad, el sistema además comprende un sistema de control configurado para mantener la proporción molar (R) de NH3-a-C02 de la solución iónica en el segundo recipiente colector en el rango de 2.0 a 4.0, por ejemplo en el rango de 2.0 a 2.5.
En una modalidad, el sistema de control comprende un' dispositivo configurado para introdúcir NH3 o un medio que tiene proporción molar (R) de NH3-a-C02 más alta que R de la solución iónica en el recipiente colector en la solución iónica. Como un ejemplo el valor R de 2.0 puede ajustarse por la introducción de un medio que tiene un valor R de 2.5 o mayor. El medio ¿de alto R puede, por ejemplo, proporcionarse de un regenerador de solución iónica. Dicho dispositivo puede incluir por ejemplo una conexión fluida a un tanque de suministro de NH3 o solución iónica de alto R, una válvula de control y una bomba.
La temperatura es una variable importante para la absorción de C02 en el sistema de captura. La temperatura de la solución iónica en cada etapa de absorción puede seleccionarse dependiendo, por ejemplo, del grado de eficacia de eliminación de C02 deseado, y de si la formación de bicarbonato de amonio sólido se desea. La temperatura puede también seleccionarse de manera que el escape de amoníaco, es decir, la cantidad de amoníaco que se evapora y se incorpora a la corriente de gas de combustión, se mantiene en un nivel aceptable. La temperatura de la solución iónica cuando se introduce a las etapas de absorción del recipiente de absorción puede generalmente estar en el rango de 0 a 25°C, pero también pueden ser más altas o más bajas en algunos casos. Como un ejemplo una temperatura en el rango de 5 a 20aC permite alta eficacia de captura de C02 con evaporación de amoníaco aceptable.
En una modalidad, la ruta de entrega de la solución iónica de la primera etapa de absorción comprende un dispositivo de intercambio térmico para controlar la temperatura de la solución iónica enviada al dispositivo de distribución de líquido de la primera etapa de absorción. La temperatura de la solución iónica enviada al dispositivo de distribución de líquido puede de preferencia controlarse para estar en el rango de 5 a 20°C.
En una modalidad, la ruta de entrega de la solución iónica de la segunda etapa de absorción comprende un dispositivo de intercambio térmico para controlar la temperatura de la solución iónica enviada al dispositivo de. distribución de líquido en la segunda etapa de absorción. La temperatura de la solución iónica enviada al dispositivo de distribución de líquido puede controlarse de preferencia para estar en el rango de 5 a 20°C.
A bajas temperaturas, por ejemplo 0°C hasta 20°C, y bajos valores , por ejemplo 1.2 hasta 2.0 las partículas de bicarbonato de amonio sólido pueden precipitarse de la solución iónica después de que ha hecho contacto con la corriente de gas de combustión. Estos sólidos contienen concentraciones muy altas de C02 (aproximadamente 55% en peso) que se ha retirado de la corriente de gas de combustión en virtud de que la solución iónica se coloca en contacto con los mismos. Por lo tanto, la precipitación de los sólidos se desea ya que contienen altas concentraciones de C02 y pueden separarse fácilmente de la solución iónica y eliminarse.
En una modalidad, la primera etapa de absorción se configura para operar con una solución iónica que contiene partículas sólidas.
Al hacer contacto con la corriente de gas de combustión la solución iónica reacciona con C02 que puede estar contenido en la corriente de gas de combustión. Esta reacción es exotérmica y como tal resulta en la generación de calor en el recipiente de absorción. Este calor puede causar que un poco de amoníaco contenido en la solución iónica cambie a gas. El amoníaco gaseoso entonces, en lugar de migrar hacia abajo junto con la solución iónica líquida, migra hacia arriba a través del recipiente de absorción, junto con y como parte de la corriente de gas de combustión y, finalmente escapa mediante la salida del recipiente de absorción. La pérdida de este amoníaco del sistema (escape de amoníaco) disminuye la concentración molar dé amoníaco en la solución iónica. Como la concentración molar de amoníaco disminuye, también el valor R disminuye (proporción molar NH3-a-C02). Esta disminución en el valor R corresponde a una disminución de efectividad de la solución iónica en capturar el C02 de la corriente de gas de combustión.
Para minimizar la cantidad de escape de amoníaco, una etapa de absorción final del sistema de captura de C02 puede de preferencia configurarse para operar a una baja temperatura (T), por ejemplo, una temperatura de 0°C hasta 10°C. Esto puede lograrse al, por ejemplo, controlar la temperatura de la solución iónica que se introduce en el recipiente de absorción. La etapa de absorción final puede también de preferencia configurarse para operar con la solución iónica del primer recipiente colector que tiene una baja proporción molar (R) de amoníaco-a-C02, por ejemplo, desde 1 .2 hasta 2.0. Opcionalmente, en algunas modalidades, la etapa de absorción final puede configurarse para operar con la solución baja en R enviada de un dispositivo para separar sólidos de un líquido, tal como un hidrociclón. Dicho montaje puede ser ventajoso ya que la solución iónica baja en R enviada de un dispositivo para separar sólidos de un líquido contiene sólidos reducidos, lo cual puede reducir más el atascamiento y deposición de sólidos en la etapa de absorción final.
Por lo tanto, en una modalidad, el recipiente de absorción además comprende una tercera etapa de absorción configurada para recibir gas de combustión que ha pasado la primera y segunda etapas de absorción y poner en contacto con una solución iónica.
** La tercera etapa de absorción puede además comprender un dispositivo de distribución de líquido y una ruta de envío de solución iónica configurada para enviar solución iónica del primer recipiente colector al dispositivo de distribución de líquido. En algunas modalidades, la ruta de envío de solución iónica configurada para enviar solución iónica del primer recipiente colector al dispositivo de distribución de líquido puede además comprender un dispositivo configurado para reducir la cantidad de sólidos en la solución iónica.
En una modalidad, la ruta de envío de solución iónica de la tercera etapa de absorción comprende un dispositivo de intercambio térmico para controlar la temperatura de la solución iónica enviada al dispositivo de distribución de liquidó de la tercera etapa de absorción. La temperatura de la solución iónica enviada al dispositivo de distribución de líquido puede controlarse de preferencia para estar en el rango de 10°C o más bajo, tal como por ejemplo, aproximadamente 5°C.
Las condiciones adecuadas para minimizar el escape de amoníaco, es decir baja temperatura y bajo valor R, pueden ocasionar la precipitación de bicarbonato de amonio sólido en la etapa de absorción. Por lo tanto, en una modalidad, la tercera etapa de absorción puede configurarse para operar con una solución iónica que contiene partículas sólidas.
En otro aspecto de la presente invención, un método para eliminar C02 de una corriente de gas de combustión que contiene C02 (también referido aquí como "método de captura de C02") se proporciona, el método comprende las etapas de: a) contactar un flujo de una primera solución iónica que comprende NH3 con una corriente de gas de combustión para eliminar una primera porción de C02 de la corriente de gas de combustión, b) recolectar la solución iónica usada de la etapa a) en un primer recipiente colector, c) reciclar la solución iónica del primer recipiente colector a la etapa a), d) contactar un flujo de una segunda solución iónica que comprende NH3 con la corriente de gas de combustión para eliminar una segunda porción de C02 de la corriente de gas de combustión, e) recolectar la solución iónica usada de la etapa d) en un segundo recipiente colector, f) reciclar la solución iónica del segundo recipiente colector de la etapa d).
El método del segundo aspecto puede llevarse a cabo ventajosamente en un sistema de captura de C02 como se describió anteriormente con respecto al primer aspecto de la invención.
El método de captura de C02 descrito permite que las condiciones operativas de cada etapa de absorción varié dentro de un amplio rango. Por ejemplo, una o más etapas de absorción pueden operarse bajo condiciones que resultan en la formación de sólidos, mientras una o más etapas de absorción se operan bajo condiciones que no resultan en la precipitación de sólidos. El método facilita el reciclaje de solución iónica usada dentro del recipiente de absorción ya que la solución iónica de una o más etapas de absorción que tiene composición y propiedades similares puede recolectarse en un primer recipiente colector, mientras que la solución iónica dei una o más otras etapas de absorción diferentes que tienen composición y propiedades similares, diferentes a la composición y propiedades de la solución iónica recolectada en el primer recipiente colector, puede recolectarse en un segundo recipiente colector. Por ejemplo, la solución iónica de las etapas de absorción que resultan en la formación de carbonato y/o bicarbonato de amonio sólido en la solución iónica puede recolectarse en un primer recipiente colector, mientras la solución iónica de las etapas de absorción no resultan en la formación de carbonato y/o bicarbonato de amonio sólido en la solución iónica puede recolectarse en un segundo recipiente colector.
A bajas temperaturas, por ejemplo de 0°C hasta 20°C, y valores R! bajos, por ejemplo 1 .2 hasta 2.0 las partículas de bicarbonato de amonio sólidas se precipitarán desde la solución iónica después de que hace contacto con la corriente de gas de combustión. Estos sólidos contienen muy altas concentraciones de; C02 (aproximadamente 55% en peso) que se ha eliminado de la corriente de gas de combustión en virtud de que la solución iónica se coloca en contacto con los mismós. Por lo tanto, la precipitación de los sólidos se desea ya que contienen altas concentraciones de C02 y pueden fácilmente separarse de la solución iónica y eliminarse.
Asi, en una modalidad, la etapa a) del método se lleva a cabo bajo condiciones de manera que el bicarbonato de amonio sólido se forma. j En una modalidad, la primera solución iónica tiene una proporción molar (R) NH3-a-C02 en el rango de 1.2 hasta 2.0. , En una modalidad, el método además comprende la etapa de ajustar la proporción molar (R) de NH3-a-C02 de la solución iónica en el primer recipiente colector para estar en el rango de 1.2 hasta 2.0.
En una modalidad, el ajuste de la proporción molar (R) de NH3-a-C02 se logra al introducir NH3 o un medio que tiene una proporción molar (R) de NH3-a-C02 mayor que el R de la solución iónica en el recipiente colector en la solución iónica. En una modalidad, el medio puede ser una solución iónica del segundo recipiente colector.
En una modalidad, la etapa d) del método se lleva a cabo bajo condiciones de manera que esencialmente ningún bicarbonato de amonio sólido se forma.
Para lograr la eliminación de C02 del gas de combustión hasta una baja concentración residual, tal como menor que 10% o menor que 5% de la concentración original, al menos una etapa de absorción puede configurarse para operar bajo condiciones proporcionando alta eficacia de absorción de C02. Ejemplos de condiciones adecuadas que promueven alta eficacia de absorción de C02 incluyen alta proporción molar (R) de NH3-a- C02 de la solución iónica, tal como un valor R mayor que 1.8, de preferencia mayor que 2.0, tal como en el rango de 2.0 a 4.0, por ejemplo en el rango de 2.0 a 2.5.
Así, en una modalidad, la segunda solución iónica tiene una proporción molar (R) de NH3-a-C02 en el rango de 2.0 a 4.0.
En una modalidad, el método además comprende la etapa de ajusfar la proporción molar (R) de NH3-a-C02 de la solución iónica en el segundo recipiente colector para que esté en el rango de 2.0 a 4.0.
En una modalidad, el ajuste de la proporción molar (R) de NH3-a-C02 se logra al introducir NH3 o un medio que tiene una proporción molar (R) de NH3-a-C02 mayor que R de la solución iónica del recipiente colector en la solución iónica.
En una modalidad, la temperatura de la primera solución iónica en lá etapa a) se controla para estar en el rango de 5 a 20°C.
En una modalidad, la temperatura de la segunda solución iónica en la etapa d) se controla para estar en el rango de.5 a 20°C.
Para minimizar la cantidad de escape de amoníaco, una etapa de absorción final del sistema de captura de C02 puede de preferencia configurarse para operar a una temperatura baja (T), por ejemplo, una temperatura desde 0°C hasta 10°C. La etapa de absorción final puede también configurarse de preferencia para operar con solución iónica del primer recipiente colector que tiene una baja proporción molar (R) de NH3-a-C02, por ejemplo de 1 .2 hasta 2.0.
En una modalidad, el método además comprende la etapa de contactar un flujo de una tercera solución iónica que comprende NH3 y que tiene una proporcióri molar (R) de NH3-a-C02 en el rango de 1.2 hasta 2.0 con la corriente de gas de combustión para eliminar una tercera porción de C02 de la corriente de gas de combustión. La temperatura de la tercera solución iónica puede de preferencia controlarse para estar en el rango de 10°C o menos. j BREVE DESCRIPCIÓN DEL DIBUJO La Figura 1 es un diagrama que ilustra en general una modalidad de un sistema de captura de C02 que incluye un recipiente de absorción de múltiples etapas con dos recipientes colectores.
DESCRIPCIÓN DETALLADA Una modalidad de la invención propuesta se ¡lustra en forma general en la Figura 1 . En esta modalidad, se proporciona un sistema de captura de C02 que incluye tres (3) etapas de absorción. Sin embargo, es posible incluir más o menos etapas de absorción en el sistema de captura sin alejarse del alcance o espíritu de la presente invención.
Con referencia a la Figura 1 un solo recipiente de absorción 101 se proporciona. El recipiente de absorción 101 se configura para recibir una corriente de gas de combustión FG mediante una entrada 102 localizada cerca de la parte inferior del recipiente 101 y para permitir que la corriente de gas de combustión FG pase hacia arriba y a través del recipiente de absorción 101 para salir mediante una salida 103 localizada cerca de la parte superior del recipiente 101.
La corriente de gas de combustión FG que se introduce al recipiente de absorción 101 contendrá típicamente menos que uno por ciento de humedad y bajas concentraciones de S02, S03, HCI, y materia en partículas (PM = Particulate Matter) que típicamente se eliminarán mediante sistemas de control de contaminación de aire (no mostrados) corriente arriba del sistema de captura de C02. Por ejemplo, la corriente de gas de combustión típicamente contendrá menos que 50 ppmv de S02; menos que 5 ppmv de S03; menos que 1 ppmv de HCI y/o menos que 100 mg/nm3 de PM.
El recipiente de absorción 101 se configura para absorber C02 que puede estar contenido en una corriente de gas de combustión, utilizando una solución iónica. En una modalidad preferida, la solución iónica puede estar compuesta de, por ejemplo, agua e iones de amonio, iones de bicarbonato, iones de carbonato, y/o iones de carbamato.
El sistema de captura de C02 comprende tres etapas de absorción 104, 105 y 106, la primera (104) y la tercera (106) etapas de absorción se conectan a un primer recipiente colector 107 y las segundas (105) etapas de absorción se conectan a un segundo recipiente colector 108 en una manera descrita con detalle a continuación.
El sistema de captura de C02 comprende dos recipientes colectores de solución iónica separados 107 y 108, referidos aquí como el primer (107) y segundo (108) recipiente colector. El término separado generalmente significa que la solución iónica en el primer recipiente colector no está en contacto líquido continuo con la solución iónica en el segundo recipiente colector. Aunque el primer y segundo recipientes colectores no están en contacto líquido continuo, el sistema puede además comprender un conducto 109 para transferir solución iónica del segundo recipiente colector 108 al primer recipiente colector 107.
El primer recipiente colector 107 se configura para recibir solución iónica usada desde la primera etapa de absorción 104 mediante el receptáculo de recolección de líquido 1 10, y desde la tercera etapa de absorción 106 mediante el receptáculo de recolección de líquido 1 12. El segundo recipiente colector 108 se configura para ;recibir solución iónica usada de la segunda etapa de absorción 105 mediante el receptáculo de recolección de líquido 1 1 1 . El primer recipiente colector se configura para suministrar solución iónica a la primera etapa de absorción mediante una ruta de envío de solución 1 17 y un dispositivo de distribución de líquido 1 18. El segundo recipiente colector se configura para suministrar solución iónica a la segunda etapa de absorción mediante una ruta de envío de solución 1 15 y un dispositivo de distribución de líquido 1 16. El primer y/o segundo recipientes colectores 107 y 108 se configuran además para recibir solución iónica pobre en C02 de un regenerador (no mostrado) y/o NH3 de reposición.
En la modalidad mostrada en la Figura 1 , el primer y segundo recipientes colectores 107 y 108 se forman por dos sub-secciones de la porción inferior 119 del montaje de absorción, debajo de la primera etapa de absorción.
El sistema de captura de C02 puede además comprender un sistema de control para controlar la proporción molar (R) de NH3-a-C02 en el primer y segundo recipientes colectores para que estén dentro de un rango deseado. El sistema de control puede comprender sensores para medición automática o manual de parámetros relevantes, tales como, por ejemplo, el valor pH, la concentración de amoníaco y/o la concentración de C02, y dispositivos, tales como conexiones para líquidos, válvulas y bombas, configuradas para el ajuste de dichos parámetros, por ejemplo, por adición de NH3 de reposición y/o eliminación de C02. De preferencia, el sistema puede comprender un controlador automático 134, por el que la proporción molar de NH3-a-C02 se mantiene en valores deseados en el primer y segundo recipientes colectores. Por ejemplo, el controlador automático 134 puede ser una computadora de propósito general, dispositivo de cómputo, de aplicación específica u otro controlador programable que recibe señales de entrada indicativas del valor R de los sensores 135 y 136 en el primer y segundo recipientes colectores 107 y 108. El controlador automático 134 puede proporcionar señales de control a una bomba 137, válvula de control, u otro dispositivo de ajuste de flujo de fluido, para mantener R dentro del primer recipiente colector 107 dentro del rango deseado, y puede proporcionar señales de control al suministro de NH3 de reposición y/o el suministro de solución pobre del regenerador para mantener R dentro del rango deseado en el segundo recipiente colector 108. En una modalidad, el valor R en el primer recipiente colector se mantiene en un rango de 1.2 a 2.0, al reemplazar una porción de la solución iónica que contiene bicarbonato de amonio sólido con una solución iónica de alto R desde el segundo recipiente colector mediante el conducto 109, y el valor R en el segundo recipiente colector puede mantenerse en un rango de 2.0 a 4.0, al reemplazar la porción de solución iónica enviada al primer recipiente colector con solución iónica C02 del regenerador y/o NH3 de reposición.
Cada etapa de absorción (104, 105 y 106) se configura para incluir uno o más dispositivos de transferencia de masa gas-líquido (MTD = Mass Transfer Devices) (120, 121 , y 122), un dispositivo de distribución de líquido (1 14, 1 16 y 1 18, y una ruta de envío de solución (SDP = Solution Delivery Path) (1 13, 115 y 117).
Cada dispositivo de transferencia de masa 120, 121 y 122 se configura para contactar la solución iónica con la corriente de gas de combustión mientras el gas de combustión fluye hacia arriba a través del recipiente de absorción 101 , en contra corriente a la solución iónica que contiene, por ejemplo, una mezcla disuelta y/o suspendida de iones de amonio, iones de carbonato, iones de bicarbonato de amonio y/o carbamato en donde se absorbe el C02. Los dispositivos de transferencia de masa (MTD) 120, 121 y Í22 pueden ser, por ejemplo materiales de empaque estructurados o aleatorios.
El o los dispositivos de distribución de liquido 1 14, 1 16, y 1 18 se configuran para introducir solución iónica en el recipiente de absorción 101. Cada dispositivo de distribución de líquido puede configurarse como, por ejemplo, una o más cabezas de boquillas de rocío y/o conductos con perforaciones, agujeros y/o ranuras o una combinación de los mismos.
Cada SDP 1 13, 1 15 y 117 se configura para enviar una solución iónica en flujo (flujo de solución iónica) a la etapa de absorción respectiva mediante un dispositivo de distribución de líquido (114, 116 y 118, respectivamente). Cada SDP de preferencia incluirá uno o más sistemas de enfriamiento, tales como, por ejemplo un dispositivo de intercambio térmico para enfriar la solución iónica bombeada a través del SDP. Un sistema de control también puede proporcionarse de preferencia para controlar el flujo de la solución iónica y mantener la temperatura de la solución iónica a un nivel predeterminado o dentro de un rango de temperatura predeterminado. El sistema de control puede incluir un controlador, por ejemplo una computadora de propósito general, un dispositivo de cómputo de aplicación específica u otro controlador programabíe, que recibe señales de entrada de uno o más sensores de temperatura y proporciona señales de control a un dispositivo de intercambio térmico para efectuar enfriamiento o calentamiento de la solución iónica. El sistema de control puede integrarse de preferencia con el sistema de control descrito anteriormente para controlar el valor-R de la solución iónica, y el controlador, por ejemplo, dispositivo de cómputo, puede ser de preferéncia el mismo. Con referencia a la Figura 1 , la primera etapa de absorción 104 incluye un SDP 1 13 que está compuesto de conducto/tubería que conecta el primer recipiente colector 107 con el dispositivo de distribución de líquido 1 14 mediante la bomba 123 y el intercambiador térmico 124. La segunda etapa de absorción 105 incluye un SDP 1 15 que está compuesto de conducto/tubería que conecta un segundo recipiente colector 108 al dispositivo de distribución de líquido 1 16 mediante la bomba 125 y el intercambiador térmico 126. La tercera etapa de absorción 106 incluye un SDP 1 17 que esta compuesto de conducto/tubería que conecta el primer recipiente colector 107 con el dispositivo de distribución de líquido 1 18 mediante la bomba 123, el intercambiador térmico 124 y el intercambiador térmico 127.
Cada etapa de absorción (104, 105 y 106) puede comprender un dispositivo para recolectar solución iónica que ha pasado a través del MTD respectivo (120, 121 , y 122). Cada receptáculo de recolección de líquido 110, 1 1 1 y 112 puede configurarse para recolectar todo o una porción del líquido que pasa a través del MTD respectivo. Cada receptáculo de recolección de líquido puede configurarse, por ejemplo, para recolectar substancialmente todo, es decir, aproximadamente 95% o más, tal como 98% o más de la solución iónica que pasa a través del MTD respectivo. En forma alterna, una porción mayor de solución iónica que pasa a través del MTD respectivo puede recolectarse, por ejemplo más que 50%, tal como más que 70% o más que 90% de la solución iónica. Los receptáculos de recolección de líquidos pueden de preferencia organizarse. o configurarse de manera tal que el gas de combustión que se eleva a través del recipiente de absorción 101 puede pasar a través o junto con los receptáculos de recolección de líquido. Los receptáculos de recolección de líquido pueden por ejemplo comprender una bandeja de recolección inclinada o bandeja de burbujeo. Los receptáculos de recolección de líquido pueden además comprender una o más salidas de líquido configurados para eliminación de líquido recolectado por los receptáculos de recolección de líquido. El receptáculo de recolección de líquido 1 10 de la primera etapa de absorción se conecta al primer recipiente colector 107 mediante el conducto 129 lo cual permite que la solución iónica recolectada por el receptáculo de recolección de líquido 1 10 se dirija al primer recipiente colector 107 para reciclaje. El receptáculo de recolección de líquido 1 1 1 de la segunda etapa de absorción se conecta al segundo recipiente recolector 108 mediante el conducto 130 lo cual permite que la solución iónica usada recolectada por el receptáculo de recolección de líquido 11 1 se dirija al segundo recipiente colector 108 para reciclaje. El receptáculo de recolección de líquido 112 de la tercera etapa de absorción se conecta al primer recipiente colector 107 mediante el conducto 131 lo cual permite que la solución iónica usada recolectada por el receptáculo de recolección de líquido 1 12 se dirija al primer recipiente colector para reciclaje.
Los receptáculos de recolección de líquido pueden además comprender un sistema de desagüe (no mostrado) para evitar acumulación de sólidos y formación de depósitos. En algunas modalidades, el líquido que ha pasado a través del MTD de la primera etapa de absorción puede recolectarse directamente en una porción inferior del recipiente de absorción. En dichas modalidades, no se requiere más el receptáculo de recolección de líquido para la primera etapa de absorción.
La primera etapa de absorción 104 se configura para hacer contactar una solución iónica de bajo R recibida del primer recipiente colector 107 mediante SDP 1 13 con la corriente de gas de combustión. Esta solución iónica se bombea desde el primer recipiente colector 107 mediante la bomba 123 al dispositivo de distribución de líquido 1 14, lo cual rocía la solución iónica hacia abajo y al dispositivo de transferencia de masa 120. De esta manera la corriente de gas de combustión entra en contacto con la solución iónica rociada desde el dispositivo de distribución de líquido 1 14. La temperatura de la solución iónica en la etapa de absorción 104 de preferencia se controla para que esté en un rango desde 5°C hasta 20°C o más alto. El C02 capturado del FG en la etapa de absorción 104 forma solución iónica con precipitación de carbonato y bicarbonato de amonio. Después de que la solución iónica ha entrado en contacto con la corriente de gas de combustión es más rica en CO2 (solución rica). Esta solución rica en C02 se descarga desde la etapa de absorción 104 al primer recipiente colector 107 mediante el conducto 129. Los sólidos recolectados en el primer recipiente colector 107 pueden separarse y transferirse a un tanque de recolección de sólidos 132. Una porción de la solución iónica en el primer recipiente colector 107 puede bombearse a un sistema de regeneración (no mostrado) para incrementar la proporción molar (R) de amoniaco-a-C02 del líquido.
El MTD 120 de la primera etapa de absorción puede de preferencia configurarse para ser menos sensible a obstrucciones por partículas sólidas. Por ejemplo, el tipo y tamaño del material de empaque del MTD 120 pueden seleccionarse para sensibilidad reducida a obstrucciones y deposición de partículas sólidas. La persona con destreza en la técnica puede fácilmente seleccionar un material de empaque adecuado para operación con un líquido que comprende partículas dé tamaño, forma y cantidad conocidos.
La segunda etapa de absorción 105 se configura para operar a un alto nivel de eficacia de captura de C02. En una modalidad, la etapa de absorción 105 se configura para capturar, por ejemplo 50-90% del C02 que puede estar contenido en la corriente de gas de combustión FG. Aquí, una solución iónica pobre en C02, alta en R del segundo recipiente colector 108 se rocía mediante el dispositivo de distribución líquida 116, al MTD 121. La solución pobre en C02 alta en R que se rocía mediante el sistema de rocío 1 16 se contacta con la corriente de gas de combustión FG mientras fluye desde la primera etapa de absorción 104 hacia arriba a través del MTD 121 de la segunda etapa de absorción.
El MTD 121 de la segunda etapa de absorción puede de preferencia configurarse para proporcionar eficacia a la captura de C02. El tipo y tamaño del material de empaque de I MTD 121 de la segunda etapa de absorción pueden seleccionarse para proporcionar una alta área de superficie de contacto entre el gas de combustión FG y la solución iónica. Un material de empaque adecuado para utilizar en el MTD de la segunda etapa de absorción puede fácilmente seleccionarse por una persona con destreza en la técnica.
El recipiente de absorción 101 puede opcionalmente comprender además una tercera etapa de absorción 106 para mayor eliminación de C02 del gas de combustión y para reducción de escape de amoníaco de las etapas de absorción previas.
El gas de combustión que se eleva en el recipiente de absorción 101 de la segunda etapa de absorción 105 contiene una baja concentración de C02 (por ejemplo 10% o menos de la concentración en la entrada FG) y una concentración relativamente alta de NH3 (por ejemplo de 5000 hasta 30000 ppm). La alta concentración de amoníaco en el gas de combustión (escape de amoníaco) de la segunda etapa de absorción 105 es un resultado del alto R de la solución iónica en la segunda etapa de absorción 105. Una gran porción del amoníaco que se ha evaporado en la segunda etapa de absorción 105 puede recapturarse a la solución iónica mediante una tercera etapa de absorción 106, la cual de preferencia opera a un valor R más bajo y menor temperatura.
En la tercera etapa de absorción 106, un flujo relativamente pequeño de la solución iónica que tiene un bajo R (por ejemplo menor que 2.0, tal como en el rango de 1 .2-2.0) y baja temperatura (por ejemplo menor que 10°C y de preferencia aproximadamente 5°C) se rocía mediante el dispositivo de distribución de líquido 1 18 sobre el MTD 122 en donde se contacta con la corriente de gas de combustión FG mientras fluye hacia arriba a través del MTD 122. La solución iónica descargada de la tercera etapa de absorción 106 puede de preferencia recolectarse en el primer recipiente colector 107 mediante el conducto 131 .
El MTD 122 de la tercera etapa de absorción puede de preferencia configurarse para ser menos sensible a obstrucción por partículas sólidas. Por ejemplo, el tipo y tamaño del material de empaque en el MTD 122 pueden seleccionarse por sensibilidad reducida respecto a obstrucción y deposición de partículas sólidas. La persona con destreza en la técnica puede fácilmente seleccionar un material de empaque adecuado para operación con un líquido que comprende partículas de tamaño, forma y cantidad conocidas.
El recipiente de absorción 101 puede configurarse para proporcionar circulación de la solución iónica recolectada en la parte inferior del primer recipiente colector 107 a un tanque de recolección de sólidos 132 opcionalmente mediante un hidrociclón 133. El hidrociclón puede usarse para incrementar el contenido de sólidos de la solución iónica antes de enviarla al tanque de recolección de sólidos 132. la derrama del hidrociclón que contiene una cantidad reducida de sólidos puede enviarse a la tercera etapa de absorción.
Cada una de las etapas de absorción 104, 105 y 106 se configuran para llevar a cabo una etapa particular del proceso de absorción de C02. Por ejemplo, la etapa 104 se configura para llevar a cabo la etapa 1 del proceso en la cual una porción del C02 contenido en el gas de combustión se captura. La etapa 105 se configura para llevar a cabo la etapa 2 del proceso en la cual una porción adicional de C02 contenido en el gas de combustión se captura. La etapa 106 se configura para llevar a cabo la etapa 3 del proceso. En la etapa 3 una porción adicional del C02 contenido en el gas de combustión se captura.
En una modalidad preferida, entre 40% y 90% del C02 contenido en la corriente de gas de combustión FG cuando se introduce en la entrada 102 se eliminará de la corriente de gas de combustión después de someterse a las fases 1-3 y antes de salir por la salida 103. Cada etapa puede o no puede llevarse a cabo en una secuencia predeterminada.
En la etapa 1 del proceso de absorción de C02 una porción del C02 contenido en la corriente de gas de combustión se elimina mediante contactar la solución iónica del primer recipiente colector 107 con la corriente de gas de combustión. La temperatura de la solución iónica durante la etapa 1 se controla para ser mayor que la temperatura de lá solución iónica en la etapa 2 o etapa 3 del proceso de absorción de C02. Por ejemplo, en la etapa 1 , la temperatura de la solución iónica se controla para estar en el rango de 5°C hasta 20°C. El valor R de la solución iónica en la etapa 1 es bajo, por ejemplo 1.2 hasta 2.0 Durante la etapa 1 se permite que los sólidos de carbonato y bicarbonato de amonio que contienen altas concentraciones de C02 se precipiten de la solución iónica.
La solución iónica rica en C02, que posiblemente comprende sólidos de carbonato y bicarbonato de amonio, se recolecta mediante el receptáculo de recolección de líquido y se transfiere al primer recipiente colector 107.
Los sólidos pueden separarse posteriormente de la solución iónica y eliminarse mediante, por ejemplo, un hidrociclón. Una vez que los sólidos se eliminen de la solución iónica, la solución iónica es más pobre en C02 (es decir contiene menos C02) y puede utilizarse para capturar más C02 de una corriente de gas de combustión.
La proporción molar (R) de NH3-a-C02 de la solución iónica en el primer recipiente colector se controla para estar dentro de un rango de 1.2 a 2.0 por adición del NH3 de recuperación, que puede suministrarse por ejemplo, en la forma de NH3 puro o una solución de NH3, tal como solución iónica pobre en C02 del regenerador. En una modalidad, el NH3 de recuperación puede suministrarse en la forma de la segunda solución iónica que tiene un valor R más alto que la primera solución iónica. La proporción molar de NH3-a-C02 de la solución iónica en el primer recipiente colector puede además controlarse por la eliminación de carbonato y bicarbonato de amonio sólido que se ha acumulado en el recipiente. El bicarbonato de amonio sólido es alto en C02, y la eliminación del mismo resulta en un incremento del valor R de la primera solución iónica.
La temperatura de la solución iónica en la etapa 2 de preferencia se controla para estar en un rango de 5°C a 20°C y el valor R de la solución iónica es mayor que en la etapa 1 ; por ejemplo en un rango dé 2.0 a 4.0 y de preferencia en un rango de 2.0 a 2.5. La solución iónica en la etapa 2 de preferencia se proporciona del segundo recipiente colector. La solución iónica en la etapa 2 es altamente reactiva y puede capturar una porción significativa del contenido de C02 del gas de combustión. Sin embargo, la solución iónica reactiva en la etapa 2 tiene una presión de vapor relativamente alta de amoníaco lo que resulta en una concentración relativamente alta de amoníaco en el gas de combustión dejando la etapa 2 y que fluye a la tercera etapa 106 (fase 3) del proceso de absorción de C02.
La segunda solución iónica rica en C02 de la etapa 2 se recolecta mediante el receptáculo de recolección de líquido de la segunda etapa de absorción y se transfiere al segundo recipiente colector 108.
La proporción molar (R) de NH3-a-C02 de la solución iónica en el segundo recipiente colector se controla para que este en un rango de 2.0 a 4.0 por la adición de NH3 de recuperación que puede suministrarse, por ejemplo, en la forma de NH3 puro o una solución de NH3, tal como una solución iónica pobre en C02 del regenerador.
Durante la etapa 3 la pérdida de amoníaco gaseoso se minimiza al controlar la temperatura y el valor R de la solución iónica para reducir la presión de vapor del amoníaco de la solución iónica y así reducir la concentración de amoníaco en la etapa gaseosa de la etapa 3. Al reducir la presión de vapor de amoníaco y mantener la mayoría del amoníaco como parte de la solución iónica líquida, las pérdidas de amoníaco del sistema se minimizarán. Esta reducción en el escape de amoníaco ayuda a mantener la proporción molar (R) de NH3-a-C02 en un nivel más alto, por ejemplo, de 1.2 a 2.0. Como un resultado, la efectividad del sistema en eliminar C02 de la corriente de gas de combustión se mantiene o de otra forma no se deteriora. La temperatura de la solución iónica en la etapa 3 se controla para estar, por ejemplo, en un rango de 0°C a 10°C.
Controlar la proporción molar (R) de NH3-a-C02 en el primer y segundo recipientes colectores para "que esté dentro de un rango deseado puede lograrse por medición automática o manual de parámetros relevantes, tales como por ejemplo, valor de pH, concentración de amoníaco y/o concentración de C02, y ajuste de dichos parámetros por la adición de NH3 de recuperación y/o eliminación de C02. De preferencia, el sistema puede comprender un controlador automático 134, por el cual la proporción molar de NH3-a- C02 se mantiene a valores deseados en el primer y segundo recipientes colectores. En una modalidad, R en el primer recipiente colector se mantiene en un rango de 1 .2 a 2.0 al reemplazar una porción de la solución iónica que contiene bicarbonato de amonio sólido con una solución iónica alta en R del segundo recipiente colector, y R en el segundo recipiente colector se mantiene en un rango de 2.0 a 4.0 al reemplazar la porción de la solución iónica enviada al primer recipiente colector con solución iónica pobre en C02 del regenerador y/o NH3 de recuperación. Por ejemplo, el controlador automático 134 puede ser una computadora de propósito general, un dispositivo de cómputo de aplicación específica u otro controlador programable que recibe las señales de entrada que indican el valor R de los sensores 135, 136 en el primer y segundo recipientes colectores 107, 108. El controlador automático 134 puede proporcionar señales de control a una bomba 137, válvula de control, u otro dispositivo de ajuste de flujo de fluido, para mantener R dentro del primer recipiente colector 107 dentro del rango deseado, y puede proporcionar señales de control al NH3 de recuperación y/o al suministro de solución pobre del regenerador para mantener R dentro del rango deseado en el recipiente colector 108.
El calor rechazado de la primera etapa de absorción 104, así cómo la segunda etapa de absorción 105, puede ocurrir a una temperatura relativamente alta (hasta 5°C-20°C). Este enfriamiento puede lograrse con agua de mar o agua de la torre de enfriamiento si las condiciones ambientales lo permiten, reduciendo así significativamente la demanda general para enfriar la solución. Cuando se emplea agua enfriada, el consumo de energía para enfriar la solución iónica de temperatura más alta es mucho menor que la energía requerida para enfriar la solución iónica de temperatura menor.
Deberá de enfatizarse que las modalidades anteriormente descritas de la presente invención, particularmente, cualesquiera modalidades "preferidas", son meramente posibles ejemplos de implementaciones, meramente presentados para un claro entendimiento de los principios de la invención. Muchas variaciones y modificaciones pueden llevarse a cabo a la o las modalidades anteriormente descritas de la invención sin alejarse substancialmente del espíritu y principios de la invención. Se pretende que todas las modificaciones y variaciones se incluyan aquí dentro del alcance de esta descripción y la presente invención y se protejan por las siguientes reivindicaciones.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES 1 . Un sistema para la eliminación de bióxido de carbono de una corriente de gas de combustión, el sistema se caracteriza por un recipiente de absorción configurado para recibir una corriente de gas de combustión, el recipiente de absorción comprende una primera etapa de absorción configurada para recibir la corriente de gas de combustión y en contacto con una primera solución iónica, una segunda etapa de absorción configurada para recibir gas de combustión que ha pasado la primera etápa de absorción y contactarlo con una segunda solución iónica, un primer recipiente colector, y un segundo recipiente colector, todos parte del recipiente de absorción, en donde la primera etapa de absorción comprende un receptáculo de recolección de líquido configurado para recolectar solución iónica de la primera etapa de absorción y enviarla al primer recipiente colector para la recirculación de la primera etapa de absorción, y la segunda etapa de absorción comprende un receptáculo de recolección de líquido configurado para recolectar la solución iónica de la segunda etapa de absorción y enviarla al segundo recipiente colector para la recirculación a la segunda etapa de absorción. 2. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el recipiente de absorción comprende una sección inferior, en la que un primer y un segundo recipientes colectores se forma por dos sub-secciones del recipiente inferior. 3. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque además comprende un sistema de control configurado para mantener la proporción molar (R) NH3-a-C02 de la solución iónica en el primer recipiente colector en un rango de 1.2 a 2.0. A. El sistema de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque además comprende un sistema de control configurado para mantener la proporción molar (R) NH3-a-C02 de la solución iónica en el segundo recipiente colector en un rango de 2.0 a 4.0. 5. El sistema de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el sistema de control comprende un dispositivo configurado para introducir NH!3 o un medio que tiene una proporción molar (R) NH3-a-C02 mayor que el R de la solución iónica en el recipiente colector en la solución iónica. 6. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la primera etapa de absorción además comprende un dispositivo de distribución de líquido y una ruta de envío de solución iónica configurada para enviar la solución iónica del primer recipiente colector al dispositivo de distribución de liquido. 7. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la segunda etapa de absorción además comprende un dispositivo de distribución de líquido y una ruta de envío de solución iónica configurada para enviar la solución iónica del segundo recipiente colector al dispositivo de distribución de líquido. 8. El sistema de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado .porque la ruta de envío de solución iónica de la primera etapa de absorción comprende un dispositivo de intercambio térmico para controlar la temperatura de la solución iónica enviada al dispositivo de distribución de líquido de la primera etapa de absorción. 9. El sistema de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la temperatura de la solución iónica enviada al dispositivo de distribución de líquido se controla para estar en el rango de 5 a 20°C. 10. El sistema de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la ruta de envío de solución iónica de la segunda etapa de absorción comprende un dispositivo de intercambio térmico para controlar la temperatura de la solución iónica enviada al dispositivo de distribución de líquido de la segunda etapa de absorción. 1 1. El sistema de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la temperatura de la solución iónica enviada al dispositivo de distribución de líquido se controla para estar en el rango de 5 a 20°c. 12. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la primera etapa de absorción se configura para operar con una solución iónica que contiene partículas sólidas. 13. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el recipiente de absorción además comprende una tercera etapa de absorción configurada para recibir gas de combustión que ha pasado de la primera y segunda etapas de absorción y contactarlo con una solución iónica. 14. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la tercera etapa de absorción comprende un receptáculo de recolección de líquido configurado para recolectar la solución iónica de la tercera etapa de absorción y enviarla al primer recipiente colector. 15. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la tercera etapa de absorción comprende un dispositivo de distribución de líquido, y una ruta de envío de solución iónica configurada para enviar la solución iónica del primer recipiente colector al dispositivo de distribución de líquido. 16. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la ruta de envío de solución iónica de la tercera etapa de absorción comprende un dispositivo de intercambio térmico para controlar la temperatura de la solución iónica enviada a un dispositivo de distribución de líquido de la tercera etapa de absorción. 17. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la temperatura de la solución iónica enviada a un dispositivo de distribución de líquido, de la tercera etapa de absorción se controla para estar en el rango de 10°C o menos. 18. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la tercera etapa de absorción se configura para operarse con una solución iónica que contiene partículas sólidas. 19. Método para eliminar C02 de una corriente de gas de combustión que contiene C02, el método caracterizado por las etapas de: a) contactar un flujo de una primera solución iónica NH3 con una corriente de gas de combustión para eliminar una primera porción de C02 de la corriente de gas de combustión bajo condiciones de tal manera que se forme bicarbonato de amonio, b) recolectar la solución iónica usada de la etapa a) en un primer recipiente colector, c) reciclar la solución iónica del primer recipiente colector a la etapa a), d) contactar un flujo de una segunda solución iónica que Comprende NH3 con la corriente de gas de combustión para eliminar una segunda porción de C02 de la corriente de gas de combustión bajo condiciones de manera que esencialmente ningún bicarbonato de amonio sólido se forma, e) recolectar la solución iónica usada de la etapa d) en un segundo recipiente, y f) reciclar la solución iónica del segundo recipiente colector a la etapa d). 20. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado, porque la primera solución iónica tiene una proporción molar (R) NH3-a-C02 en el rango de 1.2 a 2.0. 21 . El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque además comprende la etapa de ajustar la proporción molar (R) NH3-a-C02 de la solución iónica en el primer recipiente colector para estar en el rango de 1.2 a 2.0. 22. El método de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado porque el ajuste de la proporción molar (R) NH3-a-C02 se logra al introducir NH3 y/o un medio que tiene una proporción molar (R) NH3-a-C02 mayor que el R de la solución iónica en el primer recipiente colector, al primer recipiente colector. 23. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el medio es solución iónica del segundo recipiente colector. 24. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque la segunda solución iónica tiene una proporción molar (R) NH3-a-C02 en el rango de 2.0 a 4.0. 25. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque además comprende la etapa de ajusfar la proporción molar (R) NH3-a-C02 de la solución iónica en el segundo recipiente colector para estar en el rango de 2.0 a 4.0. 26. El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque él ajuste de la proporción molar (R) NH3-a-C02 se logra al introducir NH3 y/o un medio que tiene una proporción molar (R) NH3-a-C02 mayor que el R de la solución iónica en el segundo recipiente colector al segundo recipiente colector. 27. El método de conformidad con la reivindicación 19, caractérizado porque la temperatura de la primera solución iónica en la etapa a) se controla para estar en el rango de 5 a 20°C. 28. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque la temperatura de la segunda solución iónica en la etapa d) se controla para estar en el rango de 5 a 20°C. 29. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque además comprende la etapa de contactar un flujo de una tercera solución iónica que comprende NH3 y que tiene una proporción molar (R) NH3-a-C02 en el rango dé 1.2 a 2.0 con la corriente de gas de combustión para eliminar una tercera porción de C02 de la corriente de gas de combustión. 30. El método de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque el flujo de una tercera solución iónica se envía desde. el primer recipiente colector. 31 . El método de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque el flujo de una tercera solución iónica se envía mediante un dispositivo configurado para reducir la cantidad de sólidos en la solución tónica. 32. El método de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque la temperatura de la tercera solución iónica se controla para estar en el rango de 10°C o menor.
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