Procedimiento de captura de CO2 por CaO a alta temperatura asistido por vibración acústica

ES 2 498 732 B2 19 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA 11 21 Número de publicación: 2 498 732 Número de solicitud: 201300227 51 Int. CI.: B01J 19/10 (2006.01) 12 PATENTE DE INVENCIÓN CON EXAMEN PREVIO B2 54 Título: Procedimiento de captura de CO2 por CaO a alta temperatura asistido por vibración acústica 73 Titular/es: UNIVERSIDAD DE SEVILLA (33.3%) OTRI - Pabellón de Brasil, Paseo de las Delicias s/n 41012 Sevilla (Sevilla) ES; CONSIGLIO NAZIONALE DELLA RICERCA (33.3%) y UNIVERSITÁ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II (33.3%) 72 Inventor/es: VALVERDE MILLAN, Jose Manuel; SÁNCHEZ QUINTANILLA, Miguel Angel; PEREZ EBRI, Jose Manuel; CHIRONE, Riccardo; AMMENDOLA, Paola y RAGANATI, Federica 22 Fecha de presentación: 22.02.2013 43 Fecha de publicación de la solicitud: 25.09.2014 Fecha de la concesión: 26.01.2015 45 Fecha de publicación de la concesión: 02.02.2015 56 Se remite a la solicitud internacional: PCT/ES2014/000012 Se puede realizar consulta prevista por el art. 40.2.8 LP. Aviso: 575HVXPHQ /DSUHVHQWHLQYHQFLyQWLHQHSRUREMHWRXQ SURFHGLPLHQWRTXHLQFUHPHQWDODFDSDFLGDGGH FDSWXUDUiSLGDGH&2SRUXQUHDFWRUGHOHFKR IOXLGL]DGRGH&D2DDOWDWHPSHUDWXUDHQHOSURFHVR ³&DORRSLQJ´&D/(OSURFHGLPLHQWRSURSXHVWRGH DVLVWHQFLDDODFDSWXUDGH&2VHEDVDHQOD DSOLFDFLyQGHYLEUDFLRQHVDF~VWLFDVGLUHFWDPHQWH VREUHHOPDWHULDOIOXLGL]DGRHQHOUHDFWRUGH FDUERQDWDFLyQSDUDXQRVYDORUHVGHODLQWHQVLGDGGH ODYLEUDFLyQDF~VWLFD\GHVXIUHFXHQFLDHQWRUQRD G%\+]UHVSHFWLYDPHQWH&RQHVWH SURFHGLPLHQWRVHFRQVLJXHDFHOHUDUODFDUERQDWDFLyQ GHOPDWHULDO\UHGXFLUODSpUGLGDGHFDSDFLGDGGH FDSWXUDWUDVVHUVRPHWLGRDVXFHVLYRVFLFORVGH FDOFLQDFLyQFDUERQDWDFLyQ/DSUHVHQWHLQYHQFLyQ WLHQHVXDSOLFDFLyQHQHOiUHDGHOD(QHUJtD\HO 0HGLRDPELHQWHFRQFUHWDPHQWHHQVHFWRUHVGH DFWLYLGDGRULHQWDGRVDODPHMRUDGHHILFDFLDGH WHFQRORJtDVHQHUJpWLFDV Procedimiento de captura de CO 2 por CaO a alta temperatura asistido por vibración acústica 5 OBJETO DE LA INVENCiÓN la presente invención tiene por objeto un procedimiento que incrementa la capacidad de captura de C02 en un reactor de lecho fluidizado de CaO a alta temperatura durante la fase rápida de carbonatación dentro del proceso carbonatación/calcinación del CaO. Este procedimiento se basa en la aplicación de vibraciones acústicas directamente sobre el 10 material fluidizado en el reactor de carbonatación, para unos valores de la intensidad de la vibración acústica y de su frecuencia en torno a 150dB y 100Hz respectivamente. Con esta aplicación se consigue acelerar la carbonatación del material y reducir la pérdida de capacidad de captura tras ser sometido a sucesivos ciclos de calcinación/carbonatación. la presente invención tiene su aplicación en el área de la Energía y el Medioambiente, 15 concretamente en sectores de actividad orientados a la mejora de eficacia de tecnologías energéticas. ESTADO DE LA TÉCNICA 20 la captura y almacenamiento de CO2 emitido con los gases de combustión es reconocida como una medida de gran eficacia a corto plazo destinada a paliar el calentamiento global originado por la creciente demanda de energía. la implantación de tecnologías a nivel industrial que permitieran lograr este objetivo podría representar una contribución estimada entre el 15% y el 55% sobre el conjunto de medidas destinadas a la reducción 25 de emisiones de CO2 generadas por combustibles fósiles a medio-largo plazo (Metz et al. 2005). Uno de los grandes objetivos del VII Programa Marco de la UE es que, en 2018, 12 centrales termoeléctricas de 500 megavatios de producción se implanten en territorio europeo incluyendo algún tipo de tecnología de captura y almacenamiento de CO 2 (http://ec.europa.eu/research/fp7/). 30 Entre los procesos tecnológicos más viables para la captura del CO2 en poscombustión a nivel industrial se encuentra la tecnología "Ca-Iooping" (Cal) basada en la reacción reversible de carbonatación/calcinación del óxido de calcio CaO (Blamey et al. 2010). En esta tecnología, que actualmente funciona de manera eficaz en plantas industriales a nivel piloto, se usa como material adsorbente básico una materia prima barata y 35 disponible en gran cantidad como es la caliza natural (CaC03 ). la corriente de gas proveniente de la combustión es usada para fluidizar un lecho de partículas de CaO (obtenidas mediante una previa descarbonatación del CaC0 3 por calcinación). En el ES 2 498 732 A1  2 ES 2 498 732 B2 DESCRIPCIÓN reactor de lecho fluidizado tiene lugar la carbonatación del CaO, que de esta forma captura el CO2 del gas de combustión. Durante la carbonatación, el tiempo de contacto entre el gas y las partículas de CaO es corto, de manera que el CO2 es adsorbido únicamente por la superficie de las partículas de CaO en una fase rápida determinada por 5 la temperatura y la presión parcial de CO2. De acuerdo con la cinética de la reacción y el valor típico de la concentración de CO2 en los gases de poscombustión (en torno al 15% en volumen), el proceso de carbonatación es llevado a cabo de manera óptima a una temperatura de alrededor de 650°C. El CaO carbonatado es transportado a un segundo reactor de lecho fluidizado donde es calcinado sometiéndolo a un flujo de aire con una 10 elevada concentración de O2 a temperaturas en torno a 900°C. La calcinación da lugar a la descomposición del CaC0 3 en CaO+C02. El CO 2 efluye así del reactor de calcinación prácticamente puro y listo para su posterior almacenamiento. Ambos reactores de lecho fluidizado, el de carbonatación y el de calcinación, se encuentran interconectados, de manera que el CaO regenerado en el reactor de calcinación es de nuevo transportado al 15 reactor de carbonatación para usarlo como adsorbente de CO 2 en un nuevo ciclo. La viabilidad de la tecnología CaL para la captura eficiente de CO 2 ha sido demostrada en los últimos años mediante su implantación en diversas plantas a escala piloto de hasta 1.7 MWt de potencia. Los resultados demuestran capacidades sostenidas de captura superiores al 90% y permiten albergar cierto optimismo de cara al empleo de esta técnica 20 a nivel comercial antes del 2020 (Blamey et al. 2010, Sánchez-Biezma et al. 2011). Otro proceso dentro de la tecnológica energética en el que la aplicación de la tecnología CaL supone una considerable mejora es el de producción de hidrógeno mediante el reformado de metano. La eficiencia de este proceso se ve significativamente incrementada mediante la captura en línea del CO2 producido en reacciones intermedias 25 del proceso (Romano et al. 2011). Uno de los problemas que diezma la eficiencia de la tecnología CaL es la progresiva degradación que sufre el material conforme es ciclado debido a su sinterización al ser sometido temperaturas muy elevadas (necesarias para su descarbonatación durante la calcinación). Esto causa un descenso de su área superficial y por tanto también de su 30 capacidad de captura de CO 2 en la fase rápida conforme el número de ciclos de calcinación/carbonatación se incrementa. Esta pérdida de capacidad de captura debe ser compensada por la introducción de material fresco en cada ciclo y haciendo circular el material a velocidades elevadas. Mejorar la capacidad de captura del material representaría pues un beneficio substancial en la eficiencia del proceso tecnológico CaL 35 (Arias et al. 2011). Una posible estrategia orientada a este objetivo consiste en la ES 2 498 732 A1  3 ES 2 498 732 B2 modificación/síntesis de materiales avanzados mediante métodos físico-químicos (Valverde 2013a). Estos nuevos materiales poseen en general una mayor resistencia a la sinterización y una mayor capacidad de captura en la fase rápida. No obstante, su uso en la práctica presenta una enorme desventaja desde el punto de vista económico frente a la 5 utilización de caliza natural. Además, existen otros problemas asociados como la presencia de material inerte en la mayoría de los adsorbentes modificados/sintéticos propuestos, lo cual incrementaría el requerimiento energético para la calcinación y requeriría del manejo de un mayor volumen de material. Por ello, no representan una alternativa realista a día de hoy frente al uso de la caliza natural en la tecnología CaL. 10 Otras posibles estrategias útiles para la reactivación de la capacidad de captura de la caliza natural son su hidratación (Donat et al. 2011) Y el pretratamiento térmico (Manovic and Anthony 2008). la hidratación del material requiere la implantación de una unidad de generación de vapor de agua, lo cual reduce su competitividad económica (Blamey et al. 2010), Y tiene además como desventaja que el material hidratado posee una menor 15 resistencia mecánica (Yu et al. 2011) por lo que las partículas pueden romperse con facilidad. Esto reduce la eficacia del proceso de captura debido a la pérdida de material por elutriación. En cuanto al pretratamiento térmico del material sometiéndolo a altas temperaturas durante períodos muy prolongados de tiempo, ello requeriría de un consumo energético adicional y de una modificación del proceso actualmente ya validado 20 a escala piloto. Además, la eficacia del pretratamiento térmico se reduce al caso en el que los períodos de carbonatación son largos y las condiciones de calcinación no son severas (Arias et al. 2011). Una técnica de combustión avanzada que tiene como objeto reducir las emisiones de CO 2 es la conocida como "Chemical looping Combustión" (ClC) cuya implantación a 25 escala piloto ya ha dado lugar a resultados prometedores (Abad et al. 2007). En esta técnica, la combustión tiene lugar en un reactor de lecho fluido donde un polvo de partículas de óxido metálico (MxOy) es fluidizado por una corriente de carburante gasificado. las partículas de MxOy aportan el oxígeno para la combustión del gas. Así pues, el carburante gaseoso se oxida a CO 2 y H20 en este reactor de reducción. las 30 partículas de óxido metálico que han oxidado el combustible gaseoso y han quedado reducidas (M x OY-1) son transportadas a un segundo lecho fluidizado, el reactor de oxidación, donde son oxidadas al ser fluidizadas por una corriente de aire enriquecido en O2. Una vez regeneradas en el reactor de oxidación, las partículas de MxOy son de nuevo transportadas al reactor de reducción volviéndose a repetir el ciclo de manera continuada. 35 De este modo, al no ponerse en contacto el combustible con nitrógeno del aire, como ocurre en la combustión tradicional, los gases a la salida del reactor de reducción son ES 2 498 732 A1  4 ES 2 498 732 B2 solamente CO 2 y vapor de agua. Esta mezcla es fácilmente separable por condensación del agua, quedando así el CO 2 listo para su almacenamiento. Obsérvese que tanto las tecnologías Cal como ClC destinadas ambas a la reducción de emisiones de CO 2, se encuentran basadas en reacciones que se producen por el 5 contacto entre fases sólida y gaseosa en reactores de lecho fluidizado. Por tanto, la eficiencia de estas técnicas se encuentra determinada en gran medida por que el contacto entre el gas y el sólido se produzca de manera eficaz así como porque exista una rápida transferencia rápida de temperatura en el reactor (Komarov 2011). Usualmente, el lecho fluidizado es un sistema bifásico altamente heterogéneo (Geldart 10 1973, Valverde 2013b). la formación de agregados por ejemplo no permite el contacto entre el gas fluidizante y la superficie de las partículas situadas en el interior de los agregados. Otros fenómenos comunes en lechos fluid izados son la formación de canales estables y de burbujas que consienten al gas encontrar un atajo a través del lecho sin mezclarse de manera homogénea con las partículas. Así pues, es previsible que la 15 aplicación de un método mediante el cual se lograse incrementar la superficie efectiva de contacto entre las fases sólida y gaseosa en el reactor de lecho fluidizado daría lugar a una mejora de la eficiencia de estas tecnologías. En la literatura científica existen descritas numerosas técnicas destinadas a la homogeneización de la fluidización de medios granulares de probada eficacia. Entre 20 estas técnicas encontramos la aplicación de vibraciones mecánicas, la agitación mediante útiles mecánicos (hélices, turbinas, etc.), la centrifugación del lecho fluido, la agitación mediante bolas magnéticas emplazadas en el interior del lecho que son excitadas por un campo magnético variable (Pfeffer et al. 2005), la aplicación de campos eléctricos (Espín et al. 2009), y la aplicación de micro-chorros de gas a muy alta 25 velocidad (Quevedo et al. 2010). En general, estas técnicas consiguen homogeneizar la fluidización de medios granulares mediante la rotura de grandes agregados de partículas y la desestabilización de canales y burbujas. No obstante, la aplicación de estas técnicas de asistencia a la fluidización a nivel industrial requeriría la realización de modificaciones importantes en los reactores cuya implementación y viabilidad deben ser todavía 30 investigadas. Existe, sin embargo, una técnica de asistencia a la fluidización de bajo coste y fácil aplicabilidad a escala industrial basada en la aplicación de vibraciones acústicas sobre el lecho fluidizado (Massimila et al. 1990, Chirone et al. 1993). la aplicación de esta técnica con el fin de incrementar la eficacia de captura de CO 2 en el proceso Cal es el objeto de la presente invención. ES 2 498 732 A1  5 ES 2 498 732 B2 La perturbación ejercida por vibraciones acústicas uniformiza el estado de fluidización, aumentando así la superficie efectiva de contacto gas-sólido. Además, es previsible que el campo acústico origine una aceleración de la transferencia de masa y energía en el reactor por la alteración que produce sobre la fluido-dinámica del sistema (Komarov 5 2011), es decir tendrá lugar una trasferencia más rápida de las moléculas de CO2 a través de la capa límite en la superficie de las partículas. Se encuentra ya probado que la aceleración de la transferencia de masa y temperatura causada por la aplicación de vibración acústica da lugar a un aumento de la eficiencia de procesos en reactores gassólido a alta temperatura como, por ejemplo, en reactores de combustión (Komarov 2011, 10 Koepke y Zhu 1998). Además, la mejora de la transferencia de temperatura contribuye a que la reacción tenga lugar de manera más homogénea en todo el reactor, lo cual contribuye a la reducción de emisiones de NOx, CO, CO2 y ceniza, emisiones que son potenciadas por la existencia de fuertes gradientes de temperatura (Komarov 2011). Como demuestran los resultados obtenidos en los experimentos realizados como ejemplo 15 de realización de la presente invención, la capacidad de captura rápida de CO2 por CaO en condiciones de la tecnología CaL aumenta significativamente cuando el material es sometido a una vibración acústica. Es de prever así mismo que está técnica tendrá efectos positivos sobre cualquier proceso basado en la reacción gas-sólido en reactores de lecho fluidizado orientados a la reducción de emisiones de CO 2 como, por ejemplo, el 20 CLC. Otras ventajas de la aplicación de vibraciones acústicas en la tecnología CaL como asistencia a la fluidización y transferencia de masa y temperatura son su carácter no intrusivo, su alta competitividad económica y sencilla implantación a nivel técnico. Como ventaja adicional, el generador de vibración acústica puede ser emplazado en una posición alejada de la zona de alta temperatura puesto que las ondas sonoras pueden 25 transmitirse en fase gaseosa a lo largo de guías de onda. Referencias -Abad et al. 2007. A. Abad, J. Adánez, F. García-Labiano, L. F. de Diego, P. Gayán, J. Celaya. Chemical Engineering Science 62 (2007) 533 -549. -Arias et al. 2011. B. Arias, J. C. Abanades and G. S. Grasa. Chem. Eng. J. 167 (2011) 30 255-261. -Blamey et al. 2010. J. Blamey, N. P. M. Paterson, D. R. Dugwell, P. S. Fennell. Energy Fuels 24 (2010) 4605-4616. -Chirone et al. 1993. Chirone R, Massimilla L., Russo S. Chemical Engineering Science 48 (1993) 41- 52. 35 -Donat et al. 2011. F. Donat, N. H. Florin, E. J. Anthony, P. S. Fennell. Environmental Science & Technology 46 (2012) 1262 -1269. -Espin et al. 2009. M.J. Espin et al. Phys. Rev. E 79 (2009) 011304. ES 2 498 732 A1  6 ES 2 498 732 B2 -Geldart 1973. D. Geldart. Powder Technol. 7 (1973) 285-293. -Koepke y Zhu 1998. S. A Koepke y J. Y. Zhu Combust. Sci. and Tech.140 (1998) 315- 331. -Komarov 2011. Advanced Topics in Mass Transfer. Editado por Mohamed EI-Amin. ISBN 5 978-953-307-333-0. Publicado por InTech. -Manovic and Anthony 2008. V. Manovic and E. J. Anthony. Environ. Sci. Technol. 42 (2008) 4170-4174. -Massimilla et al. 1990. L. Massimilla, R. Chirone, G. Raso. Brevetto Italiano 19498 Al90 1990. 10 -Metz et al. 2005. B. Metz and O. Davidson and H. D. Coninck and M. Loos and L. Meyer. Special report on carbon dioxide capture and storage. Intergovernmental Panel on Climate Change, New York, NY, USA, 2005. -Pfeffer et al, 2005. R. Pfeffer et al. Patent W02005022667-A2. Publication Date: 10/03/2005. Patent Assignee: New Jersey Inst Technology. 15 -Romano et al. 2011. M. C. Romano, E. N. Cassotti, P. Chiesa, J. Meyerb y J. Mastin. Energy Procedia 4 (2011) 1125-1132. -Quevedo et al. 2010. Quevedo J.A, Omosebi A, Pfeffer R. AIChE J. 56 (2010) 1456- 1468. -Sánchez-Biezma et al. A Sanchez-Biezma and J.C. Ballesteros and L. Diaz and E. de 20 Zarraga and F.J. Alvarez and J. Lopez and B. Arias and G. Grasa and J.C. Abanades. Energy Procedia, 4 852 -859 (2011). -Valverde 2013a. J. M. Valverde. Journal of Material Chemistry A DOI: 10.1039/C2TA00096B -Valverde 2013b. J. M. Valverde. Fluidization of Fine Powders: Cohesive versus 25 Dynamical Aggregation. Springer. 2013. volume 18. Particle Technology Series. isbn 978- 94-007 -5586-4. http://www.springer.com/materials/book/978-94-007-5586-4 -Yu et al. 2011. F.-C. Yu, N. Phalak, Z. Sun and L.-S. Fan. Ind. Eng. Chem. Res. 51 (2012) (2133 -2142), 30 DESCRIPCiÓN DE LAS FIGURAS Figura 1.- Montaje experimental del procedimiento a escala de laboratorio. 1: Mezcla de gas comprimido (15% CO2/85% N2 en volumen); 2: Aire seco comprimido. 3: Controlador de flujo másico de gas. 4: Regulador de presión (manorreductor). 5 Controlador (o centralita). 6: Controlador de temperatura del horno. 7: Horno. 8: Placa 35 porosa de cuarzo. 9: Reactor de cuarzo. 10: Adaptador de teflón. 11: Tubo guía para el sonido. 12: Membrana elástica de silicona. 13: Micrófono. 14: Altavoz. 15: Transductor de presión diferencial. 16: Filtro de humedad y partículas. 17: Medidor de flujo másico de gas. 18 Analizador de gases. 19: Amplificador de señales. 20: Generador de señales. 21: Osciloscopio. 22: Adquisición de datos y control. 40 Figura 2.- Ejemplo de reactor de cuarzo en el que tiene lugar el experimento a escala de laboratorio. Dimensiones indicadas en mm. ES 2 498 732 A1  7 ES 2 498 732 B2 Figura 3.- Gráfico que representa la caída de presión a través del lecho de CaO en función del flujo de gas en condiciones ordinarias (sin vibración acústica aplicada) y bajo la acción de vibración acústica aplicada. En a) se fija la intensidad del sonido en un valor en torno a 140 dB Y en b) se fija la 5 frecuencia en un valor de 100 Hz. La línea horizontal indica el valor en el que la caída de presión igualaría al peso por unidad de área del material. Figura 4.- Gráfico de la concentración de CO 2 (vol%) medida en el gas efluente del reactor de carbonatación en función del tiempo en condiciones ordinarias (sin vibración 10 acústica) y bajo la acción de vibración acústica cuya intensidad y frecuencia se encuentran indicadas. También se muestra el resultado de una prueba en blanco (sin material en el reactor). El flujo de gas de entrada es de 2000 cm 3/min y tiene una concentración de CO 2 del 15% en volumen. 15 Figura 5.- Gráfico que representa la concentración de CO 2 (vol%) medida en el gas efluente del reactor de carbonatación en función del tiempo en condiciones ordinarias (sin vibración acústica) y bajo la acción de vibración acústica de 140 dB de intensidad y 160 Hz de frecuencia. En un experimento la vibración acústica se mantuvo durante todo el ciclo. En dos de los experimentos se activó la vibración acústica (off/on) cuando el % de 20 CO 2 alcanzó el 5% en un caso y 10% en otro, respectivamente (puntos indicados por la flecha). En otro caso, el experimento se inicio con vibración acústica y ésta se desactivo a los 6 minutos de iniciarse la carbonatación (on/off). La curva de la prueba en blanco corresponde al caso en el que el reactor estaba vacío. 25 Figura 6.- Gráfico que representa la caída de presión a través del lecho fluid izado de CaO fresco y tras ser sometido a un ciclo de calcinación/carbonatación/calcinación en: a) condiciones ordinarias (sin vibración acústica aplicada) b): bajo la acción de vibración acústica aplicada. Puede observarse que la aplicación de vibración acústica regenera la fluidizabilidad del material que éste ha perdido tras ser sometido al ciclo de calcinación! 30 carbonatación/calcinación. Figura 7.- Gráfico de concentración de CO2 (vol%) en función del tiempo medida en el gas efluente del reactor de carbonatación en condiciones ordinarias (sin vibración acústica) y bajo la acción de vibración acústica cuya intensidad y frecuencia se 35 encuentran indicadas. Se muestran los resultados obtenidos durante la fase de ES 2 498 732 A1  8 ES 2 498 732 B2 carbonatación correspondiente a dos ciclos de calcinación/carbonatación efectuados de manera consecutiva. 5 DESCRIPCiÓN DE LA INVENCiÓN El objeto de la presente invención es potenciar la capacidad de captura de CO 2 por un lecho fluidizado de partículas de CaO a alta temperatura en las condiciones que tienen lugar en el proceso tecnológico conocido con el nombre en inglés de "Ca-Iooping" (Cal). la captura de CO 2 en dicho proceso tiene lugar en un reactor de lecho fluid izado a una 10 temperatura en torno a 650°C y donde las partículas de CaO son sometidas a un flujo de gas con una concentración de CO 2 en torno al 15% en volumen. la tecnología Cal es aplicable a la captura de CO 2 de gases provenientes de la combustión de fósiles así como en la producción de hidrógeno mediante reformado de metano. la eficiencia de dicha tecnología ha sido probada en plantas industriales a escala piloto y se prevé su 15 implementación a escala comercial antes de 2020. Debido a que el tiempo de contacto entre las fases gaseosa y sólida en este reactor es reducido, la carbonatación ha de tener lugar de manera rápida, es decir, principalmente a nivel de la superficie de las partículas. Por tanto, la eficiencia de este proceso se encuentra limitado en gran medida por la efectividad del contacto entre el gas y la 20 superficie de las partículas adsorbentes así como por la eficiencia de transferencia de masa y temperatura a nivel fluido-dinámico. El método propuesto en la presente invención destinado a optimizar la captura de CO 2 en condiciones de Cal se encuentra basado en la aplicación de vibraciones acústicas directamente sobre el reactor de carbonatación. De esta manera, se consigue 25 incrementar homogeneizar el estado de fluidización y la transferencia de masa y temperatura entre las fases sólida y gaseosa. Por una parte, las vibraciones contribuyen a homogeneizar el estado de fluidización desestabilizando canales y/o burbujas de gas que de otro modo permiten el paso de un volumen considerable de gas a través del material sin entrar en contacto con las partículas. Por otra parte, la alteración producida 30 por el campo acústico en la fluido-dinámica del sistema favorece la transferencia de masa y temperatura gas-sólido. Como consecuencia, se observa que la aplicación de vibraciones acústicas da lugar a un considerable aumento de la capacidad de captura del material durante la fase rápida de carbonatación. En los experimentos realizados a escala de laboratorio la vibración acústica es emitida por un altavoz de bajo coste tipo 35 woofer excitado por una señal eléctrica de frecuencia y amplitud controladas. El período de tiempo durante el cual el porcentaje de CO2 en el gas efluente del reactor se mantiene ES 2 498 732 A1  9 ES 2 498 732 B2 22 ~--?_---_--1..----l 15 ¡--_-----l Figura 1 ES 2 498 732 A1  16 ES 2 498 732 B2 vibración acústica ,--- ----,, - gas efluente gl ~-- --------_ ) ~ I ~/ ~ 11 ) '\ 0 50 Placa porosa del numero 4 de 6-10 micras ~ 15 gas fluidizante Figura 2 ~ o o ,... ES 2 498 732 A1  17 ES 2 498 732 B2 a) 1+-----------------------------------------------------~~~~ __ ~~-------- I!!:f - --C - ........ .:-- 0,8 ~ Ci:' 0,6 <1 0,4 "-"'- -' - - 100Hz - - 130Hz - - 160Hz - Sin vibración acústica O ~------r-----~~----~------~------~------~------_r------~----__, o soo 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 Gas Flow, cm'/min b) 1 ~--------------------------------------~ .. ~~-~---~-- .. ----~-------------- ~."_ .... _.,...-.,,,. 0,8 .- ...... - - - - c,I' , • • . ~ ......... , ,.. ... .. I • # -~ -, .,. " ~ - , '. ~ • ~O ,6 •• • <1 - - -l40dB 0,4 -145 dB 0,2 -150dB - Sin vibración acústica O ~------r_----~~----~------~------~------_r------_r------,_----~ o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 Gas Flow, cm'/min Figura 3 ES 2 498 732 A1  18 ES 2 498 732 B2 14 12 10 ~ 8 8 ~ 6 4 2 O O 10 20 14 12 10 Ñ' 8 8 '#. 6 4 2 O O 20 40 30 t. mln Figura 4 60 t,min Figura 5 -- Blanco Sin vibración acústica 40 so Blanco 14OdB-l00Hz 14OdB-130Hz 14OdB-160Hz 15OdB-100Hz 60 Sin vibración acústica Con vibración acústica off/on (en %C02=5%) off/on (en %C02=10%) -- on/off (en t=6min) 80 100 70 120 ES 2 498 732 A1  19 ES 2 498 732 B2 a) 1 +------*. 1I --~--------------------------------------------- 0.8 ~ <l 0.6 0.4 Sin vibración acústica 0.2 _Tras ciclo de captura O ~--------~---------r--------~--------~--------~r-------~ o 2 3 4 5 6 u, cm/s b) 1 +------------------------- ~~~~ 0.8 0.6 0.4 130Hz "'145 dB ..... Fresco 0.2 _Tras ciclo de captura O .. ---------r---------r--------~--------_,----------r_------__, o 1 2 3 u,cm/s Figura 6 4 5 6 ES 2 498 732 A1  20 ES 2 498 732 B2 ES 2 498 732 A1  21 ES 2 498 732 B2