Procedimiento de captura de CO2 por CaO a alta temperatura asistido por vibración acústica
Abstract
La presente invención tiene por objeto un procedimiento que incrementa la capacidad de captura rápido de CO2 por un reactor de lecho fluidizado de CaO a alta temperatura en el proceso "Ca-loopin"(CaL). El procedimiento propuesto de asistencia a la captura de CO2 se basa en la aplicación de vibraciones acústicas directamente sobre el 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 este procedimiento 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, concretamente en sectores de actividad orientados a la mejora de eficacia de tecnologías energéticas.
Full text
ES 2 498 732 B2
19 OFICINA ESPAÑOLA DE
PATENTES Y MARCAS
ESPAÑA 11
21
Núme o de publicación: 2 498 732
Núme o de solici ud: 201300227
51 In . CI.:
B01J 19/10 (2006.01)
12 PATENTE DE INVENCIÓN CON EXAMEN PREVIO B2
54 Tí ulo: P ocedimien o de cap u a de CO2 po CaO a al a empe a u a asis ido po ib ación
acús ica
73 Ti ula /es:
UNIVERSIDAD DE SEVILLA (33.3%)
OTRI - Pabellón de B asil, Paseo de las Delicias
s/n
41012 Se illa (Se illa) ES;
CONSIGLIO NAZIONALE DELLA RICERCA
(33.3%) y
UNIVERSITÁ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO
II (33.3%)
72 In en o /es:
VALVERDE MILLAN, Jose Manuel;
SÁNCHEZ QUINTANILLA, Miguel Angel;
PEREZ EBRI, Jose Manuel;
CHIRONE, Ricca do;
AMMENDOLA, Paola y
RAGANATI, Fede ica
22 Fecha de p esen ación:
22.02.2013
43 Fecha de publicación de la solici ud:
25.09.2014
Fecha de la concesión:
26.01.2015
45 Fecha de publicación de la concesión:
02.02.2015
56 Se emi e a la solici ud in e nacional:
PCT/ES2014/000012
Se puede ealiza consul a p e is a po el a . 40.2.8 LP.
A iso:
575HVXPHQ
/DSUHVHQWHLQYHQFLyQWLHQHSRUREMHWRXQ
SURFHGLPLHQWRTXHLQFUHPHQWDODFDSDFLGDGGH
FDSWXUDUiSLGDGH&2SRUXQUHDFWRUGHOHFKR
IOXLGL]DGRGH&D2DDOWDWHPSHUDWXUDHQHOSURFHVR
³&DORRSLQJ´&D/(OSURFHGLPLHQWRSURSXHVWRGH
DVLVWHQFLDDODFDSWXUDGH&2VHEDVDHQOD
DSOLFDFLyQGHYLEUDFLRQHVDF~VWLFDVGLUHFWDPHQWH
VREUHHOPDWHULDOIOXLGL]DGRHQHOUHDFWRUGH
FDUERQDWDFLyQSDUDXQRVYDORUHVGHODLQWHQVLGDGGH
ODYLEUDFLyQDF~VWLFD GHVXIUHFXHQFLDHQWRUQRD
G% +]UHVSHFWLYDPHQWH&RQHVWH
SURFHGLPLHQWRVHFRQVLJXHDFHOHUDUODFDUERQDWDFLyQ
GHOPDWHULDO UHGXFLUODSpUGLGDGHFDSDFLGDGGH
FDSWXUDWUDVVHUVRPHWLGRDVXFHVLYRVFLFORVGH
FDOFLQDFLyQFDUERQDWDFLyQ/DSUHVHQWHLQYHQFLyQ
WLHQHVXDSOLFDFLyQHQHOiUHDGHOD(QHUJ D HO
0HGLRDPELHQWHFRQFUHWDPHQWHHQVHFWRUHVGH
DFWLYLGDGRULHQWDGRVDODPHMRUDGHHILFDFLDGH
WHFQRORJ DVHQHUJpWLFDV
P ocedimien o de cap u a de
CO
2 po CaO a al a empe a u a asis ido po ib ación
acús ica
5 OBJETO DE LA INVENCiÓN
la
p esen e in ención iene po obje o
un
p ocedimien o que inc emen a
la
capacidad de
cap u a de
C02
en
un
eac o de lecho luidizado de CaO a al a empe a u a du an e
la
ase ápida de ca bona ación den o del p oceso ca bona ación/calcinación del CaO. Es e
p ocedimien o se basa
en
la
aplicación de ib aciones acús icas di ec amen e sob e
el
10
ma e ial luidizado
en
el
eac o de ca bona ación, pa a unos alo es de
la
in ensidad de
la
ib ación acús ica y de
su
ecuencia
en
o no a 150dB y 100Hz espec i amen e. Con
es a aplicación
se
consigue acele a
la
ca bona ación del ma e ial y educi
la
pé dida de
capacidad de cap u a as se some ido a sucesi os ciclos de calcinación/ca bona ación.
la
p esen e in ención iene
su
aplicación
en
el
á ea de
la
Ene gía y el Medioambien e,
15
conc e amen e
en
sec o es de ac i idad o ien ados a
la
mejo a de e icacia de ecnologías
ene gé icas.
ESTADO DE LA TÉCNICA
20
la
cap u a y almacenamien o de CO2 emi ido
con
los gases de combus ión
es
econocida
como una medida de g an e icacia a co o plazo des inada a palia
el
calen amien o
global o iginado po
la
c ecien e demanda de ene gía.
la
implan ación de ecnologías a
ni el indus ial que pe mi ie an log a es e obje i o pod ía ep esen a una con ibución
es imada en e
el
15% y
el
55% sob e
el
conjun o de medidas des inadas a
la
educción
25
de emisiones de CO2 gene adas po combus ibles ósiles a medio-la go plazo (Me z e
al.
2005). Uno de los g andes obje i os del VII P og ama Ma co de
la
UE
es que,
en
2018,
12
cen ales e moeléc icas de 500 mega a ios de p oducción se implan en
en
e i o io
eu opeo incluyendo algún ipo de ecnología de cap u a y almacenamien o de
CO
2
(h p://ec.eu opa.eu/ esea ch/ p7/).
30
En e los p ocesos ecnológicos más iables pa a
la
cap u a del CO2
en
poscombus ión a
ni el indus ial
se
encuen a
la
ecnología "Ca-Iooping"
(Cal)
basada
en
la
eacción
e e sible de ca bona ación/calcinación del óxido de calcio CaO (Blamey e
al.
2010).
En
es a ecnología, que ac ualmen e unciona de mane a e icaz
en
plan as indus iales a
ni el pilo o,
se
usa como ma e ial adso ben e básico una ma e ia p ima ba a a y
35
disponible
en
g an can idad como
es
la
caliza na u al (CaC03
).
la
co ien e de gas
p o enien e de
la
combus ión es usada pa a luidiza
un
lecho de pa ículas de CaO
(ob enidas median e una p e ia desca bona ación del
CaC0
3 po calcinación).
En
el
ES 2 498 732 A1
2
ES 2 498 732 B2
DESCRIPCIÓN
eac o de lecho luidizado iene luga
la
ca bona ación del
CaO,
que de es a o ma
cap u a
el
CO2 del gas de combus ión. Du an e
la
ca bona ación,
el
iempo de con ac o
en e
el
gas y las pa ículas de CaO es co o, de mane a que
el
CO2 es adso bido
únicamen e po
la
supe icie de las pa ículas de CaO
en
una ase ápida de e minada po
5
la
empe a u a y
la
p esión pa cial de CO2.
De
acue do
con
la
ciné ica de
la
eacción y
el
alo ípico de
la
concen ación de CO2
en
los gases de poscombus ión
(en
o no
al
15%
en
olumen),
el
p oceso de ca bona ación
es
lle ado a cabo de mane a óp ima a una
empe a u a de al ededo de 650°C.
El
CaO ca bona ado es anspo ado a
un
segundo
eac o de lecho luidizado donde es calcinado some iéndolo a
un
lujo de ai e
con
una
10
ele ada concen ación de O2 a empe a u as
en
o no a 900°C.
La
calcinación da luga a
la
descomposición del
CaC0
3
en
CaO+C02.
El
CO
2 e luye así del eac o de calcinación
p ác icamen e pu o y lis o pa a
su
pos e io almacenamien o. Ambos eac o es de lecho
luidizado,
el
de ca bona ación y
el
de calcinación, se encuen an in e conec ados, de
mane a que
el
CaO egene ado
en
el
eac o de calcinación es de nue o anspo ado
al
15
eac o de ca bona ación pa a usa lo como adso ben e de
CO
2
en
un
nue o ciclo.
La
iabilidad de
la
ecnología CaL pa a
la
cap u a e icien e de
CO
2
ha
sido demos ada
en
los úl imos años median e
su
implan ación
en
di e sas plan as a escala pilo o de has a
1.7
MW
de po encia.
Los
esul ados demues an capacidades sos enidas de cap u a
supe io es
al
90% y pe mi en albe ga cie o op imismo de ca a
al
empleo de es a écnica
20
a ni el come cial an es del 2020 (Blamey e
al.
2010, Sánchez-Biezma e
al.
2011).
O o p oceso den o de
la
ecnológica ene gé ica
en
el
que
la
aplicación de
la
ecnología
CaL supone una conside able mejo a es
el
de p oducción de hid ógeno median e
el
e o mado de me ano.
La
e iciencia de es e p oceso se
e
signi ica i amen e
inc emen ada median e
la
cap u a
en
línea del CO2 p oducido
en
eacciones in e medias
25
del p oceso (Romano e
al.
2011).
Uno de los p oblemas que diezma
la
e iciencia de
la
ecnología CaL
es
la
p og esi a
deg adación que su e
el
ma e ial con o me
es
ciclado debido a
su
sin e ización
al
se
some ido empe a u as muy ele adas (necesa ias pa a
su
desca bona ación du an e
la
calcinación). Es o causa
un
descenso de
su
á ea supe icial y po an o ambién de
su
30
capacidad de cap u a de
CO
2
en
la
ase ápida con o me
el
núme o de ciclos de
calcinación/ca bona ación
se
inc emen a. Es a pé dida de capacidad de cap u a debe se
compensada po
la
in oducción de ma e ial esco
en
cada ciclo y haciendo ci cula
el
ma e ial a elocidades ele adas. Mejo a
la
capacidad de cap u a del ma e ial
ep esen a ía pues
un
bene icio subs ancial
en
la
e iciencia del p oceso ecnológico CaL
35
(A ias e
al.
2011). Una posible es a egia o ien ada a es e obje i o consis e
en
la
ES 2 498 732 A1
3
ES 2 498 732 B2
modi icación/sín esis de ma e iales a anzados median e mé odos ísico-químicos
(Val e de 2013a). Es os nue os ma e iales poseen
en
gene al una mayo esis encia a
la
sin e ización y una mayo capacidad de cap u a
en
la
ase ápida.
No
obs an e,
su
uso
en
la
p ác ica p esen a una eno me des en aja desde
el
pun o de is a económico en e a
la
5 u ilización de caliza na u al. Además, exis en o os p oblemas asociados como
la
p esencia de ma e ial ine e
en
la
mayo ía de los adso ben es modi icados/sin é icos
p opues os,
lo
cual inc emen a ía
el
eque imien o ene gé ico pa a
la
calcinación y
eque i ía del manejo de
un
mayo olumen de ma e ial. Po ello,
no
ep esen an una
al e na i a ealis a a día de hoy en e
al
uso de
la
caliza na u al
en
la
ecnología
CaL.
10
O as posibles es a egias ú iles pa a
la
eac i ación de
la
capacidad de cap u a de
la
caliza na u al son
su
hid a ación (Dona e
al.
2011) Y
el
p e a amien o é mico (Mano ic
and
An hony 2008).
la
hid a ación del ma e ial equie e
la
implan ación
de
una unidad de
gene ación de apo de agua,
lo
cual educe
su
compe i i idad económica (Blamey e
al.
2010), Y iene además como des en aja que
el
ma e ial hid a ado posee una meno
15
esis encia mecánica
(Yu
e
al.
2011) po
lo
que las pa ículas pueden ompe se
con
acilidad. Es o educe
la
e icacia del p oceso de cap u a debido a
la
pé dida de ma e ial
po elu iación.
En
cuan o
al
p e a amien o é mico del ma e ial some iéndolo a al as
empe a u as du an e pe íodos muy p olongados de iempo, ello eque i ía de
un
consumo ene gé ico adicional y de una modi icación del p oceso ac ualmen e
ya
alidado
20
a escala pilo o. Además,
la
e icacia del p e a amien o é mico se educe
al
caso
en
el
que los pe íodos de ca bona ación son la gos y las condiciones de calcinación
no
son
se e as (A ias e
al.
2011).
Una écnica de combus ión a anzada que iene como obje o educi las emisiones de
CO
2 es
la
conocida como "Chemical looping Combus ión"
(ClC)
cuya implan ación a
25
escala pilo o
ya
ha
dado luga a esul ados p ome edo es (Abad e
al.
2007).
En
es a
écnica,
la
combus ión iene luga
en
un
eac o de lecho luido donde
un
pol o de
pa ículas de óxido me álico
(MxOy)
es luidizado po una co ien e de ca bu an e
gasi icado.
las
pa ículas de
MxOy
apo an
el
oxígeno pa a
la
combus ión del gas. Así
pues,
el
ca bu an e gaseoso
se
oxida a
CO
2 y H20
en
es e eac o de educción.
las
30
pa ículas de óxido me álico que
han
oxidado
el
combus ible gaseoso y
han
quedado
educidas
(M
x
OY-1)
son anspo adas a
un
segundo lecho luidizado,
el
eac o de
oxidación, donde son oxidadas
al
se luidizadas po una co ien e de ai e en iquecido
en
O2. Una ez egene adas
en
el
eac o de oxidación, las pa ículas de
MxOy
son de nue o
anspo adas
al
eac o de educción ol iéndose a epe i
el
ciclo de mane a con inuada.
35
De
es e modo,
al
no
pone se
en
con ac o
el
combus ible
con
ni ógeno del ai e, como
ocu e
en
la
combus ión adicional, los gases a
la
salida del eac o de educción son
ES 2 498 732 A1
4
ES 2 498 732 B2
solamen e
CO
2 y apo de agua. Es a mezcla es ácilmen e sepa able po condensación
del agua, quedando así
el
CO
2 lis o pa a
su
almacenamien o.
Obsé ese que an o las ecnologías
Cal
como
ClC
des inadas ambas a
la
educción de
emisiones de
CO
2, se encuen an basadas
en
eacciones que
se
p oducen po
el
5 con ac o en e ases sólida y gaseosa
en
eac o es de lecho luidizado. Po an o,
la
e iciencia de es as écnicas
se
encuen a de e minada
en
g an medida po que el
con ac o en e
el
gas y
el
sólido se p oduzca de mane a e icaz así como po que exis a
una ápida ans e encia ápida de empe a u a
en
el
eac o (Koma o 2011).
Usualmen e,
el
lecho luidizado es
un
sis ema bi ásico al amen e he e ogéneo (Gelda
10
1973, Val e de 2013b).
la
o mación de ag egados po ejemplo
no
pe mi e
el
con ac o
en e
el
gas luidizan e y
la
supe icie de las pa ículas si uadas
en
el
in e io de los
ag egados. O os enómenos comunes
en
lechos luid izados son
la
o mación de canales
es ables y de bu bujas que consien en
al
gas encon a
un
a ajo a a és del lecho sin
mezcla se de mane a homogénea
con
las pa ículas. Así pues, es p e isible que
la
15
aplicación de
un
mé odo median e
el
cual se log ase inc emen a
la
supe icie e ec i a de
con ac o en e las ases sólida y gaseosa
en
el
eac o de lecho luidizado da ía luga a
una mejo a de
la
e iciencia de es as ecnologías.
En
la
li e a u a cien í ica exis en desc i as nume osas écnicas des inadas a
la
homogeneización de
la
luidización de medios g anula es de p obada e icacia. En e
20
es as écnicas encon amos
la
aplicación de ib aciones mecánicas,
la
agi ación
median e ú iles mecánicos (hélices, u binas, e c.),
la
cen i ugación del lecho luido,
la
agi ación median e bolas magné icas emplazadas
en
el
in e io del lecho que son
exci adas po
un
campo magné ico a iable (P e e e
al.
2005),
la
aplicación de campos
eléc icos (Espín e
al.
2009), y
la
aplicación de mic o-cho os de gas a muy al a
25
elocidad (Que edo e
al.
2010).
En
gene al, es as écnicas consiguen homogeneiza
la
luidización de medios g anula es median e
la
o u a de g andes ag egados de pa ículas
y
la
deses abilización de canales y bu bujas. No obs an e,
la
aplicación de es as écnicas
de asis encia a
la
luidización a ni el indus ial eque i ía
la
ealización de modi icaciones
impo an es
en
los eac o es cuya implemen ación y iabilidad deben se oda ía
30
in es igadas. Exis e, sin emba go, una écnica de asis encia a
la
luidización de bajo
cos e y ácil aplicabilidad a escala indus ial basada
en
la
aplicación de ib aciones
acús icas sob e
el
lecho luidizado (Massimila e
al.
1990, Chi one e
al.
1993).
la
aplicación de es a écnica
con
el
in de inc emen a
la
e icacia de cap u a de
CO
2
en
el
p oceso
Cal
es
el
obje o de
la
p esen e in ención.
ES 2 498 732 A1
5
ES 2 498 732 B2
La pe u bación eje cida
po
ib aciones acús icas uni o miza el es ado
de
luidización,
aumen ando así la supe icie e ec i a de con ac o gas-sólido. Además, es p e isible que
el campo acús ico o igine una acele ación
de
la ans e encia de masa y ene gía en el
eac o
po
la al e ación que p oduce sob e la luido-dinámica del sis ema (Koma o
5 2011), es deci end á luga una as e encia más ápida
de
las moléculas
de
CO2 a
a és
de
la capa lími e en la supe icie de las pa ículas. Se encuen a ya p obado que la
acele ación
de
la ans e encia de masa y empe a u a causada po la aplicación de
ib ación acús ica
da
luga a un aumen o de la e iciencia
de
p ocesos en eac o es gas-
sólido a al a empe a u a como, po ejemplo, en eac o es de combus ión (Koma o 2011,
10 Koepke y Zhu 1998). Además, la mejo a
de
la ans e encia
de
empe a u a con ibuye a
que la eacción enga luga
de
mane a más homogénea en odo el eac o , lo cual
con ibuye a la educción de emisiones de NOx, CO, CO2 y ceniza, emisiones que son
po enciadas po la exis encia
de
ue es g adien es de empe a u a (Koma o 2011).
Como demues an los esul ados ob enidos en los expe imen os ealizados como ejemplo
15
de ealización
de
la p esen e in ención, la capacidad
de
cap u a ápida
de
CO2
po
CaO
en condiciones de la ecnología CaL aumen a signi ica i amen e cuando el ma e ial es
some ido a una ib ación acús ica. Es de p e e así mismo que es á écnica end á
e ec os posi i os sob e cualquie p oceso basado en la eacción gas-sólido en eac o es
de lecho luidizado o ien ados a la educción
de
emisiones de
CO
2 como,
po
ejemplo, el
20 CLC. O as en ajas de la aplicación de ib aciones acús icas en la ecnología CaL como
asis encia a la luidización y ans e encia de masa y empe a u a son su ca ác e no
in usi o, su al a compe i i idad económica y sencilla implan ación a ni el écnico.
Como
en aja adicional, el gene ado de ib ación acús ica puede se emplazado en una
posición alejada de la zona
de
al a empe a u a pues o que las ondas sono as pueden
25 ansmi i se en ase gaseosa a lo la go de guías de onda.
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51
(2012) (2133 -2142),
30
DESCRIPCiÓN DE LAS FIGURAS
Figu a 1.- Mon aje expe imen al del p ocedimien o a escala de labo a o io.
1:
Mezcla de gas comp imido (15% CO2/85% N2
en
olumen);
2:
Ai e seco comp imido.
3:
Con olado de lujo másico de gas.
4:
Regulado de p esión (mano educ o ). 5
Con olado
(o
cen ali a).
6:
Con olado de empe a u a del ho no.
7:
Ho no.
8:
Placa
35
po osa de cua zo.
9:
Reac o de cua zo.
10:
Adap ado de e lón.
11:
Tubo guía pa a
el
sonido.
12:
Memb ana elás ica de silicona.
13:
Mic ó ono.
14:
Al a oz.
15:
T ansduc o de
p esión di e encial.
16:
Fil o de humedad y pa ículas.
17:
Medido de lujo másico de
gas.
18
Analizado de gases.
19:
Ampli icado de señales.
20:
Gene ado de señales.
21:
Osciloscopio.
22:
Adquisición de da os y con ol.
40
Figu a 2.- Ejemplo de eac o de cua zo
en
el
que iene luga
el
expe imen o a escala de
labo a o io. Dimensiones indicadas
en
mm.
ES 2 498 732 A1
7
ES 2 498 732 B2
Figu a 3.- G á ico que ep esen a
la
caída de p esión a a és del lecho de CaO
en
unción del lujo de gas
en
condiciones o dina ias (sin ib ación acús ica aplicada) y bajo
la
acción de ib ación acús ica aplicada.
En
a)
se ija
la
in ensidad del sonido
en
un
alo
en
o no a 140 dB Y
en
b)
se ija
la
5 ecuencia
en
un
alo de 100
Hz.
La
línea ho izon al indica
el
alo
en
el que
la
caída de
p esión iguala ía
al
peso po unidad de á ea del ma e ial.
Figu a 4.- G á ico de
la
concen ación de
CO
2 ( ol%) medida
en
el
gas e luen e del
eac o de ca bona ación
en
unción del iempo
en
condiciones o dina ias (sin ib ación
10
acús ica) y bajo
la
acción de ib ación acús ica cuya in ensidad y ecuencia se
encuen an indicadas. También
se
mues a
el
esul ado de una p ueba
en
blanco (sin
ma e ial
en
el
eac o ).
El
lujo de gas de en ada es de 2000
cm
3/min y iene una
concen ación de
CO
2 del 15%
en
olumen.
15
Figu a 5.- G á ico que ep esen a
la
concen ación de
CO
2 ( ol%) medida
en
el
gas
e luen e del eac o de ca bona ación
en
unción del iempo
en
condiciones o dina ias (sin
ib ación acús ica) y bajo
la
acción de ib ación acús ica de 140 dB de in ensidad y 160
Hz
de ecuencia.
En
un
expe imen o
la
ib ación acús ica se man u o du an e odo
el
ciclo.
En
dos de los expe imen os
se
ac i ó
la
ib ación acús ica (o /on) cuando
el
% de
20
CO
2 alcanzó
el
5%
en
un
caso y 10%
en
o o, espec i amen e (pun os indicados po
la
lecha).
En
o o caso,
el
expe imen o se inicio
con
ib ación acús ica y és a se desac i o a
los 6 minu os de inicia se
la
ca bona ación (on/o ).
La
cu a de
la
p ueba
en
blanco
co esponde
al
caso
en
el
que
el
eac o es aba acío.
25
Figu a 6.- G á ico que ep esen a
la
caída de p esión a a és del lecho luid izado de CaO
esco y as se some ido a
un
ciclo de calcinación/ca bona ación/calcinación
en:
a)
condiciones o dina ias (sin ib ación acús ica aplicada)
b):
bajo
la
acción de ib ación
acús ica aplicada. Puede obse a se que
la
aplicación de ib ación acús ica egene a
la
luidizabilidad del ma e ial que és e
ha
pe dido as se some ido
al
ciclo de calcinación!
30
ca bona ación/calcinación.
Figu a 7.- G á ico de concen ación de CO2 ( ol%)
en
unción del iempo medida
en
el
gas e luen e del eac o de ca bona ación
en
condiciones o dina ias (sin ib ación
acús ica) y bajo
la
acción de ib ación acús ica cuya in ensidad y ecuencia se
35
encuen an indicadas.
Se
mues an los esul ados ob enidos du an e
la
ase de
ES 2 498 732 A1
8
ES 2 498 732 B2
ca bona ación co espondien e a dos ciclos de calcinación/ca bona ación e ec uados de
mane a consecu i a.
5 DESCRIPCiÓN
DE
LA INVENCiÓN
El
obje o de
la
p esen e in ención es po encia
la
capacidad de cap u a de
CO
2 po
un
lecho luidizado de pa ículas de CaO a al a empe a u a
en
las condiciones que ienen
luga
en
el
p oceso ecnológico conocido
con
el
nomb e
en
inglés de "Ca-Iooping" (Cal).
la
cap u a de
CO
2
en
dicho p oceso iene luga
en
un
eac o de lecho luid izado a una
10
empe a u a
en
o no a 650°C y donde las pa ículas de CaO son some idas a
un
lujo de
gas
con
una concen ación de
CO
2
en
o no
al
15%
en
olumen.
la
ecnología
Cal
es
aplicable a
la
cap u a de
CO
2 de gases p o enien es de
la
combus ión de ósiles así
como
en
la
p oducción de hid ógeno median e e o mado de me ano.
la
e iciencia de
dicha ecnología
ha
sido p obada
en
plan as indus iales a escala pilo o y se p e é
su
15
implemen ación a escala come cial an es de 2020.
Debido a que
el
iempo de con ac o en e las ases gaseosa y sólida
en
es e eac o es
educido,
la
ca bona ación
ha
de ene luga de mane a ápida, es deci , p incipalmen e a
ni el de
la
supe icie de las pa ículas. Po an o,
la
e iciencia de es e p oceso se
encuen a limi ado
en
g an medida po
la
e ec i idad del con ac o en e
el
gas y
la
20
supe icie de las pa ículas adso ben es así como po
la
e iciencia de ans e encia de
masa y empe a u a a ni el luido-dinámico.
El
mé odo p opues o
en
la
p esen e in ención des inado a op imiza
la
cap u a de
CO
2
en
condiciones de
Cal
se encuen a basado
en
la
aplicación de ib aciones acús icas
di ec amen e sob e
el
eac o de ca bona ación.
De
es a mane a, se consigue
25
inc emen a homogeneiza
el
es ado de luidización y
la
ans e encia de masa y
empe a u a en e las ases sólida y gaseosa. Po una pa e, las ib aciones con ibuyen
a homogeneiza
el
es ado de luidización deses abilizando canales y/o bu bujas de gas
que de o o modo pe mi en
el
paso de
un
olumen conside able de gas a a és del
ma e ial sin en a
en
con ac o
con
las pa ículas. Po o a pa e,
la
al e ación p oducida
30
po
el
campo acús ico
en
la
luido-dinámica del sis ema a o ece
la
ans e encia de masa
y empe a u a gas-sólido. Como consecuencia, se obse a que
la
aplicación de
ib aciones acús icas da luga a
un
conside able aumen o de
la
capacidad de cap u a del
ma e ial du an e
la
ase ápida de ca bona ación.
En
los expe imen os ealizados a
escala de labo a o io
la
ib ación acús ica es emi ida po
un
al a oz de bajo cos e ipo
35
woo e exci ado po una señal eléc ica de ecuencia y ampli ud con oladas.
El
pe íodo
de iempo du an e
el
cual
el
po cen aje de CO2
en
el
gas e luen e del eac o se man iene
ES 2 498 732 A1
9
ES 2 498 732 B2
22
~--?_---_--1..----l
15
¡--_-----l
Figu a
1
ES 2 498 732 A1
16
ES 2 498 732 B2
ib ación acús ica
,---
----,, -
gas e luen e
gl
~--
--------_
)
~
I
~/
~
11
)
'
0
50
Placa po osa del
nume o 4 de 6-10 mic as
~
15
gas luidizan e
Figu a 2
~
o
o
,...
ES 2 498 732 A1
17
ES 2 498 732 B2
a)
1+-----------------------------------------------------~~~~
__
~~--------
I!!:
-
--C
-
........
.:--
0,8
~
Ci:'
0,6
<1
0,4
"-"'-
-'
- - 100Hz
- - 130Hz
- - 160Hz
-
Sin
ib ación acús ica
O
~------ -----~~----~------~------~------~------_ ------~----__,
o
soo
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
Gas Flow,
cm'/min
b)
1
~--------------------------------------~
..
~~-~---~--
..
----~--------------
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....
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0,8
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......
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•
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,6
••
•
<1
- -
-l40dB
0,4
-145
dB
0,2
-150dB
-
Sin
ib ación acús ica
O
~------ _----~~----~------~------~------_ ------_ ------,_----~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
Gas Flow,
cm'/min
Figu a 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
.
mln
Figu a
4
60
,min
Figu a
5
--
Blanco
Sin
ib ación
acús ica
40
so
Blanco
14OdB-l00Hz
14OdB-130Hz
14OdB-160Hz
15OdB-100Hz
60
Sin
ib ación acús ica
Con
ib ación acús ica
o /on
(en
%C02=5%)
o /on
(en %C02=10%)
--
on/o
(en =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 ib ación acús ica
0.2
_T as ciclo de cap u a
O
~--------~--------- --------~--------~--------~ -------~
o 2 3 4 5 6
u, cm/s
b)
1
+-------------------------
~~~~
0.8
0.6
0.4 130Hz "'145 dB
.....
F esco
0.2 _T as ciclo de cap u a
O
..
--------- --------- --------~--------_,---------- _------__,
o 1 2 3
u,cm/s
Figu a 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