solicitud provisional para patente de invención de los

SOLICITUD PROVISIONAL PARA PATENTE DE INVENCIÓN DE LOS

ESTADOS UNIDOS

para

SEPARACIÓN DE DIÓXIDO DE CARBONO QUE IMPLICA PROCESOS

TERMOLÍTICOS BASADOS EN DOS SALES

por

JOE DAVID JONES

y

AL YABLONSKY

1



RESUMEN

La presente invención se refiere a procesos de sepa-

ración de dióxido de carbono eficientes con respecto a la

energía, en virtud de lo cual los minerales de silicato

de calcio y CO2 son convertidos en piedra caliza y arena

utilizando un proceso termolítico de dos sales que permi-

te el paso de calor y sustancias químicas de una etapa a

otra.

2



ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

I. Campo de la Invención

La presente invención se refiere generalmente al

campo de la extracción de dióxido de carbono a partir de

una fuente, tal como corriente residual (por ejemplo, gas

combustible) de una planta de energía, en virtud de lo

cual los minerales silicato del Grupo 2 son convertidos

en sales cloruro del Grupo 2 y SiO2; las sales cloruro

del Grupo 2 son convertidas en sales hidróxido del Grupo

2 y/o sales hidroxicloruro del Grupo 2. Se puede reaccio-

nar a su vez a tales sales con dióxido de carbono para

formar sales carbonato del Grupo 2, opcionalmente en

presencia de catalizadores. Se puede combinar estas eta-

pas para formar un ciclo en el cual el dióxido de carbono

es inhibido en la forma de sales carbonato y productos

secundarios de una o más etapas, tales como calor y sus-

tancias químicas, se utilizan nuevamente o se reciclan en

una o más de otras etapas.

II. Descripción del Arte Relacionado

Se ha enfocado una creciente preocupación nacional e

internacional sobre la emisión de CO2 hacia el aire. En

3

particular, se ha enfocado la atención sobre el efecto de

este gas en la retención del calor solar en la atmósfera,

produciendo el “efecto invernadero”. A pesar de cierto

debate referente a la magnitud del efecto, todos podrían

estar de acuerdo en que existe un beneficio en la extrac-

ción de CO2 (y otras sustancias químicas) a partir de

fuentes de emisión puntual, especialmente si el costo de

ese trabajo fuese suficientemente reducido.

Los gases invernadero están constituidos en forma

predominante por dióxido de carbono y son producidos por

plantas municipales de energía y la industria en gran es-

cala en plantas de energía en el sitio, aunque son produ-

cidos también en cualquier combustión normal de carbono

(tales como automóviles, talado de bosques lluviosos,

combustión simple, etc.). Aunque sus emisiones puntuales

más concentradas tienen lugar en plantas productoras de

energía en todo el planeta, haciendo de la reducción o

remoción a partir de esos sitios fijos un punto atractivo

para poner en práctica la tecnología de remoción. Debido

a que la producción de energía es una causa primaria de

emisiones de gas invernadero, se ha investigado y estu-

diado minuciosamente métodos tales como reducción de la

intensidad del carbono, mejoramiento de la eficiencia e

inhibición del carbono desde un gas combustible de una

4

planta productora de energía, mediante varios medios en

los últimos treinta años.

Los intentos para separar el carbono (en la forma

inicial de CO2 gaseoso) han producido muchas técnicas va-

riadas que pueden ser clasificadas como sistemas geológi-

cos, terrestres u oceánicos. Se ofrece un repaso de tales

técnicas en Proceedings of First National Conference on

Carbon Sequestration, (2001). Hasta la fecha, muchas y

quizás todas estas técnicas son de energía intensa y por

lo tanto no son económicamente factibles, consumiendo en

muchos casos más energía que la obtenida mediante la ge-

neración de dióxido de carbono. Pueden ser ventajosos

aquellos procesos alternativos que solucionan una o más

de estas desventajas.

Las desventajas a las cuales se hace referencia no

están destinadas a ser exhaustivas sino que por el con-

trario se encuentran entre muchas que tienden a perjudi-

car la efectividad de las técnicas previamente conocidas

para la remoción de dióxido de carbono a partir de co-

rrientes residuales; sin embargo, aquellas mencionadas

aquí son suficientes para demostrar que las metodologías

que aparecen en el arte no han sido satisfactorias y que

existe la necesidad importante de las técnicas descritas

y reivindicadas en este Memoria Descriptiva.

5

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Se describe aquí métodos y aparatos para la separa-

ción de dióxido de carbono, incluyendo la remoción de di-

óxido de carbono a partir de las corrientes residuales.

En un aspecto, se proporciona métodos para separar

al dióxido de carbono producido por una fuente, compren-

diendo:

(a) hacer reaccionar MgCl2 o un hidrato del mismo

con agua en una primera mezcla bajo condiciones apropia-

das para formar una primera mezcla de producto, compren-

diendo un primer producto de la etapa (a) que contiene

Mg(OH)Cl y un segundo producto de la etapa (a) que con-

tiene HCl;

(b) hacer reaccionar algo o la totalidad del com-

puesto Mg(OH)Cl de la etapa (a) con una cantidad de agua

y una cantidad de MgCl2 en una segunda mezcla bajo condi-

ciones apropiadas para formar una segunda mezcla de pro-

ducto que comprende un primer producto de la etapa (b)

que contiene Mg(OH)2 y un segundo producto de la etapa

(b) que contiene MgCl2, en el cual la cantidad de agua es

suficiente para ofrecer una proporción molar de agua a

MgCl2 superior o igual a 6:1 en la segunda mezcla de pro-

ducto;

6

(c) mezclar algo o la totalidad del Mg(OH)2 del

primer producto de la etapa (b) con CaCl2 o un hidrato

del mismo y dióxido de carbono producido por la fuente en

una tercera mezcla, bajo condiciones apropiadas para for-

mar una tercera mezcla de producto que comprende un pri-

mer producto de la etapa (c) que contiene MgCl2 o un

hidrato del mismo; un segundo producto de la etapa (c)

que contiene CaCO3 y un tercer producto de la etapa (c)

que contiene agua; y

(d) separar algo o la totalidad del CaCO3 a partir

de la tercera mezcla de producto;

en virtud de lo cual se inhibe algo o la totalidad del

dióxido de carbono como CaCO3.

En ciertas formas, el MgCl2 de la etapa (a) es un

hidrato de MgCl2 (por ejemplo MgCl2·6(H2O)). En todavía

otras formas adicionales, algo o la totalidad del MgCl2

formado en la etapa (b) y/o la etapa (c) es el MgCl2 uti-

lizado en la etapa (a). Así, en ciertas formas, algo o la

totalidad del agua en la etapa (a) está presente en la

forma de un hidrato de MgCl2 o se obtiene a partir del

agua de la etapa (c) o la etapa (b). En ciertas formas,

algo o la totalidad del agua en la etapa (a) está presen-

te en la forma de vapor o agua supercrítica. En algunas

formas, se mezcla una parte o la totalidad del cloruro de

7

hidrógeno de la etapa (a) con agua para formar ácido

clorhídrico. En una forma adicional, el primer producto

de la etapa (a) comprende más de 90% en peso de

Mg(OH)Cl. En ciertas formas, la etapa (a) tiene lugar en

uno, dos o tres reactores.

En algunas formas, se mantiene una cantidad definida

de agua en la segunda mezcla de producto de la etapa (b).

Por ejemplo, en algunas formas, la proporción molar de

agua a MCl2 en la segunda mezcla de producto está entre

más o menos 6 y más o menos 10, entre más o menos 6 y 9,

entre más o menos 6 y 8, entre más o menos 6 y 7 o es más

o menos 6. En ciertas formas, un método comprende vigilar

la concentración de MgCl2 en la segunda mezcla de produc-

to, la cantidad de agua en la segunda mezcla de producto

o ambas. En todavía otras formas adicionales, se ajusta

la cantidad de MgCl2 y/o agua en la etapa (b) (o los cau-

dales de flujo de MgCl2 y/o agua en la segunda mezcla)

tomando como base tal vigilancia.

En una forma adicional, un método comprende la sepa-

ración de los productos de la etapa (b). Por ejemplo, el

producto Mg(OH)2 de la etapa (b) puede ser un sólido y la

separación de los productos de la etapa (b) puede com-

prender la separación de algo o la totalidad del Mg(OH)2

sólido a partir del agua y de la solución de MgCl2. Así,

8

en algunas formas, el producto MgCl2 de la etapa (b) es

MgCl2 acuoso.

En todavía una forma adicional, la etapa (b) com-

prende la reacción de algo o la totalidad del Mg(OH)Cl de

la etapa (a) con MgCl2 y una cantidad de agua en una se-

gunda mezcla, bajo condiciones apropiadas para formar una

segunda mezcla de producto que contiene al primer produc-

to de la etapa (b) comprendiendo Mg(OH)2 y un segundo

producto de la etapa (b) comprendiendo MgCl2, en la cual

la cantidad de agua es suficiente para ofrecer una pro-

porción molar de agua a Mg mayor o igual a 6:1 en dicha

segunda mezcla. En algunas formas, algo o la totalidad

del MgCl2 para la reacción de la etapa (b) es el producto

MgCl2 de la etapa (c).

En una forma adicional, la etapa (c) comprende la

incorporación de la sal hidróxido de sodio en la tercera

mezcla.

En todavía otra forma, un método comprende:

(e) mezclar un mineral silicato de calcio con HCl

bajo condiciones apropiadas para formar una tercera mez-

cla de producto que contiene CaCl2, agua y dióxido de si-

licio.

Por ejemplo, en algunos casos, una parte o la tota-

lidad del HCl en la etapa (2) se obtiene a partir de la

9

etapa (a). En ciertas formas, la etapa (2) comprende

además la agitación del mineral silicato de calcio con

HCl. En algunas formas, se recupera algo o la totalidad

del calor generado en la etapa (e). En ciertas formas, un

método comprende una etapa de separación en la cual se

extrae al dióxido de silicio a partir del CaCl2 formado

en la etapa (e). En todavía otras formas adicionales, al-

go o la totalidad del agua de la etapa (a) y/o (b) se ob-

tiene a partir del agua de la etapa (e).

Ciertos aspectos de las formas de la invención com-

prenden el uso de un mineral silicato de calcio, tal como

inosilicato de calcio. En algunas formas, el mineral si-

licato de calcio comprende diopsido (CaMg[Si2O6]), tremo-

lita Ca2Mg5{[OH]Si4O11}2 o CaSiO3. En algunas formas, el

silicato de calcio comprende hierro (por ejemplo, fayali-

ta (Fe2[SiO4])) y/o silicatos de manganeso.

En algunas formas, el dióxido de carbono está en la

forma de gas combustible el cual contiene además N2 y

H2O.

En algunas formas, las condiciones apropiadas de re-

acción de la etapa (a) comprenden una temperatura desde

más o menos 200ºC hasta más o menos 500ºC. En algunas

formas, la temperatura es desde más o menos 230ºC hasta

más o menos 260ºC. En algunas formas, la temperatura es

10

de más o menos 250ºC. En algunas formas, la temperatura

es desde más o menos 200ºC hasta más o menos 250ºC. En

algunas formas, la temperatura es de más o menos 240ºC.


acción de la etapa (b) comprenden una temperatura desde

más o menos 140ºC hasta más o menos 240ºC.


acción de la etapa (c) comprenden una temperatura desde

más o menos 20ºC hasta más o menos 100ºC. En algunas for-

mas, la temperatura es desde más o menos 25ºC hasta más o

menos 95ºC.


acción de la etapa (e) comprenden una temperatura desde



menos 150ºC.

En un aspecto adicional, se proporciona métodos para

inhibir al dióxido de carbono producido por una fuente,

los cuales comprenden:

(a) hacer reaccionar un primer haluro basado en ca-

tión, sal sulfato o nitrato o un hidrato del mismo con

agua en una primera mezcla, bajo condiciones apropiadas

para formar una primera mezcla de producto que comprende

un primer producto de la etapa (a) conteniendo una prime-

11

ra sal hidróxido basada en catión, una primera sal de

óxido basada en catión y/o una primera sal hidroxi cloru-

ro basada en catión y un segundo producto de la etapa (a)

que contiene HCl, H2SO4 o HNO3;

(b) mezclar algo o la totalidad del primer producto

de la etapa (a) con un segundo haluro basado en catión,

sal sulfato o nitrato, hidrato del mismo, y dióxido de

carbono producido por la fuente en una segunda mezcla ba-

jo condiciones apropiadas para formar una segunda mezcla

de producto que comprende un primer producto de la etapa

(b) conteniendo un primer haluro basado en catión, sulfa-

to y/o nitrato o hidrato del mismo, un segundo producto

de la etapa (b) conteniendo una segunda sal carbonato ba-

sada en catión y un tercer producto de la etapa (b) con-

teniendo agua; y

(c) separar algo o la totalidad de la segunda sal

carbonato basada en catión a partir de la segunda mezcla

de producto;

en virtud de lo cual el dióxido de carbono es separado

en una forma de producto mineral.

En algunas formas, el primer sulfato haluro basado

en catión o sal nitrato o hidrato del mismo de la etapa

(a) es una primera sal cloruro basada en catión o un

hidrato de la misma; y el segundo producto de la etapa

12

(a) es HCl. En algunas formas, el primer haluro basado en

catión, sulfato o sal nitrato o hidrato de la misma de la

etapa (b) es una primera sal cloruro basada en catión o

hidrato de la misma.

En algunas formas, la primera sal cloruro basada en

catión o hidrato de la misma de la etapa (a) es MgCl2. En

algunas formas, la primera sal cloruro basada en catión o

hidrato de la misma de la etapa (a) es MgCl2·6H2O. En al-

gunas formas, la primera sal hidróxido basada en catión

de la etapa (a) es Mg(OH)2. En algunas formas, el primer

producto de la etapa (a) comprende en forma predominante

Mg(OH)Cl. En algunas formas, el primer producto de la

etapa (a) comprende más de 90% en peso de Mg(OH)Cl. En

algunas formas, el primer producto de la etapa (a) es

Mg(OH)Cl. En algunas formas, la primera sal óxido basada

en catión de la etapa (a) es MgO.

En algunas formas, el segundo haluro basado en ca-

tión, sulfato o sal nitrato o hidrato de la misma de la

etapa (b) es una segunda sal cloruro basada en catión o

hidrato de la misma, por ejemplo CaCl2. En algunas for-

mas, la primera sal cloruro basada en catión de la etapa

(b) es MgCl2. En algunas formas, la primera sal cloruro

basada en catión de la etapa (b) es una forma hidratada

13

de MgCl2. En algunas formas, la primera sal cloruro basa-

da en catión de la etapa (b) es un MgCl2·6H2

O.

En algunas formas, algo o la totalidad del agua en

la etapa (a) está presente en la forma de vapor o agua

supercrítica. En algunas formas, algo o la totalidad del

agua en la etapa (a) se obtiene a partir del agua de la

etapa (b). En algunas formas, la etapa (b) comprende

además la mezcla de la solución de sal hidróxido de sodio

en la segunda mezcla.

En algunas foras, los métodos comprenden además:

(d) mezclar un mineral silicato del Grupo 2 con HCl


cla de producto que comprende una sal cloruro del Grupo

2, agua y dióxido de silicio.

En algunas formas, algo o la totalidad del HCl en la

etapa (d) se obtiene a partir de la etapa (a). En algunas

formas, los métodos de la etapa (d) comprenden la agita-

ción del mineral silicato del Grupo 2 con HCl. En algunas

formas, se recupera algo o la totalidad del calor genera-

do en la etapa (d). En algunas formas, algo o la totali-

dad de la segunda sal cloruro basada en catión de la eta-

pa (b) es la sal cloruro del Grupo 2 de la etapa (d). En

algunas formas, los métodos comprenden además una etapa

14

de separación, en la cual se extrae al dióxido de silicio

a partir de la sal cloruro del Grupo 2 formada en la eta-

pa (d). En algunas formas, algo o la totalidad del agua

de la etapa (a) se obtiene a partir del agua de la etapa

(d).

En algunas formas, el mineral silicato del Grupo 2

de la etapa (d) comprende un inosilicato del Grupo 2. En

algunas formas, el mineral silicato del Grupo 2 de la

etapa (d) comprende CaSiO3. En algunas formas, el mineral

silicato del Grupo 2 de la etapa (d) comprende MgSiO3. En

algunas formas, el mineral silicato del Grupo 2 de la

etapa (d) comprende olivina (Mg2[SiO4]). En algunas for-

mas, el mineral silicato del Grupo 2 de la etapa (d) com-

prende serpentina (Mg6[OH]8[Si4O10]). En algunas formas,

el mineral silicato del Grupo 2 de la etapa (d) comprende

sepiolita (Mg4[(OH)2Si6O15]·6H2O), enstatita (Mg2[Si2O6])

diopsido (CaMg[Si2O6]) y/o tremolita Ca2Mg5{[OH]Si4O11]2.

En algunas formas, el silicato del Grupo 2 comprende

además silicatos de hierro o manganeso. En algunas for-

mas, el silicato de hierro es fayalita (Fe[SiO4]).

En algunas formas, algo o la totalidad de la primera

sal cloruro basada en catión formada en la etapa (b) es

la primera sal cloruro basada en catión en la etapa (a).

15

En algunas formas, el dióxido de carbono se encuen-

tra en la forma de gas combustible que comprende además

N2 y H2O.





260ºC. En algunas formas, la temperatura es más o menos

250ºC. En algunas formas, la temperatura es desde más o

menos 200ºC hasta 250ºC. En algunas formas, la temperatu-

ra es más o menos 240ºC.




mas, la temperatura es desde más o menos 90ºC hasta

260ºC. En algunas formas, la temperatura es desde más o

menos 90ºC hasta más o menos 230ºC. En algunas formas, la

temperatura es de más o menos 130ºC.





más o menos 500ºC.

16





menos 95ºC.





menos 150ºC.

En otro aspecto, la presente invención proporciona

métodos para separar al dióxido de carbono producido por

una fuente, comprendiendo:

(a) mezclar una sal cloruro de magnesio y agua en

una primera mezcla bajo condiciones apropiadas para for-

mar (i) hidróxido de magnesio, óxido de magnesio y/o

Mg(OH)Cl y (ii) cloruro de hidrógeno;

(b) mezclar (i) hidróxido de magnesio, óxido de

magnesio y/o Mg(OH)Cl, (ii) CaCl2 y (iii) dióxido de mag-

nesio producido por la fuente en una segunda mezcla bajo

condiciones apropiadas para formar (iv) carbonato de cal-

cio, (v) una sal cloruro de magnesio y (vi) agua; y

17

(c) separar al carbonato de calcio desde la segunda

mezcla, en virtud de lo cual se separa al dióxido de car-

bono en una forma de producto mineral.

En algunas formas, algo o la totalidad del cloruro

de hidrógeno de la etapa (a) se mezcla con agua para for-

mar ácido clorhídrico. En algunas formas, algo o la tota-

lidad del hidróxido de magnesio, óxido de magnesio y/o

Mg(OH)Cl de la etapa (b)(i) se obtiene a partir de la

etapa (a)(i). En algunas formas, algo o la totalidad en

la etapa (a) está presente en la forma de un hidrato de

la sal cloruro de magnesio. En algunas formas, la etapa

(a) tiene lugar en uno, dos o tres reactores. En algunas

formas, la etapa (a) tiene lugar en un reactor. En algu-

nas formas, el hidróxido de magnesio, óxido de magnesio

y/o Mg(OH)Cl de la etapa (a)(i) es mayor de 90% en peso

de Mg(OH)Cl. En algunas formas, la sal cloruro de magne-

sio es mayor de 90% en peso de MgC2·6(H2O).

En algunas formas, los métodos comprenden además:

(d) mezclar un mineral silicato del Grupo 2 con

cloruro de hidrógeno bajo condiciones apropiadas para

formar una sal cloruro del Grupo 2, sal, agua y dióxido

de silicio.

En algunas formas, algo o la totalidad del cloruro

de hidrógeno en la etapa (d) se obtiene a partir de la

18

etapa (a). En algunas formas, la etapa (d) comprende

además la agitación del mineral silicato del Grupo 2 con

el ácido clorhídrico. En algunas formas, algo o la tota-

lidad de la sal cloruro de magnesio en la etapa (a) se

obtiene a partir de la etapa (d). En algunas formas, los

métodos comprenden además una etapa de separación, en la

cual se extrae al dióxido de silicio a partir de la sal

cloruro del Grupo 2 formada en la etapa (d). En algunas

formas, algo o la totalidad del agua de la etapa (a) se

obtiene a partir del agua de la etapa (d). En algunas

formas, el silicato mineral del Grupo 2 de la etapa (d)

comprende un inosilicato del Grupo 2.

En algunas formas, el mineral silicato del Grupo 2

de la etapa (d) comprende CaSiO3. En algunas formas, el

mineral silicato del Grupo 2 de la etapa (d) comprende

CaSiO3. En algunas formas, el mineral silicato del Grupo

2 de la etapa (d) comprende MgSiO3. En algunas formas, el

mineral silicato del Grupo 2 de la etapa (d) comprende

olivina. En algunas formas, el mineral silicato del Grupo

2 de la etapa (d) comprende serpentina. En algunas for-

mas, el mineral silicato del Grupo 2 de la etapa (d) com-

prende sepiolita, enstatita, diopsido y/o tremolina. En

algunas formas, el silicato del Grupo 2 comprende además

hierro y/o manganeso mineralizados.

19

En algunas formas, la etapa (b) comprende además la

mezcla de CaCl2 y agua para la segunda mezcla.

Otros objetivos, características y ventajas de la

presente descripción serán evidentes a partir de la si-

guiente descripción detallada. Sin embargo, se compren-

derá que la descripción detallada y los ejemplos especí-

ficos, si bien indican formas específicas de la inven-

ción, se ofrecen solamente a modo de ilustración ya que

serán evidentes para los expertos en el arte varios cam-

bios y modificaciones dentro del espíritu y alcances de

la invención, a partir de esta descripción detallada.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Los siguientes dibujos forman parte de la presente

Memoria Descriptiva y se incluyen para demostrar adicio-

nalmente ciertos aspectos de la presente descripción. Se

puede comprender mejor a la invención con referencia a

esos dibujos en combinación con la descripción detallada

de las formas específicas presentadas aquí.

La Figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema

para un proceso basado en hidróxido del Grupo 2 a fin se-

parar CO2 como carbonatos del Grupo 2, de acuerdo con al-

gunas formas de la presente invención.

La Figura 2 es un diagrama de bloques de un sistema

en el cual Mg2+ funciona como un catalizador para la se-

20

paración de CO2 como carbonato de calcio de acuerdo con

algunas formas de la presente invención.

La Figura 3 es un flujograma de proceso simplificado

de acuerdo con algunas formas de los procesos ofrecidos

aquí. Se ilustra un proceso basado en hidroxi del Grupo

II, el cual separa CO2 como piedra caliza (compuesta

principalmente de calcita mineral, CaCO3). El término

“sal de carretera” en esta figura se refiere a un cloruro

del Grupo II, tal como CaCl2 y/o MgCl2 una o ambas de las

cuales están opcionalmente hidratadas. En aquellas formas

que comprenden MgCl2, se puede utilizar calor para impul-

sar a la reacción entre la sal de carretera y agua (in-

cluyendo agua de hidratación) para formar HCl e hidróxido

de magnesio, Mg(OH)2, y/o hidroxicloruro de magnesio,

Mg(OH)Cl. En aquellas formas que comprenden CaCl2, se

puede utilizar calor para impulsar a la reacción entre la

sal de carretera y agua a fin de formar hidróxido de cal-

cio y HCl. Se hace reaccionar al HCl, por ejemplo, con

rocas de inosilicato de calcio (opcionalmente molidas),

para formar sal adicional de carretera, por ejemplo,

CaCl2 y arena (SiO2).

La Figura 4 es un flujograma de proceso simplificado

que corresponde a algunas formas de la presente inven-

ción. Se puede utilizar rocas de silicato en algunas for-

21

mas de la presente invención para separar CO2 como CaCO3.

El término “sal de carretera” en esta figura se refiere a

un cloruro del Grupo II tal como CaCl2 y/o MgCl2, cuales-

quiera o ambas de las cuales están opcionalmente hidrata-

das. En la caldera de sal de carretera, se puede utilizar

calor para impulsar la reacción entre dicha sal, por

ejemplo, MgCl2·6H2O y agua (incluyendo agua de hidrata-

ción) para formar HCl e hidróxidos, óxidos y/o hidróxido-

cloruros mezclados del Grupo II, incluyendo por ejemplo

hidróxido de magnesio, Mg(OH)2 y/o hidroxicloruro de mag-

nesio, Mg(OH)Cl. En formas que comprenden CaCl2, se puede

utilizar calor para impulsar a la reacción entre la sal

de carretera y agua para formar hidróxido de calcio y

HCl. Este HCl puede ser convertido o reaccionado con ro-

cas de silicato, por ejemplo, inosilicatos, para formar

sal de carretera adicional, por ejemplo CaCl2 y arena

(SiO2). Se puede utilizar reacción de intercambio iónico

entre Mg2+ y Ca2+, en algunas de estas formas, para permi-

tir por ejemplo el reciclado de los iones de Mg2+.

La Figura 5 es un flujograma de proceso que muestra

los parámetros y resultados de una simulación de proceso

utilizando el software Aspen Plus. En esta forma, se ca-

lienta a una solución de 35% de MgCl2, 65% de solución de

H2O hasta 536ºF y luego la corriente sale en la corriente

22

marcada “H2O-MgOH”, la cual comprende una solución de

MgCl2 y Mg(OH)2 sólidos. Típicamente, cuando se disuelve

Mg(OH)C en agua, forma Mg(OH)2 (sólido) y MgC2 (disuel-

to). Aquí no se utiliza MgCl2 para absorber al CO2 direc-

tamente sino que más se lo recicla. La reacción neta es

la captura de CO2 a partir de gas combustible utilizando

materias primas baratas, CaCl2 y agua para formar CaCO3.

Los resultados de la simulación sugieren que es eficiente

recircular una corriente de MgCl2 y luego hacerla reac-

cionar con H2O y calor para formar Mg(OH)2. Luego, uno o

más de los compuestos antes mencionados reacciona con una

solución de CaCl2/H2O y CO2 a partir del gas combustible

para formar finalmente CaCO3 que se filtra a partir de la

corriente. El MgCl2 formado es reciclado hacia el primer

reactor para repetir el proceso.



utilizando el software Aspen Plus. La reacción neta es

la captura de CO2 a partir de gas combustible utilizando

materias primas baratas, CaCl2 y agua para formar CaCO3.

En esta forma, el hexahidrato es deshidratado en tres

cámaras separadas y descompuesto en la cuarta cámara don-

de el HCl que se forma a partir de la descomposición es

recirculado nuevamente hacia la tercera cámara para evi-

23

tar reacciones secundarias. Las reacciones que tienen lu-

gar en estas cámaras incluyen las siguientes:

1ra. Cámara: MgCl2·6H2O --> MgCl2·4H2O + 2H2O 100ºC

2da. Cámara: MgCl2·4H2O --> MgCl2·2H2O + 2H2O 125ºC

3ra. Cámara: MgCl2·2H2O --> MgCl2·H2O + H2O 160ºC

(presente vapor de HCl)

4ta. Cámara: MgCl2·H2O --> Mg(OH)Cl + HCl 130ºC

HCl recircula hacia la 3ra. cámara.

Cámara Reacción Temp. Modelo Escala de Temp. Prefe-rida

Notas

Primera MgCl2·6H2O --> MgCl2·4H2O + 2H2O

100ºC 90ºC-120ºC

Segunda MgCl2·4H2O --> MgCl2·2H2O + 2H2O

125ºC 160ºC-185ºC

Tercera MgCl2·2H2O --> MgCl2·H2O + H2O

160ºC 190ºC-230ºC *

Cuarta MgCl2·H2O --> Mg(OH)Cl + HCl

130ºC 230ºC-260ºC **

* Presente Vapor de HCl

** El vapor de HCl recircula hacia la tercera cámara.

Las primeras tres reacciones anteriores pueden ser

caracterizadas como deshidrataciones, mientras que la

cuarta puede ser caracterizada como una descomposición.

Los resultados de esta simulación que se explica detalla-

damente en el Ejemplo 2, indican que a temperaturas más

bajas (130-250ºC), la descomposición de MgCl2·6H2O da co-

mo resultado la formación de Mg(OH)Cl en vez de MgO. Lue-

go, el Mg(OH)Cl reacciona con H2O para formar MgCl2 y

24

Mg(OH)2, el cual reacciona luego con una solución satura-

da de CaCl2/H2O y CO2 a partir del gas combustible para

formar CaCO3 que se filtra desde la corriente. El MgCl2

resultante así formado es reciclado hacia el primer reac-

tor para iniciar el proceso nuevamente.



utilizando el software Aspen Plus. La reacción neta es la

captura de CO2 a partir de gas combustible utilizando ma-

terias primas baratas, CaCl2 y agua, para formar CaCO3.

En esta forma, el hexahidrato de magnesio es deshidratado

en dos cámaras separadas y descompuesto en una tercera

cámara. Ambas reacciones de deshidratación y descomposi-

ción tienen lugar en la tercera cámara. No hay recircula-

ción de HCl. Las reacciones que tienen lugar en estas

cámaras incluyen las siguientes:

1ra. Cámara: MgCl2·6H2O --> MgCl2·4H2O + 2H2O 100ºC

2da. Cámara: MgCl2·4H2O --> MgCl2·2H2O + 2H2O 125ºC

3ra. Cámara: MgCl2·2H2O --> Mg(OH)Cl + H2O 130ºC

4ta. Cámara: MgCl2·H2O --> MgCl2·H2O + H2O 130ºC

25

Cámara Reacción Temp. Modelo Escala de Temp. Prefe-rida

Notas

Primera MgCl2·6H2O --> MgCl2·4H2O + 2H2O

100ºC 90ºC-120ºC

Segunda MgCl2·4H2O --> MgCl2·2H2O + 2H2O

125ºC 160ºC-185ºC

Tercera MgCl2·2H2O --> Mg(OH)Cl+HCl +H2O

130ºC

190ºC-230ºC

*

Cuarta MgCl2·H2O --> MgCl2·H2O + H2O

* No hay HCl recirculante

La primera, segunda y cuarta reacciones anteriores

pueden ser caracterizadas como deshidrataciones, mientras

que la tercera puede ser caracterizada como una descompo-

sición. Como en las formas de la Figura 6, las temperatu-

ras utilizadas en esta forma dan como resultado la forma-

ción de Mg(OH)Cl a partir de MgCl2·6H2O más bien que MgO.

Luego, el Mg(OH)Cl reacciona con H2O para formar MgCl2 y

Mg(OH)2, el cual reacciona con una solución saturada de

CaCl2/H2O y CO2 procedente del gas combustible para for-

mar CaCO3 que es filtrado a partir de la corriente. El

MgCl2 formado es reciclado hacia el primer reactor para

iniciar el proceso nuevamente. El Ejemplo 3 contiene de-

talles adicionales acerca de esta simulación.

La figura 8 es un diagrama de flujo de proceso que

muestra los parámetros y resultados de una simulación de

26

proceso utilizando software Aspen Plus. La reacción neta

es la recolección de CO2 a partir del gas combustible

utilizando materias primas baratas, CaCl2 y agua para

formar CaCO3. Los resultados de esta simulación indican

que es eficiente calentar MgCl2·6H2O para formar MgO.

Luego, el MgO reacciona con H2O para formar Mg(OH)2, el

cual reacciona con una solución saturada de CaCl2(H2O) y

CO2 procedente del gas combustible para formar CaCO3, el

cual se filtra desde la corriente. Se recicla al MgCl2

formado hacia el primer reactor para comenzar el proceso

nuevamente. En esta forma, el hexahidrato de magnesio es

deshidratad y descompuesto simultáneamente en una cámara

a 450ºC. Esta es la escala de temperatura modelo. La es-

cala preferida en algunas formas es 450ºC-500ºC. Así, la

descomposición va completamente a MgO. La reacción prin-

cipal que tiene lugar en esta cámara puede ser represen-

tada como sigue:

MgCl2·6H2O --> MgO + 5H2O + 2HCl 450ºC

El Ejemplo 4 ofrece detalles adicionales acerca de

esta simulación.


los parámetros y resultados derivados de una simulación

de proceso utilizando software Aspen Plus, similar a la

forma de la Figura 8 excepto que el MgCl2·6H2O se descom-

27

pone en un compuesto intermedio, Mg(OH)Cl a una tempera-

tura más baja de 250ºC en una cámara. Luego, se disuelve

al Mg(OH)Cl en agua para formar MgCl2 y Mg(OH)2, que pasa

a través de la misma reacción con CaCl2 y CO2 para formar

CaCO3 y MgCl2. La reacción principal que tiene lugar en

esta cámara puede ser representada como sigue:

MgCl2·6H2O --> Mg(OH)Cl + HCl + 5H2O 250ºC

La reacción fue modelada a 250ºC. En algunas formas, la

escala preferida es desde 230ºC hasta 260ºC. El Ejemplo 5

ofrece detalles adicionales acerca de esta simulación.

La Figura 10 ilustra un gráfico del porcentaje de

masa de una muestra calentada de MgCl2·6H2O. La masa ini-

cial de la muestra fue aproximadamente 70 mg y estableci-

da a 100%. Durante el experimento, se midió a la masa de

la muestra mientras estaba siendo térmicamente descom-

puesta. La temperatura aumentó rápidamente hasta 150ºC y

luego se incrementó en 0,5ºC por minuto. A aproximadamen-

te 220ºC, el peso se volvió constante, compatible con la

formación de Mg(OH)Cl.

La Figura 11 ilustra los datos de difracción por ra-

yos X correspondientes al producto del Ejemplo 7.


yos X correspondientes al producto de la reacción utili-

zando el Mg(OH)2 del Ejemplo 8.

28


yos X correspondientes al producto de la reacción utili-

zando el Mg(OH)Cl del Ejemplo 8.

La Figura 14 ilustra el efecto de la temperatura y

presión sobre la descomposición de MgCl2·(H2O).

La Figura 15 es un flujograma del proceso Ca/Mg des-

crito aquí.

La Figura 16 es un flujograma de una variante del

proceso, en virtud de la cual se utiliza solamente com-

puestos de magnesio. En esta forma, no tiene lugar la re-

acción de cambio Ca2+-Mg2+.

La Figura 17 es un flujograma de una variante dife-

rente del proceso, la cual está entre las dos formas an-

teriores. La mitad del Mg2+ es reemplazada por Ca2+, de

modo que se obtiene carbonato mineralizado MgCa(CO3)2 o

dolomita.

Figura 18 – Proceso CaSiO3-Mg(OH)Cl, Casos 10 & 11.

Esta figura ilustra un flujograma de proceso que propor-

ciona parámetros y resultados de una simulación de proce-

so utilizando el software Aspen Plus. La reacción neta es

la recolección de CO2 a partir de gas combustible utili-

zando materias primas baratas, CaSiO3, CO3 y agua para

formar SiO2 y CaCO3. Los resultados de esta simulación

indican que es eficiente utilizar calor a partir del HCl

29

que reacciona con CaSi3 y el calor del gas combustible

emitido por una planta de energía alimentada con gas na-

tural o hulla, para realizar la descomposición de

MgCl2·6H2O para formar Mg(OH)Cl. Luego, el Mg(OH)Cl reac-

ciona con H2O para formar MgCl2 y Mg(OH)2, el cual reac-

ciona con una solución saturada de CaCl2/H2O y CO2 proce-

dente del gas combustible para formar CaCO3 que se filtra

desde la corriente. El MgCl2 resultante es reciclado

hacia el primer reactor para comenzar el proceso nueva-

mente. En esta forma, el hexahidrato de cloruro de magne-

sio es deshidratado para obtener dihidrato de cloruro de

magnesio MgCl2·2H2O en la primera cámara, utilizando al

calor procedente de la reacción de HCl y CaSiO3 y se des-

compone en una segunda cámara a 250ºC utilizando al calor

procedente del gas combustible. Así, la descomposición va

parcialmente a Mg(OH)Cl. Las reacciones principales que

tienen lugar en esta cámara pueden ser representadas como

sigue:

Reacción ΔH**

kJ/mol Escala de la tempera-tura de reacción

MgCl2·6H2O --> Mg(OH)Cl + 5H2O + HCl

433 230ºC- 260ºC

2HCl(g) + CaSiO3 --> CaCl2(aq) + H2O + SiO2↓

-259 90ºC- 150ºC

2Mg(OH)Cl + CO2 + CaCl2 --> 2MgCl2 + CaCO3↓ + H2O

-266 25ºC- 95ºC

30

** Las entalpías se basan en las temperaturas de reacción

y en las temperaturas de las corrientes de entrada de re-

activo y salida de producto. Los Ejemplos 10 y 11 ofrecen

detalles adicionales acerca de esta simulación.

Figura 19 – Proceso CaSiO3—MgO, Casos 12 & 13. Esta

figura ilustra un flujograma de proceso que proporciona

parámetros y resultados de una simulación de proceso uti-

lizando el software Aspen Plus. La reacción neta es la

recolección de CO2 a partir del gas combustible utilizan-

do materias primas baratas, CaSiO3, CO2 y agua para for-

mar SiO2 y CaCO3. Los resultados de la simulación indi-

can que es eficiente utilizar el calor de la reacción de

HCl con CaSiO3 y el calor del gas combustible emitido por

una planta de energía alimentada con gas natural o hulla

a fin de realizar la descomposición de MgCl2·6H2O para

formar MgO. Luego, el MgO reacciona con H2O para formar

Mg(OH)2, el cual reacciona luego con solución saturada de

CaCl2/H2O y CO2 procedentes del gas combustible para for-

mar CaCO3 que se filtra desde la corriente. El MgCl2 re-

sultante es reciclado hacia el primer reactor para ini-

ciar el proceso nuevamente. En esta forma, el hexahidrato

de cloruro de magnesio es deshidratado para obtener di-

hidrato de cloruro de magnesio MgCl2·2H2O en la primera

cámara utilizando el calor de la reacción de HCl y CaSiO3

31

y se descompone en una segunda cámara a 450ºC utilizando

el calor procedente del gas combustible. Así, la descom-

posición va completamente a MgO. Se puede representar co-

mo sigue a las reacciones principales que tienen lugar en

esta cámara:

Reacción ΔH**


MgCl2·6H2O --> MgO + 5H2O + 2HCl

560 450ºC- 500ºC

2HCl(g) + CaSiO3 --> CaCl2(aq) + H2O + SiO2↓

-264 90ºC- 150ºC

MgO + CO2 + CaCl2(aq) + CaCO3↓ -133 25ºC- 95ºC





Figura 20 – Proceso MgSiO3—Mg(OH)Cl, Casos 14 & 15.




la recolección de CO2 a partir del gas combustible utili-

zando materias primas baratas, CaSiO3, CO2 y agua para

formar SiO2 y MgCO3. Los resultados de la simulación in-

dican que es eficiente utilizar el calor de la reacción

de HCl con MgSiO3 y el calor del gas combustible emitido

32

por una planta de energía alimentada con gas natural o

hulla a fin de realizar la descomposición de MgCl2·2H2O

para formar Mg(OH)Cl. Luego, el Mg(OH)Cl reacciona con

H2O para formar MgCl2 y Mg(OH)2 el cual reacciona con

CO2 procedente del gas combustible para formar MgCO3 que

se filtra desde la corriente. El MgCl2 resultante es re-

ciclado hacia el primer reactor para iniciar el proceso

nuevamente. En esta forma, el cloruro de magnesio perma-

nece en la forma hidratada para formar MgCl2·2H2O debido

al calor procedente de la reacción de HCl y MgSiO3 antes

de la descomposición a 250ºC utilizando el calor proce-

dente del gas combustible. Así, la descomposición va par-

cialmente a Mg(OH)Cl. Se puede representar como sigue a

las reacciones principales que tienen lugar en esta cáma-

ra:

Reacción ΔH**


MgCl2·2H2O --> Mg(OH)Cl + H2O(g) + HCl(g)

139,8 230ºC- 260ºC

2HCl(g) + MgSiO3 --> MgCl2(aq) + H2O + SiO2↓

-282,8 90ºC- 150ºC

2Mg(OH)Cl + CO2 + MgCl2 + MgCO3↓ + H2O

-193,1 25ºC- 95ºC



33



Figura 21 – Proceso MgSiO3—MgOH)Cl, Casos 16 & 17.




la recolección de CO2 a partir del gas combustible utili-

zando materias primas baratas, MgSiO3, CO2 y agua para

formar SiO2 y MgCO3. Los resultados de la simulación in-

dican que es eficiente utilizar el calor de la reacción

de HCl con MgSiO3 y el calor del gas combustible emitido

por una planta de energía alimentada con gas natural o

hulla a fin de realizar la descomposición de MgCl2·2H2O

para formar MgO. Luego, el MgO reacciona con H2O para

formar Mg(OH)2 el cual reacciona con CO2 procedente del

gas combustible para formar MgCO3 que se filtra desde la

corriente. En esta forma, el cloruro de magnesio permane-

ce en la forma dihidratada para formar MgCl2·2H2O debido

al calor procedente de la reacción de HCl y MgSiO3 antes

de la descomposición a 450ºC utilizando el calor proce-

dente del gas combustible. Así, la descomposición va com-

pletamente a MgO. Se puede representar como sigue a las

reacciones principales que tienen lugar en esta cámara:

Reacción ΔH**

kJ/mol Escala de la

34

tempera-tura de reacción

MgCl2·2H2O --> MgO + H2O(g) + 2HCl(g)

232,9 450ºC- 500ºC

2HCl(g) + MgSiO3 --> MgCl2(aq) + H2O(g) + SiO2↓

-293,5 90ºC- 150ºC

MgO + CO2 + MgCO3↓ -100 25ºC- 95ºC





Figura 22 – Proceso Diopsido-Mg(OH)Cl, Casos 18 &

19. Esta figura ilustra un flujograma de proceso que pro-

porciona parámetros y resultados de una simulación de

proceso utilizando el software Aspen Plus. La reacción

neta es la recolección de CO2 a partir del gas combusti-

ble utilizando materias primas baratas, diopsido

MgCa(SiO3)2, CO2 y agua para formar SiO2 y dolomita

MgCa(CO3)2. Los resultados de la simulación indican que

es eficiente utilizar el calor de la reacción de HCl con

MgCa(SiO3)2 y el calor del gas combustible emitido por

una planta de energía alimentada con gas natural o hulla

a fin de realizar la descomposición de MgCl2·6H2O para

formar Mg(OH)Cl. Luego, el Mg(OH)Cl reacciona con H2O pa-

ra formar MgCl2 y Mg(OH)2 el cual reacciona luego con

solución saturada de CaCl2/H2O y CO2 procedente del gas

35

combustible para formar MgCa(CO3)2 que se filtra desde la

corriente. El MgCl2 resultante es reciclado hacia el pri-

mer reactor para iniciar el proceso nuevamente. En esta

forma, el hexahidrato de cloruro de magnesio es deshidra-

tado para formar dihidrato de cloruro de magnesio

MgCl2·2H2O en la primera cámara, debido al calor proce-

dente de la reacción de HCl y CaSiO3 y se descompone en

Mg(OH)Cl en una segunda cámara a 250ºC utilizando el ca-

lor procedente del gas combustible. Así, la descomposi-

ción va parcialmente a Mg(OH)Cl. Se puede representar co-

mo sigue a las reacciones principales que tienen lugar en

esta cámara:

Reacción ΔH**


MgCl2·6H2O --> Mg(OH)Cl + 5H2O(g) + HCl(g)

433 230ºC- 260ºC

2HCl(g) + MgCa(SiO3)2 --> CaCl2(aq) + MgSiO3↓ + SiO2↓ +H2O

-235 90ºC- 150ºC

2HCl(g) + MgSiCO3 + MgCl2(aq)+ SiO2↓ + H2O

-282,8 90ºC- 150ºC

4Mg(OH)Cl + 2CO2 + CaCl2(aq) --> MgCa(CO3)2↓ + 3MgCl2(aq)+ H2O

-442 25ºC- 95ºC





36

Figura 23 – Proceso Diopsido-MgO, Casos 20 & 21. Es-

ta figura ilustra un flujograma de proceso que proporcio-

na parámetros y resultados de una simulación de proceso

utilizando el software Aspen Plus. La reacción neta es la

recolección de CO2 a partir del gas combustible utilizan-

do materias primas baratas, diopsido MgCa(SiO3)2, CO2 y

agua para formar SiO2 y dolomita MgCa(CO3)2. Los resul-

tados de la simulación indican que es eficiente utilizar

el calor de la reacción de HCl con MgCa(SiO3)2 y el calor

del gas combustible emitido por una planta de energía

alimentada con gas natural o hulla y/u otra fuente de ca-

lor para realizar la descomposición de MgCl2·6H2O a fin

de formar MgO. Luego, el MgO reacciona con H2O para for-

mar Mg(OH)2 el cual reacciona luego con solución satu-

rada de CaCl2/H2O y CO2 procedente del gas combustible

para formar MgCa(CO3)2 que se filtra desde la corriente.

El MgCl2 resultante es reciclado hacia el primer reactor

para iniciar el proceso nuevamente. En esta forma, el

hexahidrato de cloruro de magnesio es deshidratado para

formar dihidrato de cloruro de magnesio MgCl2·2H2O en la

primera cámara, debido al calor procedente de la reacción

de la reacción de HCl y CaSiO3 y se descompone en MgO en

una segunda cámara a 450ºC utilizando el calor procedente

del gas combustible. Así, la descomposición va parcial-

37

mente a Mg(OH)Cl. Se puede representar como sigue a las

reacciones principales que tienen lugar en esta cámara:

Reacción ΔH**



560 450ºC- 500ºC

2HCl(g) + MgCa(SiO3)2 --> CaCl2(g) + MgSiO3↓ + SiO2↓ + H2O

-240 90ºC- 150ºC

2HCl(aq) + MgSiO3 --> MgCl2(aq)+ SiO2↓ + H2O

-288 90ºC- 150ºC

2MgO + 2CO2 + CaCl2(aq) --> MgCa(CO3)2↓ + MgCl2(aq)

-258 25ºC- 95ºC





La Figura 24 ilustra el porcentaje de CO2 recogido

para varias concentraciones de gas combustible CO2, va-

rias temperaturas, ya sea que el gas combustible se ori-

gine a partir de hulla o gas natural y si el proceso se

basó en una descomposición total o parcial. Ver Ejemplos

10 a 13 de los procesos de CaSiO3-Mg(OH)Cl y CaSiO3-MgO.





38


14 a 17 de los procesos de MgSiO3-Mg(OH)Cl y CaSiO3-MgO.






18 a 21 de los procesos diopsido – Mg(OH)Cl y diopsido

MgO.

La Figura 27 es un flujograma de proceso simplifica-

do que corresponde a ciertas formas de la presente inven-

ción en el cual se utiliza dos sales diferentes, por

ejemplo, Ca2+ y Mg2+ para la descomposición y carbonación.

Las Figuras 28-29 ilustran gráficos de los porcenta-

jes de masa de muestras calentadas de MgCl2·6H2O. Las ma-

sas iniciales de las muestras fueron aproximadamente de

70 mg cada una y fueron establecidas a 100%. Durante el

experimento, se midió las masas de las muestras mientras

estaban siendo térmicamente descompuestas. La temperatura

ascendió hasta 200ºC y luego aumentó adicionalmente du-

rante un período de 12 horas. Se puede confirmar las

identidades de los materiales descompuestos mediante com-

paración contra las mesetas teóricas proporcionadas. La

Figura 28 es una sobreposición de dos trazos, el primero

39

con línea continua que es un trazo de tiempo (minutos)

versus temperatura (ºC). La línea ilustra el ascenso de

la temperatura con el paso del tiempo; el segundo trazo

es la línea punteada que representa el porcentaje en peso

(100% = peso original de la muestra) versus tiempo, que

ilustra la reducción del peso de la muestra sobre el

tiempo ya sea por deshidratación o descomposición. La Fi-

gura 29 es también una sobreposición de dos trazos; el

primero (línea continua) es un trazo de porcentaje en pe-

so versus temperatura (ºC) que ilustra la disminución del

peso de la muestra conforme aumenta la temperatura; el

segundo trazo (línea punteada) es un trazo de la derivada

del porcentaje en peso con respecto a la temperatura

(porcentaje en peso/ºC) versus temperatura ºC. cuando es-

te valor es alto, indica un mayor régimen de pérdida de

peso para cada cambio por grado. Si este valor es cero,

el peso de la muestra permanece igual aunque esté aumen-

tando la temperatura, indicando una ausencia de deshidra-

tación o descomposición. Se debe observar que las Figuras

28 y 29 corresponden a la misma muestra.

Figura 30 – Descomposición de MgCl2·6H2O a 500ºC

después de una hora. Este gráfico ilustra los pesos nor-

malizados final e inicial para cuatro tandas de prueba de

MgCl2·6H2O después de calentamiento a 500ºC durante una

40

hora. El peso final consistente confirma que MgO se pre-

para mediante descomposición a esta temperatura.

Figura 31 – Descomposición en Tres Cámaras. Esta fi-

gura ilustra un flujograma de proceso que proporciona

parámetros y resultados de una simulación utilizando

software Aspen Plus. En esta forma, el calor procedente

del gas combustible frío (cámara 1), el calor procedente

del reactor de disolución del mineral (cámara 2) y el gas

natural externo (cámara 3) se utilizan como fuentes de

calor. Este flujograma de proceso ilustra un proceso en

tres cámaras para la descomposición a Mg(OH)Cl. Se ca-

lienta a la primera cámara mediante gas combustible a

200ºC para proporciona algo de calor inicial de ~8,2% del

calor total requerido; la segunda cámara depende del ca-

lor recuperado a partir del reactor de disolución del mi-

neral para suministrar 83% del calor requerido para la

descomposición de la cual 28% procede de la reacción de

ácido clorhídrico/silicato mineral y 55% de la condensa-

ción y formación del ácido clorhídrico; y finalmente la

tercera cámara que utiliza gas natural como una fuente

externa del calor restante que es 8,5% del calor total.

El CO2 procede de una planta combinada de gas natural y

potencia de ciclo, de modo que se dispone de muy poco ca-

41

lor procedente de dicha planta para impulsar la reacción

de descomposición.

Figura 32 – Descomposición en Cuatro Cámaras. Esta

figura ilustra un flujograma de proceso que ofrece pará-

metros y resultados a partir de una simulación de proceso

utilizando software Aspen Plus. En esta forma, se utili-

zan como fuentes de calor al calor procedente del gas

combustible frío (cámara 1), calor procedente del vapor

adicional (cámara 2), calor procedente del reactor de di-

solución de mineral (cámara 3) y gas natural externo

(cámara 4). Este flujograma ilustra un proceso de cuatro

cámaras para la descomposición de Mg(OH)Cl; la primera

cámara proporciona 200ºC de gas combustible para propor-

cionar algo de calor inicial de ~8,2% del calor total re-

querido; la segunda cámara proporciona calor en la forma

de vapor adicional que es 0,8% del calor total requerido;

la tercera cámara depende del calor recuperado a partir

del reactor de disolución de mineral para proporcionar

83% del calor requerido para la descomposición; de esa

cifra 28% corresponde a la reacción de ácido clorhídri-

co/silicato mineral y 55% corresponde a la condensación y

formación de ácido clorhídrico y, finalmente, la cuarta

cámara que utiliza gas natural como una fuente externa

del calor restante que es 8,0% del calor total. El CO2

42

procede de una planta combinada de gas natural y potencia

de ciclo, de modo que se dispone de muy poco calor proce-

dente de dicha planta para impulsar a la reacción de des-

composición.

Figura 33 – Descomposición en Cuatro Cámaras. Esta

figura ilustra un flujograma de proceso que ofrece pará-

metros y resultados a partir de una simulación de proceso


zan como fuentes de calor al calor procedente del reactor

de disolución de mineral (cámara 1) y gas natural externo

(cámara 2). Este flujograma ilustra un proceso de dos

cámaras para la descomposición a Mg(OH)Cl; la primera

cámara depende del calor recuperado a partir del reactor

de disolución de mineral para proporcionar 87% del calor

requerido para la descomposición; de esa cifra 28% co-

rresponde a la reacción de ácido clorhídrico/silicato mi-

neral y 59% corresponde a la condensación y formación de

ácido clorhídrico y la segunda cámara que utiliza gas na-

tural como una fuente externa del calor restante que es

13% del calor total. El CO2 procede de una planta combi-

nada de gas natural y potencia de ciclo, de modo que se

dispone de muy poco calor procedente de dicha planta para

impulsar a la reacción de descomposición.

43

Figura 34 – Descomposición en Dos Cámaras. Esta fi-

gura ilustra un flujograma de proceso que ofrece paráme-

tros y resultados a partir de una simulación de proceso


zan como fuentes de calor al calor procedente del reactor

de disolución de mineral (cámara 1) y gas combustible ca-

liente procedente de la planta de gas natural en ciclo

abierto (cámara 2). Este flujograma ilustra un proceso de

dos cámaras para la descomposición a Mg(OH)Cl; la primera

cámara depende del calor recuperado a partir del reactor

de disolución de mineral para proporcionar 87% del calor

requerido para la descomposición; de esa cifra 28% co-

rresponde a la reacción de ácido clorhídrico/silicato mi-

neral y 59% corresponde a la condensación y formación de

ácido clorhídrico y la segunda cámara que utiliza gas

combustible caliente como una fuente externa del calor

restante que es 13% del calor total. El CO2 procede de

una planta de potencia de gas natural en ciclo abierto y,

por lo tanto, se dispone de bastante calor procedente de

dicha planta en la forma de gas combustible a 600ºC para

impulsar a la reacción de descomposición.

La Figura 35 ilustra un flujograma de un reactor Au-

ger que puede ser utilizado para la reacción de descompo-

sición de sal, incluyendo la descomposición de MgCl2·6H2O

44

a M(OH)Cl o MgO. Tales reactores pueden comprender calen-

tamiento interno para el uso eficiente del calor, aisla-

miento externo para el uso eficiente del calor, un meca-

nismo de tornillo para un transporte adecuado de sólidos

(cuando el sólido está presente), adecuada ventilación

para la extracción de HCl. Tales reactores han sido uti-

lizados para preparar ~1,8 kgs de ~90% de Mg(OH)Cl.

La Figura 36 ilustra el índice de optimización para

dos tandas separadas en la fabricación de Mg(OH)Cl utili-

zando un reactor Auger. El índice de optimización = % de

conversión x % de eficiencia.

La Figura 37 ilustra un flujograma de proceso de un

modelo Aspen que simula un Proceso de CaSiO3-Mg(OH)Cl.

La Figura 38A-I ilustra un flujograma de proceso que

proporciona parámetros y resultados de una simulación

utilizando software Aspen Plus. La reacción es la reco-

lección de CO2 a partir de gas combustible utilizando ma-

terias primas baratas, CaSiO3, CO2 y agua para formar

SiO2 y CaCO3. Se utiliza calor para lograr la descompo-

sición de MgCl2·6H2O a fin de formar Mg(OH)Cl. Luego, el

Mg(OH)Cl reacciona con H2O para formar MgCl2 y Mg(OH)2.

Se regula la cantidad de H2O para favorecer la formación

de Mg(OH)2 sólido y MgCl2 acuoso (que se recicla al pri-

mer reactor para iniciar el proceso nuevamente). Luego,

45

el Mg(OH)2 reacciona con solución saturada de CaCl2/H2O y

CO2 a partir del gas combustible para formar CaCO3 que se

filtra desde la corriente. Se recicla al MgCl2 formado

hacia el primer reactor para iniciar el proceso nuevamen-

te. A, es un diagrama general del proceso. B-I son am-

pliaciones sobrepuestas del diagrama general ilustrado en

A.

La Figura 39A-I ilustra un flujograma de proceso que

proporciona parámetros y resultados de una simulación

utilizando software Aspen Plus. La reacción neta es la

recolección de CO2 a partir de gas combustible utilizando

materias primas baratas, CaSiO3, CO2 y agua para formar

SiO2 y CaCO3. Se utiliza calor para lograr la descomposi-

ción de MgCl2·6H2O a fin de formar Mg(OH)Cl. Luego, el

Mg(OH)Cl reacciona con H2O para formar MgCl2 y Mg(OH)2.

Se regula la cantidad de H2O para favorecer la formación

de Mg(OH)2 sólido y MgCl2 acuoso (que se recicla al pri-

mer reactor para iniciar el proceso nuevamente). Luego,

el Mg(OH)2 reacciona con solución saturada de CaCl2/H2O y

CO2 a partir del gas combustible para formar CaCO3 que se

filtra desde la corriente. Se recicla al MgCl2 formado

hacia el primer reactor para iniciar el proceso nuevamen-

te. A, es un diagrama general del proceso. B-I son am-

46

pliaciones sobrepuestas del diagrama general ilustrado en

A.

DESCRIPCIÓN DE FORMAS ILUSTRATIVAS

La presente invención se refiere a separación de di-

óxido de carbono, incluyendo procesos con eficiencia de

energía en los cuales los cloruros del Grupo 2 son con-

vertidos en hidróxidos del Grupo 2 y cloruro de hidróge-

no, los cuales se utilizan luego para extraer dióxido de

carbono a partir de corrientes residuales. En algunas

formas, se puede hacer reaccionar adicionalmente al clo-

ruro de hidrógeno con silicatos del Grupo 2 para producir

materiales iniciales adicionales de cloruro del Grupo 2 y

sílice.

En algunas formas, los métodos y aparatos de la in-

vención comprenden uno o más de los siguientes componen-

tes generales: (1) la conversión de minerales silicato

del Grupo 2 con cloruro de hidrógeno en cloruros del Gru-

po 2 y dióxidos de silicio, (2) conversión de cloruros

del Grupo 2 en hidróxidos del Grupo 2 y cloruro de hidró-

geno, (3) una descarbonación acuosa en virtud de la cual

el CO2 gaseoso es absorbido en la mezcla cáustica acuosa

que comprende hidróxidos del Grupo 2 para formar produc-

tos carbonato y/o bicarbonato del Grupo 3 y agua, (4) un

proceso de separación en virtud del cual se separan los

47

productos carbonato y/o bicarbonato a partir de la mezcla

líquida, (5) la reutilización o reciclado de productos

secundarios, incluyendo energía, desde una o más de las

etapas o corrientes de proceso hacia otras una o más

etapas o corrientes de proceso. Se explica detalladamente

más adelante cada uno de estos componentes generales.

Si bien muchas formas de la presente invención con-

sumen algo de energía para realizar la absorción de CO2 y

otras sustancias químicas a partir de corrientes de gas

combustible y para lograr los otros objetivos de las for-

mas de la presente invención tal como se describen aquí;

una ventaja de ciertas formas de la presente invención es

que proporcionan eficiencias ecológicas que son superio-

res a las del arte anterior, mientras absorben la mayor

parte o la totalidad del CO2 emitido a partir de una

fuente determinada, tal como una planta de energía.

Otro beneficio adicional de ciertas formas de la

presente invención que las distingue de otros procesos de

extracción de CO2 es que en algunas condiciones del mer-

cado, los productos son considerablemente más valiosos

que los reactivos requeridos o los costos de potencia ne-

ta o depreciación de la planta. En otras palabras, cier-

tas formas son métodos industriales para obtener produc-

tos cloro-hidro-carbonato con un beneficio, mientras se

48

logra la extracción considerable de CO2 y contaminantes

incidentales de interés.

I. Definiciones

Tal como se emplean aquí, los términos “carbonatos”

o “productos carbonato” se definen generalmente como com-

ponentes minerales que contienen al grupo carbonato [CO-

3]2-. Así, los términos abarcan mezclas de carbonato/ bi-

carbonato y especies que contienen solamente al ion car-

bonato. Los términos “bicarbonatos” y “productos bicarbo-

nato” se definen generalmente como componentes minerales

que contienen al grupo bicarbonato [HCO3]1-. Así, los

términos abarcan ambas mezclas de carbonato/ bicarbonato

y especies que contienen solamente al ion bicarbonato.

Tal como se emplea aquí, “Ca/Mg” significa ya sea

Ca solo, Mg solo o una mezcla de ambos. La proporción de

Ca a Mg puede variar desde 0:100 hasta 100:0 incluyendo,

por ejemplo, 1:99, 5:95, 10:90, 20:80, 30:70, 40:60,

50:50, 60:40, 70:30, 80:20, 90:10, 95:5 y 99:1. Los

símbolos “Ca/Mg”, “MgxCa(1-x)” y CaxMg(1-x)” son sinónimos.

Por el contrario, “CaMg” o “MgCa” se refieren a una pro-

porción 1:1 de estos dos iones.

Tal como se emplea aquí, se utiliza al término “efi-

ciencia ecológica” como un sinónimo del término “eficien-

cia termodinámica” y se define como la cantidad de CO2

49

separado por ciertas formas de la presente invención por

energía consumida (representado por la ecuación

“δCO2/δE”); las unidades apropiadas para este valor son

kWh/ton de CO2. Se denomina a la separación de CO2 en

términos de porcentaje de CO2 total de la planta; se de-

nomina en forma similar al consumo de energía en términos

de consumo total de energía de la planta.

Los términos “Grupo II” y “Grupo 2” se utilizan en

forma intercambiable.

“Hexahidrato” se refiere a MgCl2·6H2O.

En la formación de bicarbonatos y carbonatos utili-

zando algunas formas de la presente invención, el término

“proporción iónica” se refiere a la proporción de catio-

nes en el producto dividida entre el número de carbonos

presentes en ese producto. Por lo tanto, se puede decir

que una corriente de producto constituida por bicarbonato

de calcio (Ca(HCO3)2) tiene una “proporción iónica” de

0,5 (Ca/C); se puede decir que una corriente de producto

formada por carbonato de calcio puro (CaCO3) tiene una

“proporción iónica” de 1,00 (Ca/C). Por extensión, se

puede decir que un número infinito de mezclas continuas

de carbonato y bicarbonato de cationes mono-, di- y tri-

valentes tienen proporciones iónicas que varían entre

0,5 y 3,0.

50

Tomando como base el contexto, la abreviatura “MW”

significa ya sea peso molecular o megavatios.

La abreviatura “PFD” es flujograma de proceso.

La abreviatura “Q” es calor (o servicio de calor) y

calor es un tipo de energía. Esto no incluye cualesquiera

otros tipos de energía.

Tal como se emplea aquí, se emplea el término “sepa-

ración” para referirse en general a técnicas o prácticas

cuyo efecto parcial o total es extraer CO2 a partir de

fuentes de emisiones puntuales y almacenar ese CO2 en al-

guna forma a fin de evitar su retorno hacia la atmósfera.

El empleo de este término no excluye cualquier forma de

las formas descritas que se consideran técnicas de “sepa-

ración”.

En el contexto de una fórmula química, la abreviatu-

ra “W” se refiere a H2O.

Los piroxenos son un grupo de minerales silicato en-

contrados en muchas rocas ígneas y metamórficas. Compar-

ten una estructura común que consiste de cadenas simples

de sílice tetraédrico y se cristalizan en los sistemas

monoclínico y ortorrómbico. Los piroxenos tienen la

fórmula general XY(Si,Al)2O6 en la cual X representa cal-

cio, sodio, hierro (II) y magnesio y de manera más rara

zinc, manganeso y litio; e Y representa iones de menor

51

tamaño tales como cromo, aluminio, hierro(II), magnesio,

manganeso, escandio, titanio, vanadio e inclusive hie-

rro(II).

Además, los átomos que constituyen a los compuestos

de la presente invención están destinados a incluir todas

las formas isotópicas de tales átomos. Los isótopos, tal

como se emplean aquí, incluyen aquellos átomos que tienen

el mismo número atómico pero diferentes números de masa.

A modo de ejemplo general y sin limitación, los isótopos

de hidrógeno incluyen tritio y deuterio y los isótopos de

carbono incluyen 13C y 14C.

El empleo de la palabra “uno” o “una”, cuando se

utilizan conjuntamente con el término “comprendiendo” en

las reivindicaciones y/o en la Memoria Descriptiva, pue-

den significa “uno” pero también es compatible con el

significado de “uno o más”, “por lo menos uno” y “uno o

más de uno”.

En toda esta solicitud, se emplea el término más o

menos para indicar que un valor incluye la variación in-

herente de error del dispositivo, el método que está

siendo empleado para determinar el valor o la variación

que existe entre los temas del estudio.

Los términos “comprende”, “tiene” e “incluye” son

verbos de enlace con extremo abierto. Cualesquiera formas

52

o tiempos de uno o más de estos verbos, tales como “com-

prende”, “comprendiendo”, “tiene”, “teniendo”, “incluye”

e “incluyendo” son también de extremo abierto. Por ejem-

plo, cualquier método que “comprende”, “tiene” o “inclu-

ye” una o más etapas no está limitado a poseer solamente

una o más de esas etapas y cubre también otras etapas no

enumeradas.

El término “efectivo”, tal como se lo emplea en la

Memoria Descriptiva y/o reivindicaciones, significa que

es adecuado para lograr un resultado deseado, esperado o

propuesto.

Las definiciones anteriores invalidan cualesquiera

definiciones en conflicto de cualquier referencia incor-

porada aquí. Sin embargo, el hecho de que se definan

ciertos términos no debe ser considerado como indicativo

de que cualquier término que no está definido sea indefi-

nido. Por el contrario, se cree que todos los términos

empleados describen a la invención en términos tales que

un experto en el arte puede apreciar los alcances y

práctica de la presente invención.

II. Separación de Dióxido de Carbono Utilizando Sales de

Metales del Grupo II

La Figura 1 ilustra un flujograma de proceso simpli-

ficado que ilustra formas generales y ejemplares de los

53

aparatos y métodos de la presente descripción. Se ofrece

este diagrama para propósitos ilustrativos solamente y

por lo tanto ilustra simplemente formas específicas de la

presente invención y no está destinado a limitar los al-

cances de las reivindicaciones en ninguna forma.

En la forma ilustrada en la Figura 1, el reactor 10

(por ejemplo, una caldera para sal de carretera) utiliza

energía, tal como energía externa y/o energía recuperada

(por ejemplo, calor procedente de gas combustible calien-

te o una fuente externa de calor tal como concentración

solar o combustión) para impulsar una reacción represen-

tada por la ecuación 1.

(Ca/Mg)Cl2 + 2 H2O --> (Ca/Mg)(OH)2 + 2HCl (1)

El agua utilizada en esta reacción puede estar en la for-

ma de líquido, vapor, un hidrato cristalino, por ejemplo

MgCl2·6H2O, CaCl2·2H2O o puede ser supercrítica. En algu-

nas formas, la reacción utiliza MgCl2 para formar Mg(OH)2

y/o Mg(OH)Cl (ver, por ejemplo, Figura 2). En algunas

formas, la reacción utiliza CaCl2 para formar Ca(OH)2.

Algo o la totalidad del hidróxido o hidroxicloruro del

Grupo 2 (no ilustrado) de la ecuación 1 puede ser sumi-

nistrado al reactor 20. En algunas formas, algo o la to-

talidad del hidróxido del Grupo 2 y/o el hidroxicloruro

del Grupo 2 es suministrado al reactor 20 como una solu-

54

ción acuosa. En algunas formas, algo o la totalidad del

hidróxido del Grupo 2 es suministrado al reactor 20 en

una suspensión acuosa. En algunas formas, algo o la tota-

lidad del hidróxido del Grupo 2 es suministrado al reac-

tor 20 como un sólido. En algunas formas, algo o la tota-

lidad del cloruro de hidrógeno (por ejemplo, en la forma

de vapor o en la forma de ácido clorhídrico) puede ser

suministrado al reactor 30 (por ejemplo, un fusionador de

roca). En algunas formas, los hidróxidos resultantes del

Grupo 2 son calentados adicionalmente para extraer al

agua y formar los correspondientes óxidos del Grupo 2. En

algunas variantes, algo o la totalidad de estos óxidos

del Grupo 2 puede ser suministrado al reactor 20.

El dióxido de carbono procedente de una fuente, por

ejemplo gas combustible, entra en el proceso del reactor

20 (por ejemplo, un reactor con lecho fluidificado, un

descarbonizador con torre de rociado o un burbujeador de

descarbonación), potencialmente después del intercambio

inicial de calor residual con un sistema de generación de

calor residual/generación de corriente continua. En algu-

nas formas, la temperatura del gas combustible es por lo

menos 125ºC. El hidróxido del Grupo 2, una parte o la to-

talidad del cual puede ser obtenido a partir del reactor

55

10, reacciona con dióxido de carbono en el reactor 20 de

acuerdo con la reacción representada por la ecuación 2.

(Ca/Mg)(OH)2 + CO2 --> (Ca/Mg)CO3 + H2O (2)

El agua producida a partir de esta reacción puede

ser suministrada nuevamente al reactor 10. Se separa

típicamente al carbonato del Grupo 2 a partir de la mez-

cla de reacción. Los carbonatos del Grupo 2 tiene un va-

lor Ksp muy bajo (constante de solubilidad del producto).

Así, son separados como sólidos uno del otro y los com-

puestos más solubles pueden ser mantenidos en solución.

En algunas formas, la reacción avanza a través de las sa-

les bicarbonato del Grupo 2. En algunas formas, se gene-

ran las sales bicarbonato y luego se separan opcionalmen-

te desde la mezcla de reacción. En algunas formas, se

hace reaccionar a los óxidos del Grupo 2, opcionalmente

en forma conjunta o separada de los hidróxidos del Grupo

2, con dióxido de carbono para formar sales carbonato del

Grupo 2. En algunas formas, se descarga hacia el aire el

gas combustible a partir del cual se ha extraído el CO2 y

otros contaminantes.

Los silicatos del Grupo 2 (por ejemplo, CaSiO3,

MgSiO3, MgO·FeO·SiO2, etc.) en el proceso en el reactor

30 (por ejemplo, un fusionador de roca o un reactor de

disociación de mineral). En algunas formas, se tritura a

56

estos silicatos del Grupo 2 en una etapa previa. En algu-

nas formas, los silicatos del Grupo 2 son inosilicatos.

Se puede hacer reaccionar a estos minerales con ácido

clorhídrico ya sea como gas o en la forma de ácido

clorhídrico, algo o la totalidad del cual se puede obte-

ner desde el reactor 10 para formar los correspondientes

cloruro metálicos del Grupo 2 (CaCl2 y/o MgCl2), agua y

arena (SiO2). La reacción puede ser representada por la

ecuación 3:

2HCl + (Ca/Mg)SiO3 -->(Ca/Mg)Cl2 + H2O + SiO2 (3)

Algo o la totalidad del agua producida en esta reacción

puede ser suministrada al reactor 10. Algo o la totalidad

de los cloruros del Grupo 2 de la ecuación 3 puede ser

suministrado al reactor 20. En algunas formas, algo o la

totalidad del cloruro del Grupo 2 se suministra al reac-

tor 20 como una solución acuosa. En algunas formas, algo

o la totalidad del cloruro del Grupo 2 se suministra al

reactor 20 en una suspensión acuosa. En algunas formas,

algo la totalidad del cloruro del Grupo 2 se suministra

al reactor 20 como un sólido.

Se ilustra aquí como la ecuación 4 a la reacción

neta que encierra la suma de las ecuaciones 1-3:

CO2 + (Ca/Mg)SiO3-->(Ca/Mg)CO3 + SiO2 (4)

57

En otra forma, se hace reaccionar al compuesto sepa-

rador MgxCa(1-x)CO3 con HCl en una forma adecuada para re-

generar y concentrar al CO2. El Ca/MgCl2 así formado es

devuelto al reactor de descomposición para producir

hidróxidos o hidroxihaluros que absorben CO2.

En todo el proceso ilustrado en la Figura 1 y des-

crito aquí, se generan los carbonatos del Grupo 2 como

material separador final a partir del CO2 recogido. Algo

o la totalidad del agua, cloruro de hidrógeno y/o energ-

ía de reacción pueden ser reciclados. En algunas formas,

algo o nada de estos elementos de recicla. En algunas

formas, el agua, cloruro de hidrógeno y energía e reac-

ción pueden ser utilizados para otros propósitos.

En algunas formas y dependiendo de la concentración

de CO2 en la corriente de gas combustible de una determi-

nada planta, se puede utilizar los métodos descritos aquí

para capturar 33-66% del CO2 de la planta utilizando so-

lamente calor como el impulsor (sin penalidad eléctrica).

En algunas formas, las eficiencias de los métodos descri-

tos aquí mejoran las concentraciones más bajas de CO2 y

aumentan con las temperaturas más altas de gas combusti-

ble (sin purificar). Por ejemplo, a 320ºC y 7% de concen-

tración de CO2, el 33% del CO2 del gas combustible puede

ser mineralizado con calor residual solamente. En algunas

58

formas, por ejemplo, a las temperaturas de salida de las

turbinas de gas natural, se puede lograr una mineraliza-

ción de aproximadamente 100%.

Estos métodos y dispositivos pueden ser modificados

adicionalmente, por ejemplo, con componentes modulares,

optimizados y aumentados utilizando los principios y

técnicas de la química, ingeniería química y/o ciencia de

los materiales, aplicados por un experto en el arte. Ta-

les principios y técnicas se describen, por ejemplo, en

la Patente de los Estados Unidos 7.727.374, Solicitud de

Patente de los Estados Unidos Publicaciones 2006/0185985

y 2009/0127127, Solicitud de Patente de los Estados Uni-

dos 11/233.509 presentada el 22 de septiembre de 2005,

Solicitud de Patente Provisional de los Estados Unidos

No. 60/718.906 presentada el 20 de septiembre de 2005;


60/642.698 presentada el 10 de enero de 2005; Solicitud

de Patente Provisional de los Estados Unidos No.

60/612.355 presentada el 23 de septiembre de 2004, Soli-

citud de Patente de los Estados Unidos No. 12/235.482

presentada el 22 de septiembre de 2008, Solicitud de Pa-

tente Provisional de los Estados Unidos No. 60/973.948



59

presentada el 29 de febrero de 2008, Solicitud de Patente

Provisional de los Estados Unidos No. 61/033.298 presen-

tada el 3 de marzo de 2008, Solicitud de Patente Provi-

sional de los Estados Unidos No. 61/288.242 presentada el

20 de enero de 2010, Solicitud de Patente Provisional de

los Estados Unidos No. 61/362.607 presentada el 8 de ju-

lio de 2010 y Solicitud Internacional No. PCT/US08/77122

presentada el 19 de septiembre de 2008. Se incorpora aquí

específicamente a modo de referencia el texto íntegro de

las descripciones antes mencionadas (incluyendo cuales-

quiera apéndices).

Se incluyó los ejemplos anteriores para demostrar

formas particulares de la invención. Sin embargo, los ex-

pertos en el arte a la luz de la presente descripción de-

ben apreciar que se puede realizar muchos cambios en las

formas específicas que se describen y obtener a pesar de

todo un resultado igual o similar sin apartarse del espí-

ritu y alcances de la invención.

III. Separación de Dióxido de Carbono Utilizando Mg+2 co-

mo Catalizador

La Figura 2 ilustra un flujograma simplificado de

proceso que presenta formas generales y ejemplares de los

aparatos y métodos de la presente descripción. Se ofrece

este diagrama solamente para propósitos ilustrativos y de

60

este modo ilustra solamente formas específicas de la pre-

sente invención y no está destinado a limitar los alcan-

ces de las reivindicaciones en ninguna forma.

En la forma ilustrada en la Figura 2, el reactor 100

utiliza energía, tal como energía externa y/o energía re-

capturada (por ejemplo, calor a partir del gas combusti-

ble caliente) para impulsar una reacción tipo descomposi-

ción representada por la ecuación 5.

MgCl2·x(H2O) + yH2O -->

z’[Mg(OH)2] + z”[MgO]+z”’[MgCl(OH)]+(2z’+2z”+z”’)[HCl]

(5)

El agua utilizada en esta reacción puede estar en la for-

ma de un hidrato de cloruro de magnesio, liquida, vapor

y/o puede ser supercrítica. En algunas formas, se puede

realizar la reacción en uno dos, tres o más reactores. En

algunas formas, la reacción puede ocurrir en como una

tanda, semi-tanda de proceso continuo. En algunas formas,

algo o la totalidad de la sal de magnesio puede ser sumi-

nistrada al reactor 200. En algunas formas, algo o la to-

talidad de la sal de magnesio es suministrada al reactor

200 como una solución acuosa. En algunas formas, algo o

la totalidad de la sal de magnesio puede ser suministrada

al reactor 200 en una suspensión acuosa. En algunas for-

mas, algo o la totalidad de la sal de magnesio se sumi-

61

nistra al reactor 200 como un sólido. En algunas formas,

algo o la totalidad del cloruro de hidrógeno (por ejem-

plo, en la forma de vapor o en la forma de ácido clorhí-

drico) puede ser suministrado al reactor 300 (por ejem-

plo, un fusionador de roca). En algunas formas, se ca-

lienta adicionalmente al Mg(OH)2 para extraer el agua y

formar MgO. En algunas formas, se calienta adicionalmente

al MgCl(OH) para extraer Cl y formar MgO. En algunas va-

riantes, se puede suministrar al reactor 200 uno o más de

Mg(OH)2, MgCl(OH) y MgO.

El dióxido de carbono procedente de una fuente, por

ejemplo, gas combustible, entra en el proceso por el re-

actor 200 (por ejemplo, reactor con lecho fluidificado,

un descarbonizador con torre de rociado o un burbujeador

de descarbonación), potencialmente después del intercam-

bio inicial de calor residual con un sistema de calor re-

sidual/generación de corriente continua. En algunas for-

mas, la temperatura del gas combustible es por lo menos

125ºC. Mezclado con el dióxido de carbono se encuentra el

producto sal de magnesio procedente del reactor 100 y

CaCl2 (por ejemplo, sal de roca). El dióxido de carbono

reacciona con el producto sal de magnesio y CaCl2 en el

reactor 200 de acuerdo con la reacción representada por

la ecuación 6:

62

CO2+CaCl2+z’[Mg(OH)2]-z”[MgO]+z”’[MgCl(OH)--> (z’+z”-z”’)

MgCl2+(z’+ ½ z”’)H2O+CaO3 (6)

En algunas formas, el agua producida en esta reacción

puede ser enviada nuevamente hacia el reactor 100. Se se-

para típicamente el producto carbonato de calcio (por

ejemplo, piedra caliza, calcita) (por ejemplo, a través

de precipitación) desde la mezcla de reacción. En algunas

formas, la reacción avanza a través de las sales carbona-

to y bicarbonato de magnesio. En algunas formas, la reac-

ción avanza a través de las sales bicarbonato de calcio.

En algunas formas, se generan varias sales bicarbonato

del Grupo 2 y luego se separan opcionalmente desde la

mezcla de reacción. En algunas formas, el gas combustible

desde el cual se ha extraído CO2 y/u otros contaminantes,

es descargado hacia el aire opcionalmente después de una

o más etapas de purificación y/o tratamiento. En algunas

formas el producto MgCl2 opcionalmente hidratado, es de-

vuelto hacia el reactor 100. En algunas formas, se somete

al producto MgCl2 a una o más etapas de separación, puri-

ficación y/o hidratación antes de ser devuelto al reactor

100.

El silicato de calcio (por ejemplo, 3CaO:SiO2,

Ca3SiO5; 2CaO·SiO2, Ca2SiO4; 3CaO·2SiO2, Ca3SiO2O7 y

CaO·SiO2, CaSiO3 entra en el proceso a través del reactor

63

300 (por ejemplo, un fusionador de roca). En algunas for-

mas, estos silicatos del Grupo 2 son triturados en una

etapa previa. En algunas formas, los silicatos del Grupo

2 son inosilicatos. En la forma de la Figura 2, el inosi-

licato es CaSiO3 (por ejemplo, wollastonita que, por si

misma en algunas formas, contiene pequeñas cantidades de

hierro, magnesio y/o manganeso en sustitución del hie-

rro). Se hace reaccionar a CaSiO3 con cloruro de hidróge-

no, ya sea gas o en la forma de ácido clorhídrico, algo o

la totalidad del cual puede ser obtenido a partir del re-

actor 100 para formar CaCl2, agua y arena (SiO2). La re-

acción puede ser representada por la ecuación 7.

2HCl + (Ca/Mg)SiO3 -->(Ca/Mg)Cl2 + H2O + SiO2 (7)

Reacción ΔH kJ/ mol**

Escala de Temp. de Reac-ción

2HCl(g) + CaSiO3-->CaCl2 + H2O + SiO2 -254 90ºC-150ºC

2HCl(g) +MgSiO3-->MgCl2(aq)+H2O +

SiO2

-288 90ºC- 150ºC

**Las entalpías se basan en las temperaturas de reacción

y las temperaturas de las corrientes de entrada de reac-

tivo y salida de producto. Algo o la totalidad del agua

producida en esta reacción puede ser suministrada al re-

actor 100. Algo o la totalidad del CaCl2 es suministrado

64

al reactor 200 como una solución acuosa. En algunas for-

mas, algo o la totalidad del CaCl2 se suministra al reac-

tor 200 en una suspensión acuosa. En algunas formas, algo

o la totalidad del CaCl2 se suministra al reactor 200 co-

mo un sólido.

La reacción neta es la suma de las ecuaciones 5-7

tal como se ilustra en la ecuación 8:

CO2 + CaSiO3 --> CaCO3 + SiO2 (8)

Reacción ΔH kJ/ mol**

ΔH kJ/ mol**

2HCl(g) + CaSiO3-->CaCl2 + H2O + SiO2 -254 -39

**Medido a presión y temperatura normales.

En todo el proceso ilustrado en la Figura 2 y des-

crito aquí, se generan carbonatos de calcio como material

separador final a partir de CO2 e inosilicato de calcio.

Se puede ciclar algo o la totalidad de las varias sales

de magnesio, agua, cloruro de hidrógeno y energía de la

reacción. En algunas formas, solamente algo o nada de ta-

les elemento se cicla. En algunas formas, el agua, cloru-

ro de hidrógeno y/o energía de la reacción se pueden uti-

lizar para otros propósitos.

Estos métodos y dispositivos pueden ser modificados,

optimizados y aumentados adicionalmente utilizando los

principios y técnicas de la química, ingeniería química

y/o la ciencia de los materiales aplicados por un experto

65

en el arte. Tales principios y técnicas se describen, por

ejemplo, en la Patente de los Estados Unidos 7.727.374,

Solicitud de Patente de los Estados Unidos Publicaciones

2006/0185985 y 2009/0127127, Solicitud de Patente de los

Estados Unidos 11/233.509 presentada el 22 de septiembre

de 2005, Solicitud de Patente Provisional de los Estados

Unidos No. 60/718.906 presentada el 20 de septiembre de

2005; Solicitud de Patente Provisional de los Estados

Unidos 60/642.698 presentada el 10 de enero de 2005; So-

licitud de Patente Provisional de los Estados Unidos No.















66



quiera apéndices).

Los ejemplos anteriores fueron incluidos para demos-

trar formas partículas de la invención. Sin embargo, los

expertos en el arte a la luz de la presente invención

apreciarán que se pueden realiza muchos cambios en las

formas específicas descritas y obtener aún así un resul-

tado igual o similar sin apartarse del espíritu y alcan-

ces de dicha invención.

IV. Conversión de Cloruro del Grupo 2 en Hidróxidos del

Grupo 2 o Hidroxi Cloruros del Grupo II

Se describe aquí proceso que hacen reaccionar un

cloruro del Grupo 2, por ejemplo, CaCl2 o MgCl2, con agua

para formar un hidróxido del Grupo 2, un óxido del Grupo

2 y/o una sal mezclada tal como un hidróxi cloruro del

Grupo 2. Típicamente, se hace referencia a tales reaccio-

nes como descomposiciones. En algunas formas, el agua

puede estar en la forma de líquido, vapor, a partir de un

hidrato del cloruro del Grupo 2 y/o puede ser supercríti-

ca. El vapor puede proceder de un permutador térmico, en

virtud de lo cual el calor procedente de un reacción in-

mensamente combustible, o sea gas natural y oxígeno o

hidrógeno y cloro, calienta una corriente de agua. En al-

67

gunas formas, el vapor puede ser generado también median-

te el uso de calor residual de planta o fábrica. En algu-

nas formas, se calienta a la sal cloruro ya sea anhidra o

hidratada.

En caso de Mg2+ y Ca2+, las reacciones pueden ser re-

presentadas por las ecuaciones 9 y 10 respectivamente:

MgCl2 + 2H2O-->Mg(OH)2+2HCl(g) ΔH = 263 kJ/moles** (9)

CaCl2+2H2O-->Ca(OH)2+2HCl(g) ΔH = 284 kJ/moles** (10)

** Medido a 100ºC.

Las reacciones son endotérmicas lo cual significa

que es necesario aplicar energía, por ejemplo calor, para

tengan lugar estas reacciones. Tal energía puede ser ob-

tenida a partir del calor residual generado en una o más

etapas del proceso exotérmico descrito aquí. Las reaccio-

nes anteriores pueden ocurrir de acuerdo con una o más de

las siguientes etapas:

68

La entalpía de la reacción (ΔH) para CaCl2 + 2 H2O

-->Ca(OH)2 + 2 HCl(g) es 284 kJ/mol a 100ºC. En algunas

variantes, se utiliza la sal MgCl2·6H2O, hexahidrato de

magnesio. Ya que se puede incorporar agua en la estructu-

ra molecular de la sal, se puede recurrir al calentamien-

to directo sin vapor o agua adicional para iniciar la

descomposición. Se indica aquí las temperaturas para las

siguientes reacciones típicas:

Desde 95-110ºC.

Desde 135-180ºC:

Desde 185-230ºC:

Desde >230ºC:

69

** Se calcularon los valores ΔH a la temperatura de la

reacción (columna “Temp. Reac.”)

Ver la referencia química Kirk Othmer 4ta Ed. Vol.

15, página 343 1998 John Wiley and Sons, que se incorpora

aquí a modo de referencia. Ver ejemplo 1 presentado más

adelante, el cual ofrece los resultados de una simulación

demostrando la capacidad de capturar CO2 a partir de gas

combustible utilizando una materia prima barata, CaCl2

para formar CaCO3. Ver también Energy Requeriments and

Equilibrium in the dehydratation, hydrolisis and decompo-

sition of Mgnesium Chloride – K.K. Kelley, Bureau of Mi-

Reacción Esc. Temp.

Temp. Reac-

70

nes 1941 y Kinetic Analysis of Thermal Dehydration and

Hydrolisis of MgCl2.6H2O por DTA y TG – Y. Kirsh, S. Ya-

riv y S. Shoval – Journal of Thermal Analysis, Vol. 32

(1987), ambos de los cuales se incorporan íntegramente

aquí a modo de referencia.

En ciertos aspectos, el Mg(OH)2 puede ser generado

de manera más eficiente a partir de MgCl2 (a través de

Mg(OH)Cl) mediante el ajuste de la proporción de MgCl2 y

agua en presencia de Mg(OH)Cl. Para mejorar la producción

de Mg(OH)2, se ajusta la cantidad de agua en la cámara

para favorecer la precipitación de Mg(OH)2, mientras se

evita la formación de hidratos de MgCl2·6(H2O). Específi-

camente, se mantiene la cantidad de agua en una solu-

ción de Mg(OH)Cl a una proporción molar de agua a MgCl2

superior o igual a 6, tal como una proporción entre más o

menos 6 y 7. Bajo estas condiciones el Mg(OH)2 es vir-

tualmente insoluble, mientras que el cloruro de magnesio

permanece en una solución acuosa. Ver, por ejemplo la

página 52 de Bakker 2011, cuya descripción se incorpora

aquí íntegramente a modo de referencia.

Así, para obtener una mezcla de MgCl2·6H2O y

Mg(OH)2, se hace reaccionar Mg(OH)Cl con una solución

acuosa de MgCl2, tal como aquella procedente de una co-

lumna de burbujeo. Sea reacción podría ser:

71

CaCl2(aq) + CO2 + Mg(OH)2 --> MgCl2(aq) + CaCO3↓+H2O

MgCl2(aq)~MgCl2·13-16H2O (líquido)

La ebullición de la mezcla de MgCl2·13-16H2O (líqui-

do) + ΔH --> MgCl2·6H2O (sólido) + 7-9H2O (gas) podría

significar un consumo importante de energía. Así, una so-

lución mas diluida que MgCl2·6H2O deberá causar la dismu-

tación de Mg(OH)Cl, una solución de MgCl2.xH2O (líquido)

en la cual x ≥ 12 debe ser capaz también de causar la

dismutación de Mg(OH)Cl. Se escribe la ecuación en la si-

guiente forma:

Mg(OH)Cl + ½ MgCl2.13-16H2O (líquido) --> ½ Mg(OH)2 +

MgCl2.6,5-8 H2O

Tal como:

Mg(OH)Cl + ½ MgCl2.12H2O (líquido) --> ½ Mg(OH)2 +

MgCl2.6H2O

Se reconstituye al MgCl2(aq) a la mitad del

MgCl2·6H2O original mediante la extracción del agua y la

mitad restante del MgCl2·6H2O se forma a partir de la

dismutación de Mg(OH)Cl mediante la adición de agua.

En la Figura 38A-I se ilustra un ejemplo de un sis-

tema que utiliza Mg(OH)2 generado tal como se describió

anteriormente. Se presenta más abajo el diagrama Aspen y

tiene un rectángulo rojo alrededor del “dismutador de

agua” definido. En la parte superior del rectángulo, el

72

Mg(OH)Cl, corriente SOLIDS-1, está saliendo del reactor

de descomposición marcado como “DECOMP”. Luego, en el

módulo marcado MgOH2, se mezcla el Mg(OH)Cl con el MgCl2

acuoso procedente de la columna de absorción, corriente

RECYCLE2. Salen como una pasta desde la unidad como la

corriente “4”, pasan a través de un permutador térmico y

envía el calor hacia la cámara de descomposición. Luego,

se denomina a la corriente “13” que pasa a través de una

unidad de separación que separa a la corriente en la co-

rriente MGCLSLRY (casi MgCl2·6H2O) y la corriente SOLIDS-

2 que es Mg(OH)2 enviado a la columna de absorción.

V. Reacción de Hidróxido del Grupo 2 y CO2 para Formar

Carbonatos del Grupo 2

En otro aspecto de la presente descripción, se pro-

porciona aparatos y métodos para la descarbonación de las

fuentes de dióxido de carbono utilizando hidróxidos del

Grupo 2, óxidos del Grupo 2 y/o cloruros hidróxido del

Grupo 2 como adsorbentes de CO2. En algunas formas, se

absorbe el CO2 hacia una mezcla y/o solución cáustica

acuosa donde reacciona con las sales hidróxido y/u óxido

para formar productos carbonato y bicarbonato. Se sabe

que el hidróxido de sodio, hidróxido de calcio e hidróxi-

do de magnesio, en varias concentraciones, absorben

fácilmente CO2. Así, en las formas de la presente inven-

73

ción, se pueden utilizar como el reactivo de absorción a

los hidróxidos del Grupo 2, óxidos del Grupo 2 (tales co-

mo CaO y/o MgO) y/u otros hidróxidos y óxidos, por ejem-

plo, hidróxido de sodio.

Por ejemplo, se puede utilizar un hidróxido del Gru-

po 2, por ejemplo, obtenido a partir de un cloruro del

Grupo 2, en una torre de adsorción para que reaccione

con CO2 y lo capture, basado en una o ambas de las si-

guientes reacciones:

**Calculado a presión y temperatura normales.

En algunas formas de la presente invención, la mayor

parte o casi todo el dióxido de carbono reacciona en esta

forma. En algunas formas, se puede impulsar a la reacción

hasta su terminación, por ejemplo, mediante la extracción

de agua ya sea a través de procesos continuos o interrum-

pidos y/o por medio de la precipitación de bicarbonato,

carbonato o una mezcla de ambos tipos de sales. Ver ejem-

plo 1, presentado más adelante, que ofrece una simulación

demostrado la capacidad de capturar CO2 a partir de gas

74

combustible utilizando una materia prima barata, Ca(CO)2

derivado de CaCl2 para formar CaCO3.

En algunas formas, un Grupo 2 inicialmente formado

puede pasar por una reacción de intercambio de sal con un

segundo hidróxido del Grupo 2 para transferir al anión

carbonato. Por ejemplo:

CaCl2 + MgCO3 + --> MgCl2 + CaCO3 (25a)

Estos métodos y dispositivos pueden ser modificados,

optimizados y aumentados adicionalmente utilizando los

principios y técnicas de la química, ingeniería química

y/o la ciencia de los materiales aplicados por un experto

en el arte. Tales principios y técnicas se describen, por

ejemplo, en la Patente de los Estados Unidos 7.727.374,

Solicitud de Patente de los Estados Unidos Publicaciones

2006/0185985 y 2009/0127127, Solicitud de Patente de los

Estados Unidos 11/233.509 presentada el 22 de septiembre

de 2005, Solicitud de Patente Provisional de los Estados

Unidos No. 60/718.906 presentada el 20 de septiembre de

2005; Solicitud de Patente Provisional de los Estados

Unidos 60/642.698 presentada el 10 de enero de 2005; So-

licitud de Patente Provisional de los Estados Unidos No.




75














quiera apéndices).

VI. Minerales Silicato para la Separación de Dióxido de

Carbono

En aspectos de la presente invención se proporciona

métodos para separar dióxido de carbono utilizando mine-

rales silicato. Los minerales silicato constituyen una de

las clases más grandes y más importantes de los minerales

para la formación de roca, constituyendo aproximadamente

el 90 por ciento de la corteza terrestre. Se clasifican

en base a la estructura de su grupo silicato. Todos los

minerales silicato contienen silicio y oxigeno. En algu-

76

nos aspectos de la presente invención, se puede utilizar

a los silicatos del Grupo 2 para realizar una separación

eficiente de dióxido de carbono con respecto a la energ-

ía.

En algunas formas, se puede utilizar composiciones

que contienen inosilicatos del Grupo 2. Los inosilicatos

o silicatos de cadena tienen cadenas de interconexión de

tetraedros de silicato con SiO3, proporción 3:1, para ca-

denas simples o Si4O11, proporción 4:11 para cadenas do-

bles.

En algunas formas, los métodos descritos aquí utili-

zan composiciones que comprenden inosilicatos del Grupo 2

del grupo piroxeno. Por ejemplo, se puede utilizar ensta-

tita (MgSiO3).

En algunas formas, se utilizan composiciones de ino-

silicatos del Grupo 2 pertenecientes al grupo piroxenoi-

de. Por ejemplo, se puede utilizar wollastonita (CaSiO3).

En algunas formas, se puede emplear composiciones que

comprenden mezclas de inosilicatos del Grupo 2, por ejem-

plo, mezclas de enstatita y wollastonita. En algunas for-

mas, se puede utilizar composiciones que comprenden ino-

silicatos del Grupo 2 mezclados con metal, por ejemplo,

diopsido (CaMgSi2O6).

77

La wollastonita se presenta generalmente como un

constituyente común de una piedra caliza impura que ha

pasado por metamorfosis térmica. Típicamente, la wollas-

tonita tiene su origen en la siguiente reacción (ecuación

26) entre calcita y sílice con la pérdida de dióxido de

carbono:

CaCO3 + SiO2 --> CaSiO3 + CO2 (26)

En algunas formas, la presente invención tiene el resul-

tado de invertir efectivamente este proceso natural. La

wollastonita puede ser producida también en una reacción

de difusión en skarn. Se desarrolla cuando la piedra ca-

liza dentro de una piedra arenisca es metamorfoseada por

una roca intrusiva, lo cual da como resultado la forma-

ción de wollastonita en la piedra caliza como resultado

de la migración hacia fuera de los iones de calcio.

En algunas formas, puede variar la pureza de las

composiciones de inosilicato del Grupo 2. Por ejemplo, se

contempla que las composiciones inosilicato del Grupo 2

utilizadas en los procesos descritos pueden contener can-

tidades variables de otros compuestos o minerales, inclu-

yendo iones metálicos que no son del grupo 2. Por ejem-

plo, la wollastonita puede contener por si misma pequeñas

cantidades de hierro, magnesio y manganeso que sustituyen

al calcio.

78

En algunas formas, se puede utilizar composiciones

de olivina y/o serpentina. Se ha intentado realizar pro-

cesos de separación de mineral CO2 utilizando estos mine-

rales. Se incorporan aquí a modo de referencia las técni-

cas de Goldberg y otros (2001).

La olivina mineral es un silicato de magnesio y hie-

rro con la fórmula (Mg,Fe)2SiO4. Cuando se encuentra en

la calidad de gema, se denomina peridot. La olivina se

presenta en rocas ígneas máficas y ultramáficas y como un

mineral primario en ciertas rocas metamórficas. Se sabe

que la olivina rica en Mg se cristaliza a partir del mag-

ma que es rico en magnesio y bajo en sílice. Después de

la cristalización, el magma forma rocas máficas tales co-

mo gabbro y basalto. Las rocas ultramáficas, tales como

peridotita y dunita, pueden ser residuos que quedan des-

pués de la extracción de magmas y típicamente están más

enriquecidas con olivina después de la extracción de los

materiales fundidos parciales. Las olivina y las varian-

tes estructurales de alta presión constituyen más de 50%

del manto superior de la Tierra y la olivina es uno de

los minerales más comunes de la Tierra por volumen. El

metamorfismo de la dolomita impura u otros rocas sedimen-

tarias con alto contenido de magnesio y bajo contenido de

sílice produce también olivina rica en Mg o forsterita.

79

VI. Generación de Cloruros del Grupo 2 a partir de

Silicatos del Grupo 2

Los silicatos del grupo 2, por ejemplo, CaSiO3,

MgSiO3 y/u otros silicatos descritos aquí, pueden reac-

cionar con ácido clorhídrico, ya sea como un gas o en la

forma de ácido clorhídrico acuoso para formar los corres-

pondientes cloruros metálicos del Grupo 2 (CaCl2 y/o

MgCl2), agua y arena. En algunas formas, se utiliza al

HCl producido en la ecuación 1 para regenerar MgCl2 y/o

CaCl2 en la ecuación 3. Se crea así un circuito de proce-

so. La Tabla 1 presentada más adelante ilustra algunos de

los minerales silicato más comunes conteniendo cal-

cio/magnesio que pueden ser utilizados ya sea solos o en

combinación. Han sido satisfactorios las pruebas inicia-

les mediante la reacción de olivina y serpentina con HCl.

Se observó que se precipita SiO2 y se recoge MgCl2 y

CaCl2.

80

Tabla 1. Minerales Calcio/Magnesio

Mineral Fórmula (notación normal)

Fórmula (notación de óxido)

Proporción Grupo 2:SiO2

Proporción Grupo 2:total

Olivina

(Mg,Fe)2[SiO4] (MgO,FeO)2SiO2 1:1 1:2

Serpentina

Mg[OH]8[SiO10] 6MgO·4Si02·4H2O 3:2 indefinido

Sepiolita

Mg4[(OH)2SiO15]6H20 3MgO·Mg(OH)2·6Si·6H2O 2:3 indefinido

Enstatita

Mg2[SiO6] 2MgO·2SiO2 1:1 indefinido

Diopsido

CaMg[Si2O6] CaO·MgO·2SiO2 1:1 indefinido

Tremolita

Ca2Mg5{ ÒH]SiO11}2 2CaO·5MgO·8SiO2H2O 7:8 indefinido

Wollastonita

CaSiO3 CaO·SiO2 1:1 indefinido

Ver “Handbook of Rocks, Minerals & Gemstones by Walter Schuman Published 1993, Houghton Mif-

flin Co., Boston, New York, que se incorpora aquí a modo de referencia.

81

VIII. Formas Adicionales

En algunas formas, la conversión de dióxido de car-

bono a carbonatos minerales puede ser definida por dos

sales. La primera sal es aquella que puede ser calentada

hasta descomposición y se convierta en una base (hidróxi-

do y/u óxido) y emite un ácido, por ejemplo un gas. Esta

misma base reacciona con dióxido de carbono para formar

una sal carbonato, bicarbonato o sal carbonato básica.

Por ejemplo, en algunas formas, la presente descrip-

ción proporciona procesos que hacen reaccionar una o más

sales de las Tablas A-C presentadas a continuación, con

agua para formar hidróxidos, óxidos y/o haluros hidróxido

mezclados. Tales reacciones son referidas típicamente co-

mo descomposiciones. En algunas formas, el agua puede en-

contrarse como líquido, vapor y/o a partir de un hidrato

de la sal seleccionada. El vapor puede proceder de un

permutador térmico, en virtud de lo cual el calor proce-

dente de una reacción inmensamente combustible, o sea gas

natural y oxígeno o hidrógeno y cloro, calienta a una co-

rriente de agua. En algunas formas, se puede generar tam-

bién al vapor mediante el uso de calor residual de planta

o fábrica. En algunas formas, se calienta también a la

sal haluro, anhidra o hidratada.

Tabla A. Sales de Descomposición

82

Tabla B. Sales de Descomposición (continuación)

*Pruebas subsiguientes han comprobado el calor de la re-

acción dentro de 1,5-4% del valor termodinámicamente de-

rivado utilizando TGA (análisis termogravimétrico) de

muestras calentadas y ajustes de la escala de temperatu-

ra.

Tabla C. Sales de Descomposición (continuación)

83

Tabla D. Sales de Descomposición (continuación)

Para las Tablas A-D, los datos numéricos corresponden a

la energía por cantidad de CO2 capturado en kWh/tonelada,

NC=no convergió y NA = datos no disponibles.

Este mismo carbonato, bicarbonato o carbonato básico

de la primera sal reacciona con una segunda sal para rea-

lizar un intercambio carbonato/bicarbonato, de modo que

el anión de la segunda sal se combina con el catión de la

primera sal y el catión de la segunda sal se combina con

el ion carbonato/bicarbonato de la primera sal, lo cual

forma el carbonato/bicarbonato final.

En algunos casos, se hace reaccionar al hidróxido

derivado de la primera sal con dióxido de carbono y la

segunda sal, directamente para formar un carbona-

to/bicarbonato derivado (combinado con el catión de) la

segunda sal. En otros casos, el carbonato/ bicarbona-

to/carbonato básico derivado de (combinado con el catión

de) la primera sal es retirado desde la cámara del reac-

tor y colocado en una segunda cámara para que reaccione

con la segunda sal. La Figura 27 ilustra una forma de es-

te proceso de 2 sales.

84

Esta reacción puede ser beneficiosa cuando se prepa-

ra un carbonato/bicarbonato y cuando se desea una sal del

segundo metal y este segundo metal no puede descomponer-

se para formar un hidróxido absorbente de CO2 y, si el

compuesto carbonato/bicarbonato de la segunda sal es in-

soluble, o sea que se precipita a partir de la solución.

Se ofrece a continuación una lista no exhaustiva de ejem-

plos de tales reacciones que pueden ser utilizadas ya sea

solar o en combinación, incluyendo en combinación con una

o más de cualesquiera reacciones estudiadas aquí.

Ejemplos de la Descomposición de una Sal-1:

2NaI + H2O-->Na2O + 2HI y/o Na2O + H2O-->2NaOH

MgCl2·6H2O-->MgO + 5H2O + 2HCl y/o MgO + H2O-->Mg(OH)2

Ejemplos de una Descarbonación:

2NaOH + CO2-->Na2CO3+H2O y/o Na2CO3 + CO2 + H2O-->2NaHCO3

Mg(OH)2+CO2-->MgCO3+H2O y/o Mg(OH)2+2CO2-->Mg(HCO3)2

Ejemplos de un Intercambio de Carbonato con una Sal-2:

Na2CO3 + CaCl2 --> CaCO3↓ + 2NaCl

Na2CO3 + 2AgNO3 --> Ag2CO3↓ +2NaNO3

Ca(OH)2 + Na2CO3 --> CaCO3↓ + 2NaOH*

*En este caso el carbonato, Na2CO3 es la Sal-2 y la sal

descompuesta para formar Ca(OH)2, o sea CaCl2, es la Sal-

1. Esto es lo contrario de algunos de los ejemplos pre-

vios en que el ion carbonato permanece con la Sal-1.

85

Los compuestos carbonato conocidos incluyen 2CO3,

LiCO3, Na2CO3, K2CO3, Rb2CO3, Cs2CO3, BeCO3, MgCO3, CaCO3,

MgCO3, SrCO3, BaCO3, MnCO3, FeCO3, CoCO3, CuCO3, ZnCO3,

Ag3CO3, CdCO3, CdCO3, Al2(CO3)3, Tl2CO3, PbCO3 y La(CO3)3.

Los elementos del Grupo IA son conocidos por ser bicarbo-

natos estables, por ejemplo, LiHCO3, NaHCO3, RbHCO3 y

CsHCO3. El Grupo IIA y algunos otros elementos pueden

formar también bicarbonatos pero, en algunos casos, pue-

den ser estables solamente en solución. Típicamente, los

elementos formadores de roca son H, C, O, F, Na, Mg, Al,

Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Mg y Fe. Las sales de estos com-

puestos pueden ser térmicamente descompuestas en los co-

rrespondientes hidróxidos con la menor cantidad de energ-

ía por mol de hidróxido absorbente de CO2 y pueden ser

considerados por lo tanto potenciales candidatos a la

Sal-1.

Tomando como base las energías calculadas en las Ta-

blas A-D, varias sales tienen energías más bajas que

MgCl2·6H2O. La Tabla E presentada más adelante resume es-

tas sales y el porcentaje de penalidad de reducción a

través de su uso con relación a MgCl2·6H2O.

Tabla E: Sales Alternativas Con Energía Más Baja

Compuesto kw-hr/ton. % de reducción

86

Las siguientes sales especifican una reacción de

descomposición a través de su respectiva información MSDS

disponible.

Compuesto Energía de Des-composición

NOTAS

MgCl2·6H2O.

4500

MnCl2·4H2O

5043 Solamente Mn+2 forma un carbonato estable

Nal·2H2O

1023 Demasiado raro

Col2·6H2O

4123 Demasiado raro

FeCl2·4H2O

3860 Puede oxidar a óxido férrico y esto no formará un carbonato estable

LiBr 3006 Demasiado raro Mg(NO3)2·4H2O

1606 Deja Nox

CoSO4·4H2O

3351 Algo raro deja SO3

CdCl2·5H2O

No disponible Productos tóxicos secundarios

Ca(NO3)2·4H2O 2331 Deja NO2

Compuesto

Referencias

MgCl2·6H2O

87

MnCl2·4H2O

http:avogadro.chem.iastate.edu/MSDS/MnCl2. htm

Nal·2H2O

htt://www.chemicalbook.com/ProductMSDSDetailCB6170714_EN.htm

Col2·6H2O

htt://www.espimetals.com/index.php/msds/527-cobalt-iodide

FeCl2·4H2O

LiBr

http://www.chemcas.com/material/cas/archive/7550-35-8_v1.asp

Mg(NO3)2·4H2O

http://avogadro.com.iastate.edu/MSDS/MgNO3-6H2O.htm

CoSO4·4H2O

http://www.chemicalbook.com/ProductMSDSDetailCB0323842_EN:HTM

CdCl2·5H2O

http://www.espimetals.com/index.php/msds/460-cadmium-chloride

Ca(NO3)2·4H2O

http://avogadro.com.iastate.edu/MSDS/Ca%28NO3%292-4H2O.htm

IX. Generación de Piedra Caliza y Sus Usos


métodos para separar dióxido de carbono en la forma de

piedra caliza. La piedra caliza es una roca sedimentaria

constituida ampliamente por calcita mineral (carbonato de

calcio: CaCO3). Este mineral tiene muchos usos algunos de

los cuales se identifican más adelante.

La piedra caliza en forma pulverizada, tal como se

obtiene en algunas formas de la presente invención, puede

ser utilizada como un acondicionador del suelo (cal para

agricultura) a fin neutralizar las condiciones de suelo

ácido, por ejemplo, neutralizando los efectos de la llu-

via ácida en ecosistemas. Las aplicaciones de mayor nivel

incluyen el uso de la piedra caliza como un reactivo en

desulfuraciones.

88

http://www.chemcas.com/material/cas/archive/7550-35-8_v1.asp

La piedra caliza es una piedra importante para mam-

postería y arquitectura. Una de sus ventajas consiste en

que es relativamente fácil de cortar en bloques o escul-

pido más elaborado. Tiene larga duración y soporta bien

la exposición. La piedra caliza es un ingrediente clave

de la cal viva, mortero, cemento y concreto.

Se utiliza también al carbonato de calcio como un

aditivo para papel, plástico, pintura, baldosas y otros

materiales como pigmento blanco y un relleno barato. Se

puede utilizar a las formas purificadas de carbonato de

calcio en pasta dental y se agrega al pan y cereales como

una fuente de calcio. Se utiliza también al CaCO3 en me-

dicina como un antiácido.

Corrientemente, la mayor parte del carbonato de cal-

cio utilizado en la industria se extrae mediante minería

o explotación en cantera. Mediante la co-generación de

este mineral como parte de la separación de dióxido de

carbono en algunas formas, esta invención proporciona una

fuente no extractiva de este importante producto.

X. Generación de Carbonato de Magnesio y Sus Usos


métodos para separar al dióxido de carbono en la forma de

carbonato de magnesio. El carbonato de magnesio, MgCO3,

es un sólido blanco que se presenta en la naturaleza como

89

un mineral. Las formas más comunes de carbonato de magne-

sio son la sal anhidra llamada magnesita (MgCO3) y los

di, tri y pentahidratos conocidos como barringtonita

(MgCO3·2H2O), nesquehonita (MCO3·3H2O) y lansfordita

(MgO3·5H2O) respectivamente. El carbonato de magnesio

tiene una variedad de usos, algunos de los cuales se es-

tudian brevemente más adelante.

Se puede utilizar al carbonato de magnesio para pro-

ducir metal magnesio y ladrillos refractarios básicos. Se

utiliza también al MgCO3 en pisos, protección contra fue-

go, composiciones para extinguir incendios, cosméticos,

polvos medicinales para uso externo y pasta dental. Otras

aplicaciones son las de material de relleno, supresor de

humo en plásticos, un agente reforzante en goma neopreno,

un agente desecante, un laxante y para conservación del

color en alimentos. Además, se utiliza al carbonato de

magnesio de alta pureza como un antiácido y como un adi-

tivo en sal de mesa para que fluya libremente.

Corrientemente, se obtiene típicamente al carbonato

de magnesio mediante explotación minera de la magnesita

mineral. Mediante la co-generación de este mineral como

parte de la separación de dióxido de carbono en algunas

formas, esta invención proporciona una fuente no extrac-

tiva de este importante producto.

90

XI. Generación de Dióxido de Silicio y Sus Usos

En aspectos de la presente invención, se proporciona

métodos para separar dióxido de carbono que produce di-

óxido de silicio como un producto secundario. El dióxido

de silicio, conocido también como sílice, es un óxido de

silicio con una fórmula química SiO2 y se lo conoce por

su dureza. El sílice es encontrado de manera más común en

la naturaleza como arena o cuarzo, así como también en

las paredes celulares de diatomeas. El sílice es el mine-

ral más abundante en la corteza terrestre. Este compuesto

tiene muchos usos, algunos de los cuales se describen

brevemente más adelante.

Se utiliza al sílice principalmente en la producción

de vidrio para ventanas, vasos para beber y botellas para

bebidas. La mayor parte de las fibras ópticas para tele-

comunicaciones están hechas también con sílice. Es una

materia prima principal para muchas cerámicas tales como

loza de barro, losa de piedra y porcelana, así como tam-

bién cemento Portland industrial.

El sílice es un aditivo común en la producción de

alimentos donde se lo utiliza principalmente como un

agente de flujo en alimentos en polvo o para absorber

agua en aplicaciones higroscópicas. En la forma hidrata-

da, se utiliza al sílice en pasta dental como un abrasivo

91

duro para remover la placa dental. El sílice es el compo-

nente primario de la tierra diatomácea que tiene muchos

usos desde filtración hasta control de insectos. También

es el componente primario de la ceniza para quitar la

cáscara del arroz que se utiliza, por ejemplo, en filtra-

ción y en fabricación de cemento.

Las películas delgadas de sílice que crecen sobre

obleas de silicio a través de métodos de oxidación térmi-

ca pueden ser bastante beneficiosas en micro-electrónica

donde actúan como aisladores eléctricos con alta estabi-

lidad química. En aplicaciones eléctricas, pueden prote-

ger al silicio, almacenar carga, bloquear corriente e in-

clusive actuar como una trayectoria controlada a fin de

limitar el flujo de corriente.

Se fabrica típicamente al sílice en varias formas,

incluyendo vidrio, cristal, gel, aerogel, sílice fumante

y sílice coloidal. Mediante la co-generación de este mi-

neral como parte de la separación de dióxido de carbono

en algunas formas, esta invención proporciona otra fuente

de este importante producto.

XII. Separación de Productos

Se puede emplear procesos de separación para separar

a los productos carbonato y bicarbonato a partir de solu-

ción líquida y/o mezcla de reacción. Mediante la manipu-

92

lación de la concentración básica, temperatura, presión,

tamaño del reactor, profundidad del fluido y grado de

carbonación, se puede producir una o más sales carbonato

y/o bicarbonato. De otro modo, los productos carbona-

to/bicarbonato pueden ser separados a partir de la solu-

ción mediante el intercambio de energía térmica con gases

combustibles de entrada.

Las corrientes líquidas de salida, dependiendo del

diseño del reactor, pueden incluir agua, CaCO3, MgCO3,

Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2, Ca(OH)2, NaOH, NaHCO3, Na2CO3 y

otros gases disueltos en varios equilibrios. Se puede en-

contrar también componentes disueltos de emisión en can-

tidades mínimas tales como H2SO4, HNO3 y Hg. En una for-

ma, la extracción/separación de agua desde el producto

carbonato implica la adición de energía térmica para eva-

porar al agua desde la mezcla, por ejemplo, utilizando

una caldera. De otro modo, se puede utilizar la retención

de una solución básica parcial y calentamiento subsi-

guiente de la solución en una cámara de separación para

causar que las sales carbonato relativamente puras se

precipiten en un tanque de retención y las sales hidróxi-

do restantes recirculen nuevamente hacia el reactor. En

algunas formas, el carbonato puro, bicarbonato puro y

mezclas de los dos en concentraciones de equilibrio y/o

93

como una pasta o forma concentrada, pueden ser transpor-

tados periódicamente hacia un camión cisterna/vagón cis-

terna. En algunas formas, las corrientes líquidas pueden

ser desplazadas hacia los tanques/campos de evaporación

donde el líquido, tal como agua, puede ser extraído me-

diante evaporación.

La liberación de productos gaseosos incluye la pre-

ocupación de que si las sales hidróxido u óxido serán

descargadas con seguridad, o sea, emitiendo “lluvia áci-

da”. En algunas formas se puede prevenir la emisión de

tales sales cáusticas aerolizadas mediante el uso de una

unidad de condensación/reflujo simple y barata.

En algunas formas, la sal carbonato puede ser preci-

pitada utilizando métodos que se emplean ya sea separada-

mente o conjuntamente con un proceso de eliminación de

agua. Varios equilibrios de sal carbonato tienen escalas

características en las cuales, cuando se aumenta la tem-

peratura, se precipitará en forma natural y se recogerá

una determinada sal carbonato, por ejemplo CaCO3, lo cual

la hace susceptible a ser retirada como una pasta que

arrastra cierta fracción de NaOH.

XIII. Recuperación del Calor Residual

Debido a que ciertas formas de la presente inven-

ción se emplean en el contexto de la emisión amplia de

94

CO2 en la forma de gas combustible u otros gases calien-

tes a partir de procesos de combustión, tales como aque-

llos que ocurren en una planta de energía, existe una am-

plia oportunidad para utilizar este calor ‘residual’, por

ejemplo para la conversión de sales cloruro del Grupo 2

en hidróxidos del Grupo 2. Por ejemplo, es de aproximada-

mente 300ºC la temperatura típica de gas combustible de

entrada (por ejemplo, después de tratamiento con precipi-

tación electroestática). Los permutadores térmicos pueden

disminuir rebajar a ese gas combustible hasta un punto

inferior a 300ºC, mientras que el calentamiento del agua

y/o sal cloruro del Grupo 2 facilitan esta conversión.

En general, ya que el gas combustible está disponi-

ble en las salidas de la planta de energía a temperaturas

entre 100ºC (típicamente depurado), 300ºC (después del

proceso de precipitación) y 900ºC (entrada a la precipi-

tación) u otras de tales temperaturas, se puede extraer

considerable calor residual mediante enfriamiento del gas

combustible de entrada a través de permutación térmica

con un ciclo de recuperación de energía, por ejemplo, un

ciclo de amoníaco-agua (por ejemplo, un ciclo “Kalina”),

un ciclo vapor o cualquier ciclo que logre los mismos me-

dios termodinámicos. Ya que algunas formas de la presente

invención se basan en la energía de corriente continua

95

para lograr la fabricación del reactivo/absorbente, el

proceso puede ser alimentado directamente, en forma par-

cial o completa, mediante la recuperación de calor resi-

dual que se logra sin las pérdidas normales de transfor-

mador asociadas con la conversión de esa corriente conti-

nua en corriente alterna para otros usos. Además, median-

te el uso de motores para cuyo funcionamiento emplean ca-

lor residual, se puede lograr eficiencias importantes sin

la etapa de generación de electricidad que se emplea en

general. En algunas condiciones, se puede encontrar que

estas cantidades de energía para la recuperación de calor

residual alimentan íntegramente las formas de la presente

invención.

XIV. Procesos Alternativos

Como se indicó anteriormente, algunas formas de los

aparatos y métodos de la presente descripción producen

cierto número de intermedios útiles, productos secunda-

rios y productos finales a partir de las varias etapas de

reacción, incluyendo cloruro de hidrógeno, sales carbona-

to del Grupo 2, sales hidróxido del Grupo 2, etc. En al-

gunas formas, algunas o todas estas sales pueden ser uti-

lizadas en uno o más de los métodos descritos más adelan-

te. En algunas formas, algunos o todos los materiales

iniciales o intermedios empleados en una o más de las

96

etapas descritas anteriormente, se obtienen utilizando

uno o más de los métodos ilustrados más adelante.

A. Uso de Cloro Para la Cloración de Silicatos del

Grupo 2

En algunas formas, el gas cloro puede ser sometido a

licuefacción para obtener ácido clorhídrico que se utili-

za luego para clorar minerales silicato del Grupo 2. La

licuefacción de cloro y uso subsiguiente del ácido

clorhídrico son particularmente atractivos, especialmente

en situaciones en las cuales está saturado el mercado del

cloro. Se puede realizar la licuefacción del cloro de

acuerdo con la ecuación 27:

Cl2(g)+2H2O(l)+hv(363 nm)-->2HCl(l)+ ½ O2(g) (27)

En algunas formas, el oxígeno así producido puede ser de-

vuelto a la entrada de aire de la planta de energía pro-

piamente dicha, donde se ha demostrado a través de todas

las investigaciones de la industria de la energía que las

plantas con entrada de oxígeno enriquecido tienen (a) ma-

yores eficiencias Carnot, (b) corrientes de salida de CO2

más concentradas, (c) menor intercambio térmico hacia el

aire de entrada caliente y (d) otras ventajas sobre plan-

tas mejoradas sin oxígeno. En algunas formas, el oxígeno

puede ser utilizado en una cuba de combustible hidróge-

no/oxígeno. En algunas formas, el oxígeno puede servir

97

como parte del oxidante en una turbina diseñada para la

generación de energía con gas natural, por ejemplo, uti-

lizando una mezcla de hidrógeno y gas natural.

B. Uso de Cloro para la Cloración de Hidróxido del

Grupo 2

En algunas formas, se puede hacer reaccionar al gas

cloro con sales hidróxido del Grupo 2 para obtener una

mezcla de una sal cloruro y una sal hipoclorito (ecuación

28). Por ejemplo, el HCl puede ser vendido como un pro-

ducto y la sal hidróxido del Grupo 2 puede ser utilizada

para extraer el exceso de cloro.

Ca/Mg(OH)2 + Cl2--> ½ Ca/Mg(OCl)2 + ½ H2O (28)

Luego, los hipocloritos del Grupo 2 pueden ser descom-

puestos utilizando un catalizador cobalto o níquel para

formar oxígeno y el correspondiente cloruro (ecuación

29):

Ca/Mg(OCl)2 --> Ca/MgCl2 + O2 (29)

Luego, se puede recuperar al cloruro de calcio y/ cloruro

de magnesio.

XV. Extracción de otros Contaminantes a partir de la

Fuente

Además de la extracción de CO2 a partir de la fuen-

te, en algunas formas de la invención, las condiciones de

descarbonación extraerán también SOx y NOx y, en un me-

98

nor grado, mercurio. En algunas formas de la presente in-

vención, la depuración incidental de NOx, SOx y compues-

tos de mercurio puede asumir una mayor importancia econó-

mica; en otras palabras, mediante el empleo de las formas

de la presente invención, se puede quemar hullas que con-

tienen grandes cantidades de estos compuestos en la plan-

ta de energía, en algunas formas, con menos contaminación

resultante en comparación con hullas de mayor grado pro-

cesadas sin el beneficio del proceso de absorción de CO2.

Tales principios y técnicas se describen, por ejemplo, en

la Patente de los Estados Unidos 7.727.374, Solicitud de

Patente de los Estados Unidos Publicaciones 2006/0185985

y 2009/0127127, Solicitud de Patente de los Estados Uni-

dos 11/233.509 presentada el 22 de septiembre de 2005,


No. 60/718.906 presentada el 20 de septiembre de 2005;


60/642.698 presentada el 10 de enero de 2005; Solicitud

de Patente Provisional de los Estados Unidos No.






99












quiera apéndices).

XVI. Ejemplos

Se incluye los siguientes ejemplos para demostrar

algunas formas de la invención. Apreciarán los expertos

en el arte que las técnicas descritas en los ejemplos si-

guientes representan técnicas descubiertas por el inven-

tor para que funcionen perfectamente en la práctica de la

invención y, así, se puede considerar que constituyen mo-

dos preferidos para su práctica. Sin embargo, tales ex-

pertos en el arte, a la luz de la presente descripción,

apreciarán que se puede realizar muchos cambios en las

formas específicas descritas y se obtienen aún así un re-

100

sultado igual o similar sin apartarse del espíritu y al-

cances de la invención.

Ejemplo 1 – Simulación de Proceso de Captura de CO2 a

partir de Gas Combustible Utilizando CaCl2 para Formar

CaCO3

Se simuló una forma de la presente invención utili-

zando el software Aspen Plus v. 7.1 que utiliza entalpías

conocidas de reacción, energías libres de reacción y

parámetros definidos para determinar los equilibrios de

masa y energía y las condiciones apropiadas para captu-

rar CO2 a partir de una corriente de gas combustible que

utiliza CaCl2 para formar un producto CaCO3. Estos resul-

tados demuestran que es posible capturar CO2 a partir del

gas combustible utilizando materias primas baratas, CaCl2

y agua para formar CaCO3.

Una parte de los parámetros definidos incluye el

flujograma de proceso ilustrado en la Figura 5. Los re-

sultados de la simulación sugieren que es eficiente para

hacer recircular una corriente de MgCl2 de modo que reac-

cione con H2O y calor para formar Mg(OH)2. Luego, este

Mg(OH)2 reacciona con una solución saturada de CaCl2/H2O

y CO2 procedente del gas combustible para formar CaCO3,

el cual se filtra desde la corriente. El MgCl2 formado es

reciclado hacia el primer reactor para iniciar el proceso

101

nuevamente. Este proceso no está limitado a cualquier

fuente particular de CaCl2. Por ejemplo, puede ser obte-

nido a partir de la reacción de silicato de calcio con

HCl para producir CaCl2.

Las restricciones y parámetros especificados para

esta simulación incluyen:

● Las reacciones fueron conducidas con eficien-

cias de 100% y sin pérdidas. Las simulaciones pueden ser

modificadas cuando las tandas piloto determinan las efi-

ciencias de la reacción.

● Las simulaciones no computaron las impurezas en

el material de alimentación CaCl2 o en cualquier MgCl2 de

compensación requerido debido a las pérdidas desde el

sistema.

Los resultados de esta simulación indican un consumo

preliminar de energía neta de aproximadamente 130 millo-

nes de unidades térmicas británicas por hora. Las Tablas

2a y 2b ofrecen los cómputos de masa y energía para las

varias corrientes (las columnas en la tabla) del proceso

simulado. Cada corriente corresponde a la corriente de la

Figura 5.

El proceso consiste en dos secciones de reacción

primaria y una sección de filtración de sólidos. El pri-

mer reactor caliente a la solución de MgCl2/agua dando

102

lugar a que se descomponga en una corriente de HCl/vapor

de agua una corriente líquida de Mg(OH)2. La corriente

de HCl/vapor de agua es enviada a la columna de absorción

de HCl. Se envía a la solución de Mg(OH)2 al reactor 2

para procesamiento adicional. La reacción química para

este reactor puede ser representada por la siguiente

ecuación:

MgCl2 + 2H2O -->Mg(OH)2 + 2HCl (30)

Se agrega una solución de CaCl2 y una corriente de

gas combustible al MgCl2 contenido en el reactor. Esta

reacción forma CaCO3, MgCl2 y agua. Se precipita el CaCO3

y se extrae en un filtro o decantador. El MgCl2 y agua

restantes se reciclan al primer reactor. Se agrega agua

adicional para completar el equilibrio de agua requerido

por el primer reactor. La reacción química para este re-

actor puede ser representada por la siguiente ecuación:

Mg(OH)2 + CaCl2 + CO2 -->CaCO3(s) + MgCl2 + H2O (31)

Las alimentaciones primarias para este proceso son

CaCl2, gas combustible (CO2) y agua. El MgCl2 contenido

en el sistema es utilizado, reformado y reciclado. El

único MgCl2 de compensación requerido es reemplazar

aquellas pequeñas cantidades que salen desde el sistema

con el producto CaCO3 y pequeñas cantidades que abandonan

a este último con el producto HCl/agua.

103

Este proceso es un consumidor de energía neta. Exis-

te un intercambio térmico cruzado para recuperar al calor

contenido en las corrientes de alta temperatura para pre-

calentar a las corrientes de alimentación. Se puede obte-

ner una recuperación importante de calor mediante la re-

acción del HCl concentrado así formado con minerales si-

licato.

104

Tabla 2a. Cómputo de Masa y Energía Para Simulación de la Captura de CO2 a partir de Gas

Combustible Utilizando CaCl2 para Formar CaCO3

Nombres de la Co-rriente de Proceso

1 2 3 RESIDUOS CaCl2 CaCO3 FG-IN H2O H2O-MgOH

Temperatura ºF

485,8 151,6 250 95 77 95 104 77 536

Presión, lbs/pulg2 absoluto

15 15 15 15 15 15 15 15 15

Frac. Vapor

0 0 0,025 0 0 1 0 0

Flujo de masa, lbs mol/hora

1594,401 7655,248 7653,691 3568,272 139,697 139.502 611,154 2220,337 1594,401

Flujo de masa, lbs/hora

53195,71 162514,8 162514,8 115530,1 15504 13962,37 19206 40000 53195,71

Flujo en volumen, galones/minuto

38,289 238,669 12389,12 114,43 14,159 30680,73 80,111 40,178

Entalpía millones de BTU/hora

-214,568 -918,028 -909,155 -574,405 -47,795 -27,903 -273,013 -205,695

H2O

1473,175 105624,1 105603 33281,39 750,535 40000 1473,172

H2

Cl2

HCl

rastros rastros 0,001 rastros rastros

CO2

<0,001 0,091 0,005 6158,236

CO

O2

0,055 0,055 0,055 2116,894

105

N2

0,137 0,137 0,137 10180,34

CaCl2

15504

Ca(OH)2

CaCO3

Mg(OH)2

Mg(OH)Cl

MgCl2

MgCO3

Ca(O)Cl2

CaCl2O2

Ca2+

7,797 rastros 7,797

Mg2+

11114,84 14507,52 11942,37 11115,59

H+

<0,001 rastros rastros rastros rastros rastros <0,001

CaOH+

<0,001 rastros <0,001

MgOH+

22,961 15,364 17,613 25,319 20,435

HClO

106



MgCO3-3W

MgCl2(s)

MgCl2-6W

21433,25

MgCl2-4W

CaCl2(s)

CaCO3(s)

13962,37 13962,37

MgCO3(s)

0,174

CaCl2-6W

42,623

MgCl2-4W

MgCl2-2W

MgCl2-2W

MgCl2-2W

Ca(OH)2(s)

8137,518 7,043 5,576 0,08 8139,306

ClO-

HCO3-

0,001 <0,001 0,119

Cl-

<0,001 0,001 0,001 <0,001 <0,001 <0,001

CO32-

rastros rastros 0,001

107



H2O

0,028 0,65 0,288 0,039 1 0,028

H2

Cl2

HCl

rastros rastros 3 PPB rastros rastros

CO2

rastros 563 PPB 40 PPB 0,321

CO2

<0,001 0,091 0,005 6158,236

CO

O2

336 PPB 336 PPB 473PPB 0,11

N2

844 PPB 844 PPB 1 PPM 0,53

CaCl2

15504

Ca(OH)2

CaCO3

Mg(OH)2

Mg(OH)Cl

MgCl2

MgCO3

Ca(O)Cl2

108



CaCl2O2

Ca2+

48 PPM rastros 67 PPM

Mg2+

0,209 0,089 0,089 0,103 0,209

H+

1 PPB rastros rastros rastros rastros 5 PPB

CaOH+

1 PPB rastros 1 PPB

MgOH+

432 PPM 95 PPM 108 PPM 219 PPM 384 PPM

HClO

MgCO3-3W

MgCl2(s)

MgCl2-6W

0,186

MgCl2-4W

CaCl2(s)

CaCO3(s)

0,121 1

MgCO3(s)

1 PPM

CaCl2-6W

262 PPM

MgCl2-4W

109



MgCl2-2W

MgCl2-2W

MgCl2-2W

Ca(OH)2(s)

0,153 43 PPM 34 PPM 691 PPB 0,153

ClO-

HCO3-

5 PPB rastros 1 PPM

Cl-

0,61 0,261 0,261 0,302 0,61

OH-

rastros 6 PPB 6 PPB rastros 2 PPB rastros

CO32-

rastros rastros 12 PPB

H2O

81,774 5863,026 5861,857 1847,398 41,661 2220,337 81,773

H2

Cl2

HCl

rastros rastros <0,001 rastros rastros

CO

O2

0,002 0,002 0,002 66,155

N2

0,005 0,005 0,005 363,408

CaCl2

139,697

110



Ca(OH)2

CaCO3

Mg(OH)2

MgCl2

MgCO3

Ca(O)Cl2

CaCl2O2

Ca2+

Mg2+

457,328 596,922 596,894 491,376 457,358

H+

<0,001 rastros rastros rastros rastros <0,001

CaOH+

rastros rastris rastros

MgOH+

0,556 0,372 0,426 0,613 1 0,495

HClO

1 PPM

MgCO3-3W

MgCl2(s)

111



MgCl2-6W

105,426

MgCl2-4W

CaCl2(s)

CacO3(s)

139,502 139,502

MgCO3(s)

0,002

CaCl2-6W

0,195

CaCl2-4W

CaCl2-2W

MgCl2-2W

MgCl2-W

Ca(OH)2(s)

Mg(OH)2(s)

139,533 0,121 0,096 0,001 139,564

ClO-

HCO3-

<0,001 rastros 0,0021

Cl-

915,211 1194,604 1194,215 983,753 915,211

OH-

rastros <0,001 <0,001 rastros rastros rastros

CO32-

rastros rastros <0,001

112



H2O

0,051 0,766 0,766 0,518 0,068 1 0,051

H2

Cl2

HCl

rastros rastros 2PPB rastros rastros

CO2

rastros 271 PPB 29 PPB 0,229

CO

O2

223 PPB 223 PPB 478 PPB 0,108

N2

640 PPB 640 PPB 1 PPM 0,595

CaCl2

1

Ca(OH)2

CaCO3

Mg(OH)2

Mg(OH)Cl

MgCl2

MgCO3

Ca(O)Cl2

CaCl2O2

113



Ca2+

25 PPM rastros 55 PPM

Mg2+

0,287 0,078 0,078 0,138 0,287

H+

49 PPB rastros rastros rastros 2 PPB 156 PPB

CaOH+

rastros rastros rastros

MgOH+

349 PPM 56 PPM 172 PPM 310 PPM

HClO

MgCO3-3W

MgCl2(s)

MgCl2-6W

0,03

MgCl2-4W

CaCl2(s)

CacO3(s)

0,039 1

MgCO3(s)

269 PPB

CaCl2-6W

25 PPM

CaCl2-4W

CaCl2-2W

MgCl2-2W

114



MgCl2-W

Ca(OH)2(s)

Mg(OH)2(s)

0,088 16 PPM 12 PPM 383 PPM 0,088

ClO-

HCO3-

2 PPB1 rastros 547 PPB

Cl-

0,574 0,156 0,156 0,276 0,574

OH-

1 PPB 8 PPB 7 PPB rastros 2 PPB 1 PPB

CO22+

rastros rastros 6 PPB

PH

5,319 6,955 5,875 7,557 6,999 5,152

Tabla 2B. Cómputo de Masa y Energía para Simulación de Captura de CO2 a Partir de Gas

Combustible Utilizando CaCl2 Para Formar CaCO3

Nombres de la Corriente de Proceso

H2O-IN HCl-H2O Mg-CaCl2 MgOH-01 RETORNO RX3-VENT

Temperatura

77 536 250 286,8 95 95

Presiòn, lbs/pulg2 absoluto

15 15 15 15 15 15

115



Frac Vapor

0 1 0,025 0,021 0 1

Flujo en Moles, lb mol/hr

3383,073 5781,846 7655,866 3814,738 3427,371 433,305

Flujo de Masa, lbs/hora

60947 109319,3 162515 93195,71 101567,8 12375,59

Flujo en Volumen galones/minuto

122,063 512251,6 12240,14 5364,891 104,123 21428,56

Entalpía millones de Btu/hora

-415,984 -561,862 -909,177 -487,581 -502,044 -0,364

H2O

60947 99124,11 105634,7 41473,17 33262,52 59,861

H2

Cl2

HCl

10195,18 0,087 0,009 rastros rastros

CO2

rastros 18,689

CO

O2

0,055 2116,839

N2

0,137 10180,2

CaCl2

Ca(OH)2

CaCO3

Mg(OH)2

116



Mg(OH)Cl

MgCl2

MgCO3

Ca(O)Cl2

CaCl2O2

Ca2+

7,797

Mg2+

14519,48 11116,3 11938,09

H+

rastros <0,001 rastros rastros

CaOH+

<0,001

MgOH+

0,112 17,999 25,309

HClO

MgCO3-3W

MgCl2(s)

MgCl2-6W

21468,81

MgCl2-4W

CaCl2(s)

CaCO3(s)

117



MgCO3(s)

0,175

CaCl2-6W

CaCl2-4W

CaCl2-2W

MgCl2-2W

CaCl2-2W

Ca(OH)2(s)

8141,025 0,024

ClO-

HCO3-

rastros

Cl-

42360,62 32447,2 34864,84

OH-

<0,001 rastros <0,001 <0,001

CO32-

rastros

Frac Masa

H2O

1 0,907 0,65 0,445 0,327 0,005

H2

Cl2

HCl

0,093 534 PPB 92 PPB rastros rastros

118



CO2

rastros 0,002

CO

02

538 PPB 0,171

N2

1 PPM 0,823

CaCL2

Ca(OH)2

CaCO3

Mg(OH)2

Mg(OH)Cl

MgCl2

MgCO3

Ca(O)Cl2

CaCl2O2

Ca2+

7,797

Mg2+

0,089 0,119 0,118

H+

rastros 2 PPB rastros rastros

CaOH+

1 PPB

119

CaCO3

Mg(OH)2



Mg(OH)Cl

MgCl2

MgCO3

Ca(O)Cl2

CaCl2O2

Ca2+

7,797

Mg2+

14519,48 11116,3 11938,09

H+


CaOH+

<0,001

MgOH+

0,112 17,999 25,309

HClO

MgCO3-3W

MgCl2(s)

MgCl2-6W

21468,81

MgCl2-4W

120

CaCl2(s)

CaCO3(s)



MgCO3(s)

0,175

CaCl2-6W

CaCl2-4W

CaCl2-2W

MgCl2-2W

CaCl2-2W

Ca(OH)2(s)

8141,025 0,024

ClO-

HCO3-

rastros

Cl-

42360,62 32447,2 34864,84

OH-

<0,001 rastros <0,001 <0,001

CO32-

rastros

Frac Masa

H2O

1 0,907 0,65 0,445 0,327 0,005

H2

Cl2

121

HCl




CO2

rastros 0,002

CO

02

538 PPB 0,171

N2

1 PPM 0,823

CaCl2

Ca(OH)2

CaCO3

Mg(OH)2

Mg(OH)Cl

MgCl2

MgCO3

Ca(O)Cl2

CaCl2O2

Ca2+

77 PPM

Mg2+

0,089 0,119 0,118

H+

rastros 2 PPB rastros rastros

122

CaOH+

1 PPB



MgOH+

689 PPB 193 PPM 249 PPM

ClO

MgCO3-3W

MgCl2(s)

MgCl2-6W

0,211

MgCl2-4W

CaCl2(s)

CaCO3(s)

MgCO3(s)

2 PPM

CaCl2-6W

CaCl2-4W

CaCl2-2W

MgCl2-2W

MgCl2-W

Ca(OH)2(s)

Mg(OH)2(s)

0,087 240 PPB

ClO-

123



HCO3-

rastros

Cl-

0,261 0,348 0,343

OH-

2 PPB1 rastros 2 PPB rastros

CO32-

rastros

H2O

3383,073 5502,224 5863,617 2302,111 1846,35 3,323

H2

Cl2

HCl

279,622 0,002 <0,001 rastros rastros

CO2

rastros 0,425

CO

02

0,002 66,154

N2

0,005 363,404

CaCl2

Ca(OH)2

CaCO3

Mg(OH)2

Mg(OH)Cl

124



MgCl2

MgCO3

Ca(O)Cl2

CaCl2O2

Ca2+

0,195

Mg2+

597,414 457,388 491,201

H+


CaOH+

rastros

MgOH+

0,003 0,436 0,613

HClO

MgCO3-3W

MgCl2(s)

MgCl2-6W

105,601

MgCl2-4W

CaCl2(s)

CaCO3(s)

MgCO3(s)

0,002

125



CaCl2-6W

CaCl2-4W

CaCl2-2W

MgCl2-2W

MgCl2-W

Ca(OH)2(s)

Mg(OH)2(s)

139,593 <0,001

ClO-

HCO3-

rastros

Cl-

1194,83 915,211 983,403

OH-

rastros rastros rastros rastros

CO32-

rastros

H2O

1 0,952 0,766 0,603 0,539 0,008

H2

Cl2

HCl


CO2

rastros 980 PPM

126



CO

02

498 PPM 0,153

N2

1 PPM 0,839

CaCl2

Ca(OH)2

CaCO3

Mg(OH)2

Mg(OH)Cl

MgCl2

MgCO3

Ca(O)Cl2

CaCl2O2

Ca2+

57 PPM

Mg2+

0,078 0,12 0,143

H+

2 PPB 43 PPB rastros rastros

CaOH+

rastros

MgOH+

354 PPB 114 PPM 179 PPM

127



HClO

MgCO3-3W

MgCl2(s)

MgCl2-6W

0,031

MgCl2-4W

CaCl2(s)

CaCO3(s)

MgCO3(s)

607 PPB

CaCl2-6W

CaCl2-4W

CaCl2-2W

MgCl2-2W

MgCl2-W

Ca(OH)2(s)

Mg(OH)2(s)

0,037 122 PPB

ClO-

HCO3-

rastros

128


H2O-IN HCl-H2O Mg-CaC2 MgOH-01 RETORNO RX3-VENT

Cl-

0,156 0,24 0,287

OH-

2 PPB rastros 2 PPB rastros

CO32-

rastros

PH

6,9991 3,678 5,438 7,557

129

Ejemplo 2 (Caso 1) – Simulación de Proceso de Captura de

CO2 Catalizada con Ion de Magnesio a partir de Gas Com-

bustible Utilizando CaCl para formar CaCO3

Los resultados de la simulación sugieren que es efi-

ciente calentar una corriente de MgCl2·6H2O en tres sec-

ciones separadas de deshidratación, cada una en su propia

cámara, seguido por una reacción de descomposición tam-

bién en su propia cámara, para formar Mg(OH)Cl y HCl, o

sea un total de cuatro cámaras. Se hace reaccionar al

Mg(OH)Cl con H2O para formar MgCl2 y Mg(OH)2 que reaccio-

na luego con una solución saturada de CaCl2/H2O y CO2

procedente del gas combustible para formar CaCO3 que fil-

tra desde la corriente. El MgCl2·6H2O resultante así for-

mado es reciclado junto con el producto previo hacia el

primer reactor para comenzar el proceso nuevamente.

Este proceso no está limitado a cualquier fuente

particular de CaCl2. Por ejemplo, puede ser obtenido a

partir de la reacción de silicato de calcio con HCl para

producir CaCl2.



● Se realizaron las reacciones a 100% de efi-

ciencia sin pérdidas. Las simulaciones pueden ser

130

modificadas cuando las tandas piloto determinan las

eficiencias de la reacción.

● Las simulaciones no computaron las impurezas en

el material de alimentación CaCl2 o en cualquier

MgCl2 de compensación requerido debido a las

pérdidas desde el sistema.

● Parte de los parámetros definidos incluyen el

flujograma de proceso ilustrado en la Figura 6.


preliminar neto de energía de 5946 kwh/tonelada de CO2.

La Tabla 3 ofrece el cómputo de masa y energía para las

varias corrientes del proceso simulado. Cada corriente

corresponde a la corriente de la Figura 6.

El proceso consiste en dos reactores primarios y una

sección para la filtración de sólidos. El primer reactor

calienta al MgCl2·6H2O provocando su descomposición en

una corriente de HCl/vapor de H2O y una corriente de

sólidos de Mg(OH)Cl. Se envía a la corriente de HCl/vapor

de H2O a un permutador térmico para recuperar calor ex-

tra. Se envía al Mg(OH)2 formado a partir de Mg(OH)Cl

hacia el reactor 2 para procesamiento adicional. La reac-

ción o reacciones químicas que tienen lugar en este reac-

tor incluyen las siguientes:

131


gas combustible al Mg(OH)2 contenido en el reactor 2. Es-

ta reacción forma CaCO3, MgCl2 y agua. Se precipita CaCO3

y se lo extrae en un filtro o decantador. Se recicla al

MgCl2 y agua restantes hacia el primer reactor. Se agrega

agua adicional para completar el resto del agua requerida

por el primer reactor. La reacción o reacciones que tie-

nen lugar en este reactor incluyen las siguientes:

Mg(OH)2 + CaCl2 + CO2 --> CaCO3↓(s) + MgCl2 + H2O (34)


CaCl2, gas combustible (CO2) y agua. Se utiliza, reforma

y recicla al MgCl2 contenido en el sistema. La única com-

pensación requerida de MgCl2 es reemplazar aquellas pe-

queñas cantidades que abandonan al sistema con el produc-

to CaCO3 y pequeñas cantidades que salen con el producto

HCl/agua.

Este proceso es un consumidor de energía neta. La

cantidad de energía está bajo investigación y optimiza-

ción. Existe una permutación térmica cruzada para recupe-

rar al calor en corrientes de alta temperatura para pre-

calentar a las corrientes de alimentación.

132

Se resumen a continuación las etapas para este pro-

ceso (Caso 1):

Caso 1 Etapa 3 – Deshidratación y luego Descomposición Se deshidrata al hexahidrato en 3 cámaras separadas. Etapa 1 hex- a tetra, Etapa 2 tetra a di-, Etapa 3 di- a mono. Se descompone al monohidrato en 80% de Mg(OH)Cl y 20% de MgCl2 en una cuarta cámara. CO2 absorbido

53333 Miles de tons. por año

CaCl2


HCl seco


CaCO3


Hexahidrato reciclado


HEX A TETRA (100ºC)

1557 kWh/tonelada de CO2

TETRA A DI- (125ºC)


DI- A MONO (160ºC & HCl PP) 1150 kWh/tonelada de CO2

DESCOMPOSICIÓN (130ºC) 1051 kWh/tonelada de CO2

Hasta 80% de Mg(OH)Cl – 20% de MgCl2

Rendimiento 90% de vapor de HCl

0,9 MW Recuperación de Calor

148 kWh/ton. de CO2

a partir de 28% de vapor de Cl

TOTAL

5946 KwH/ton. de CO2

133

Tabla 3. Cómputo de Masa y Energía para Simulación Caso 1

Nombres de la Corrien-te de Proceso

CaCl2 CaCO3 GAS COMBUS-TIBLE

H2O H2O-1 H20-2 HCl-PP VAPOR HCl

Temperatura ºC

25 95 104 25 100 125 160 130

Presión, lbs/pulg2

14,7 14,7 15,78 14,7 16,166 16,166 16,166 14,696

Masa VFrac

0 0 1 0 1 1 1 1

Masa SFrac

1 1 0 0 0 0 0 0

Flujo de Masa, tons./ año

134573,943 121369,558 166332,6 290318,99 105883,496 105890,399 17179,526 97647,172

Volumen en flujo, ga-lones/minuto

30,929 22,514 76673,298 8099,644 82228,086 87740,919 10242,935 48861,42

Entalpía MW

-30,599 -46,174 -17,479 -146,075 -44,628 -44,47 -3,258 -10,757

Densidad lbs/pie cúbi-co

136,522 169,146 0,068 1,125 0,04 0,038 0,053 0,063

H2O

0 0 6499,971 290318,99 105883,496 105885,779 5681,299 9278,695

H2

0 0 0 0 0 0 0 0

Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0

HCl

0 0 0 0 0 4,62 11498,227 88368,477

CO2

0 0 053333,098 0 0 0 0 0

CO

0 0 0 0 0 0 0 0

02

0 0 18333,252 0 0 0 0 0

156




N2

0 0 88166,278 0 0 0 0 0

CaCl2

134573,943 80,499 0 0 0 0 0 0

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 121289,059 0 0 0 0 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0

MgHCO3+

0 0 0 0 0 0 0 0

H2O

0 0 0,039 1 1 1 0,331 0,095

H2

0 0 0 0 0 0 0 0

157




Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0

HCl

0 0 0 0 0 0,669 0,905

CO2

0 0 0,321 0 0 0 0 0

CO

0 0 0 0 0 0 0 0

O2

0 0 0,11 0 0 0 0 0

N2

0 0 0,53 0 0 0 0 0

CaCl2

1 0,001 0 0 0 0 0 0

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 0,999 0 0 0 0 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0

Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0

HCl

0 0 0 0 0 0,669 0,905

CO2

0 0 0,321 0 0 0 0 0

CO

0 0 0 0 0 0 0 0

O2

0 0 0,11 0 0 0 0 0

158

Nmbres de la Corrien-te de Proceso



N2

0 0 0,53 0 0 0 0 0

CaCl2

1 0,001 0 0 0 0 0 0

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 0,999 0 0 0 0 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0

MgHCO3+

0 0 0 0 0 0 0 0

H2O

0 0 11,441 511,008 186,372 186,376 10 16,332

H2

0 0 0 0 0 0 0 0

159




Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0

HCl

0 0 0 0 0 0,004 10 76,854

CO2

0 0 38,427 0 0 0 0 0

CO

0 0 0 0 0 0 0 0

02

0 0 18,168 0 0 0 0 0

N2

0 0 99,8 0 0 0 0 0

CaCl2

38,45 0,023 0 0 0 0 0 0

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 38,427 0 0 0 0 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0 0

160




Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0

MgHCO3+

0 0 0 0 0 0 0 0

Tabla 3b. Cómputo de Masa y Energía para Simulación Caso 1


MgCl2-2W MgCl2-4W MgCl2-6W RECYCLE1 RX2-VENT PASTA SOLIDOS-1 SOLIDOS-2 VAPOR

Temperatura ºC

125 100 104 95 95 95 160 130 160

Presiòn, lbs/pulg2 abso-luto

16,166 16,166 14,696 14,7 14,7 14,7 22,044 14,696 22,044

Masa VFrac

0 0 0 0 1 0 0 0 1

Masa SFrac

1 1 1 0,998 0 0,999 1 1 0

Flujo de Masa, toneladas por año

385672,688 491563,087 597446,583 598447,468 106499,178 719817,026 332737,843 235090,671 70114,371

Flujo en volu-men, galones/ minuto

39,902 39,902 116,892 147,062 56469,408 167,321 39,903 43,473 42506,729

Entalpía MW

-117,767 -175,272 -230,554 -231,312 0,241 -277,487 -88,626 -71,431 -25,379

Densidad, lbs/ pie cúbico

303,274 386,542 160,371 127,684 0,059 134,984 261,649 169,678 0,052

161



H2O

0 0 0 1000 0 1000 0 0 58620,764

H2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

HCl

0 0 0 0 0 0 0 0 11493,607

CO2

0 0 0 0 0,532 0 0 0 0

CO

0 0 0 0 0 0 0 0 0

02

0 0 0 0,165 18333,088 0,165 0 0 0

N2

0 0 0 0,72 88165,558 0,72 0 0 0

CaCl2

0 0 0 0 0 80,499 0 0 0

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 0 0 0 0 121289,059 0 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 49037,72 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 332737,843 0 0

MgCl2*2W

385662,96

0 0 0 0 0 0 0 0

162



NgCl2*6W

0 0 597446,583 597446,583 0 597446,583 0 0 0

Mg(OH)Cl

9,728 0 0 0 0 0 0 186052,951 0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgHCO3+

0 0 0 0 0 0 0 0 0

H2O

0 0 0 0,002 0 0,001 0 0 0,836

H2O

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

HCl

0 0 0 0 0 0 0 0 0,164

CO2

0 0 0 0 0 0 0 0

CO

0 0 0 0 0 0 0 0 0

O2

0 0 0 0 0,172 0 0 0 0

N2

0 0 0 0 0,828 0 0 0 0

CaCl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 0 0 0 0 0,168 0 0 0

163



MgCO3

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0,209 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 1 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 0 1 0,998 0 0,83 0 0 0

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0 0,791 0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgHCO3-

0 0 0 0 0 0 0 0 0

H2O

0 0 0 1,76 0 1,76 0 0 103,182

H2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

HCl

0 0 0 0 0 0 0 0 9,996

CO2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

164



CO

0 0 0 0 0 0 0 0 0

O2

0 0 0 0 18,168 0 0 0 0

N2

0 0 0 0,001 99,799 0,001 0 0 0

CaCl2

0 0 0 0 0 0,023 0 0 0

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 0 0 0 0 38,427 0 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 16,332 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 93,186 0 0

MgCl2*2W

93,182 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*4W

0 93,186 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 0 93,186 93,186 0 93,186 0 0 0

Mg(OH)Cl

0,004 0 0 0 0 0 0 76,854 0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0 0

165

MgHCO3+

0 0 0 0 0 0 0 0 0

156

Ejemplo 3- Simulación de Proceso de Captura de CO2 Cata-

lizada con Ion Magnesio a partir de Gas Combustible Uti-

lizando CaCl2 para formar CaCO3.

Una parte de los parámetros definidos incluye el

flujograma de proceso ilustrado en la Figura 7. Los re-

sultados de la simulación sugieren que es eficiente ca-

lentar una corriente de MgCl2·6H2O para formar Mg(OH)Cl

en dos reacciones separadas de deshidratación, cada una

en sus propias cámaras y seguido por una reacción de des-

composición, también en su propia cámara para formar

Mg(OH)Cl y HCl, o sea, un total de tres cámaras. Se hace

reaccionar al Mg(OH)Cl con H2O para formar MgCl2 y

Mg(OH)2 que reacciona luego con una solución saturada de

CaCl2/H2O y CO2 procedente del gas combustible para for-

mar CaCO3, el cual se filtra a partir de la corriente. Se

recicla al MgCl2·6H2O resultante hacia el primer reactor

para iniciar el proceso nuevamente. Este proceso no está

limitado a cualquier fuente particular de CaCl2. Por

ejemplo, se puede obtener a partir de la reacción de si-

licato de calcio con HCl para producir CaCl2.



156

● Se realizó las reacciones a 100% de eficiencia

sin pérdidas. Se puede modificar las simulaciones

cuando las tandas piloto determinan las eficiencias

de la reacción.

● Las simulaciones no computaron las impurezas

contenidas en el material de alimentación CaCl2 o en

cualquier MgCl2 de compensación requerido debido a

las pérdidas desde el sistema.



La Tabla 4 contiene el cómputo de masa y energía para las





caliente al MgCl2·6H2O dando lugar a que se descomponga

en una corriente de HCl/vapor de H2O y una corriente de

sólidos de Mg(OH)Cl. Se envía esta corriente de

HCl/vapor de H2O a un permutador térmico para recuperar

calor extra. Se envía al Mg(OH)2 formado a partir del

Mg(OH)Cl hacia el reactor 2 para procesamiento adicio-

nal. Las reacciones químicas que tienen lugar en este re-

actor incluyen las siguientes:

157


gas combustible al Mg(OH)2 contenido en el reactor 2.

Esta reacción forma CaCO3, MgCl2 y agua. Se precipita el

CaCO3 y se extrae en un filtro o decantador. Se recicla

al MgCl2 y agua restantes hacia el primer reactor. Se

agrega agua adicional para completar el resto del agua

requerida por el primer reactor. Las reacciones químicas

que tienen lugar en este reactor incluyen la siguiente:





pensación de MgCl2 requerida consiste en reemplazar aque-

llas cantidades pequeñas que abandonan al sistema con el

producto CaCO3 y las pequeñas cantidades que salen con el

producto HCl/agua.

El proceso es un consumidor neto de energía. La can-

tidad de energía está bajo investigación y optimización.

Existe un intercambio térmico cruzado para recuperar al

calor en corrientes de alta temperatura a fin de preca-

lentar a las corrientes de alimentación.

158

Se resume a continuación las etapas para este proce-

so (Caso 2):

Caso 2 Etapa 2 – Deshidratación y luego Descomposición Se deshidrata al hexahidrato en 2 cámaras separadas. Etapa 1 hex- a tetra, Etapa 2 tetra a di-, Etapa 3 di-. Se descompone al dihidrato en 100% de Mg(OH)Cl. CO2 absorbido


CaCl2


HCl seco


CaCO3


Hexahidrato reciclado


HEX A TETRA (100ºC)


TETRA A DI- (125ºC)


DIHIDRATO DESHIDRATACIÓN Y DESCOMPO-SICIÓN


Hasta 80% de Mg(OH)Cl (130ºC)

Rendimiento 66% de vapor de HCl

Sin vehículo MgCl2 = Mejor Eficiencia Total

Sin uso de HCl PP

0,9

a partir de 28% de vapor de HCl


TOTAL

4862 KwH/ton. de CO2

159

Tabla 4a. Cómputo de Masa y Energía para la Simulación Caso 2


5 7 8 CaCl2 CaCO3 GAS COM-BUSTIBLE

H2O H20-1 H2O-2 Vapor de HCl

Temperatura ºC

98 114,1 101 25 95 40 25 100 125 130

Presión, lbs/pulg2

14,696 14,696 14,696 14,7 14,7 15,78 14,7 14.696 22,044 14,696

Masa VFrac

0 0 1 0 0 1 0 1 1 1

Masa SFrac

1 1 0 1 1 0 0 0 0 0

Flujo de Ma-sa, tonela-das/año

492736,693 405410,587 306683,742 134573,943 121369,558 166332,6 234646,82 87326,106 87329,947 132027,689

Flujo en Vo-lumen, galo-nes por minu-to

96,405 32,909 224394,519 30,929 22,514 63660,018 6546,44 74598,258 53065,241 80593,954

HCl

0 0 76,854 0 0 0 0 0 0,003 76,851

Entalpía, MW

-190.292 -144.291 -98,931 -30,599 -46,174 -17,821 -118,063 -36,806 -36,675 -25,187

Densidad, lbs/pie3

160,371 386,542 0,043 136,522 169,146 0,082 11,125 0,037 0,052 0,051

CO2

0 0 0 0 0 38,427 0 0 0 0

H2O

0 0 218315,265 0 0 6499,971 234646,82 87326,106 87326,106 43663,053

H2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

156




HCl

0 0 88368,477 0 0 0 0 0 3,841 88364,636

CO2

0 0 0 0 0 53333,098 0 0 0 0

CO

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

02

0 0 0 0 0 18333,252 0 0 0 0

N2

0 0 0 0 0 88166,278 0 0 0 0

CaCl2

0 0 0 3134573,943 80,499 0 0 0 0 0

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 0 0 0 121289,059 0 0 0 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*4W

0 405410,587 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

492736,693 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

157

Nombres de la Corrien-te de Pro-ceso



Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgHCO3+

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

H2

0 0 0 0 0 99,8 0 0 0 0

Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

HCl

0 0 0,288 0 0 0 0 0 0 0,669

CO2

0 0 0 0 0 0,321 0 0 0 0

CO

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

O2

0 0 0 0 0 0,11 0 0 0 0

N2

0 0 0 0 0 0,53 0 0 0 0

CaCl2

0 0 0 0 0,001 0 0 0 0 0

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 0 0 0 0,999 0 0 0 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

158




MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*4W

0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

159




MgHCO3+

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

H2O

0 0 384,27 0 0 11,441 413,016 153,708 153,708 76,854

H2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

HCl

0 0 76,854 0 0 0 0 0 0,003 76,851

CO2

0 0 0 0 0 38,427 0 0 0 0

CO

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

02

0 0 0 0 0 18,168 0 0 0 0

N2

0 0 0 0 0 99,8 0 0 0 0

CaCl2

0 0 0 38,45 0,023 0 0 0 0 0

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 0 0 0 38,427 0 0 0 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

160

MgCl2*4W

0 76,854 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

76,854 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgHCO3+ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

TABLA 4b. Cómputo de Masa y Energía para la Simulación Caso 2 Nombres de la Co-rriente de Proceso

LÍQUIDO MgCl2-4W MgCl2-6W RECICLO1 RX2-VENT PASTA SÓLIDOS-1 SÓLIDOS-2 VAPOR

Temperatura ºC

94,9 100 75 95 95 95 125 130 118,1

Presión, lbs/pulg2

14,696 14,696 14,696 14,7 14,7 14,7 22,044 14,696 14,696

Masa VFrac

0,979 0 0 0 1 0 0 0 1

Masa SFrac

0 1 1 0,998 0 0,998 1 1 0

Flujo de masa toneladas/año

306683, 742

405410, 586

492736, 693

493737, 578

106499, 178

615107, 136

318080,64 186052,64 306683, 742

Flujo en Volumen, galones/minuto

215496, 035

32,909 96,405 126,575 56469, 408

146,834 32,909 32,909 234621, 606

161


LIQUIDO MgCl2-4W MgCl2-6W RECICLO 1 RX2-VENT PASTA SÓLIDOS 1

SÓLIDOS 2 VAPOR

Entalpía MW

-99,487 -144, 553

-190, 849 -190, 859 0,241 -237, 034 -97,128 -61,083 -98,668

Densidad, lbs/ pie3 0,045 386,542 160,371 122,394 0,059 131,442 303,277 177,393 0,041 H2O

218315, 265

0 0 1000 0 1000 0 0 218315, 265

H2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

HCl

88368, 477

0 0 0 0 0 0 0 88368, 477

CO2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

CO

0 0 0 0 0 0 0 0 0

02

0 0 0 0,165 18333,

088 0,165 0 0 0

N2

0 0 0 0,72 88165,

558 0,72 0 0 0

CaCl2

0 0 0 0 0 80,499 0 0 0

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 0 0 0 0 121289,

059 0 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0 0

162



SÓLIDOS 2 VAPOR

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 318077, 568

0 0

MgCl2*4W

0 405410, 587

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W 0 0 492736, 693

492736, 693

0 492736, 693

0 0 0

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0 186052, 951

0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 3,072 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgHCO3+

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Masa Frac

H2O

0,712 0 0 0,002 0 0,002 0 0 0,712

H2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

HCl

0,288 0 0 0 0 0 0 0 0,288

CO2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

CO

0 0 0 0 0 0 0 0 0

02

0 0 0 0 0,172 0 0 0 0

N2

0 0 0 0 0,828 0 0 0 0

CaCl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

163



SÓLIDOS 2 VAPOR

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 0 0 0 0 0,197 0 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 1 0 0

MgCl2*4W

0 1 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 0 1 0,998 0 0,801 0 0 0

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0 1 0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 3,072 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgHCO3+

0 0 0 0 0 0 0 0 0

H2O

384,27 0 0 1,76 0 1,76 0 0 384,27

H2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

HCl

76,854 0 0 0 0 0 0 0 76,854

CO2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

164



SÓLIDOS 2 VAPOR

CO

0 0 0 0 0 0 0 0 0

02

0 0 0 0 18,168 0 0 0 0

N2

0 0 0 0,001 99,799 0,001 0 0 0

CaCl2

0 0 0 0 0 0,023 0 0 0

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 0 0 0 0 038,427 0 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 76,852 0 0

MgCl2*4W

0 76,854 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 0 76,854 76,854 0 76,854 0 0 0

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0 76,854 0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0,002 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgHCO3+

0 0 0 0 0 0 0 0 0

165

Ejemplo 4 – Simulación de Proceso de Recolección de CO2

Catalizada con Ion Magnesio a Partir de Gas Combustible

Utilizando CaCl2 Para Formar CaCO3

Parte de los parámetros definidos incluyen al flujo-

grama de proceso ilustrado en la Figura 8. Los resultados

de la simulación sugieren que es eficiente calentar una

corriente de MgCl2·6H2O para formar MgO en una sola cáma-

ra. Se hace reaccionar MgO con H2O para formar Mg(OH)2 el

cual reacciona luego con una solución saturada de

CaCl2/H2O y CO2 a partir del gas combustible para formar

CaCO3 que filtra desde la corriente. Se envía nuevamente

al MgCl2·6H2O formado hacia el primer reactor para ini-

ciar el proceso nuevamente. Este proceso no está limitado

a ninguna fuente particular de CaCl2. Por ejemplo, puede

ser obtenido a partir de la reacción de silicato de cal-

cio con HCl para producir CaCl2.



● Se realizaron las reacciones a 100% de eficiencia

sin pérdidas. Las simulaciones pueden ser modificadas

cuando las tandas piloto determinan las eficiencias de la

reacción.

● Las simulaciones no tomaron en cuenta las impurezas

contenidas en el material de alimentación CaCl2 o en

166

cualquier MgCl2 de compensación requerido en virtud de

las pérdidas desde el sistema.








caliente al MgCl2·6H2O para descomponerlo en una corrien-

te de vapor de HCl/H2O y una corriente de sólidos de MgO.

Se envía a la corriente de vapor de HCl/H2O hacia un per-

mutador térmico para recuperar calor extra. Se envía al

Mg(OH)2 formado a partir de MgO al reactor 2 para proce-

samiento adicional. La reacción o reacciones químicas que

tienen lugar en este reactor incluyen las siguientes:

MgCl2·6H2O + Δ --> MgO + 5H2O↑ + 2HCl↑ (38)

MgO + H2O --> Mg(OH)2 (39)


gas combustible al Mg(OH)2 en el reactor 2. Esta reacción

forma CaCO3, MgCl2 y agua. Se precipita el CaCO3 y se ex-

trae en un filtro o decantador. El MgCl2 y el agua res-

tantes se envían nuevamente al primer reactor. Se agrega

agua adicional para completar el resto del agua requerida

167

por el primer reactor. La reacción o reacciones químicas

que tienen lugar en este reactor incluyen las siguientes:



CaCl2, gas combustible (CO2) y agua. El MgCl2 contenido

en el sistema es utilizado, reformado y reciclado. La

única compensación requerida de MgCl2 es reemplazar pe-

queñas cantidades que abandonan al sistema con el produc-

to CaCO3 y pequeñas cantidades que salen con el producto

de HCl/agua.

Este proceso consume energía neta. La cantidad de

energía está bajo investigación y optimización. Existe

una permutación térmica cruzada para recuperar al calor

contenido en las corrientes de alta temperatura a fin de

precalentar a las corrientes de alimentación.

Las etapas para este proceso (Caso 3) se resumen a

continuación.

168

Caso 3

Deshidratación/Descomposición Combinadas Para Obtener MgO El hexahidrato es deshidratado y descompuesto simultá-

neamente a 450ºC. El reactor produce 100% de MgO.

CO2 absorbido 53333 tons.métricas/año

CaCl2 134574 tons.métricas/año HCl seco 88368 tons.métricas/año CaCO3 105989 tons.métricas/año Hexahidrato reciclado 246368 tons.métricas/año HEXAHIDRATO DESHIDRATACIÓN Y DESCOMPOSICIÓN 3778 KwG/ton. de CO2 Hasta 100% de MgO (450ºC) Rendimiento 44,7% de vapor de HCl Se recicla la mitad tanto como hexahidrato pero requiere

calor de alta calidad

Recuperación de calor 493 kWh/tonelada de CO2


TOTAL 3285 kWh/tonelada de CO2

169

Tabla 5a. Cómputo de Masa y Energía Para Simulación Caso 3



H2O VAP HCl MgCl2 MgCl2-6W

Temperatura ºC

25 95 104 25 120 353,8 104

Presión, lbs/pulg2

14,7 14,7 15,78 14,7 14,696 14,7 14,7

Masa VFrac

0 0 1 0 1 0 0

Masa SFrac

1 1 0 0 0 1 1

Flujo de Masa, tonela-das/año

134573, 943 121369, 558 166332,6 125489, 188 197526,11 246368, 347 246368, 347

Flujo en volumen, galo-nes/minuto

30,929 22,514 76673,298 3501,038 137543, 974 48,203 48,203

Entalpía MW

-30,559 -46,174 -17,479 -63,14 -52,762 -92,049 -95,073

Densidad, lbs/pie3

136,522 169,146 0,068 1,125 0,045 160,371 160,371

H2O

0 0 6499,971 125489,188 109157,633 0 0

H2

0 0 0 0 0 0 0

Cl2

0 0 0 0 0 0 0

HCl

0 0 0 0 88368,477 0 0

CO2

0 0 53333,098 0 0 0 0

CO

0 0 0 0 0 0 0

O2

0 0 18333,252 0 0 0 0

170




N2

0 0 88166,278 0 0 0 0

CaCL2

134573, 943 80,499 0 0 0 0 0

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 0 0 0 0 246338,347 246368,347

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0

H2O

0 0 0,039 1 0,553 0 0

H2

0 0 0 0 0 0 0

Cl2

0 0 0 0 0 0 0

171




HCl

0 0 0 0 0,447 0 0

CO2

0 0 0,321 0 0 0 0

CO

0 0 0 0 0 0 0

02

0 0 0,11 0 0 0 0

N2

0 0 0,53 0 0 0 0

CaCl2

1 0,001 0 0 0 0 0

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 0,999 0 0 0 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 0 0 0 0 1 1

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0

172




MgO

0 0 0 0 0 0 0

H2O

0 0 11,441 220,881 192,135 0 0

H2

0 0 0 0 0 0 0

Cl2

0 0 0 0 0 0 0

HCl

0 0 0 0 76,854 0 0

CO2

0 0 38,427 0 0 0 0

CO

0 0 0 0 0 0 0

02

0 0 18,168 0 0 0 0

N2

0 0 99,8 0 0 0 0

CaCl2

38,45 0,023 0 0 0 0 0

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 38,427 0 0 0 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0

173




MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 0 0 0 0 38,427 38,427

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0

TABLA 5b. Cómputo de Masa y Energía para Simulación Caso 3

Nombres de Corriente de Proceso

Mg(OH)Cl1 Mg(OH)Cl1 RECICLO1 RECICLO2 RECICLO3 RX2-VENT PASTA VAPOR VENT

Temp. ºC

450 100 95 140 140 95 95 450 140

Presión, lbs/pulg2

14,696 14,696 14,7 14,7 14,7 14,7 14.7 14,696 14,7

Masa VFrac

0 0 0 0,004 0 1 0 1 1

Masa SFrac

1 1 0,996 0,996 1 0 0,997 0 0

Flujo de masa, tons/año

48842,237 48842,237 247369,231 247369,231 246368,347 106499,178 368738,79 197526,11 1000,885

Flujo en volumen, gals/min

6,851 6,851 78,372 994,232 48,203 56469,408 98,632 252994,849 946,03

174



Entalpía MW

-22,38 -23 -95,676 -95,057 -94,638 0,241 -141,851 -49,738 -0,419

Densidad, lbs/pie3

223,695 223,695 99,036 7,807 160,371 0,059 117,304 0,024 0,033

H2O

0 0 1000 1000 0 0 1000 109157,633 1000

H2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

HCl

0 0 0 0 0 0 0 88368,477 0

CO2

0 0 0 0 0 0,532 0 0 0

CO

0 0 0 0 0 0 0 0 0

O2

0 0 0,165 0,165 0 18333,088 0,165 0 0,165

N2

0 0 0,72 0,72 0 88165,558 0,72 0 0,72

CaCl2

0 0 0 0 0 0 80,499 0 0

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 0 0 0 0 0 121289,059 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

175



MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 0 246368,347 246368,347 246368,347 0 246368,347 0 0

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgO

48842,237 48842,237 0 0 0 0 0 0 0

H20

0 0 0,004 0,004 0 0 0,003 0,553 0,999

H2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

HCl

0 0 0 0 0 0 0 0,447 0

CO2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

CO

0 0 0 0 0 0 0 0 0

02

0 0 0 0 0 0,172 0 0 0

N2

0 0 0 0 0 0,828 0 0 0,001

176



CaCl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 0 0 0 0 0 0,329 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 0 0,996 0,996 1 0 0,668 0 0

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgO

1 1 0 0 0 0 0 0 0

H20

0 0 1,76 1,76 0 0 1,76 192,135 1,76

H2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

177



HCl

0 0 0 0 0 0 0 76,854 0

CO2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

CO

0 0 0 0 0 0 0 0 0

02

0 0 0 0 0 18,168 0 0 0

N2

0 0 0,001 0,001 0 99,799 0,001 0 0,001

CaCl2

0 0 0 0 0 0 0,023 0 0

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 0 0 0 0 0 38,427 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 0 38,427 38,427 38,427 0 38,427 0 0

Mg(OH)Cl 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Mg(OH)2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 MgO

38,427 38,427 0 0 0 0 0 0 0

178

Ejemplo 5 – Simulación del Proceso de Recolección Catali-

zada con Ion Magnesio de CO2 a Partir de Gas Combustible

Utilizando CaCl2 para Formar CaCO3

Parte de los parámetros definidos incluyen el flujo-

grama de proceso ilustrado en la Figura 9. Los resultados

de la simulación sugieren que es eficiente calentar una

corriente de MgCl2·6H2O para formar Mg(OH)Cl en una sola

cámara. Se hace reaccionar al Mg(OH)Cl con H2O para for-

mar MgCl2 y Mg(OH)2, el cual reacciona con solución satu-

rada de CaCl2/H2O y CO2 a partir del gas combustible pa-

ra formar CaCO3 que se filtra desde la corriente. Se re-

cicla al MgCl2·6H2O formado hacia el primer reactor para

iniciar el proceso nuevamente. Este proceso no está limi-

tado a cualquier fuente particular para CaCl2. Por ejem-

plo, puede ser obtenido a partir de la reacción de sili-

cato de calcio con HCl para producir CaCl2.



● Las reacciones fueron realizadas a 100% de efi-

ciencia sin pérdidas. Las simulaciones pueden ser modifi-

cadas cuando las tandas piloto determinan las eficiencias

de la reacción.

● Las simulaciones no toman en cuenta las impure-

zas para el material de alimentación CaCl2 o en cualquier

179

MgCl2 de compensación requerido debido a las pérdidas

desde el sistema.








calienta al MgCl2·6H2O provocando su descomposición en

una corriente de vapor de HCl/H2O y una corriente de

sólidos de Mg(OH)Cl. Se envía esta corriente de HCl/H2O

al permutador térmico para recuperar calor adicional. Se

envía al Mg(OH)2 formado a partir de Mg(OH)Cl hacia el

reactor 2 para procesamiento adicional. Las reacciones

químicas que tienen lugar en este reactor incluyen las

siguientes:

MgCl2.6H2O + Δ --> Mg(OH)Cl + 5 H2O↑ + HCl↑ (41)

2Mg(OH)Cl(aq) --> Mg(OH)2 + MgCl2 (42)


gas combustible al Mg(OH)2 en el reactor 2. Esta reacción

forma CaCO3, MgCl2 y agua. Se precipita CaCO3 y se extrae

en un filtro o decantador. El MgCl2 y agua restantes son

reciclados hacia el primer reactor. Se agrega agua adi-

180

cional para completar el resto del agua requerido por el

primer reactor. Las reacciones químicas que tienen lugar

en este reactor incluyen las siguientes:

Mg(OH)2 + CaCl2 + CO2 -->CaCO3 ↓(s) + MgCl2 + H2O (43)

Las alimentaciones primarias a este proceso son



pensación requerida de MgCl2 sirve para reemplazar peque-

ñas cantidades que abandona al sistema con el producto

CaCO3 y pequeñas cantidades que salen con el producto

HCl/agua.

Este proceso es un consumidor de energía neta. La

cantidad de energía está bajo investigación y optimiza-

ción. Existe intercambio térmico cruzado para recuperar

al calor en corrientes de alta temperatura a fin de pre-

calentar a las corrientes de alimentación.

Las etapas para este proceso (Caso 4) se resumen a

continuación:

181

Caso 4

Deshidratación/Descomposición Combinadas Para Obtener Mg(OH)Cl El hexahidrato es deshidratado y descompuesto simultá-

neamente a 250ºC. El reactor produce 100% de Mg(OH)Cl.

CO2 absorbido 53333 tons.métricas/año

CaCl2 134574 tons.métricas/año HCl seco 88368 tons.métricas/año CaCO3 105989 tons.métricas/año Hexahidrato reciclado 492737 tons.métricas/año DESHIDRATACIÓN Y DESCOMPOSICIÓN 5043 KwG/ton. de CO2 Hasta 100% de Mg(OH)Cl (250ºC) Rendimiento 28,8% de vapor de HCl 2,2 MW

Recuperación de calor 361 kWh/tonelada de CO2


TOTAL 4681 kWh/tonelada de CO2

182

Tabla 6a. Cómputo de Masa y Energía para Simulación Caso 4


CaCl2 CaCO3 GAS COM-BUSTIBLE

H2O HCl/VAP MgCl2 MgCl2-6W Mg(OH)Cl1

Temperatura, ºC

25 95 104 120 188 104 250

Presión, lbs/pulg2

14,7 14,7 15,78 14,7 14,696 14,7 14,7 14,696

Masa VFrac

0 0 1 0 1 0 0 0

Masa SFrac

1 1 0 0 0 1 1 1

Flujo de Masa, tonela-das por año

134573,943 121369,558 166332,6 234646,82 306683,742 492736,693 492736,693 186052,951

Flujo en Volumen, ga-lones/minuto

30,929 22,514 76673,298 6546,44 235789,67 96,405 96,405 32,909

Entalpía MW

-30,599 -46,174 -17,479 -118,063 -98,638 -188,114 -190,147 -60,661

Densidad, lbs/pie3

136,522 169,146 0.068 1,125 0,041 160,371 160,371 177,393

H2O

0 0 6499,971 234646,82 2183156,265 0 0 0

H2

0 0 0 0 0 0 0 0

Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0

HCl

0 0 0 0 88368,477 0 0 0

CO2

0 0 53333,098 0 0 0 0 0

CO

0 0 0 0 0 0 0 0

O2

0 0 18333,252 0 0 0 0 0

183




N2

0 0 88166,278 0 0 0 0 0

CaCl2

134573,943 80,499 0 0 0 0 0 0

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 121289,059 0 0 0 0 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 0 0 0 0 492736,693 492736,693 0

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0 186052,951

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0

H2O

0 0 0,039 1 0,712 0 0 0

H2

0 0 0 0 0 0 0 0

Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0

184




HCl

0 0 0 0 0,028 0 0 0

CO2

0 0 0,321 0 0 0 0 0

CO

0 0 0 0 0 0 0 0

O2

0 0 0,11 0 0 0 0 0

N2

0 0 0,53 0 0 0 0 0

CaCl2

1 0,001 0 0 0 0 0 0

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 0,999 0 0 0 0 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 0 0 0 0 1 1 0

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0 1

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0

185




MgO

0 0 0 0 0 0 0 0

H2O

0 0 11,441 413,016 384,27 0 0 0

H2

0 0 0 0 0 0 0 0

Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0

HCl

0 0 0 0 76,854 0 0 0

CO2

0 0 38,427 0 0 0 0 0

CO

0 0 0 0 0 0 0 0

O2

0 0 18,168 0 0 0 0 0

N2

0 0 99,8 0 0 0 0 0

CaCl2

38,45 0,023 0 0 0 0 0 0

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 38,427 0 0 0 0 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0 0

186




MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 0 0 0 0 76,854 76,854 0

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0 76,854

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0

Tabla 6b. Cómputo de Masa y Energía para Simulación Caso 4


Mg(OH)Cl2 RECICLO1 RECICLO2 RECICLO3 RX2-VENT PASTA VAPOR VENT

Temperatura, ºC

100 95 113,8 95 95 95 250 113,8

Presión, lbs/pulg2

14,696 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,696 14,7

Masa VFrac

0 0 0,002 0 1 0 1 1

Masa SFrac

1 0,998 0,998 1 0 0,998 0 0

Flujo de Masa, tonela-das por año

186052,95 493737,58 493737,58 492736,69 106499,18 615107,14 306683,74 1000,89

Flujo en Volumen, ga-lones/minuto

32,909 126,575 982,405 96,405 56469,408 146,834 313756,5 886

Entalpía MW

-61,189 -190,859 -190,331 -189,91 0,241 -237,034 -96,605 -0,421

Densidad, lbs/pie3

177,393 122,394 15,769 160,371 0,059 131,442 0,031 0,035

187



H2O

0 1000 1000 0 0 1000 218315,27 1000

H2

0 0 0 0 0 0 0 0

Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0

HCl

0 0 0 0 0 0 88368,477 0

CO2

0 0 0 0 0,532 0 0 0

CO

0 0 0 0 0 0 0 0

O2

0 0,165 0,165 0 18333,088 0,165 0 0,165

N2

0 0,72 0,72 0 88165,558 0,72 0 0,72

CaCl2

0 0 0 0 0 80,499 0 0

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 0 0 0 0 121289,06 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0 0

188



MgCl2*6W

0 492736,69 492736,69 492736,69 0 492736,69 0 0

Mg(OH)Cl

186052,95 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0

H2O

0 0,002 0,002 0 0 0,002 0,712 0,999

H2

0 0 0 0 0 0 0 0

Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0

HCl

0 0 0 0 0 0 0,288 0

CO2

0 0 0 0 0 0 0 0

CO

0 0 0 0 0 0 0 0

O2

0 0 0 0 0,172 0 0 0

N2

0 0 0 0 0,828 0 0 0,001

CaCl2

0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 0 0 0 0 0,197 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0

189



MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 0,998 0,998 1 0 0,801 01 0

Mg(OH)Cl

1 0 0 0 0 0 0 1

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0

H2O

0 1,76 1,76 0 0 1,76 384,27 1,76

H2

0 0 0 0 0 0 0 0

Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0

HCl

0 0 0 0 0 0 76,854 0

CO2

0 0 0 0 0 0 0 0

CO

0 0 0 0 0 0 0 0

O2

0 0 0 0 18,168 0 0 0

N2

0 0,001 0,001 0 99,799 0,001 0 0,001

CaCl2

0 0 0 0 0 0,023 0 0

190



Ca(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0

CaCO3

0 0 0 0 0 38,427 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0 0

Ca(O)Cl2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 76,854 76,854 76,854 0 76,854 0 0

Mg(OH)Cl

76,854 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0

191

Ejemplo 6 – Caldera Para Sal de Carretera: Descomposición

de MgCl2·6H2O

La Figura 10 contiene un gráfico del porcentaje de

masa de una muestra calentada de MgCl2·6H2O. La masa ini-

cial de la muestra fue de aproximadamente 70 mg y se es-

tableció a 100%. Durante el experimento, se midió la masa

de la muestra mientras estaba siendo térmicamente descom-

puesta. La temperatura ascendió rápidamente hasta 150ºC y

luego disminuyó lentamente a razón de 0,5ºC por minuto. A

aproximadamente 220ºC, el peso se volvió constante compa-

tible con la formación de Mg(OH)Cl. La ausencia de peso

adicional disminuyó, indicando que se había extraído casi

toda el agua. En las Figuras 28 y 29 se presentan dos di-

ferentes análisis de masa por descomposición, mostrando

las mesetas teóricas de diferentes materiales finales. La

Figura 30 confirma que se puede preparar MgO mediante

temperaturas más altas (aquí, 500ºC) en comparación a

aquellas que producen Mg(OH)C.

Ejemplo 7 – Disolución de Mg(OH)Cl en H2O

Se disolvió en agua una muestra de Mg(OH)Cl produci-

da por descomposición en caliente de MgCl2·6H2O y se

agitó durante un tiempo. Luego, el precipitado restante

fue secado, recogido y analizado. Mediante la fórmula de

descomposición, se podría comparar la cantidad de Mg(OH)2

192

con la cantidad esperada y se analizó. La reacción quími-

ca puede ser representada como sigue:

2Mg(OH)Cl(aq)-->Mg(OH)2 + MgCl2 (44)

Los datos de solubilidad para Mg(OH)2 y MgCl2 son

los siguientes:

MgCl2 52,8 gms en 100 gms de H2O (muy soluble)

Mg(OH)2 0,0009 gms en 100 gms. H2O (virtualmente in-

soluble)

Peso teórico recuperado Mg(OH)2:

Peso dado de la muestra: 3,0136 gms.

MW Mg(OH)Cl 76,764

MW Mg(OH)2 58,32

Moles de Mg(OH)2 formados por mol de Mg(OH)Cl = ½

Cantidad esperada de Mg(OH)2

2Mg(OH)Cl(aq)--> Mg(OH)2 + MgCl2

3,016 gms * (MW Mg(OH)2 ΅ (MW Mg(OH)Cl* ½ =

1,1447 gms

Precipitado recogido = 1,1245 gms

% de la cantidad teórica recogida = (1,1447 ΅

1,1245)* 100 = 98,24%

Datos Analíticos:

Luego, la muestra de Mg(OH)2 fue sometida a análi-

sis, XRD (difracción por rayos X) y EDS. Los resultados

aparecen en la Figura 11. La hilera superior de crestas

193

corresponde a la muestra y las crestas en la hilera media

son la característica de Mg(OH)2 mientras que las crestas

en la parte inferior son las de MgO. Así, se puede com-

probar que el precipitado recuperado a partir de la diso-

lución de Mg(OH)Cl tiene una señal que se asemeja a la de

Mg(OH)2.

Elemento (calculado)

Relación k % en peso

ZAF (1-Sigma)

% Atómico Elemento % en peso, error

Mg-K

Si-K

Cl-K

0,9472

0,0073

0,0127

1,014

2,7737

1,570

96,88

1,74

1,38

96,02

1,99

2,00

+/- 0,23

+/- 0,17

+/- 0,16

Total 100,00 100,00

Nota: Los resultados no incluyen elementos con Z<11 (Na).

El análisis EDS revela que muy poco cloro [Cl] fue

incorporado en el precipitado. Se debe observar que este

análisis no puede detectar oxígeno o hidrógeno.

Ejemplo 8 – Experimento con Burbujeador de Descarbona-

ción: Producción de CaCO3 mediante reacción de CO2 con

Mg(OH)2 {o Mg(OH)Cl} y CaCl2

Se colocó aproximadamente 20 gramos de Mg(OH)2 en

una columna de burbujeo con dos litros de agua y se hizo

burbujear CO2 a través de la misma durante un período de

x minutos. Luego, se recogió algo del líquido, al cual se

agregó una solución de CaCl2. Se formó inmediatamente un

precipitado y luego fue sometido a XRD y EDS. La reacción

química puede ser representada como sigue:

194

Mg(OH)2 + CO2 + CaCl2 --> CaCO3 ↓ + H2O (45)

El análisis XRD (Figura 12) coincide con la carac-

terística de CaCO3.

EDS



ZAF (1-Sigma)


Mg-K

Al-K

Si-K

Cl-K

Ca-K

0,0070

0,0013

0,0006

0,0033

0,9731

2,211

1,750

1,382

1,027

1,005

2,52

0,33

0,12

0,38

96,64

1,55

0,22

0,09

0,34

97,80

+/- 0,10

+/- 0,04

+/- 0,03

+/- 0,03

+/- 0,30

Total 100,00 100,00


El análisis EDS indica CaCO3 casi puro con solamente

1,55% en peso de impureza magnesio y casi nada de cloro a

partir de CaCl2.

Se realizó la misma prueba, excepto que se utilizó

Mg(OH)Cl procedente de la descomposición de MgCl2·6H2O en

vez de Mg(OH)2. Aunque Mg(OH)Cl tiene la mitad del

hidróxido [OH-], como Mg(OH)2, se espera que absorba CO2

y forme CaCO3(PCC) precipitado.

El análisis XRD (Figura 13) coincide con la carac-

terística de CaCO3.

EDS

Chi-cuadrado = 5,83 Tiempo de vida = 300,0 segundos

Análisis sin patrón

195

Corrección PROZA Acc.Volt. = 20 kV Ángulo de Despegue =

35,00º

Número de Iteraciones = 3



ZAF (1-Sigma)


Mg-K

Si-K

Ca-K

0,0041

0,0011

0,9874

2,224

1,071

1,003

1,48

0,14

98,38

0,90

0,11

98,98

+/- 0,09

+/- 0,04

+/- 0,34

Total 100,00 100,00


Una vez más, los resultados indican CaCO3 casi puro

y casi sin compuestos Mg o Cl.

Ejemplo 9A – Experimento con Fundidor de Roca: Reacción

de Olivina y Serpentina con HCl

Se trituraron muestras de olivina (Mg,Fe)2SiO4 y

serpentina Mg3Si2O5(OH) y se hizo reaccionar con HCl 6,1

molar durante un período de aproximadamente 72 horas. Se

realizó dos grupos de pruebas, la primera a temperatura

ambiente y la segunda a 70ºC. Estos minerales tienen

fórmulas variables y frecuentemente contienen hierro. Una

vez filtradas las muestras, el filtrando y el filtrado

resultante fueron secados en un horno durante toda la no-

che. Luego, las muestras fueron sometidas a análisis XRD

y EDS. Los filtrados deben tener MgCl2 presente y el fil-

trando debe ser principalmente SiO2.

196

Filtrado de Olivina Reaccionado con HCl a Temperatura Am-

biente



ZAF (1-Sigma)


Mg-K

Si-K

Cl-K

Fe-K

0,1960

0,0103

0,5643

0,0350

1,451

1,512

1,169

1,161

37,06

1,75

58,59

2,30

28,45

1,56

65,94

4,06

+/- 0,18

+/- 0,11

+/- 0,31

+/- 0,22

Total 100,00 100,00

Filtrado de Olivina Reaccionado con HCl a 70ºC



ZAF (1-Sigma)


Mg-K

Si-K

Cl-K

Fe-K

Ni-K

0,1172

0,0101

0,5864

0,0990

0,0045

1,684

1,459

1,142

1,144

1,128

27,39

1,77

63,70

6,84

0,29

19,74

1,48

66,94

11,33

0,51

+/- 0,12

+/- 0,07

+/- 0,24

+/- 0,21

+/- 0,09

Total 100,00 100,00

Nota: Los resultados obtenidos no incluyen elementos con

Z<11 (Na).

Filtrado de Serpentina Reaccionada con HCl a Temperatura

Ambiente



ZAF (1-Sigma)


Mg-K

Al-K

Si-K

Cl-K

Ca-K

Cr-K

Mn-K

0,1674

0,0025

0,0033

0,6203

0,0016

0,0026

0,0011

1,466

1,863

1,456

1,141

1,334

1,200

1,200

32,47

0,55

0,55

64,22

0,17

0,19

0,08

24,53

0,46

0,48

70,77

0,21

0,31

0,14

+/- 0,15

+/- 0,06

+/- 0,04

+/- 0,27

+/- 0,05

+/- 0,07

+/- 0,08

197

Fe-K

Ni-K

0,0226

0,0042

1,160

1,128

1,51

0,26

2,62

0,48

+/- 0,10

+/- 0,10

Total 100,00 100,00


Z<11 (Na).

Filtrado de Serpentina Reaccionada con HCl a 70ºC



ZAF (1-Sigma)


Mg-K

Al-K

Si-K

Cl-K

Cr-K

Fe-K

Ni-K

0,1759

0,0017

0,0078

0,6014

0,0016

0,0268

0,0020

1,455

1,886

1,468

1,152

1,199

1,161

1,130

33,67

0,39

1,46

62,46

0,12

1,78

0,12

25,59

0,33

1,28

69,27

0,19

3,11

0,22

+/- 0,14

+/- 0,06

+/- 0,04

+/- 0,25

+/- 0,06

+/- 0,17

+/- 0,08

Total 100,00 100,00


Z<11 (Na).

El filtrado muestra claramente para ambos minerales

serpentina y olivina, bajo condiciones ambiente y 70ºC,

la presencia de MgCl2 y una pequeña cantidad de FeCl2 en

el caso de olivina.

Filtrando de Olivina Reaccionada con HCl a Temperatura

Ambiente



ZAF (1-Sigma)


Mg-K

Si-K

0,2239

0,3269

1,431

1,622

37,68

53,96

32,04

53,02

+/- 0,14

+/- 0,19

198

Cl-K

Cr-K

Mn-K

Fe-K

Ni-K

0,0140

0,0090

0,0013

0,0933

0,0045

1,658

1,160

1,195

1,167

1,160

1,87

0,58

0,08

5,57

0,25

2,32

1,05

0,16

10,89

0,52

+/- 0,06

+/- 0,08

+/- 0,09

+/- 0,26

+/- 0,11

Total 100,00 100,00


Z<11 (Na).

Filtrando de Olivina Reaccionada con HCl a 70ºC



ZAF (1-Sigma)


Mg-K

Si-K

Cl-K

Ca-K

Cr-K

Mn-K

Fe-K

Ni-K

Cu-K

0,2249

0,3030

0,0223

0,0033

0,0066

0,0023

0,0937

0,0074

0,0029

1,461

1,649

1,638

1,220

1,158

1,193

1,163

1,158

1,211

38,87

51,12

2,96

0,29

0,42

0,15

5,61

0,42

0,16

32,86

49,94

3,65

0,41

0,76

0,28

10,89

0,86

0,35

+/- 0,16

+/- 0,21

+/- 0,14

+/- 0,05

+/- 0,08

+/- 0,10

+/- 0,29

+/- 0,13

+/- 0,16

Total 100,00 100,00


Z<11 (Na).

Dado que la fórmula para olivina es (Mg,Fe)2SiO4 y

esta es una olivina rica en magnesio, el compuesto bruto

tiene una proporción Mg:Si de 2:1. Sin embargo, el fil-

trando que no pasa a través del filtro tiene una propor-

ción (Mg+Fe:Si) de (37+5,5:52) o 0,817:1. (Porcentaje

atómico en el gráfico), evidentemente más de 50% del mag-

nesio que pasó a través del filtro.

199

Filtrando de Serpentina Reaccionada con HCl a Temperatura

Ambiente



ZAF (1-Sigma)


Mg-K

Si-K

Cl-K

Cr-K

Fe-K

Ni-K

0,1930

0,2965

0,0065

0,0056

0,1532

0,0029

1,595

1,670

1,633

1,130

1,155

1,159

37,32

51,94

0,88

0,36

9,33

0,17

30,78

49,50

1,06

0,63

17,69

0,34

+/- 0,15

+/- 0,20

+/- 0,06

+/- 0,08

+/- 0,31

+/- 0,12

Total 100,00 100,00


Z<11 (Na).

Filtrando de Serpentina Reaccionada con HCl a 70ºC



ZAF (1-Sigma)


Mg-K

Si-K

Cl-K

Cr-K

Mn-K

Fe-K

Ni-K

0,1812

0,3401

0,0106

0,0037

0,0009

0,1324

0,0032

1,536

1,593

1,651

1,142

1,188

1,159

1,160

33,53

56,49

1,45

0,24

0,05

8,05

0,18

27,83

54,18

1,75

0,43

0,10

15,35

0,37

+/- 0,13

+/- 0,18

+/- 0,11

+/- 0,07

+/- 0,08

+/- 0,26

+/- 0,11

Total 100,00 100,00


Z<11 (Na).

200

Dado que la fórmula de serpentina es

(Mg,Fe)3SiO5(OH)4, la proporción inicial de 1,5:1 de

(Mg+Fe) ha sido disminuida hasta (37 + 9,3:56,5) =

0,898:1.

Ejemplo 9B – Simulación de Temperatura/Presión para Des-

composición de MgCl2·6(H2O)

Se variaron la presión y temperatura, tal como se

ilustra en la Tabla 7 y en la Figura 14, para determinar

el efecto que tiene esto sobre el equilibrio de la des-

composición de MgCl2·6(H2O).

Las entradas son:

1) MgCl2·6(H2O)

2) CaCl2

3) La temperatura de la corriente caliente que sa-

le del permutador térmico (HX) marcada con Mg(OH)Cl (ver

Figuras 7-8).

4) Porcentaje de sólidos separados en el decanta-

dor.

5) Agua requerida para H2O marcada.

6) Gas combustible.

201

Tabla 7

VARY 1 VARY 2 ENTRADA Mg(OH)Cl MgO Q

REACTOR1 REACTOR1

PARAMETRO PARAMETRO

TEMP. PRESION

ºC Lbs/pulg2

absoluto MOL/SEG MOL/SEG MOL/SEG MW kWh/ton de

CO2 400 5 51,08399 25,31399 25,77001 23,63765 3883

410 5 38,427 0 38,427 19,85614 3261

420 5 38,427 0 38,427 19,87482 3264

430 5 38,427 0 38,427 19,89354 3268

440 5 38,427 0 38,427 19,9123 3271

450 5 38,427 0 38,427 19,93111 3274

400 7 76,854 76,854 0 31,37484 5153

410 7 53,24627 29,24627 23,60773 24,31186 3993

420 7 38,427 0 38,427 19,87482 3264

430 7 38,427 0 38,427 19,89354 3268

440 7 38,427 0 38,427 19,9123 3271

450 7 38,427 0 38,427 19,93111 3274

202

400 9 76,854 76,854 0 31,37484 5153

410 9 72,85115 68,84829 4,002853 30,20646 4961

420 9 50,2148 23,5756 26,6392 23,42411 3847

430 9 38,427 0 38,427 19,89354 3268


REACTOR1 REACTOR1

PARAMETRO PARAMETRO

TEMP. PRESION

ºC Lbs/pulg2

absoluto MOL/SEG MOL/SEG MOL/SEG MW kWh/ton de CO2

440 9 38,427 0 38,427 19,9123 3271

450 9 38,427 0 38,427 19,93111 3274

400 11 76,854 76,854 0 31,37484 5153

410 11 76,854 76,854 0 31,41 5159

420 11 64,78938 52,72476 12,06462 27,81251 4568

430 11 44,67748 12,50096 32,17652 21,77822 3577

440 11 38,427 0 38,427 19,9123 3271

450 11 38,427 0 38,427 19,93111 3274

400 13 76,854 0 31,37484 31,37484 5153

203

410 13 76,854 76,854 0 31,41 5159

420 13 76,854 76,854 0 31,44515 5165

430 13 55,59535 34,3367 21,25865 25,07026 4118

440 13 38,427 0 38,427 19,9123 3271

450 13 38,427 0 38,427 19,93111 3274

200 5 127 76,854 0 47,51946 7805

210 5 85 76,854 0 33,34109 5476

220 5 77 76,854 0 30,74184 5049

230 5 77 76,854 0 30,77702 5055

240 5 77 76,854 0 30,8122 5061

250 5 77 76,854 0 30,84739 5067

200 7 184 76,854 0 66,57309 10935

210 7 125 76,854 0 46,75184 7679

220 7 85 76,854 0 33,32609 5474

230 7 77 76,854 0 30,777 5055

240 7 77 76,854 0 30,81218 5061

204


REACTOR1 REACTOR1

PARAMETRO PARAMETRO

TEMP. PRESION

ºC Lbs/pulg2

absoluto MOL/SEG MOL/SEG MOL/SEG MW kWh/ton de CO2

250 7 77 76,854 0 30,84737 5067

200 9 297 76,854 0 89,51079 14702

210 9 165 76,854 0 60,16258 9882

220 9 113 76,854 0 42,92123 7050

230 9 78 76,854 0 31,04401 5099

240 9 77 76,854 0 30,81217 5061

250 9 77 76,854 0 30,84735 5067

200 11 473 76,854 0 13655784 22433

210 11 205 76,854 0 73,57332 12084

220 11 142 76,854 0 52,51638 8626

230 11 98 76,854 0 38,01558 6244

240 11 77 76,854 0 30,81216 5061

250 11 77 76,854 0 30,84734 5067

205

200 13 684 76,854 0 192,9858 31698

210 13 303 76,854 0 91,43505 15018

220 13 170 76,854 0 62,11152 10202

230 13 119 76,854 0 44,98715 7389

240 13 83,3323 76,854 0 33,00459 5421

250 13 76,854 76,854 0 30,84733 5067

200 15 930,5287 76,854 0 258,7606 42502

210 15 422,9236 76,854 0 123,7223 20322

220 15 198,7291 76,854 0 71,70666 11778

230 15 139,6567 76,854 0 51,95871 8534

240 15 98,51739 76,854 0 38,14363 6265

250 15 76,854 76,854 0 30,84733 5067

206

Ejemplos 10-21

Los siguientes ejemplos restantes se refieren a la

obtención del calor necesario para realizar la reacción

de descomposición utilizando emisiones de calor residual,

procedentes ya sea de plantas de energía alimentadas con

hulla o gas natural. Para obtener el calor necesario a

partir de las emisiones de gas combustible de hulla, la

fuente de calor puede ser colocada antes del precipitador

de polvo donde la temperatura varía desde 320 hasta

480ºC, en lugar del precalentador de aire. Ver Referen-

cia: páginas 11-15 de “The structural design of air and

gas ducts for power stations and industrial Boiler Ap-

plications”, Editor: American Society of Civil Engineers

(Agosto 1995), la cual se incorpora aquí íntegramente a

modo de referencia. Las plantas de gas natural en ciclo

abierto tienen temperaturas de salida mucho más altas de

600ºC. Ver Referencia: páginas 11-15 de “The structural

design of air and gas ducts for power stations and indus-

trial Boiler Applications”, Editor: American Society of

Civil Engineers (Agosto 1995), la cual se incorpora aquí

íntegramente a modo de referencia. Además, la reacción de

descomposición de MgCl2·6H2O puede ser realizada también

en dos modos diferentes o sea descomposición completa a

MgO o una descomposición parcial a Mg(OH)Cl. La descompo-

207

sición parcial de Mg(OH)Cl requiere en algunas formas una

temperatura superior a 180ºC, mientras que la descomposi-

ción total a MgO requiere en algunas formas una tempera-

tura de 440ºC o más.

Además, la alimentación de entrada al proceso puede

ser representada como un continuo entre 100% de Silicato

de Calcio (CaSiO3) y 100% de Silicato de Magnesio

(MgSiO3) con Diopsido (MgCa(SiO3)2) (o una mezcla de Ca-

SiO3 y MgSiO3 en una proporción molar 1:1) que representa

un caso intermedio de 50%. Para cada uno de estos casos,

la salida resultante variará en algunas formas desde car-

bonato de calcio (CaCO3) hasta carbonato de magnesio

(MgCO3) con Dolomita CaMg(CO3)2 que representa el caso

intermedio. El proceso que utiliza 100% de silicato de

calcio es el proceso Ca-Mg utilizado en todas las formas

previamente modeladas. También es importante observar que

el proceso de 100% de silicato de magnesio no utiliza

compuestos de calcio; mientras que el proceso con entrada

de 100% de silicato de calcio utiliza compuestos de mag-

nesio, pero en un circuito de reciclado se requiere sola-

mente compuestos de magnesio de compensación.

Se ilustra más adelante detalles adicionales acerca

de los procesos con Ca-Mg, Mg solamente, Diopsido, por

208

ejemplo utilizando descomposición completa y parcial de

MgCl2 hidratado a MgO y Mg(OH)Cl respectivamente.

I) Proceso con Ca-Mg

Reacción total CaSiO3 + CO2 --> CaCO3 + SiO2

a) Descomposición completa (“el proceso CaSiO3-MgO”)

1) MgCl2·6H2O + Δ --> MgO + 5H2O↑ + 2HCl↑

Tiene lugar una reacción de descomposición

térmica.

2) 2HCl(aq) + CaSiO3--> CaCl2(aq) + SiO2↓ H2O

Una reacción de fusión de roca.

Se debe observar que 5H2O estará presente

por 2 moles de HCl durante la reacción.

3) MgO + CaCl2(aq) + CO2-->CaCO3↓+MgCl2(aq)

Algunas versiones de esta ecuación utili-

zan Mg(OH)2 que se forma a partir de MgO y H2O.

4) MgCl2(aq) + 6H2O -->MgCl2·6H2O

Regeneración de MgCl2·6H2O, retorno al No.

1

b) Descomposición parcial (“el proceso CaSiO3-

Mg(OH)Cl”)

1) 2 x[MgCl2·6H2O+Δ-->Mg(OH)Cl + 5H2O↑+ HCl↑]

Descomposición térmica.

Se requiere hasta el doble de MgCl2·6H2O

para recoger la misma cantidad de CO2.

209

2) 2HCl(aq)+ CaSiO3 -->CaCl2(aq) + SiO2↓+H2O

Reacción de fusión de roca.

3) 2Mg(OH)Cl+CaCl2(aq)+CO2-->CaCO3↓+ 2MgCl2

(aq)+H2O

Reacción de captura de CO2.

4) 2MgCl2+12H2O--> MgCl2·6H2O

Reacción de MgCl2·6H2O, retorno al No. 1.

II) Proceso con Mg Solamente

Reacción total de MgSiO3 + CO2-->MgCO3 + SiO2

c) Descomposición completa (“el proceso MgSiO3-

MgO”)

1) 2HCl(aq)+MgSiO3+(x-1)H2O-->MgCl2

+ SiO2↓+xH2O


2) MgCl2.xH2O + Δ -->MgO+(x-1)H2O↑+2HCl↑

Reacción de descomposición térmica.

Observar que se producirán “x-1” moles de

H2O por 2 moles de HCl.

3) MgO + CO2 --> MgCO3.


Se observará que en esta forma no se requiere reci-

clado de MgCl2. El valor de x o sea el número de aguas de

hidratación es muy inferior a 6 debido a que el MgCl2

procedente de la reacción de fusión de roca no está bas-

210

tante caliente para impulsar gran parte del agua hacia la

fase vapor. Por lo tanto, la trayectoria desde la fusión

de roca es uniforme con “x” según lo modelado con un va-

lor de aproximadamente 2.

d) Descomposición parcial

b) Descomposición parcial (“el proceso MgSiO3-

Mg(OH)Cl”)

1) 2HCl(aq)+MgSiO3 -->MgCl2 + SiO2↑+ H2O


Observar que “x-1” H2O estará presente por

mol de HCl durante la reacción.

2) 2x[MgCl2.xH2O + Δ -->Mg(OH)Cl+(x-1)H2O↑+

HCl↑]

Descomposición

Se requiere hasta dos veces la cantidad

de MgCl2.(x-1)H2O para recoger la misma

cantidad de CO2.

3) 2Mg(OH)Cl+ CO2-->MgCO3↓+ MgCl2+H2O


4) MgCl2(aq)+6H2O--> MgCl2·6H2O

Regenerar MgCl2·6H2O, retorno al No. 1.

Se debe observar que en esta forma se recicla la mi-

tad del MgCl2. El valor de x o sea el número de aguas de

hidratación es algo inferior a 6 debido a que la mitad

211

del MgCl2 procede de la reacción de fusión de roca que

está bastante caliente para impulsar gran parte del agua

hacia la fase vapor y se recicla a la mitad restante des-

de la columna de absorción. Por lo tanto, el número de

hidrataciones para la cantidad total de MgCl2 en estado

uniforme tendrá un valor de aproximadamente 4, siendo el

promedio entre MgCl2·6H2O y MgCl2·2H2O.

III) Proceso con Diopsido o Mezclado:

Se debe observar que el diopsido es una mezcla de

calcio y silicato de magnesio y la dolomita es una mezcla

de calcio y carbonato de calcio.

Reacción general: ½ CaMg(SiO3)2 + CO2--> ½

CaMg(CO3)2+SiO2

e) Descomposición completa (“el proceso Diopsido-

MgO”)

1) MgCl2·6H2O + Δ -->MgO + 5H2O↑ + 2HCl↑


2) HCl + ½ CaMg(SiO3)2--> ½ CaCl2 + ½

MgSiO3↓ + ½ SiO2↓ + ½ H2O

Primera reacción de fusión de roca.

3) HCl + ½ Mg(SiO3)2--> ½ MgCl2 + ½

SiO2↓ + ½ H2O

Segunda reacción de fusión de roca. El

MgCl2 retorna al No. 1.

212

4) MgO + ½ CaCl2 + CO2--> ½ CaMg(CO3)2↓ + ½

MgCl2

5) ½ MgCl2 + 3H2O--> ½ MgCl2·6H2O

Regenerar MgCl2·6H2O, retornar al No. 1.

f) Descomposición parcial (“el proceso Diopsido-

Mg(OH)Cl”)

1) 2 x [MgCl2·6H2O + Δ-->Mg(OH) Cl+

5H2O↑+HCl↑]


Se requiere hasta el doble de MgCl2·6H2O

para recoger la misma cantidad de CO2.

2) HCl + ½ CaMg(SiO3)2 --> ½ CaCl2 + ½

MgSiO3↓ + ½ SiO2↓+ ½ H2O

Primera reacción de fusión de roca.

3) HCl + ½ Mg(SiO3)2 --> ½ MgCl2 + ½

SiO2↓ + ½ H2O

Segunda reacción de fusión de roca. Aquí,

el compuesto MgCl2 retorna al No. 1.

4) 2Mg(OH)Cl+½ CaCl2 + CO2--> ½ CaMg(CO3)2 ↓

+ 3/2 MgCl2 + H2O

5) 3/2 MgCl2 + 9H2O-->3/2 MgCl2·6H2O

Regenerar MgCl2·6H2O, retornar al No. 1.

213

Tabla 9. Resumen de los Procesos

Ejemplo

Proceso Fuente de gas combustible

Temp. ºC1 % de CO2 del Gas Combustible

Equilibrio deta-llado de masa y energía de cada corrien-te de proceso

10 CaSiO3-Mg(OH)Cl Hulla 320-550 7,2%-18% Tabla 14

11 CaSiO3-Mg(OH)Cl Gas natural 600 7,2%-18% Tabla 14 12

CaSiO3-MgO Hulla 550 7,2%-18% Tabla 15

13 CaSiO3-MgO Gas natural 600 7,2%-18% Tabla 15

14 MgSiO3-Mg(OH)Cl Hulla 320-550 7,2%-18% Tabla 16

15 MgSiO3-Mg(OH)Cl Gas natural 600 7,2%-18% Tabla 16 16 MgSiO3-MgO Hulla 550 7,2%-18% Tabla 17

17 MgSiO3-MgO Gas natural 600 7,2%-18% Tabla 17

18 Diopsido-Mg(OH)Cl

Hulla 320-550 7,2%-18% Tabla 18

19

Diopsido-Mg(OH)Cl

Gas natural 600 7,2%-18% Tabla 18

20

Diopsido-MgO Hulla 550 7,2%-18% Tabla 19

21

Diopsido-MgO Gas natural 600 7,2%-18% Tabla 19

1 La escala de temperatura de 320-550ºC incluye modelos realizados a 320, 400 y 550ºC res-pectivamente

2 El porcentaje de CO2 del gas combustible de 7,2%-18% incluye modelos realizados a 7,2%, 10%, 14% y 18% respectivamente.

214

Proceso de Silicato de Calcio:

Los procesos de descomposición de CaSiO3-MgO y Ca-

SiO3-Mg(OH)Cl se dividen adicionalmente en dos etapas, la

primera de las cuales consiste en una reacción de des-

hidratación en la cual el MgCl2·6H2O es convertido en

MgCl2·2H2O + 4 H2O y la segunda etapa en la cual el

MgCl2·6H2O es convertido en Mg(OH)Cl + HCl + H2O si se

desea o requiere la descomposición parcial y MgO + 2HCl +

H2O si se desea o se requiere la descomposición total. La

Figura 15 describe la disposición de este proceso.

Proceso de Silicato de Magnesio:

Los procesos de MgSiO3·MgO y MgSiO3-Mg(OH)Cl consis-

ten en una etapa de descomposición en una sola cámara,

en la cual el HCl procedente de la cámara de descomposi-

ción reacciona con MgSiO3 en el reactor de fusión de roca

y el calor subsiguiente de la reacción deja el MgCl2 en

la forma de dihidrato de MgCl2·2H2O conforme sale de la

cámara de fusión de roca hacia el reactor de descomposi-

ción donde es convertido ya sea en MgO o Mg(OH)Cl tal co-

mo se describió anteriormente. Se puede preferir este

proceso si no se dispone de silicatos de calcio. El HCl

procedente de la descomposición reacciona con MgSiO3 para

formar más MgCl2. El proceso de silicato de magnesio si-

gue una trayectoria diferente a la del calcio. El proceso

215

comienza a partir de la “reacción de fusión de roca HCl +

silicato” y luego pasa hacia la “reacción de descomposi-

ción (MgCl2 + calor)” y finalmente hacia la columna de

absorción. En el proceso de silicato de calcio, todos los

compuestos de magnesio rotan entre la reacción de descom-

posición y la reacción de absorción. La Figura 16 descri-

be la disposición de este proceso.

Proceso de “Diopsido” Mezclado Magnesio y Silicato de

Calcio:

El proceso intermedio Diopsido-MgO y Diopsido-

Mg(OH)Cl implica también una descomposición en dos etapas

que consiste en la reacción de deshidratación MgCl2·6H2O

+ Δ --> MgCl2·2H2O + 4 H2O (descomposición completa) o

MgCl2·2H2O + Δ --> Mg(OH)Cl + HCl + H2O (descomposición

parcial). La Figura 17 describe una disposición de este

proceso.

El HCl procedente de la descomposición reacciona

luego con el Diopsido CaMg(SiO3)2 en una “reacción de fu-

sión de roca” de dos etapas. La primera reacción crea

CaCl2 a través de la reacción 2HCl + CaMg(SiO3)2 -->

CaCl2(aq) + MgSiO3↓ + SiO2↓ + H2O. Luego, los sólidos

procedentes de la reacción previa reaccionan con HCl por

segunda vez para producir MgCl2 a través de la reacción

MgSiO3 + 2HCl --> MgCl2 + SiO2 ↓+H2O. El CaCl2 procedente

216

del primer fusionador de roca es transportado hacia la

columna de absorción y el MgCl2 procedente del segundo

fusionador de roca es transportado hacia el reactor de

descomposición para obtener Mg(OH)Cl o MgO.

Base de la Reacción:

Todos estos ejemplos suponen 50% de absorción de CO2

de un gas combustible de referencia a partir de una plan-

ta de interés conocida alimentada con hulla. Se hizo esto

para permitir una comparación entre cada ejemplo. El cau-

dal de flujo de emisión de gas combustible desde esta

planta es 136.903.680 toneladas por año y el contenido de

CO2 de este gas es 10% en peso. Esta cantidad de CO2 es

la base para los ejemplos 10 a 21 que es:

La cantidad de CO2 presente en el gas combustible

por año:

136.903.680 toneladas por año * 10% = 13.690.368 to-

neladas por año

Cantidad de CO2 absorbido por año:

13.690.368 toneladas por año * 50% = 6.845.184 tone-

ladas por año de CO2.

Ya que la cantidad de CO2 absorbido es una constan-

te, el consumo de reactivos y la generación de productos

es también una constante, dependiendo de la estequiometr-

217

ía de la reacción y del peso molecular para cada compues-

to.

Para todos los ejemplos tanto del proceso de CaSiO3-

MgO y de CaSiO3-Mg(OH)Cl (ejemplos 10-13), la reacción

general es:

CaSiO3 + CO2 --> CaCO3 + SiO2

Para todos los ejemplos tanto del proceso de CaSiO3-

MgO y de MgSiO3-Mg(OH)Cl (ejemplos 14-17), la reacción

general es:

MgSiO3 + CO2 --> MgCO3 + SiO2

Para todos los ejemplos tanto del proceso Diopsido-

MgO como del proceso Diopsido-Mg(OH)Cl (ejemplos 18-21),

la reacción general es:

½ CaMg(SiO3)2 + CO2 --> ½ CaMg(CO3)2 + SiO2

El modelo Aspen ingresa las entradas requeridas para

el proceso y calcula el gas combustible requerido para

proporcionar el calor necesario para la reacción de des-

composición, a fin de producir el dióxido de carbono que

absorbe a los compuestos MgO, Mg(OH)2 o Mg(OH)Cl. Este

gas combustible puede ser un gas natural o una planta de

hulla y, en el caso de la hulla, se probó a una escala de

temperaturas desde 320ºC hasta 550ºC. Este gas combusti-

ble no debe ser confundido con el gas combustible de re-

ferencia que se utilizó como una norma para proporcionar

218

una cantidad específica de de extracción de CO2 para cada

muestra. Un proceso con un gas combustible a mayor tempe-

ratura podría requerir típicamente una menor cantidad de

gas combustible para recoger la misma cantidad de dióxi-

do de carbono a partir de la base. Del mismo modo, un gas

combustible con una mayor concentración de dióxido de

carbono podría dar como resultado típicamente una mayor

cantidad de gas combustible necesario para recoger al di-

óxido de carbono, debido a que existe una mayor cantidad

de este último compuesto que necesitar ser recogida.

Se puede determinar el consumo de reactivos y gene-

ración de productos a partir de la base de CO2 recogido y

los pesos moleculares de cada entrada y de cada salida

para cada ejemplo.

Tabla 10. Masas Moleculares de Entradas y Salidas (todas

las formas)

Compuesto Peso Molecular

CaSiO3 116,16

MgSiO3 99,69

Diopsido* 215,85

CaCO3 100,09

MgCO3 84,31

Dolomita* 184,40

SiO2 60,08

219

CO2 44,01

* El número de moles debe ser dividido entre 2 para medir

la absorción comparable de CO2 con los otros procesos.

Para los Ejemplos 10-13:

El consumo de CaSiO3 es:

6.845.184 toneladas por año* (116,16/44,01) =

18.066.577 toneladas por año.

La producción de CaCO3 es:

6.845.184 toneladas por año * (100,09/44,01) =


La producción de SiO2 es:

6.845.184 toneladas por año * (60,08/44,01) =


Se puede realizar el mismo tipo de cálculo para los

ejemplos restantes. La siguiente tabla contiene las en-

tradas y salidas para los ejemplos 10 a 21. Base:

6.845.184 toneladas de CO2 absorbido por año.

220

Tabla 11. Flujos de Masa de Entradas y Salidas para los

Ejemplos 10-21

Todas las mediciones se expresan en toneladas por año

Ejemplos

10-13 14-17 18-21

CO2 absorbi-

do

6.845.184 6.845.184 6.845.184

ENTRADAS

Gas combas-tablee para Captura de CO2

136.903.680 136.903.680 136.903.680

10% de CO2 13.690.368 13.690.368 13.690.368

CaSiO3 18.066.577

MgSiO3 15.613.410

Diopsido 16.839.993

SALIDAS

SiO2 9.344.884 9.344.884 9.344.884

CaCO3 15.559.282

MgCO3 13.111.817

Dolomita 14.319.845

La realización de los modelos Aspen generaron los

siguientes resultados para servicio de calor destinado a

221

cada etapa de la reacción de descomposición, deshidrata-

ción y descomposición. La siguiente tabla resume los re-

sultados para cada ejemplo.

Tabla 12. Potencia (Capacidad de Energía para cada proce-

so con la base particular de absorción de CO2)

EQUILIBRIO DE CALOR

Proceso CaSiO3-Mg(OH)Cl

Ca-SiO3-MgO

MgSiO3- Mg(OH)Cl

MgSiO3- Mg(OH)Cl

Diop. Mg(OH)Cl

Diop. MgO

Ejemplos

10,11 12,13 14,15 16,17 18,19 20,21

Cámara de Deshidra-ta-ción (MW)

2670 1087 n/a n/a 2614 1306

HEX A DI (210ºC)

Fuente Reacción de HCl con silicato

Cámara de descompo-si-ción (MW)

1033 1297 1226 1264 1231 1374

Temp. de Descompo-si-ción ºC

210 450 210 450 210 450

Fuente

Gas Combustible

Calor to-tal uti-lizado para D&D* (MW)

3703 2384 1226 1264 3854 2680

*D&D igual a deshidratación y descomposición

222

Tabla 13. Porcentaje de CO2 capturado como una función de

la temperatura de gas combustible y concentración de CO2.

Ejemplos 10 a 13

Proceso CaSiO3-Mg(OH)Cl CaSiO3-MgO

CaSiO3-Mg(OH)Cl

CaSiO3-MgO

Fuente de Gas Combus-tible/Temp.

Hulla 320ºC

Hulla 360ºC

Hulla 400ºC

Hulla 440ºC

Hulla 550ºC

Hulla 600ºC

Gas Nat. 600ºC

Gas Nat. 600ºC

Ejemplo No.

10 10 10 10 10 12 11 13

% de CO2

7%

33% 45% 57% 70% 105% 83% 121% 96%

10%

24% 32% 41% 50% 75% 60% 87% 69%

14%

17% 23% 29% 36% 54% 43% 62% 50%

18%

13% 18% 23% 28% 42% 33% 48% 39%

Un Valor de más de 100% significa que se encuentra dispo-

nible exceso de calor para producir más Mg(OH)Cl o MgO.

La Figura 24 ilustra el porcentaje de CO2 capturado para

varias concentraciones de gas combustible CO2 , varias

temperaturas, ya sea que el gas combustible tenga su ori-

gen en hulla o gas natural y también si el proceso se ba-

sa en la descomposición total o parcial para los ejemplos

10 a 13 de los procesos CaSiO3-Mg(OH)Cl y CaSiO3-MgO.

223



Ejemplos 14 a 17

Proceso CaSiO3-Mg(OH)Cl CaSiO3-MgO

CaSiO3-Mg(OH)Cl

CaSiO3-MgO


Hulla 320ºC

Hulla 360ºC

Hulla 400ºC

Hulla 440ºC

Hulla 550ºC

Hulla 600ºC

Gas Nat. 600ºC

Gas Nat. 600ºC

Ejemplo No.

14 14 14 14 14 16 15 17

% de CO2

7%

24% 34% 45% 55% 84% 86% 93% 96%

10%

17% 25% 32% 40% 61% 62% 67% 69%

14%

12% 18% 23% 28% 43% 44% 48% 49%

18%

10% 14% 18% 22% 34% 34% 37% 38%






14 a 17 de los procesos MgSiO3-Mg(OH)Cl y MgSiO3-MgO.

224



Ejemplos 18 a 21

Proceso Diopsido-Mg(OH)Cl Diop. MgO

Diop Mg(OH)Cl

Diop. MgO


Hulla 320ºC

Hulla 360ºC

Hulla 400ºC

Hulla 440ºC

Hulla 550ºC

Hulla 600ºC

Gas Nat. 600ºC

Gas Nat. 600ºC

Ejemplo No.

18 18 18 18 18 20 19 21

% de CO2

7%

28% 38% 48% 59% 88% 79% 101% 91%

10%

20% 27% 35% 42% 63% 57% 73% 65%

14%

14% 19% 25% 30% 45% 40% 52% 47%

18%

11% 15% 19% 23% 35% 31% 41% 36%

* Observar que Diop significa Diopsido






18 a 21 de los procesos de Diopsido-Mg(OH)Cl y Diopsido

MgO.

225

Tabla 16a. Cómputo de Masa y Energía para la Simulación de los Ejemplos 10 y 11


1 2 CaCl2 CaCl2-Si CaCO3 CaSiO3 GAS COM-BUSTIBLE

H2O HCl Vapor de HCl

pH

Temperatura ºC

112,6 95 149,9 150 95 25 100 25 200 250

Presión, lbs/pulg2

14,696 15 100 14,696 14,7 14,696 15,78 14,7 14,696 14,696

Masa VFrac

0 0,793 0 0 0 0 1 0 1 1

Masa SFrac

1 0,207 0 0,163 1 1 0 0 0 0

Flujo de Masa, tons. por año

5,73E+07 3,96E+07 4,36E+07 5,21E+07 1,41E+07 164R+07 6,21E+07 1,80E+07 3,57E+07 3,57E+07


11216,8 2,2E+07 17031,4 18643,542 2626,633 2126-004 3,11E+07 502184,16 3,30E+07 3,65E-07

Entalpía MW

-22099,5 -3288,21 -17541,7 -21585, 353

-5368,73 -7309,817 -2926,806 -9056,765 -11331, 898

-11240,08

Densidad, libras por pie cúbico

160,371 0,059 80,305 87,619 169,173 241,725 0,063 1,125 0,034 0,031

H2O

0 1,80E+07 2,79E+07 2,79E+07 0 0 3,10E+07 1,80E+07 2,54E+07 2,54E+07

HCl

0 0 0,004 0,004 0 0 0 0 1,03E+07 1,03E+07

CO2

0 0 0 0 0 0 6,21E+06 0 0 0

02

0 0 0 0 0 0 6,21E+06 0 0 0

N2

0 0 0 0 0 0 4,65E+07 0 0 0

CaCO3

0 0 0 0 1,41E+07 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

226




MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

5,73E+07 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)2

0 8,22E+06 0 0 0 0 0 0 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgHCO3+

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

SO2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

NO2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

NO

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Mg2+

0 3,43E+06 0 0 0 0 0 0 0 0

Ca2+

0 0 5,65E+06 5,65E+06 0 0 0 0 0 0

Cl-

0 1,00E+07 1,00E+07 1,00E+07 0 0 0 0 0 0

CO32-

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

HCO3-

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

OH-

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

CaSiO3

0 0 0 0,007 0 1,64E+07 0 0 0 0

SiO2

0 0 0 8,47+06 0 0 0 0 0 0

227

Tabla 16b. Cómputo de Masa y Energía para Simulación de los Ejemplos 10 y 11


MgCl2-2W MgCl2-6W RECYCLE1 RX2-VENT SiO2 PASTA SÓLIDOS-1 SÓLIDOS-2

pH

9,453 9,453

Temperatura ºC

215 80 95 95 149,9 95 250 115

Presión, libras por pulgada cuadrada

14,696 14,696 14,7 14,7 100 14,7 14,696 14,696

Masa VFrac

0,502 0 0 1 0 0 0 0,165

Masa SFrac

0,498 1 0 0 1 0,152 1 0,207

Flujo de Masa, tons/ año

5,73E+07 5,73E+07 7,84E-07 5,27E-07 8,47E+06 9,26E+07 2,16E+07 3,96E+07

Flujo en Volumen, ga-lones por minuto

3,03E+07 11216,796 33789,492 282E+07 1607,826 32401,78 3828,933 6,33E-06

Entalpía MW

-1877.989 -22191.287 -32705,27 120,09 0 -38074.2 -7057,97 -4070,06


0,059 160,371 72,846 0,059 165,327 89,628 177,393 0,197

H2O

2,54E+07 0 5,16E+07 0 0 5,16E+07 0 1,80E+07

HCl

3,40E+06 0 0 0 0 0 0 0

CO2

0 0 0,074 25,781 0 0,074 0 0

O2

0 0 2510,379 6,20E+06 0 2510,379 0 0

N2

0 0 8109,244 4,65E+07 0 8109,245 0 0

CaCO3

0 0 0 0 0 1,41E+07 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0

228

Nombres de la Corrien-

te de Proceso MgCl2

-2W MgCl2-6W RECYCLE1 RX2-VENT SiO2 PASTA SÓLIDOS-1 SÓLIDOS-2

MgCl2*W

2,14E+07 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 5,73E+07 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)Cl

7,15E+06 0 0 0 0 0 2,16E+07 0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 8,22E+06

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0

MgHCO3+

0 0 3324,433 0 0 3324,433 0 0

SO2

0 0 0 0 0 0 0 0

NO2

0 0 0 0 0 0 0 0

NO

0 0 0 0 0 0 0 0

Mg2+

0 0 6,85E-06 0 0 6,85E+06 0 3,45E+06

Ca2+

0 0 1644,031 0 0 1644,031 0 0

Cl-

0 0 2,00E+07 0 0 2,00+07 0 1,00E+07

CO3

0 0 61,424 0 0 61,424 0 0

HCO3

0 0 27,297 0 0 27,297 0 0

OH-

0 0 690,278 0 0 690,278 0 0

229


te de Proceso MgCl2


CaSiO3

0 0 0 0 0,007 0 0 0

SiO2

0 0 0 0 8,47E+06 0 0 0

Tabla 17a. Cómputo de Masa y Energía para la Simulación de los Ejemplos 12 y 13




pH

Temperatura ºC

271 255,5 149,8 150 95 25 100 25 200 450

Presión, lbs/pulg2

14,696 15 100 14,696 14,7 14,696 15,78 14,7 14,696 14,696

Masa VFrac

0 0 0 0 0 0 1 0 1 1

Masa SFrac

1 1 0 0,215 1 1 0 0 0 0

Flujo de Masa, tons. por año

5,87E+07 2,37E+07 3,09E+07 3,49E+07 1,41E+07 164E+07 6,21E+07 1,80E+07 2,30E+07 2,30E+07


5608,398 10220,835 10147,12 11758,176 2616,827 2126,004 3,11E+07 502184,16 1,93E+07 2,94E+07

Entalpía MW

10826,6 -11660,74 -11347,9 -153916, 633

-5369,12 -7309,817 -2926,806 -9056,765 -6056,076 -57860994


160,371 72,704 95,515 105,035 169,173 241,725 0,063 1,125 0,037 0,024

H2O

0 1,55E+07 1,52E+07 1,52E+07 0 0 3,10E+07 1,80E+07 1,27E+07 1,27E+07

HCl

0 0 0,015 0,015 0 0 0 0 1,03E+07 1,03E+07

CO2

0 0 0 0 0 0 6,21E+06 0 0 0

02

0 0 0 0 0 0 6,21E+06 0 0 0

230




N2

0 0 0 0 0 0 4,65E+07 0 0 0

CaCO3

0 0 0 0 1,41E+07 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

2,87E+07 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)2

0 8,22E+06 0 0 0 0 0 0 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgHCO3+

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

SO2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

NO2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

NO

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Mg2+

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Ca2+

0 0 5,65E+06 5,65E+06 0 0 0 0 0 0

Cl-

0 0 1,00E+07 1,00E+07 0 0 0 0 0 0

231




CO32-

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

HCO3-

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

OH-

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

CaSiO3

0 0 0 0,023 1,64E+07 0 0 0 0 0

SiO2

0 0 0 8,47E+06 0 0 0 0 0 0



MgCl2-2W MgCl2-6W RECYCLE1 RX2-VENT SiO2 PASTA SÓLIDOS-1 SÓLIDOS-2

pH

9,304 9,304

Temperatura ºC

215 80 95 95 149,8 95 450 115

Presión, libras por pulgada cuadrada

14,696 14,696 14,7 14,7 100 14,7 14,696 14,696

Masa VFrac

0,502 0 0 1 0 0 0 0

Masa SFrac

0,498 1 0 0 1 0,221 1 1

Flujo de Masa, tons/ año

2,87E+07 2,87E+07 4,98E-07 5,27E-07 8,47E+06 6,39E+07 5,68E+06 2,37E+07

Flujo en Volumen, ga-lones por minuto

1,51E+07 5608,398 25330,305 2,82E+07 1607,826 22988,79 797,11 10220,84

Entalpía MW

-9388,949 -11095,644 -21589,89 120,08 0 -26959,3 -2603,3 -11955,9


0,059 160,371 61,662 0,059 165,327 87,199 223,695 72,704

232


te de Proceso MgCl2


H2O

127E+07 0 3,63E+07 0 0 3,63E+07 0 1,55E+07

HCl

1,70E+07 0 0 0 0 0 0 0

CO2

0 0 0,145 79,255 0 0,145 0 0

O2

0 0 1919,222 6,20E+06 0 1919,222 0 0

N2

0 0 6199,3 4,65E+07 0 6199,301 0 0

CaCO3

0 0 0 0 0 1,41E+07 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

1,07E+07 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 2,87E+07 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)Cl

3,58E+06 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 8,22E+06

MgO

0 0 0 0 0 0 5,68E+06 0

MgHCO3+

0 0 2208,676 0 0 2208,676 0 0

SO2

0 0 0 0 0 0 0 0

NO2

0 0 0 0 0 0 0 0

233


te de Proceso MgCl2


NO

0 0 0 0 0 0 0 0

Mg2+

0 0 3,43E-06 0 0 3,43E+06 0 0

Ca2+

0 0 1225,309 0 0 1225,309 0 0

Cl-

0 0 1,00E+07 0 0 1,00+07 0 0

CO32+

0 0 110,963 0 0 110,963 0 0

HCO3

0 0 63,12 0 0 63,12 0 0

OH-

0 0 519,231 0 0 519,231 0 0

CaSiO3

0 0 0 0 0,023 0 0 0

SiO2

0 0 0 0 8,47E+06 0 0 0

Tabla 18a. Cómputo de Masa y Energía para la Simulación de los Ejemplos 14 y 15 Nombres de la Corriente de Proceso

GAS COMBUS-TIBLE

H2O H2O Vapor de HCl

MgCl2-2 MgCl2-2W MgCl2-Si

pH

Temperatura ºC

100 25 26 250 200,7 200 200

Presión, libras por pul-gada cuadrada

15,78 1 14,696 14,696 15 14,696 14,696

Masa VFrac

1 0 0,798 1 0,238 0 0,169

234


GAS COMBUS-TIBLE



Masa SFrac

0 0 0,186 0 0 1 0,289

Flujo de Masa, tons./año

1,37E+08 1,00E+07 1,58E+08 1,69E+07 2,31E+07 4,08E+07 3,26E+07

Flujo en volumen, galones por minuto

62,21E+07 4569,619 4,91E+07 1,22E+07 5,22E+06 3838,933 5,33E+06

Entalpía MW

-5853,92 -4563,814 -13984,7 -2861,732 0 -11194,13 -10932,15


0,063 62,249 0,091 0,04 0,126 303,28 0,174

H2O

6,85E+06 1,00E+07 5,19E+06 5,60E+06 8,37E+06 0 8,37E+06

HCl

0 0 0 1,13E+07 126399,9 0 126399,87

CO2

1,37E+07 0 6,85E+06 0 0 0 0

O2

1,37E+07 0 1,37E+07 0 0 0 0

N2

1,03E+08 0 1,03E+08 0 0 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 4,08E+07 0

MgCl2*4W

0 0 1,09E+07 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 0 1,83E+07 0 0 0 0

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0

235


GAS COMBUS-TIBLE



Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0

MgHCO3+

0 0 0,001 0 0 0 0

SO2

0 0 0 0 0 0 0

NO2

0 0 0 0 0 0 0

NO

0 0 0 0 0 0 0

Mg2+

0 0 0 0 3,74E+06 0 3,74E+06

Cl-

0 0 0 0 1,09E+07 0 1,09E+07

CO32-

0 0 0 0 0 0 0

HCO3-

0 0 0 0 0 0 0

OH-

0 0 0 0 0 0 0

SiO2

0 0 0 0 0 0 9,24E+06

MgSi03

0 0 0 0 0 0 174011,19



MgCO3 MgSiO3 RX2-VENT SiO2 PASTA SÓLIDOS-1 SÓLIDOS-2

pH

0,0864 6,24

236



Temperatura ºC

26 25 200,7 60 250 95


14,696 14,696 15 44,088 14,696 44,088

Masa VFrac

0 0 0 0 0 0

Masa SFrac

1 1 1 0,248 1 0,268


1,31E+07 1,56E+07 0 9,41E+06 1,71E+08 2,30E+07 3,39E+07

Flujo en Volumen, galones por minuto

1985,546 2126,004 1613,301 178707,499 3828,933 8016,874

Entalpía MW

0 -6925,208 0 0 -18961,843 -7057,974 -12123,17


187,864 208,902 165,967 27,184 177,393 120,206

H2O

0 0 0 5,19E-06 0 1,00E-07

HCl

0 0 0 0 0 0

CO2

0 0 0 6,85E+06 0 0

O2

0 0 0 1,37E+07 0 0

N2

0 0 0 1,03E-08 0 0

MgCO3

1,31E+07 0 0 1,31E+07 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0

237



MgCl2*4W

0 0 0 1,09E+07 0 0

MgCl2*6W

0 0 0 1,83E+07 0 0

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 2,39E+07 0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 9,07E+06

MgO

0 0 0 0 0 0

MgHCO3+

0 0 0 0,001 0 0

SO2

0 0 0 0 0 0

NO2

0 0 0 0 0 0

NO

0 0 0 0 0 0

Mg2+

0 0 0 0 0 3,78E+06

Cl-

0 0 0 0 0 1,10E+07

CO32-

0 0 0 0 0 0

HCO3-

0 0 0 0 0 0

OH-

0 0 0 0 0 0,029

SiO2

0 0 9,24E+06 0 0 0

MgSiO3

0 1,56E+07 174011,19 0 0 0

238

Tabla 19a. Cómputo de Masa y Energía para la Simulación de los Ejemplos 16 y 17 Nombres de la Corriente de Proceso

GAS COMBUS-TIBLE



pH

6,583

Temperatura ºC

100 25 59,6 450 200 200 200


15,78 1 14,696 14,696 15 14,696 14,696

Masa VFrac

1 0 0,004 1 0 0 0

Masa SFrac

0 0 0 0 1 1 1

Flujo de Masa, tons./año

1,37E+08 1,00E+07 1,70E+07 1,41E+07 2,04E+07 2,04E+07 2,98E+07

Flujo en volumen, galones por minuto

6,21E+07 4569,619 40446,86 1,26E+07 1914,466 1914,466 3522,292

Entalpía MW

-5853,92 -4563,814 -7633,28 -1728,6 0 -5597,066 -9628,072


0,063 62,249 11,94 0,032 303,28 303,28 240,308

H2O

6,85E+06 1,00E+07 1,68E+076 2,80E+06 0 0 0

HCl

0 0 0 1,13E+07 0 0 0

CO2

1,37E+07 0 56280,04 0 0 0 0

O2

1,37E+07 0 18848,97 0 0 0 0

N2

1,03E+08 0 56346,51 0 0 0 0

MgCO3

0 0 0 0 0 0 0

239


GAS COMBUS-TIBLE



MgCl2

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 2,04E+07 2,04E+07 2,04E+07

MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0

MgHCO3+

0 0 77,467 0 0 0 0

SO2

0 0 0 0 0 0 0

NO2

0 0 0 0 0 0 0

NO

0 0 0 0 0 0 0

Mg2+

0 0 744,857 0 0 0 0

Cl-

0 0 0 0 0 0 0

CO32-

0 0 1,19 0 0 0 0

HCO3-

0 0 3259,779 0 0 0 0

OH-

0 0 0,109 0 0 0 0

240


GAS COMBUS-TIBLE



SiO2

0 0 0 0 0 0 9,34E+06

MgSi03

0 0 0 0 0 0 0

Tabla 19b. Cómputo de Masa y Energía para la Simulación de los Ejemplos 16 y 17 Nombres de la Corriente de Proceso


pH

6,583 8,537

Temperatura ºC

59,6 25 60 200 60 450 95


14,696 14,696 44,088 15 44,088 14,696 44,088

Masa VFrac

0 0 0 0 0 0

Masa SFrac

1 1 0 1 0,436 1 0,558


1,31E+07 1,56E+07 1,23E+08 9,34E+06 3,01E+07 6,27E+06 1,63E+07


1983,661 2126,004 1,76E+07 1607,826 9945,342 797,11 5155,55

Entalpía MW

0 -6925,208 -1613,054 0 -12593,788 -2603,979 -7331,893


187,864 208,902 0,199 165,327 86,031 223,695 89,76

241



H2O

0 0 0 0 1,68E-07 0 7,20E-06

HCl

0 0 0 0 0 0 0

CO2

0 0 6,78E+06 0 56280,036 0 0

O2

0 0 1,37E+07 0 18848,966 0 0

N2

0 0 1,03E+08 0 56346,51 0 0

MgCO3

1,31E+07 0 0 0 1,31E+07 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*4W

0 0 0 0 1,09E+07 0 0

MgCl2*6W

0 0 0 0 1,83E+07 0 0

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 9,07E+06

MgO

0 0 0 0 0 6,27E 0

MgHCO3+

0 0 343,415 0 77,467 0 0

SO2

0 0 0 0 0 0 0

NO2

0 0 0 0 0 0 0

242



NO

0 0 0 0 0 0

Mg2+

0 0 2722,849 0 744,857 0 14,282

Cl-

0 0 0 0 0 0

CO32-

0 0 4,344 0 1,19 0 0

HCO3-

0 0 14439,982 0 3259,779 0 0

OH-

0 0 0,481 0 0,109 0 19,989

SiO2

0 0 0 9,34E+06 0 0 0

MgSiO3

0 1,56E+07 0 0 0 0 0

Tabla 20a. Cómputo de Masa y Energía para Simulación de los Ejemplos 18 y 19 Nombres de la Corriente de Proceso

5 CaCl2-2W GAS COMBUS.

H2O HCl HCl-VENT

HCIVAP 2 Vapor HCl

HCIVEN T2

MELT1 METL2 METL3

pH

Temperatura ºC

200 160 100 25 250 100 349,1 349,1 160 160 160 100

Presión, libras por pulga-da cuadrada

14,696 14,696 15,78 1 14,696 14,696 14,696 14,696 14,696 14,696 14,696 14,696

Masa VFrac

0,378 0,473 1 0 1 1 1 1 1 0,311 0 0

Masa SFrac

0,622 0 0 0 0 0 0 0 0 0,342 1 0,291


6,32E+07 2,4E+07 1,37E+08 1,00E+07 3,94E+07 0,001 197E+07 1,97E+07 26,688 3,65E+07 1,25E+07 3,22E+07

243



H2O HCl HCl-VENT

HCIVAP 2 Vapor HCl

HCIVEN T2

MELT1 METL2 METL3

Flujo en Volumen, galo-nes por minuto

22,29E+07 1,02E+07 6,21E+07 4569,619 3,64E+07 0,001 1,82E+07 1,82E+07 11,834 1,02E+07 1866,916 9636,543

Entalpía MW

-19530,7 -8042,026 -5853,92 -4563,814 -11241,7 0 -5620,856 -5620,856 -0,002 -13498,19 5456,154 -12759,563


0,079 0,067 0,063 62,249 0,031 0,075 0,031 0,031 0,064 0,102 190,163 94,933

H2O

2,29E+07 1,54E+07 6,85E-06 1,00E+07 2,08E+07 0 1,40E+07 1,40E+07 0 1,54E+07 0 1,54E+07

HCl

983310,7 0 0 0 1,13E+07 0,001 5,67E+06 5,67+06 26,688 26,688 0 0,001

CO2

0 0 1,37e+07 0 0 0 0 0 0 0 0 0

O2

0 0 1,37e+07 0 0 0 0 0 0 0 0 0

N2

0 0 1,03E+08 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

3,73E+07 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)Cl

2,07E+06 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgHCO3+

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

SO2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

NO2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

244



H2O HCl HCl-VENT

HCIVAP 2 Vapor HCl

HCIVEN T2

MELT1 METL2 METL3

NO

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Mg2+

0 2494,617 0 0 0 0 0 0 0 2494,617 0 1,8E+06

Ca2+

0 3,11E+06 0 0 0 0 0 0 0 3,11E+06 0 4128,267

CL-

0 5,51E+06 0 0 0 0 0 0 0 5,51E+08 0 5,51E+06

CO32-

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

HCO3-

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

OH-

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

CaSiO3

0 0 0 0 0 0 0 0 0 11965,659 11965,659 0

SiO2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 4,67E+06 4,67E+06 9,34E+06

MgSiO3

0 0 0 0 0 0 0 0 0 7,80E+06 7,80E+06 36,743

DIOPSIDO

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

DOLOMITA

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

TABLA 20b. Cómputo de Masa y Energía para Simulación de los Ejemplos 18 y 19 Nombres de la Corriente de Proceso

MgCaSiO3 MgCl2-H MgCl2-H RECICLO RECICLO SiO2 PASTA SÓLIDOS SÓLIDOS-1 SÓLIDOS-2 VENT

pH

5,163 6,252

Temperatura ºC

25 100 100 95 100 95 95 95 250 95 95

Presion, libras por pulgada cuadrada abs.

14,696 14,696 14,696 14,696 14,596 14,696 14,696 14,696 14,696 14,696 14,696

245



Masa VFrac

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

Masa SFrac

1 0 1 0,828 1 1 0,317 1 1 0,268 0


168E+07 2,28E+07 4,74E+07 5,73E+07 1,58E+07 9,34E+06 1,95E+08 1,43E+07 2,39E+07 3,39E+07 1,23E+08


1063,002 8028,716 8412,597 13075,55 2804,199 1607,827 185622 2276,765 3828,933 8017,333 5,85E+07

Entalpía MW

-7167,458 0 -16601,2 -21023,6 -5537,26 0 -27714,4 0 -7057,97 -12113,4 -1510,76


450,627 80,836 160,371 124,605 160,371 165,327 29,855 178,921 177,393 120,2 0,06

H2O

0 1,54E+07 0 9,84E+07 0 0 9,84E+06 0 0 1,00E+07 0

HCl

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

CO2

0 0 0 0 0 0 6,85E+06 0 0 0 6,85E+06

02

0 0 0 0 0 0 1,37E+07 0 0 0 1,37E+07

N2

0 0 0 0 0 0 1,03+08 0 0 0 1,03E+08

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 0 44,74E+07 4,74E+07 1,58E+07 0 4,74E+07 0 0 0 0

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0 0 2,39E+07 0 0

Mg(OH)2

0 0 0 12011,06 0 0 12011,06 0 0 9,07E+06 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

246



MgHCO3+

0 0 0 11,135 0 0 11,135 0 0 0 0

SO2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

NO2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

NO

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Mg2+

0 1,89E+06 0 0 0 0 0 0 0 3,87E+06 0

Ca2+

0 4128,267 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Cl-

0 5,51E+06 0 4,627 0 0 4,627 0 0 1,10E+07 0

CO32

- 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

HCO3-

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

OH-

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,03 0

CaSiO3

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

SiO2

0 0 0 0 0 9,34E+06 0 0 0 0 0

MgSiO3

0 0 0 0 0 36,743 0 0 0 0 0

DIOPSIDO

1,68E+07 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

DOLOMITA

0 0 0 0 0 0 1,43E+07 1,43E+07 0 0 0

.

247

Tabla 21a. Cómputo de Masa y Energía para Simulación de los Ejemplos 20 y 21 Nombres de la Corriente de Proceso


H2O HCl HCl- VENT

HCIVAP2 Vapor HCl HClVENT2 MELT1 MELT2 MELT3

pH

Temperatura ºC

200 160 100 25 450 100 449,5 449,5 160 160 160 100

Presión, libras por pulg. cuadrada absoluto

14,696 14,696 155,78 1 14,696 14,696 14,696 14,696 14,696 14,696 14,696 14,696

Masa VFrac

0,378 0,256 1 0 1 1 1 1 1 0,148 0 0

Masa SFrac

0,622 0 0 0 0 0 0 0 0 0,423 1 0,371


3,16E+07 1,70E+07 1,37E+08 1,00E+07 2,54E+07 0,006 1,27E+07 1,27E+07 10,275 2,95E+07 1,25E+07 2,52E+07

Flujo en Volumen, galo-nes por minuto

1,14E+07 3,91E+06 6,21E+07 4569,619 2,94E+07 0,002 1,47E+07 1,47E+07 4,556 3,91E+06 1866,915 6342,437

En talpía MW

-9765,36 -5388,055 -5853,92 -4563,814 -5787,5 0 -2893,751 -2893,751 0,0001 -10844,21 -5456,149 -9602,42


0,079 0,124 0,063 62,249 0,025 0,075 0,025 0,025 0,064 0,215 190,163 112,823

H2O

1,15E+07 8,41+06 6,85E+06 1,00E+07 1,40E07 0 7,00E+06 7,00+06 0 8,41E+06 0 8,41E+06

HCl

491655,4 0 0 0 1,13E+07 0,006 5,67E+06 5,67E+06 10,275 10,275 0 0,006

CO2

0 0 1,37E+07 0 0 0 0 0 0 0 0 0

O2

0 0 1,37E+07 0 0 0 0 0 0 0 0 0

N2

0 0 1,03E+08 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2+2W

1,86E+07 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

248



H2O HCl HCl- VENT

HCIVAP2 Vapor HCl HClVENT2 MELT1 MELT2 MELT3

MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)Cl

1,04E+06 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgHCO3+

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

SO2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

NO2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

NO

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Mg2+

0 2494,624 0 0 0 0 0 0 0 2494,624 0 1,89E+06

Ca2+

0 3,11E+06 0 0 0 0 0 0 0 3,11E+06 0 4119,258

Cl-

0 5,51E+06 0 0 0 0 0 0 0 5,51E+06 0 5,51E+06

CO32+

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

HCO3-

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

OH-

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

CaSiO3

0 0 0 0 0 0 0 0 0 11939,547 11939,547 0

SiO2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 4,67E+06 4,67E+06 9,34E+06

MgSiO3

0 0 0 0 0 0 0 0 0 7,80E+06 7,80E+06 14,153

DIOPSIDO 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 DOLOMITA 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

249

Tabla 21b. Cómputo de Masa y Energía para la Simulación de los Ejemplos 20 y 21 Nombres de la Corriente de Proceso


pH

-0,879 5,271 8,545

Temperatura ºC

25 100 100 95 95 100 95 95 450 95 95

Presion, libras por pulgada cuadrada abs.

14,696 14,696 14,696 14,696 14,596 14,696 14,696 14,696 14,696 14,696 14,696

Masa VFrac

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

Masa SFrac

1 0 1 0 0,484 1 1 0,177 1 1 0,558


168E+07 1,58E+07 1,58E+07 3,27E+07 1,58E+07 9,34E+06 1,70E+08 1,43E+07 6,27E+06 1,63E+07 1,23E+08


1063,002 4734,61 2804,199 10786,59 2804,199 1607,826 183332,5 2276,772 797,11 5155,892 5,85E+07

Entalpía MW

-7167,458 0 -5533,74 -13087 -5537,26 0 -19788,2 0 -2603,98 -7331,92 -1510,64


450,627 94,994 160,371 86,167 160,371 165,327 26,409 178,921 223,695 89,754 0,06

H2O

0 8,41E+06 0 1,68E+07 0 0 1,68E+07 0 0 7,20E+06 0

HCl

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

CO2

0 0 0 0 0 0 6,85E+06 0 0 0 6,85E+06

02

0 0 0 0 0 0 1,37E+07 0 0 0 1,37E+07

N2

0 0 0 0 0 0 1,03+08 0 0 0 1,03E+08

MgCl2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*2W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

250



MgCl2*4W

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

MgCl2*6W

0 0 1,58E+07 1,58E+07 1,58E+07 0 1,58E+07 0 0 0 0

Mg(OH)Cl

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Mg(OH)2

0 0 0 11678,01 0 0 11678,01 0 0 9,07E+06 0

MgO

0 0 0 0 0 0 0 0 6,27E+06 0 0

MgHCO3+

0 0 0 908,901 0 0 908,901 0 0 0 0

SO2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

NO2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

NO

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Mg2+

0 1,89E+06 0 0 0 0 0 0 0 14,555 0

Ca2+

0 4119,258 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Cl-

0 5,51E+06 0 377,667 0 0 377,667 0 0 0 0

CO32

- 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

HCO3-

0 0 0 0006 0 0 0,006 0 0 0 0

OH-

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

CaSiO3

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

SiO2

0 0 0 0 0 9,34E+06 0 0 0 0 0

MgSiO3

0 0 0 0 0 14,153 0 0 0 0 0

DIOPSIDO 1,68E+07 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 DOLOMITA

0 0 0 0 0 0 1,43E+07 1,43E+07 0 0 0

251

Ejemplo 22: Descomposición de Otras Sales

Se ha medido en laboratorio la descomposición térmi-

ca de otras sales. La siguiente tabla ofrece un resumen

de algunos resultados de la prueba.

Tabla 22. Descomposición de Otras Sales

Sal Temp.ºC Tiempo (mins.)

Resultados

Mg(NO3)2 400 30 63% de descomposición. La re-acción es Mg(NO3)2-->MgO + 2NO2 + ½ O2

Mg(NO3)2

400 45 64% de descomposición

Mg(NO3)2 400 90 100% de descomposición

Mg(NO3)2

400 135 100% de descomposición

Ca(NO3)2

400 30 <25% de descomposición. La re-acción es Ca(NO3)2-->CaO + 2NO2 + 1/2 O2

Ca(NO3)2 600 50 61% de descomposición

Ca(NO3)2 600 Toda la noche

100% de descomposición

LiCl 450 120 ~0% de descomposición

Ejemplo 22: Modelos de Descomposición en Dos, Tres y Cua-

tro Cámaras

La Tabla 23 (ver más adelante) es una comparación de

las cuatro configuraciones que corresponden a las figuras

31-34. Se indica el número y descripción de las cámaras,

el calor consumido en MW (megavatios), el porcentaje de

calor de esa fuente particular y la reducción del calor

externo requerido en kW-H/tonelada de CO2 debido al calor

252

disponible de otras reacciones en el proceso, o sea la

reacción de ácido clorhídrico con silicatos minerales y

la condensación de ácido clorhídrico. En el ejemplo de la

Figura 34, califica también el gas combustible caliente

procedente de la planta de gas natural en ciclo abierto.

Ejemplo 23: Mineral de Salida Comparado con los Minerales

de Entrada – Hulla

En este caso que implica al gas combustible proce-

dente de una planta de energía basada en hulla, la Tabla

24 ilustra que el volumen de las salidas de mineral (pie-

dra caliza y arena) son 83% del volumen de los minerales

de entrada (hulla e inosilicato). Los resultados resumi-

dos en la Tabla 24 se basan en una planta de hulla de 600

MWe; el total de 4,66 E6 toneladas de CO3 incluye CO2 pa-

ra el calor que necesita el proceso.

Ejemplo 24: Mineral de Salida Comparado con los Minerales

de Entrada – Gas Natural

En este caso resumido en la Tabla 25 (presentada más

adelante) que implica gas combustible procedente de una

planta de energía basada en gas natural, el volumen de

salida de los minerales es 92% del volumen de entrada de

los mismos. Los resultados resumidos en la Tabla 25 son

(tomando como base una planta de gas natural de 600 MWe

253

CC) un total de 2,41 E6 toneladas de CO2 que incluye al

CO2 destinado al calor exigido por el proceso.

Tabla 23. Resultados de la Descomposición en Dos, Tres y

Cuatro Cámaras

Descripción de la Cámara

Ejemplo No. de Cáma-ras

Gas Com-busti-ble frío pre- calen-tado

Pre-calor proce-dente del Va-por

Reactor Para Di-solver Mineral Precalentado

Descom-po-sición

Reac-ción de Sili-cato

Recupera-ción del Calor de HCl

Fig. 31 Pre-calentamien-to del gas combustible frío

3

MW de calor

83,9 No se usa

286 563 86,8

Porcentaje de calor to-tal

8,2% No se usa

28,0% 55,2% 8,5%

Reducción de kW-Hr/tonelada

-506,7 No se usa

-1727,4

-3400,5 No hay reduc-ción

Fig. 32 Pre-calentamien-to del gas combustible frío y vapor

4

MW de calor

83,9 8,7 286 563 82,2


8,2% 0,8 27,9% 55,0% 8,0%


-506,7 -52,5 -1727,4


Fig. 33 Gas natural so-lamente

2

MW de calor

No se usa

No se usa

279 586 129,3

Porcentaje de calor to-

No se usa

No se usa

28% 59% 13%

254

tal Reducción de kW-Hr/tonelada

No se usa

No se usa

-1685,1


Fig. 34 Gas combustible caliente so-lamente

2

MW de calor

No se usa

No se usa

243 512 112,9


No se usa

No se usa

28% 59% 13%


No se usa

No se usa

-1467,7

-3092,4 -681,9

Tabla 24. Escenario de Hulla –Volumen de Salidas de Mine-

ral en Comparación con Volumen de Entradas de Mineral

Unidades Mëtri-

cas

Unidades Ingle-

sas

Paráme-tro

Densidad en Volumen (tonela-das/m3)

Masa (106 to-

ne-la-

das/año)

Volu-men (106

metros cúbi-cos por año)

Masa (106 to-

ne-la-

das/año)

Volu-men (106 pies3 por año)

Hulla 0,8 1,57 1,97 1,73 69,5 CaSiO3 0,71 12,30 17,32 13,56 611,8 Hulla + CaSiO3

681,25

CaCO3 0,9 10,60 11,78 11,68 415,9 SiO2 1,5 6,35 4,23 7,00 149,5

CaCO3 + SiO2

n/a 16,95 16,01 18,68 565,4

PROPORCIÓN DE VOLUMEN DE SALIDA DE MINE-RAL/VOLUMEN DE ENTRADA DE MINERAL

83,00%

255

Tabla 25. Escenario de Gas Natural – Volumen de Salidas

de Mineral Comparado con Volumen de Entradas de Mineral

Unidades Mëtri-

cas

Unidades Ingle-

sas

Paráme-tro

Densidad en Volumen (tonela-das/m3)

Masa (106 to-

ne-la-

das/año)

Volu-men (106

metros cúbi-cos por año)

Masa (106 to-

ne-la-

das/año)

Volu-men (106 pies3 por año)

Hulla

0,8 1,57 1,97 1,73 69,5

CaSiO3

0,71 12,30 17,32 13,56 611,8

Hulla + CaSiO3

681,25

CaCO3

0,9 10,60 11,78 11,68 415,9

SiO2

1,5 6,35 4,23 7,00 149,5

CaCO3 + SiO2

n/a 16,95 16,01 18,68 565,4

PROPORCIÓN DE VOLUMEN DE SALIDA DE MINE-RAL/VOLUMEN DE ENTRADA DE MINERAL

83,00%

256

Ejemplo 25: Producción selectiva de hidróxido de magnesio

mediante dismutación de agua y cloruro de magnesio

Se puede utilizar Mg(OH)2 en la siguiente reacción

para producir piedra caliza a partir de gas CO2.

CaCl2(aq) + CO2 + Mg(OH)2 --> MgCl2(aq) + CaCO3↓ + H2O

Para mejorar la producción de Mg(OH)2, después de

conversión de MgCl2 a Mg(OH)Cl, se ajustará la cantidad

de agua en la cámara de reacción para favorecer la preci-

pitación de Mg(OH)2. Específicamente, cuando se propor-

ciona Mg(OH)Cl y MgCl2 en un volumen de agua bastante

grande, se precipita el hidróxido de magnesio ya que es

virtualmente insoluble, mientras que el cloruro de magne-

sio forma una solución acuosa. Así, los dos compuestos

pueden ser separados en forma eficiente. Se debe observar

que el agua (H2O) en la reacción presentada más adelante,

no se convierte en parte de los productos sino que sim-

plemente disuelve al Mg2+ y Cl- de modo que se conviertan

en una solución iónica.

Mg(OH)Cl(H2O) --> 1/2 Mg(OH)2↓ + 1/2 MgCl2(aq)

Si se reduce la cantidad de agua hasta obtener una

proporción de más o menos 6:1 con respecto al magnesio,

podría ser posible formar MgCl2·6H2O en vez de MgCl2(aq).

La ecuación podría ser como sigue:

Mg(OH)Cl + 3H2O --> 1/2 Mg(OH)2↓ + 1/2 MgCl2.6H2O

257

Así, manteniendo una proporción de MgCl2 a agua ma-

yor o igual a 6:1, se favorece la producción de MgCl2

acuoso y Mg(OH)2 sólido. De este modo, un ejemplo de re-

acciones de captura de CO2 puede ser representada como

sigue:

Con una reacción total de: CaSiO3CO2 -->CaCO3 + SiO2.

Se ilustra este sistema en al diagrama Aspen de la

Figura 38A-I y la Figura 39A-I. El rectángulo que se en-

cuentra en el centro del diagrama roda al “dismutador de

agua” definido. En la parte superior del rectángulo,

Mg(OH)Cl, corriente SOLIDOS-1, está abandonando al reac-

tor de descomposición marcada “DECOMP”. Luego, en el

módulo marcado MgOH2, se mezcla Mg(OH)Cl con el MgCl2

acuoso procedente de la columna de absorción, corriente

RECYCLE2. Salen desde la unidad en forma de una pasta co-

mo la corriente “4”, pasan a través del permutador térmi-

co y envían calor a la cámara de descomposición. Luego,

se nombra a la corriente como “13” que pasa a través de

una unidad de separación que separa a dicha corriente en

la corriente MGCLSLRY (MgCl2·6H2O) y la corriente SOLI-

258

DOS-2, la cual es Mg(OH)2 que va hacia la columna de ab-

sorción.

Todos los métodos descritos y reivindicados aquí

pueden ser realizados y ejecutados sin experimentación

indebida a la luz de la presente descripción. Si bien las

composiciones y métodos de esta invención han sido des-

critos en términos de formas particulares, será evidente

para los expertos en el arte que se puede aplicar varia-

ciones a los métodos y en las etapas o en la secuencia de

etapas del método descrito aquí, sin apartarse del con-

cepto, espíritu y alcances de la invención. Todos aque-

llos sustitutos y modificaciones evidentes para los ex-

pertos en el arte se consideran dentro del espíritu, al-

cances y concepto de la invención tal como se define en

las reivindicaciones finales.

REFERENCIAS

Se incorporan específicamente aquí a modo de consul-

ta las siguientes referencias, hasta el grado en que

ofrezcan detalles ejemplares de procedimiento y suplemen-

tarios a los vistos aquí.

Solicitud Provisional de los Estados Unidos 60/612.355




259





Solicitud de Patente de los Estados Unidos 11/233.509

Solicitud de Patente de los Estados Unidos 12/235.482

Publicación de Patente de los Estados Unidos 2006/0185985

Publicación de Patente de los Estados Unidos 2009/0127127

Patente de los Estados Unidos 7.727.374

Solicitud PCT. PCT/US08/77122

Goldber et al., Proceedings of First National Conference

on Carbon Sequestration, 14-17 May 2001, Washington, DC.,

section 6c, United States Department of Energy, National

Energy Technology Laboratory, disponible en:

http://www.netl.doe.gov/publications/proceedings/01/

carbon_seq/6cl.pdf.

Proceedings of First National Conference on Carbon Se-

questration, 14-17 May 2001, Washington, DC. United

States Department of Energy, National Energy Technology

Laboratory. CD-ROM USDEO/NETL-2001/1144, disponible tam-

bién en:

http://www.netl.doe.gov/publications/proceedings/01/ car-

bon_seq/carbon_seq01.html.

260

http://www.netl.doe.gov/publications/proceedings/01/carbon_seq/6cl.pdf

http://www.netl.doe.gov/publications/proceedings/01/carbon_seq/6cl.pdf

http://www.netl.doe.gov/publications/proceedings/01/

de Bakker, The Recovery of Magnesium Oxide and Hydrogen

Chloride from Magnesium Chloride Brines and Molten Salt

Hydrates, March 2011, Queens University, Kingston, On-

tario, Canada. Tésis de Jan Simon Christiaan de Bakker,

disponible también en Internet en:

qspace.library.queensu.ca/bitsstream/1974/6337/1/de%Bakke

r_Jan_S_C_201103_Phd.pdf.

261

REIVINDICACIONES

1. Un método para separar al dióxido de carbono produ-

cido por una fuente, el cual comprende:

(a) hacer reaccionar MgCl2 o un hidrato del mismo,

con agua en una primera mezcla bajo condiciones apropia-

das para formar una primera mezcla de producto que com-

prende un primer producto de la etapa (a) que contiene

Mg(OH)Cl y un segundo producto de la etapa (a) que con-

tiene HCl;

(b) hacer reaccionar algo o la totalidad del

Mg(OH)Cl de la etapa (a) con una cantidad de agua y una

cantidad de MgCl2 en una segunda mezcla, bajo condiciones

apropiadas para formar una segunda mezcla de producto que

comprende un primer producto de la etapa (b) que contiene

Mg(OH)2 y un segundo producto de la etapa (b) que contie-

ne MgCl2, en la cual la cantidad de agua es suficiente

para ofrecer una proporción molar de agua a MgCl2 mayor o

igual a 6:1 en la segunda mezcla de producto;

(c) mezclar algo o la totalidad del Mg(OH)2 del

primer producto de la etapa (b) con CaCl2 o un hidrato

del mismo y dióxido de carbono producido por la fuente en

una tercera mezcla, bajo condiciones apropiadas para for-

mar una tercera mezcla de producto que comprende un pri-

262

mer producto de la etapa (c) que contiene MgCl2 o un

hidrato del mismo, un segundo producto de la etapa (c)

que contiene CaCO3 y un tercer producto de la etapa (c)

que contiene agua; y

(d) separar algo o la totalidad del CaCO3 a partir

de la tercera mezcla de producto;

en virtud de lo cual se separa algo o la totalidad del

dióxido de carbono como CaCO3.

2. El método, de acuerdo con la reivindicación 1, en el

cual algo o la totalidad del agua en la etapa (a) está

presente en la forma de un hidrato del MgCl2.

3. El método, de acuerdo con cualesquiera reivindica-

ciones 1 ó 2, en el cual la proporción molar de agua a

MgCl2 en la segunda mezcla de producto está entre 6 y 10.


cual la proporción molar de agua a MgCl2 en la segunda

mezcla de producto está entre más o menos 6 y más o menos

7.


ciones 1-4, comprendiendo además la vigilancia de la con-

centración de Mg en la segunda mezcla.


cual se ajusta la cantidad de Mg(OH)Cl o la cantidad de

263

agua en una segunda mezcla tomando como base dicha vigi-

lancia.


ciones 1-6, en el cual el MgCl2 de la etapa (a) es un

hidrato de MgCl2.


cual el hidrato de MgCl2 de la etapa (a) es MgCl2·6H2O.


ciones 1-8, en el cual el MgCl2 de la etapa (a) es supe-

rior a 90% en peso de MgCl2·6H2O.


ciones 1-9, en el cual el primer producto de la etapa (a)

comprende más de 90% en peso de Mg(OH)Cl.


ciones 1-10, comprendiendo además la separación de los

productos de la etapa (b).

12. El método, de acuerdo con la reivindicación 11, en

el cual el producto Mg(OH)2 de la etapa (b) es un sólido

y en el cual la separación de los productos de la etapa

(b) comprende la separación o algo o de la totalidad del

Mg(OH)2 sólido a partir del agua y del MgCl2.


ciones 1-12, en el cual el producto MgCl2 de la etapa (b)

es MgCl2 acuoso.

264


ciones 1-13, en el cual algo o la totalidad del MgCl2

formado en la etapa (b) o en la etapa (c) es el MgCl2

formado en la etapa (a).


ciones 1-13, en el cual algo o la totalidad del agua en

la etapa (a) está presente en la forma de vapor o agua

supercrítica.


ciones 1-15, en el cual algo o la totalidad del agua de

la etapa (a) se obtiene a partir del agua e la etapa (c).


ciones 1-16, el cual comprende además:

(e) mezclar un mineral silicato de calcio con HCl


cla de producto que contiene CaCl2, agua y dióxido de si-

licio.


el cual algo o la totalidad del HCl en la etapa (e) se

obtiene a partir de la etapa (a).


el cual la etapa (e) comprende además la agitación del

mineral silicato de calcio con HCl.

265


ciones 17-19, en el cual se recupera algo o la totalidad

del calor generado en la etapa (e).


ciones 17-20, en el cual algo o la totalidad del CaCl2 de

la etapa (c) es el CaCl2 de la etapa (e).


ciones 17-21, comprendiendo además una etapa de separa-

ción, en el cual se extrae al dióxido de silicio a partir

del CaCl2 formado en la etapa (e).


ciones 17-22, en el cual algo o la totalidad del agua de

la etapa (a) se obtiene a partir del agua de la etapa

(e).


ciones 17-22, en el cual el mineral silicato de calcio de

la etapa (e) comprende un inosilicato de calcio.



la etapa (e) comprende CaSiO3.



la etapa (e) comprende diopsido (CaMg[Si2O6]) o tremolita

Ca2Mg5{[OH]Si4O11}2.

266


ciones 17-22, en el cual el silicato de calcio comprende

además silicatos de hierro y/o manganeso.


el cual el silicato de hierro es fayalita (Fe2[SiO4]).


ciones 1-28, en el cual el gas combustible comprende

además N2 y H2O.


ciones 1-29, en el cual las condiciones de reacción apro-

piadas de la etapa (a) comprenden una temperatura desde


31. El método, de acuerdo la reivindicación 30, en el

cual la temperatura es desde más o menos 230ºC hasta más

o menos 260ºC.


cual la temperatura es más o menos 250ºC.


cual la temperatura es desde más o menos 200ºC hasta más

o menos 250ºC.


cual la temperatura es más o menos 240ºC.


ciones 1-34, en el cual las condiciones de reacción apro-

267

piadas de la etapa (b) comprenden una temperatura desde


36 El método, de acuerdo con cualesquiera reivindica-

ciones 1-35 en el cual las condiciones de reacción apro-

piadas de la etapa (c) comprenden una temperatura desde



el cual la temperatura es desde más o menos 25ºC hasta

más o menos 95ºC.


ciones 17-37, en el cual las condiciones apropiadas de

reacción de la etapa (e) comprenden una temperatura desde


39. El método, de acuerdo la reivindicación 38, la tem-

peratura es desde más o menos 90ºC hasta más o menos

150ºC.


ciones 1-39, en el cual algo o la totalidad del cloruro

de hidrógeno de la etapa (a) se mezcla con agua para for-

mar ácido clorhídrico.


cual la etapa (a) tiene lugar en uno, dos o tres reacto-

res.

268


cual la etapa (a) tiene lugar en un reactor.

269

La Figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema para un proceso basado en hidróxido del Grupo 2 a fin separar CO2 como carbonatos del Grupo 2, de acuerdo con algunas formas de la

presente invención

desde el gas residual)

1

La Figura 2 es un diagrama de bloques de un sistema en el cual Mg2+ funciona como un catalizador para la separación de CO2 co-

mo carbonato de calcio de acuerdo con algunas formas de la presente invención

desde el gas residual)

2

La Figura 3 es un flujograma de proceso simplificado de acuerdo con algunas formas de los procesos ofrecidos aquí. Se ilustra un proceso basado en

hidroxi del Grupo II, el cual separa CO2 como piedra caliza (compuesta prin-cipalmente de calcita mineral, CaCO3). El término “sal de carretera” en esta figura se refiere a un cloruro del Grupo II, tal como CaCl2 y/o MgCl2 una o ambas de las cuales están opcionalmente hidratadas. En aquellas formas que comprenden MgCl2, se puede utilizar calor para impulsar a la reacción entre la sal de carretera y agua (incluyendo agua de hidratación) para formar HCl e hidróxido de magnesio, Mg(OH)2, y/o hidroxicloruro de magnesio, Mg(OH)Cl. En aquellas formas que comprenden CaCl2, se puede utilizar calor para impul-sar a la reacción entre la sal de carretera y agua a fin de formar hidróxido de calcio y HCl. Se hace reaccionar al HCl, por ejemplo, con rocas de inosi-licato de calcio (opcionalmente molidas), para formar sal adicional de ca-

rretera, por ejemplo, CaCl2 y arena (SiO2).

SAL DE CARRETERA

+ AGUA

HIDRÓXIDO GRUPO II

PIEDRA CALIZA SAL DE CARRETERA

MERCADO

ROCAS DE SILICATO

ARENA

3

La Figura 4 es un flujograma de proceso simplificado que co-rresponde a algunas formas de la presente invención. Se puede utilizar rocas de silicato en algunas formas de la presente invención para separar CO2 como CaCO3. El término “sal de ca-rretera” en esta figura se refiere a un cloruro del Grupo II tal como CaCl2 y/o MgCl2, cualesquiera o ambas de las cuales están opcionalmente hidratadas. En la caldera de sal de carre-tera, se puede utilizar calor para impulsar la reacción entre dicha sal, por ejemplo, MgCl2·6H2O y agua (incluyendo agua de hidratación) para formar HCl e hidróxidos, óxidos y/o hidróxi-do-cloruros mezclados del Grupo II, incluyendo por ejemplo hidróxido de magnesio, Mg(OH)2 y/o hidroxicloruro de magnesio, Mg(OH)Cl. En formas que comprenden CaCl2, se puede utilizar calor para impulsar a la reacción entre la sal de carretera y agua para formar hidróxido de calcio y HCl. Este HCl puede ser convertido o reaccionado con rocas de silicato, por ejemplo, inosilicatos, para formar sal de carretera adicional, por ejemplo CaCl2 y arena (SiO2). Se puede utilizar reacción de intercambio iónico entre Mg2+ y Ca2+, en algunas de estas for-mas, para permitir por ejemplo el reciclado de los iones de Mg2+

Sal de Carretera + Agua

TRES REACTORES DE TANQUE, INTERCAMBIADORES DE CALOR, BOMBAS Y FILTROS

Calcio Triturado Roca de Silicato

CALDERA DE SAL DE

CARRETERA

VAPOR HCI ROCA

Arena Aire

Limpio

Piedra Caliza + Agua

BURBUJEADOR DE DESCARBONIZACIÓN

Hidróxido Grupo II

Sal de Carretera + Agua

Gas Residual Caliente

4

La Figura 5 es un flujograma de proceso que muestra los pará-metros y resultados de una simulación de proceso utilizando el software Aspen Plus. En esta forma, se calienta a una solución de 35% de MgCl2, 65% de solución de H2O hasta 536ºF y luego la corriente sale en la corriente marcada “H2O-MgOH”, la cual comprende una solución de MgCl2 y Mg(OH)2 sólidos. Típicamente, cuando se disuelve Mg(OH)C en agua, forma Mg(OH)2 (sólido) y MgC2 (disuelto). Aquí no se utiliza MgCl2 para absorber al CO2 directamente sino que más se lo recicla. La reacción neta es la captura de CO2 a partir de gas combustible utilizando mate-rias primas baratas, CaCl2 y agua para formar CaCO3. Los re-sultados de la simulación sugieren que es eficiente recircular una corriente de MgCl2 y luego hacerla reaccionar con H2O y calor para formar Mg(OH)2. Luego, uno o más de los compuestos antes mencionados reacciona con una solución de CaCl2/H2O y CO2 a partir del gas combustible para formar finalmente CaCO3 que se filtra a partir de la corriente. El MgCl2 formado es reci-clado hacia el primer reactor para repetir el proceso

Temperatura (F) Presión (psia) Velocidad de Flujo de Masa (lb/hr) Velocidad de Flujo de Volumen (gal/min)

DESAGÜE

DEVOLUCIÓN

(Enfriamiento)

RESIDUOS

5

La Figura 6 es un flujograma de proceso que muestra los parámetros y resul-tados de una simulación de proceso utilizando el software Aspen Plus. La reacción neta es la captura de CO2 a partir de gas combustible utilizando materias primas baratas, CaCl2 y agua para formar CaCO3. En esta forma, el hexahidrato es deshidratado en tres cámaras separadas y descompuesto en la cuarta cámara donde el HCl que se forma a partir de la descomposición es recirculado nuevamente hacia la tercera cámara para evitar reacciones secun-darias. Las reacciones que tienen lugar en estas cámaras incluyen las si-guientes: 1ra. Cámara: MgCl2·6H2O --> MgCl2·4H2O + 2H2O 100ºC 2da. Cámara: MgCl2·4H2O --> MgCl2·2H2O + 2H2O 125ºC 3ra. Cámara: MgCl2·2H2O --> MgCl2·H2O + H2O 160ºC (presente vapor de HCl) 4ta. Cámara: MgCl2·H2O --> Mg(OH)Cl + HCl 130ºC HCl recircula hacia la 3ra. cámara

.

Cámara Reacción Temp. Modelo Escala de Temp. Preferida

Notas

Primera MgCl2·6H2O --> MgCl2·4H2O +

2H2O

100ºC 90ºC-120ºC

Segunda MgCl2·4H2O --> MgCl2·2H2O +

2H2O

125ºC 160ºC-185ºC

Tercera MgCl2·2H2O --> MgCl2·H2O + H2O

160ºC 190ºC-230ºC *

Cuarta MgCl2·H2O --> Mg(OH)Cl + HCl

130ºC 230ºC-260ºC **

* Presente Vapor de HCl ** El vapor de HCl recircula hacia la tercera cámara. Las primeras tres reacciones anteriores pueden ser caracterizadas como des-hidrataciones, mientras que la cuarta puede ser caracterizada como una des-composición. Los resultados de esta simulación que se explica detalladamente en el Ejemplo 2, indican que a temperaturas más bajas (130-250ºC), la des-composición de MgCl2·6H2O da como resultado la formación de Mg(OH)Cl en vez de MgO. Luego, el Mg(OH)Cl reacciona con H2O para formar MgCl2 y Mg(OH)2, el cual reacciona luego con una solución saturada de CaCl2/H2O y CO2 a partir del gas combustible para formar CaCO3 que se filtra desde la corriente. El MgCl2 resultante así formado es reciclado hacia el primer reactor para ini-ciar el proceso nuevamente

Temperatura (C) Presión (psia) Velocidad de Flujo de Masa (ton/año) Velocidad de Flujo Molar (mol/seg)

DECANTADOR

RECICLAJE SÓLIDOS-2

GAS RESIDUAL

LECHADA

6

La Figura 7 es un flujograma de proceso que muestra los parámetros y resul-tados de una simulación de proceso utilizando el software Aspen Plus. La reacción neta es la captura de CO2 a partir de gas combustible utilizando materias primas baratas, CaCl2 y agua, para formar CaCO3. En esta forma, el hexahidrato de magnesio es deshidratado en dos cámaras separadas y descom-puesto en una tercera cámara. Ambas reacciones de deshidratación y descompo-sición tienen lugar en la tercera cámara. No hay recirculación de HCl. Las reacciones que tienen lugar en estas cámaras incluyen las siguientes: 1ra. Cámara: MgCl2·6H2O --> MgCl2·4H2O + 2H2O 100ºC 2da. Cámara: MgCl2·4H2O --> MgCl2·2H2O + 2H2O 125ºC 3ra. Cámara: MgCl2·2H2O --> Mg(OH)Cl + H2O 130ºC 4ta. Cámara: MgCl2·H2O --> MgCl2·H2O + H2O 130ºC

Cámara Reacción Temp. Modelo Escala de Temp. Prefe-

rida

Notas

Primera

MgCl2·6H2O --> MgCl2·4H2O +

2H2O

100ºC

90ºC-120ºC

Segunda

MgCl2·4H2O --> MgCl2·2H2O +

2H2O

125ºC

160ºC-185ºC

Tercera

MgCl2·2H2O --> Mg(OH)Cl+HCl

+H2O

130ºC

190ºC-230ºC

*

Cuarta

MgCl2·H2O --> MgCl2·H2O + H2O

* No hay HCl recirculante La primera, segunda y cuarta reacciones anteriores pueden ser caracterizadas como deshidrataciones, mientras que la tercera puede ser caracterizada como una descomposición. Como en las formas de la Figura 6, las temperaturas uti-lizadas en esta forma dan como resultado la formación de Mg(OH)Cl a partir de MgCl2·6H2O más bien que MgO. Luego, el Mg(OH)Cl reacciona con H2O para formar MgCl2 y Mg(OH)2, el cual reacciona con una solución saturada de CaCl2/H2O y CO2 procedente del gas combustible para formar CaCO3 que es fil-trado a partir de la corriente. El MgCl2 formado es reciclado hacia el pri-mer reactor para iniciar el proceso nuevamente. El Ejemplo 3 contiene deta-lles adicionales acerca de esta simulación

Temperatura (C) Presión (psia) Velocidad de Flujo de Masa (ton/año) Velocidad de Flujo Molar (mol/seg)

DECANTADOR

RECICLAJE

SÓLIDOS-2

GAS RESIDUAL

SÓLIDOS-1

LECHADA

7

La figura 8 es un diagrama de flujo de proceso que muestra los pará-metros y resultados de una simulación de proceso utilizando software Aspen Plus. La reacción neta es la recolección de CO2 a partir del gas combustible utilizando materias primas baratas, CaCl2 y agua para formar CaCO3. Los resultados de esta simulación indican que es eficiente calentar MgCl2·6H2O para formar MgO. Luego, el MgO reaccio-na con H2O para formar Mg(OH)2, el cual reacciona con una solución saturada de CaCl2(H2O) y CO2 procedente del gas combustible para for-mar CaCO3, el cual se filtra desde la corriente. Se recicla al MgCl2 formado hacia el primer reactor para comenzar el proceso nuevamente. En esta forma, el hexahidrato de magnesio es deshidratad y descom-puesto simultáneamente en una cámara a 450ºC. Esta es la escala de temperatura modelo. La escala preferida en algunas formas es 450ºC-500ºC. Así, la descomposición va completamente a MgO. La reacción principal que tiene lugar en esta cámara puede ser representada como sigue:

MgCl2·6H2O --> MgO + 5H2O + 2HCl 450ºC

El Ejemplo 4 ofrece detalles adicionales acerca de esta simulación

Temperatura (C) Presión (psia) Velocidad de Flujo de Masa (ton/año) Velocidad de Flujo Molar (mol/seg) Q Dotación (MW)

DECANTADOR

RECICLAJE 1

GAS RESIDUAL

LECHADA

RECICLAJE 3 RECICLAJE 2

8

La Figura 9 es un flujograma de proceso que muestra los parámetros y resul-tados derivados de una simulación de proceso utilizando software Aspen Plus, similar a la forma de la Figura 8 excepto que el MgCl2·6H2O se descompone en un compuesto intermedio, Mg(OH)Cl a una temperatura más baja de 250ºC en una cámara. Luego, se disuelve al Mg(OH)Cl en agua para formar MgCl2 y Mg(OH)2, que pasa a través de la misma reacción con CaCl2 y CO2 para formar CaCO3 y

MgCl2. La reacción principal que tiene lugar en esta cámara puede ser repre-sentada como sigue:

MgCl2·6H2O --> Mg(OH)Cl + HCl + 5H2O 250ºC

La reacción fue modelada a 250ºC. En algunas formas, la escala preferida es desde 230ºC hasta 260ºC. El Ejemplo 5 ofrece detalles adicionales acerca de esta simulación

Temperatura (C) Presión (psia) Velocidad de Flujo de Masa (ton/año) Velocidad de Flujo Molar (mol/seg) Q Dotación (MW)

DECANTADOR

RECICLAJE 1

GAS RESIDUAL

LECHADA

RECICLAJE 2 RECICLAJE 3

9

La Figura 10 ilustra un gráfico del porcentaje de masa de una muestra calentada de MgCl2·6H2O. La masa inicial de la muestra fue aproximadamente 70 mg y establecida a 100%. Durante el ex-perimento, se midió a la masa de la muestra mientras estaba siendo térmicamente descompuesta. La temperatura aumentó rápi-damente hasta 150ºC y luego se incrementó en 0,5ºC por minuto. A aproximadamente 220ºC, el peso se volvió constante, compati-ble con la formación de Mg(OH)Cl

Rampa Rápida hasta 150°C, luego 0,5°C/min - muestra tomada

Temperatura (°C)

Peso por ciento

Peso %

10

La Figura 11 ilustra los datos de difracción por rayos X co-rrespondientes al producto del Ejemplo 7

2-Theta (grados)

Intensidad (Cuentas)

Brucita, sin

Periclasa, sin

11

La Figura 12 ilustra los datos de difracción por rayos X co-rrespondientes al producto de la reacción utilizando el Mg(OH)2 del Ejemplo 8

2-Theta (grados)


Calcita, sin

12

La Figura 13 ilustra los datos de difracción por rayos X co-rrespondientes al producto de la reacción utilizando el Mg(OH)Cl del Ejemplo 8

2-Theta (grados)


Calcita, sin

13

La Figura 14 ilustra el efecto de la temperatura y presión so-bre la descomposición de MgCl2·(H2O)

EFECTO DEL VACIÓ SOBRE LA DESCOMPOSICIÓN

Temperatura (C)

14

La Figura 15 es un flujograma del proceso Ca/Mg descrito aquí

Gas residual

Deshidratación

Vapor

Descomposición

Intercambiador de Calor #1


Hg y otros metales pesados

Separador de Sólidos

(pila de arena)


(tanque de retención PCC)

Remoción Sox y NOx

Absorción captura CO2

DERRETIDOR de Roca

15

La Figura 16 es un flujograma de una variante del proceso, en virtud de la cual se utiliza solamente compuestos de magnesio. En esta forma, no tiene lugar la reacción de cambio Ca2+-Mg2+

Vapor



Descomposición

(pila de arena)


Remoción Sox y NOx


DERRETIDOR de Roca



Intercambiador de

Vapor


Hg y otros metales


(pila de arena)

DERRETIDOR de Roca

vapor

16

La Figura 17 es un flujograma de una variante diferente del proceso, la cual está entre las dos formas anteriores. La mi-tad del Mg2+ es reemplazada por Ca2+, de modo que se obtiene carbonato mineralizado MgCa(CO3)2 o dolomita

Vapor

Intercam-biador de Calor #2



Descomposición)

Separador de Sólidos 2

Remoción Sox y NOx


DERRETI-DOR de Roca 1

DERRETIDOR de Roca2

Separador de Sólidos 1

Intercam-biador de Calor #1

Deshidratación

(pila de arena)

17

Figura 18 – Proceso CaSiO3-Mg(OH)Cl, Casos 10 & 11. Esta figura ilustra un flujograma de proceso que proporciona parámetros y resultados de una simula-ción de proceso utilizando el software Aspen Plus. La reacción neta es la recolección de CO2 a partir de gas combustible utilizando materias primas baratas, CaSiO3, CO3 y agua para formar SiO2 y CaCO3. Los resultados de esta simulación indican que es eficiente utilizar calor a partir del HCl que re-acciona con CaSi3 y el calor del gas combustible emitido por una planta de energía alimentada con gas natural o hulla, para realizar la descomposición de MgCl2·6H2O para formar Mg(OH)Cl. Luego, el Mg(OH)Cl reacciona con H2O pa-ra formar MgCl2 y Mg(OH)2, el cual reacciona con una solución saturada de CaCl2/H2O y CO2 procedente del gas combustible para formar CaCO3 que se fil-tra desde la corriente. El MgCl2 resultante es reciclado hacia el primer reactor para comenzar el proceso nuevamente. En esta forma, el hexahidrato de cloruro de magnesio es deshidratado para obtener dihidrato de cloruro de magnesio MgCl2·2H2O en la primera cámara, utilizando al calor procedente de la reacción de HCl y CaSiO3 y se descompone en una segunda cámara a 250ºC utilizando al calor procedente del gas combustible. Así, la descomposición va parcialmente a Mg(OH)Cl. Las reacciones principales que tienen lugar en esta cámara pueden ser representadas como sigue: Reacción ΔH**

kJ/mol Escala de la tempe-ra-tura de reacción

MgCl2·6H2O --> Mg(OH)Cl + 5H2O + HCl

433 230ºC- 260ºC

2HCl(g) + CaSiO3 --> CaCl2(aq) + H2O + SiO2↓ -259 90ºC- 150ºC

2Mg(OH)Cl + CO2 + CaCl2 --> 2MgCl2 + CaCO3↓ + H2O -266 25ºC- 95ºC

** Las entalpías se basan en las temperaturas de reacción y en las tempera-turas de las corrientes de entrada de reactivo y salida de producto. Los Ejemplos 10 y 11 ofrecen detalles adicionales acerca de esta simulación

18

Figura 19 – Proceso CaSiO3—MgO, Casos 12 & 13. Esta figura ilustra un flujo-

grama de proceso que proporciona parámetros y resultados de una simulación de proceso utilizando el software Aspen Plus. La reacción neta es la reco-lección de CO2 a partir del gas combustible utilizando materias primas bara-tas, CaSiO3, CO2 y agua para formar SiO2 y CaCO3. Los resultados de la si-mulación indican que es eficiente utilizar el calor de la reacción de HCl con CaSiO3 y el calor del gas combustible emitido por una planta de energía alimentada con gas natural o hulla a fin de realizar la descomposición de MgCl2·6H2O para formar MgO. Luego, el MgO reacciona con H2O para formar Mg(OH)2, el cual reacciona luego con solución saturada de CaCl2/H2O y CO2 procedentes del gas combustible para formar CaCO3 que se filtra desde la corriente. El MgCl2 resultante es reciclado hacia el primer reactor para iniciar el proceso nuevamente. En esta forma, el hexahidrato de cloruro de magnesio es deshidratado para obtener dihidrato de cloruro de magnesio MgCl2·2H2O en la primera cámara utilizando el calor de la reacción de HCl y CaSiO3 y se descompone en una segunda cámara a 450ºC utilizando el calor procedente del gas combustible. Así, la descomposición va completamente a MgO. Se puede representar como sigue a las reacciones principales que tienen lugar en esta cámara: Reacción ΔH**



560 450ºC- 500ºC

2HCl(g) + CaSiO3 --> CaCl2(aq) + H2O + SiO2↓ -264 90ºC- 150ºC

MgO + CO2 + CaCl2(aq) + CaCO3↓ -133 25ºC- 95ºC


Temperatura (C) Presión (psia) Velocidad de Flujo de Masa (ton/año) Fracción de Vapor

DECANTADOR

GAS RESIDUAL

LECHADA

19

Figura 20 – Proceso MgSiO3—Mg(OH)Cl, Casos 14 & 15. Esta figura ilustra un

flujograma de proceso que proporciona parámetros y resultados de una simula-ción de proceso utilizando el software Aspen Plus. La reacción neta es la recolección de CO2 a partir del gas combustible utilizando materias primas baratas, CaSiO3, CO2 y agua para formar SiO2 y MgCO3. Los resultados de la simulación indican que es eficiente utilizar el calor de la reacción de HCl con MgSiO3 y el calor del gas combustible emitido por una planta de energía alimentada con gas natural o hulla a fin de realizar la descomposición de MgCl2·2H2O para formar Mg(OH)Cl. Luego, el Mg(OH)Cl reacciona con H2O para formar MgCl2 y Mg(OH)2 el cual reacciona con CO2 procedente del gas combus-tible para formar MgCO3 que se filtra desde la corriente. El MgCl2 resultan-te es reciclado hacia el primer reactor para iniciar el proceso nuevamente. En esta forma, el cloruro de magnesio permanece en la forma hidratada para formar MgCl2·2H2O debido al calor procedente de la reacción de HCl y MgSiO3 antes de la descomposición a 250ºC utilizando el calor procedente del gas combustible. Así, la descomposición va parcialmente a Mg(OH)Cl. Se puede representar como sigue a las reacciones principales que tienen lugar en esta cámara: Reacción ΔH**


MgCl2·2H2O --> Mg(OH)Cl + H2O(g) + HCl(g)

139,8 230ºC- 260ºC

2HCl(g) + MgSiO3 --> MgCl2(aq) + H2O + SiO2↓ -282,8 90ºC- 150ºC

2Mg(OH)Cl + CO2 + MgCl2 + MgCO3↓ + H2O -193,1 25ºC- 95ºC



DECANTADOR

GAS RESIDUAL

LECHADA

20

Figura 21 – Proceso MgSiO3—MgOH)Cl, Casos 16 & 17. Esta figura ilustra un

flujograma de proceso que proporciona parámetros y resultados de una simula-ción de proceso utilizando el software Aspen Plus. La reacción neta es la recolección de CO2 a partir del gas combustible utilizando materias primas baratas, MgSiO3, CO2 y agua para formar SiO2 y MgCO3. Los resultados de la simulación indican que es eficiente utilizar el calor de la reacción de HCl con MgSiO3 y el calor del gas combustible emitido por una planta de energía alimentada con gas natural o hulla a fin de realizar la descomposición de MgCl2·2H2O para formar MgO. Luego, el MgO reacciona con H2O para formar Mg(OH)2 el cual reacciona con CO2 procedente del gas combustible para for-mar MgCO3 que se filtra desde la corriente. En esta forma, el cloruro de magnesio permanece en la forma dihidratada para formar MgCl2·2H2O debido al calor procedente de la reacción de HCl y MgSiO3 antes de la descomposición a 450ºC utilizando el calor procedente del gas combustible. Así, la descompo-sición va completamente a MgO. Se puede representar como sigue a las reac-ciones principales que tienen lugar en esta cámara: Reacción ΔH**


MgCl2·2H2O --> MgO + H2O(g) + 2HCl(g)

232,9 450ºC- 500ºC

2HCl(g) + MgSiO3 --> MgCl2(aq) + H2O(g) + SiO2↓ -293,5 90ºC- 150ºC

MgO + CO2 + MgCO3↓ -100 25ºC- 95ºC



DECANTADOR

GAS RESIDUAL

LECHADA

21

Figura 22 – Proceso Diopsido-Mg(OH)Cl, Casos 18 & 19. Esta figura ilustra un flujograma de proceso que proporciona parámetros y resultados de una simula-ción de proceso utilizando el software Aspen Plus. La reacción neta es la recolección de CO2 a partir del gas combustible utilizando materias primas baratas, diopsido MgCa(SiO3)2, CO2 y agua para formar SiO2 y dolomita MgCa(CO3)2. Los resultados de la simulación indican que es eficiente utili-zar el calor de la reacción de HCl con MgCa(SiO3)2 y el calor del gas com-bustible emitido por una planta de energía alimentada con gas natural o hulla a fin de realizar la descomposición de MgCl2·6H2O para formar Mg(OH)Cl. Luego, el Mg(OH)Cl reacciona con H2O para formar MgCl2 y Mg(OH)2 el cual reacciona luego con solución saturada de CaCl2/H2O y CO2 procedente del gas combustible para formar MgCa(CO3)2 que se filtra desde la corriente. El MgCl2 resultante es reciclado hacia el primer reactor para iniciar el proceso nuevamente. En esta forma, el hexahidrato de cloruro de magnesio es deshidratado para formar dihidrato de cloruro de magnesio MgCl2·2H2O en la primera cámara, debido al calor procedente de la reacción de HCl y CaSiO3 y se descompone en Mg(OH)Cl en una segunda cámara a 250ºC utilizando el calor procedente del gas combustible. Así, la descomposición va parcialmente a Mg(OH)Cl. Se puede representar como sigue a las reacciones principales que tienen lugar en esta cámara:

Reacción ΔH**


MgCl2·6H2O --> Mg(OH)Cl + 5H2O(g) + HCl(g)

433 230ºC- 260ºC

2HCl(g) + MgCa(SiO3)2 --> CaCl2(aq) + MgSiO3↓ + SiO2↓ +H2O

-235 90ºC- 150ºC

2HCl(g) + MgSiCO3 + MgCl2(aq)+ SiO2↓ + H2O -282,8 90ºC- 150ºC

4Mg(OH)Cl + 2CO2 + CaCl2(aq) --> MgCa(CO3)2↓ + 3MgCl2(aq)+ H2O

-442 25ºC- 95ºC



DECANTADOR GAS RESIDUAL

LECHADA

22

Figura 23 – Proceso Diopsido-MgO, Casos 20 & 21. Esta figura ilustra un flu-jograma de proceso que proporciona parámetros y resultados de una simulación de proceso utilizando el software Aspen Plus. La reacción neta es la reco-lección de CO2 a partir del gas combustible utilizando materias primas bara-tas, diopsido MgCa(SiO3)2, CO2 y agua para formar SiO2 y dolomita MgCa(CO3)2. Los resultados de la simulación indican que es eficiente utili-zar el calor de la reacción de HCl con MgCa(SiO3)2 y el calor del gas com-bustible emitido por una planta de energía alimentada con gas natural o hulla y/u otra fuente de calor para realizar la descomposición de MgCl2·6H2O a fin de formar MgO. Luego, el MgO reacciona con H2O para formar Mg(OH)2 el cual reacciona luego con solución saturada de CaCl2/H2O y CO2 procedente del gas combustible para formar MgCa(CO3)2 que se filtra desde la corriente. El MgCl2 resultante es reciclado hacia el primer reactor para iniciar el proceso nuevamente. En esta forma, el hexahidrato de cloruro de magnesio es deshidratado para formar dihidrato de cloruro de magnesio MgCl2·2H2O en la primera cámara, debido al calor procedente de la reacción de la reacción de HCl y CaSiO3 y se descompone en MgO en una segunda cámara a 450ºC utilizando el calor procedente del gas combustible. Así, la descomposición va parcial-mente a Mg(OH)Cl. Se puede representar como sigue a las reacciones principa-les que tienen lugar en esta cámara:

Reacción ΔH**



560 450ºC- 500ºC

2HCl(g) + MgCa(SiO3)2 --> CaCl2(g) + MgSiO3↓ + SiO2↓ + H2O

-240 90ºC- 150ºC

2HCl(aq) + MgSiO3 --> MgCl2(aq)+ SiO2↓ + H2O -288 90ºC- 150ºC

2MgO + 2CO2 + CaCl2(aq) --> MgCa(CO3)2↓ + MgCl2(aq)

-258 25ºC- 95ºC



DECANTADOR

GAS RESIDUAL

LECHADA

23

La Figura 24 ilustra el porcentaje de CO2 recogido para varias concentraciones de gas combustible CO2, varias temperaturas, ya sea que el gas combustible se origine a partir de hulla o gas natural y si el proceso se basó en una descomposición to-tal o parcial. Ver Ejemplos 10 a 13 de los procesos de CaSiO3-Mg(OH)Cl y CaSiO3-MgO

% CO2 en el Gas Residual

Casos

% CO2 Capturado

24

La Figura 25 ilustra el porcentaje de CO2 recogido para varias concentraciones de gas combustible CO2, varias temperaturas, ya sea que el gas combustible se origine a partir de hulla o gas natural y si el proceso se basó en una descomposición to-tal o parcial. Ver Ejemplos 14 a 17 de los procesos de MgSiO3-Mg(OH)Cl y CaSiO3-MgO


Casos

% CO2 Capturado

25

La Figura 26 ilustra el porcentaje de CO2 recogido para varias concentraciones de gas combustible CO2, varias temperaturas, ya sea que el gas combustible se origine a partir de hulla o gas natural y si el proceso se basó en una descomposición to-tal o parcial. Ver Ejemplos 18 a 21 de los procesos diopsido – Mg(OH)Cl y diopsido MgO


Casos de Diópsido

% CO2 Capturado

26

La Figura 27 es un flujograma de proceso simplificado que co-rresponde a ciertas formas de la presente invención en el cual se utiliza dos sales diferentes, por ejemplo, Ca2+ y Mg2+ para la descomposición y carbonación

Supresión del Ácido si el Mercado estuviere

Gas Residual Caliente

Vapor Ácido degrado comercial

Hidróxido de Sal #1

Sal #2

Descomposición de Sal

(Sal hidratada #1)

Lecho Fluidizado

DERRETIDOR de Roca

Arena

Filtro

Carbonato de Sal #2 + Agua

Sal Hidratada #1

Regenerada

Gas Residual Frío

27

Las Figuras 28-29 ilustran gráficos de los porcentajes de masa de muestras calentadas de MgCl2·6H2O. Las masas iniciales de las muestras fueron aproxi-madamente de 70 mg cada una y fueron establecidas a 100%. Durante el expe-rimento, se midió las masas de las muestras mientras estaban siendo térmica-mente descompuestas. La temperatura ascendió hasta 200ºC y luego aumentó adicionalmente durante un período de 12 horas. Se puede confirmar las iden-tidades de los materiales descompuestos mediante comparación contra las me-setas teóricas proporcionadas. La Figura 28 es una sobreposición de dos tra-zos, el primero con línea continua que es un trazo de tiempo (minutos) ver-sus temperatura (ºC). La línea ilustra el ascenso de la temperatura con el paso del tiempo; el segundo trazo es la línea punteada que representa el porcentaje en peso (100% = peso original de la muestra) versus tiempo, que ilustra la reducción del peso de la muestra sobre el tiempo ya sea por des-hidratación o descomposición. La Figura 29 es también una sobreposición de dos trazos; el primero (línea continua) es un trazo de porcentaje en peso versus temperatura (ºC) que ilustra la disminución del peso de la muestra conforme aumenta la temperatura; el segundo trazo (línea punteada) es un trazo de la derivada del porcentaje en peso con respecto a la temperatura (porcentaje en peso/ºC) versus temperatura ºC. cuando este valor es alto, indica un mayor régimen de pérdida de peso para cada cambio por grado. Si este valor es cero, el peso de la muestra permanece igual aunque esté aumen-tando la temperatura, indicando una ausencia de deshidratación o descomposi-ción. Se debe observar que las Figuras 28 y 29 corresponden a la misma mues-tra

Temperatura °C

Rampa a 200°C - Funcionamiento de 12 horas

Peso %

Tiempo (min)

Removido

Removido

Peso por ciento

Lineal

Lineal

Lineal

Lineal

Removido

Removido

28

Derivado (peso %/°C)

Rampa a 200°C - Funcionamiento de 12 horas

Peso por ciento

Temperatura ° C

Removido

Peso por ciento

Removido

Removido

Removido

Removido

Removido

Peso %

29

Figura 30 – Descomposición de MgCl2·6H2O a 500ºC después de una hora. Este gráfico ilustra los pesos normalizados final e ini-cial para cuatro tandas de prueba de MgCl2·6H2O después de ca-lentamiento a 500ºC durante una hora. El peso final consisten-te confirma que MgO se prepara mediante descomposición a esta temperatura

Descomposición a 500°C después de 1 hora

Inicial Normalizado Peso % Final Normalizado Peso %

30

Figura 31 – Descom-posición en Tres Cámaras. Esta fi-gura ilustra un flujo-grama de proceso que pro-porciona paráme-

tros y resultados de una simulación utilizando software Aspen Plus. En esta forma, el calor procedente del gas combustible frío (cámara 1), el calor procedente del reactor de disolución del mineral (cámara 2) y el gas natural externo (cámara 3) se utilizan como fuentes de calor. Este flujograma de proceso ilustra un proceso en tres cámaras para la descomposición a Mg(OH)Cl. Se calienta a la primera cámara mediante gas combus-tible a 200ºC para proporciona algo de calor inicial de ~8,2% del calor total requerido; la segunda cámara depende del calor recuperado a partir del reactor de disolución del mineral para suministrar 83% del calor requerido para la descomposición de la cual 28% procede de la reacción de ácido clorhídri-co/silicato mineral y 55% de la condensación y formación del ácido clorhídrico; y finalmente la tercera cámara que utiliza gas natural como una fuente externa del calor restante que es 8,5% del calor total. El CO2 procede de una planta combinada de gas natural y potencia de ciclo, de modo que se dispone de muy poco calor procedente de dicha planta para impulsar la re-acción de descomposición

Figura 32 – Descomposición en Cuatro Cámaras. Esta figura ilustra un flujograma de proceso que ofrece parámetros y resultados a partir de una simulación de proceso utilizando software Aspen Plus. En esta forma, se utilizan como fuentes de calor al calor procedente del gas combustible frío (cámara 1), calor procedente del vapor adicional (cámara 2), calor procedente del reactor de disolución de mineral

31

(cámara 3) y gas natural externo (cámara 4). Este flujograma ilustra un proceso de cuatro cámaras para la descomposición de Mg(OH)Cl; la primera cámara proporciona 200ºC de gas combustible para proporcio-nar algo de calor inicial de ~8,2% del calor total requerido; la se-gunda cámara proporciona calor en la forma de vapor adicional que es 0,8% del calor total requerido; la tercera cámara depende del calor recuperado a partir del reactor de disolución de mineral para pro-porcionar 83% del calor requerido para la descomposición; de esa ci-fra 28% corresponde a la reacción de ácido clorhídrico/silicato mi-neral y 55% corresponde a la condensación y formación de ácido clorhídrico y, finalmente, la cuarta cámara que utiliza gas natural como una fuente externa del calor restante que es 8,0% del calor to-tal. El CO2 procede de una planta combinada de gas natural y potencia de ciclo, de modo que se dispone de muy poco calor procedente de di-cha planta para impulsar a la reacción de descomposición

32

Figura 33 – Descomposición en Cuatro Cámaras. Esta figura ilustra un flujograma de proceso que ofrece parámetros y resultados a partir de una simulación de proceso utilizando software Aspen Plus. En esta forma, se utilizan como fuentes de calor al calor procedente del re-actor de disolución de mineral (cámara 1) y gas natural externo (cámara 2). Este flujograma ilustra un proceso de dos cámaras para la descomposición a Mg(OH)Cl; la primera cámara depende del calor recuperado a partir del reactor de disolución de mineral para pro-porcionar 87% del calor requerido para la descomposición; de esa ci-fra 28% corresponde a la reacción de ácido clorhídrico/silicato mi-neral y 59% corresponde a la condensación y formación de ácido clorhídrico y la segunda cámara que utiliza gas natural como una fuente externa del calor restante que es 13% del calor total. El CO2 procede de una planta combinada de gas natural y potencia de ciclo, de modo que se dispone de muy poco calor procedente de dicha planta para impulsar a la reacción de descomposición

33

Figura 34 – Descomposición en Dos Cámaras. Esta figura ilustra un flujograma de proceso que ofrece parámetros y resultados a partir de una simulación de proceso utilizando software Aspen Plus. En esta forma, se utilizan como fuentes de calor al calor procedente del re-actor de disolución de mineral (cámara 1) y gas combustible caliente procedente de la planta de gas natural en ciclo abierto (cámara 2). Este flujograma ilustra un proceso de dos cámaras para la descompo-sición a Mg(OH)Cl; la primera cámara depende del calor recuperado a partir del reactor de disolución de mineral para proporcionar 87% del calor requerido para la descomposición; de esa cifra 28% corres-ponde a la reacción de ácido clorhídrico/silicato mineral y 59% co-rresponde a la condensación y formación de ácido clorhídrico y la segunda cámara que utiliza gas combustible caliente como una fuente externa del calor restante que es 13% del calor total. El CO2 procede de una planta de potencia de gas natural en ciclo abierto y, por lo tanto, se dispone de bastante calor procedente de dicha planta en la forma de gas combustible a 600ºC para impulsar a la reacción de des-composición

Temperatura (C) Presión (psia) Vel. Flujo de Masa (ton/año) Vel. Flujo de Vol. (gal/min) Vel. Flujo Molar (mol/seg) Fracción de Vapor Dotación (PM) Q Dotación (PM)

Decantador

Reciclaje 1

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La Figura 35 ilustra un flujograma de un reactor Auger que puede ser utilizado para la reacción de descomposición de sal, incluyendo la descomposición de MgCl2·6H2O a M(OH)Cl o MgO. Tales reactores pueden comprender calentamiento interno para el uso eficiente del calor, aislamiento externo para el uso eficiente del calor, un mecanismo de tornillo para un trans-porte adecuado de sólidos (cuando el sólido está presente), adecuada ventilación para la extracción de HCl. Tales reacto-res han sido utilizados para preparar ~1,8 kgs de ~90% de Mg(OH)Cl

Hacia el recipiente de recolección

Embudo de entrada

Sello de aleta

Sello de aleta

Cojinete

Acopla-miento

Calentador de Cartucho

Salida

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La Figura 36 ilustra el índice de optimización para dos tandas separadas en la fabricación de Mg(OH)Cl utilizando un reactor Auger. El índice de optimización = % de conversión x % de efi-ciencia

Porcentaje de Eficiencia

Porcentaje de conversión

Índice de optmización de MgOHCl

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La Figura 37 ilustra un flujograma de proceso de un modelo As-pen que simula un Proceso de CaSiO3-Mg(OH)Cl

DERRE-TIDOR de Roca

Decantador 2

Vapor HCl

COLUMNA DE ABSORCIÓN

COMBUST GAS RESIDUAL

Mezclador

RECICLAJE

DECANTADOR LECHADA Aire

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La Figura 38A-I ilustra un flujograma de proceso que proporciona parámetros y resultados de una simulación utilizando software Aspen Plus. La reacción es la recolección de CO2 a partir de gas combusti-ble utilizando materias primas baratas, CaSiO3, CO2 y agua para for-mar SiO2 y CaCO3. Se utiliza calor para lograr la descomposición de MgCl2·6H2O a fin de formar Mg(OH)Cl. Luego, el Mg(OH)Cl reacciona con H2O para formar MgCl2 y Mg(OH)2. Se regula la cantidad de H2O para favorecer la formación de Mg(OH)2 sólido y MgCl2 acuoso (que se reci-cla al primer reactor para iniciar el proceso nuevamente). Luego, el Mg(OH)2 reacciona con solución saturada de CaCl2/H2O y CO2 a partir del gas combustible para formar CaCO3 que se filtra desde la corrien-te. Se recicla al MgCl2 formado hacia el primer reactor para iniciar el proceso nuevamente. A, es un diagrama general del proceso. B-I son ampliaciones sobrepuestas del diagrama general ilustrado en A

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La Figura 39A-I ilustra un flujograma de proceso que propor-ciona parámetros y resultados de una simulación utilizando software Aspen Plus. La reacción neta es la recolección de CO2 a partir de gas combustible utilizando materias primas bara-tas, CaSiO3, CO2 y agua para formar SiO2 y CaCO3. Se utiliza calor para lograr la descomposición de MgCl2·6H2O a fin de for-mar Mg(OH)Cl. Luego, el Mg(OH)Cl reacciona con H2O para formar MgCl2 y Mg(OH)2. Se regula la cantidad de H2O para favorecer la formación de Mg(OH)2 sólido y MgCl2 acuoso (que se recicla al primer reactor para iniciar el proceso nuevamente). Luego, el Mg(OH)2 reacciona con solución saturada de CaCl2/H2O y CO2 a partir del gas combustible para formar CaCO3 que se filtra desde la corriente. Se recicla al MgCl2 formado hacia el pri-mer reactor para iniciar el proceso nuevamente. A, es un dia-grama general del proceso. B-I son ampliaciones sobrepuestas del diagrama general ilustrado en A

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Regreso

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Traducción oficial hecha por Jimena Escobar Uribe, traductora e intérprete

oficial según resolución No. 0369 de 1995 del Ministerio de Justicia, del

documento expedido en Estados Unidos de América correspondiente a un

documento de cesión otorgado a favor de la sociedad SKYONIC

CORPORATION, domiciliada en Austin, Texas, Estados Unidos de América.

__________________________________________________________________________________

PATENTE

ARCHIVO No. JOJO.P0019US

CESIÓN

POR UNA CONTRAPRESTACIÓN ONEROSA, el recibo, suficiencia y adecuación

de la cual son reconocidos por medio del presente, los suscritos, por medio

del presente:

VENDEN, CEDEN Y TRANSFIEREN a SKYONIC CORPORATION (el

“Cesionario”), con domicilio de negocios en 1221South MoPac Expressway,

Oficina 340, Austin, Texas 78746, la totalidad del derecho, título e interés para

los Estados Unidos y todos los países extranjeros en y sobre cualquiera y todas

las mejoras que se encuentran reveladas en la solicitud para Título de Patente

de los Estados Unidos con número de serie 13/739.456, la cual fue presentada

el 11 de enero de 2013, y es titulada “SECUESTRO DE DIÓXIDO DE

CARBONO QUE INVOLUCRA PROCESOS TERMOLÍTICOS A BASE DE DOS

SALES”, la cual reivindica prioridad de la Solicitud Provisional de los Estados

Unidos No. 61/585.597, dicha solicitud y todas las solicitudes divisionales,

continuaciones, sustituciones, renovaciones, reexpediciones y todas las demás

solicitudes para patente que han sido o vayan a ser presentadas en los Estados

2

Unidos y en todos los países extranjeros sobre cualquiera de dichas mejoras;

todas las patentes originales y reexpediciones que han sido o vayan a ser

presentadas en los Estados Unidos y en todos los países extranjeros sobre

cualquiera de dichas mejoras; y específicamente incluyendo el derecho de

presentar solicitudes extranjeras bajo las disposiciones de cualquier convenio

o tratado y reivindicar prioridad con base en dicha solicitud en los Estados

Unidos;

AUTORIZAMOS Y SOLICITAMOS a la autoridad encargada de hacer

otorgamientos, expedir cualquiera y todas las patentes de los Estados Unidos

y extranjeras para dichas mejoras al Cesionario;

GARANTIZAMOS Y NOS COMPROMETEMOS a que ninguna cesión,

otorgamiento, hipoteca, licencia u otro acuerdo que afecte los derechos y la

propiedad traspasados por medio del presente ha sido llevada a cabo y no se

llevará a cabo a nombre de otros por parte de los suscritos, y que la totalidad

del derecho para traspasar los mismos según ha sido expresado en el presente

es de posesión de los suscritos;

ACORDAMOS que cuando nos lo sea solicitado y a costa del Cesionario, con el

fin de llevar a cabo de buena fe la intención y el propósito de esta cesión, los

suscritos ejecutaremos todas las solicitudes divisionales, continuaciones,

sustituciones, renovaciones, reexpediciones y todas las demás solicitudes de

patente sobre cualquiera y todas dichas mejoras; ejecutaremos todos los

juramentos legales, las declaraciones, las cesiones, los poderes y otros

documentos; comunicaremos al Cesionario todos los hechos conocidos por

los suscritos en relación con dichas mejoras y la historia de las mismas; y en

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general haremos todo lo posible que el Cesionario considere deseable para

otorgar el título sobre dichas mejoras al Cesionario, y para asegurar, mantener

y hacer valer la protección de patente adecuada para dichas mejoras;

PARA SER VINCULANTE para los herederos, asignatarios, representantes y

sucesores de los suscritos y se extiende a los sucesores, asignatarios y

nominados del Cesionario.

La cesión de dicha invención tiene vigencia desde lo más temprano entre (1) la

fecha de ejecución mostrada a continuación o (2) la fecha de presentación de

la primera de dichas solicitudes de patentes que ha presentada.

Firma: Firmado por firma ilegible

Nombre: Joe David Jones

Fecha: 5/1/2013

Estado de Texas

Condado de Travis

Ante mí, la suscrita autoridad, en este día 1 de mayo de 2013 personalmente

compareció Joe Davis Jones, conocido por mí como la persona cuyo nombre

se encuentra suscrito al instrumento anterior y reconoció ante mí que él/ella

ejecutó el mismo como un acto libre para los fines y por la consideración que

se encuentran expresados en el mismo.

Firmado por firma ilegible

Notario o Funcionario Consular

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Sello: Michelle Lynn Priestley, notario público, Estado de Texas, mi comisión

termina el 24 de noviembre de 2014.

Firma: Firmado por firma ilegible

Nombre: Al Yablonsky

Fecha: 4/18/2013

Estado de Texas

Condado de Travis

Ante mí, la suscrita autoridad, en este día 18 de abril de 2013 personalmente

compareció Al Yablonsky Jones, conocido por mí como la persona cuyo

nombre se encuentra suscrito al instrumento anterior y reconoció ante mí que

él/ella ejecutó el mismo como un acto libre para los fines y por la

consideración que se encuentran expresados en el mismo.

Firmado por firma ilegible

Notario o Funcionario Consular

Sello: Michelle Lynn Priestley, notario público, Estado de Texas, mi comisión

termina el 24 de noviembre de 2014.

FULBRIGHT & JAWOSKI L.L.P.

98 San Jacinto Boulevard, Oficina 1100

Austin, Texas 78701

solicitud provisional para patente de invención de los

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