Captura de CO2 mediante absorción física usando líquidos iónicos

Abstract

RESUMEN: Durante la última década se ha demostrado a través de diversas evidencias experimentales que los líquidos iónicos (LIs) poseen propiedades termofísicas atractivas tales como volatilidades extremadamente bajas, una alta estabilidad térmica y conductividad iónica y una alta solubilidad de gases. Es en este último rubro donde el uso de un LI como solvente de separación de gases parece ser muy promisorio particularmente para la captura del dióxido de carbono (CO2) el cual ha demostrado ser altamente soluble en LIs a diferencia de otros gases. El presente trabajo muestra un estudio formal para la evaluación de algunos líquidos iónicos como solventes potenciales para la captura de CO2 en pre-combustión a nivel industrial; específicamente en plantas de GICC. Debido a que los modelos actuales con carácter predictivo representan de manera inadecuada la mayoría de las propiedades termofísicas y de transporte de los LIs fue necesario modelar cada una de las propiedades que son importantes al momento de simular el proceso de absorción. Como caso base de comparación se simulo una mezcla problema real que es tratada en una planta piloto en la estación eléctrica de GICC ELCOGAS en Puertollano España, el solvente utilizado actualmente en esta planta piloto es una solución de MDEA. Los resultados de la simulación arrojan como conclusiones importantes que a pesar que el CO2 presenta una solubilidad molar en los LIs superior a las soluciones de MDEA, la solubilidad del CO2 en base másica es mayor cuando se utilizan soluciones de MDEA en comparación con el uso de LIs, por otro lado, la velocidad de difusión del CO2 en los LIs es muy baja debido a su alta viscosidad repercutiendo en una baja cinética de absorción, requiriéndose por tanto altos volúmenes de LI para equiparar la remoción lograda con la amina. ABSTRACT: During the last decade it has been demonstrated through several experimental evidences that ionic liquids (LIs) have attractive thermophysical properties such as extremely low volatility, high thermal stability and ionic conductivity and high gas solubility. In this case, it is where the use of LI as a solvent for gas separation seems to be very promising particularly for capturing carbon dioxide (CO2) which has proved to be highly soluble in LIs in comparison to other gases. This work shows a formal study to evaluate some ionic liquids as potential solvents for CO2 capture in pre-combustion at industrial level, specifically in IGCC plants. Because of current models having a predictive character represent inadequately most of the thermophysical and transport properties of ILs, it was necessary to model each of these properties that are essential to successfully perform a simulation of the absorption process. A case study was considered and corresponds to a real mixture and absorption process simulated in this work; such a mixture is actually treated in an IGCC pilot plant at the power station ELCOGAS in Puertollano Spain. The solvent used in this pilot plant is a solution of MDEA. As important conclusions from the simulation results it was found that while the molar solubility of CO2 in the LIs is higher than the MDEA solutions, the mass solubility of CO2 is higher when MDEA solutions are used in comparison to the use of LIs; the latter is because of the diffusion rate of CO2 in the LIs is very low due to its high viscosity thus yielding a slow absorption kinetics. Therefore, high volumes of LI are needed to reach the same removal as that achieved with the use of amines.