El solvente de captura de carbono acumula más sólidos y se degrada más rápido que el solvente del tratamiento de gas natural, porque el gas de combustión arrastra oxígeno, NOx, SO₂ y polvo al absorbedor junto con el CO₂. Controlar esos sólidos con un filtro de velas cerrado en el circuito de solvente pobre reduce la frecuencia de regeneración (reclaiming), la carga del rehervidor y el coste de reposición de solvente.
¿Qué contamina el solvente en una planta de captura de carbono?
El solvente de captura se contamina con lo que aporta el gas de combustión y con lo que el propio solvente genera al degradarse. El gas de combustión trae sólidos finos, como cenizas volantes de calderas de carbón, polvo de horno de plantas de cemento y arrastres de la desulfuración de gases, junto con oxígeno, NOx y SO₂ residual. El gas de horno de cemento es una de las alimentaciones de captura más difíciles: su carga de polvo es mayor que la de una central eléctrica y varía con el crudo y el combustible.
El oxígeno provoca la degradación oxidativa de la amina, mientras que el SO₂ y los NOx forman sales termoestables. La degradación hace el solvente más corrosivo, y la corrosión añade partículas finas al circuito.
Estos contaminantes se tratan de dos maneras. Las sales termoestables y la mayoría de los productos de degradación están disueltos y se eliminan mediante regeneración (reclaiming). La filtración elimina los sólidos en suspensión: polvo, productos de corrosión y precipitados. Como los sólidos en suspensión estabilizan la espuma, ensucian intercambiadores de calor y rellenos y contribuyen a la corrosión, un circuito con un mal control de sólidos necesita regeneración con más frecuencia.
¿Cómo afecta la contaminación del solvente a la eficiencia de captura y al consumo de energía?
La contaminación aumenta el consumo de energía, altera la operación e incrementa el consumo de solvente. A medida que se acumulan productos de degradación y sales termoestables, la capacidad de carga cíclica disminuye y la planta debe hacer circular más solvente o regenerarlo con más intensidad para mantener la tasa de captura. La carga del rehervidor sube, y el vapor del rehervidor es uno de los mayores costes de operación en la captura con aminas. Los sólidos en suspensión favorecen la formación de espuma en el absorbedor y el stripper y ensucian el intercambiador de calor pobre/rico, lo que reduce el caudal o provoca paradas no planificadas.
Cada campaña de regeneración y cada cambio de filtro también retira solvente del circuito. Las mezclas de solvente más nuevas y resistentes a la degradación cuestan más que la MEA convencional, por lo que la forma en que un filtro descarga sus sólidos importa tanto como lo que retiene.
¿Qué filtros se utilizan en el lavado con aminas y la captura de carbono?
Las plantas de captura usan tres tipos de filtro en una corriente lateral del solvente pobre: filtros de cartucho, filtros de velas con precapa y descarga de torta seca, y filtros de velas retrolavables con descarga en lodo. A menudo les siguen un lecho de carbón activado y una etapa de pulido.
Los filtros de cartucho son adecuados para unidades pequeñas y tareas de pulido. A escala de captura, con polvo en el gas de combustión, los elementos se cargan rápidamente, cada cambio obliga a abrir un recipiente de solvente degradado y cada elemento usado se convierte en residuo contaminado.
El filtro de velas FUNDABAC® está diseñado para corrientes con mucho polvo, como el gas de combustión de calderas de carbón y hornos de cemento, y para DAC. Los sólidos forman una torta sobre velas filtrantes verticales y, a una presión diferencial definida, un ciclo de soplado inverso con gas descarga la torta en seco por la válvula inferior. La precapa y la dosificación de coadyuvante (body feed) absorben cargas de sólidos altas y variables, y la filtración patentada del volumen residual (heel volume filtration) minimiza el solvente que queda en el recipiente.
El filtro de velas CONTIBAC® está diseñado para el procesamiento ininterrumpido en DAC a gran escala y en circuitos continuos de postcombustión. Sus elementos se retrolavan in situ con gas o filtrado, y la descarga continua de sólidos mantiene el procesamiento del solvente sin interrupciones, incluso durante los ciclos de regeneración. Los sólidos salen como un lodo concentrado, lo que mantiene baja la pérdida de solvente.
Ambos son recipientes a presión totalmente cerrados con control PLC o DCS y no se abren durante la operación normal, de modo que los operadores no manipulan solvente degradado ni elementos usados. La misma arquitectura está bien establecida en el tratamiento de gas natural, como explicamos en nuestro artículo sobre la filtración en el endulzamiento de gas con aminas.
| Parámetro | Filtro de velas FUNDABAC® | Filtro de velas CONTIBAC® |
|---|---|---|
| Más adecuado para | Corrientes con mucho polvo, alta pureza de sólidos | Clarificación y espesamiento continuos |
| Modo de operación | Por lotes / semicontinuo | Continuo / semicontinuo |
| Medio filtrante | Precapa y body feed, fibras sintéticas | Elementos retrolavables, regenerados in situ |
| Lavado de torta | Sí, con menor pérdida de solvente y de líquido de lavado | No aplica |
| Pérdida de solvente | Minimizada por la filtración patentada del volumen residual | Minimizada por la descarga de lodo concentrado |
| Descarga de sólidos | Torta seca | Lodo concentrado |
| Mantenimiento | Medio reemplazado cada 1 a 3 años en captura con mucho polvo | Los elementos retrolavables prolongan la vida del filtro |
La elección suele depender del emplazamiento. La torta seca conviene a plantas que envían los sólidos a vertedero o incineración, mientras que la descarga en lodo conviene a plantas que pueden enviar una corriente concentrada a un tratamiento posterior.
¿En qué se diferencia la filtración en la captura directa del aire?
En DAC, la recuperación del solvente determina el coste por tonelada. Los sistemas DAC hacen circular grandes volúmenes de solvente en relación con el CO₂ que recuperan y, en lugar de polvo de gas de combustión, el circuito acumula sales precipitadas, productos de degradación y partículas finas en bajas concentraciones. El filtro debe clarificar corrientes diluidas durante campañas largas con una intervención mínima. DrM ha suministrado filtros CONTIBAC® para captura directa del aire en Estados Unidos, que eliminan los sólidos precipitados del circuito de solvente.
Escalar la captura de carbono con un control de sólidos probado
Más de 80 filtros DrM están en operación en endulzamiento de gas y captura de carbono en Europa, Oriente Medio, el norte de África, Asia y Norteamérica, desde plantas piloto hasta DAC a escala comercial. A medida que la captura llega al cemento, el acero y la valorización energética de residuos, los gases de combustión tienen más polvo y los solventes son más caros, y el control de sólidos se convierte en una decisión de la fase de diseño. Las unidades piloto y de laboratorio permiten probar una separación con el propio solvente de la planta antes de invertir a escala completa.
Puntos clave
- El gas de combustión arrastra oxígeno, NOx, SO₂ y polvo al absorbedor, por lo que el solvente de captura se degrada más rápido que el del tratamiento de gas.
- El gas de horno de cemento es una de las alimentaciones de captura más difíciles por su carga de polvo alta y variable.
- La regeneración elimina las sales termoestables disueltas. La filtración elimina los sólidos en suspensión que causan espuma, ensuciamiento y corrosión.
- El filtro de velas FUNDABAC® es adecuado para corrientes con mucho polvo: precapa y body feed, descarga de torta seca y medio reemplazado cada 1 a 3 años.
- El filtro de velas CONTIBAC® es adecuado para circuitos continuos y DAC: retrolavado in situ y descarga de lodo concentrado.
- Más de 80 filtros DrM están en operación en endulzamiento de gas y captura de carbono en cinco regiones.
Preguntas frecuentes
¿La filtración elimina las sales termoestables del solvente de captura de carbono?
No. Las sales termoestables están disueltas y se eliminan mediante regeneración (reclaiming) u otras etapas de purificación del solvente. La filtración elimina sólidos en suspensión como el polvo del gas de combustión, los productos de corrosión y los precipitados. Un buen control de sólidos reduce la frecuencia necesaria de regeneración, pero no la sustituye.
¿Es adecuada la filtración con velas para la captura de carbono en plantas de cemento?
Sí. El gas de horno de cemento contiene más polvo que la mayoría de los gases de combustión de centrales eléctricas, y su carga varía con el crudo y el combustible, por lo que el filtro de solvente debe tolerar cargas de sólidos altas y fluctuantes. La filtración con velas con precapa y body feed está diseñada para este servicio, y la descarga de torta seca mantiene el polvo retirado fuera del circuito de solvente sin generar cartuchos usados.
¿De qué materiales se fabrican los filtros de velas para captura de carbono?
Los recipientes están disponibles en acero al carbono, distintos grados de acero inoxidable, titanio, aleaciones de alto contenido en níquel y fibra de vidrio, con revestimientos como caucho duro, PVDF, PFA, ECTFE y esmalte. Los medios filtrantes incluyen PP, PVDF, PTFE, PPS, PEEK, PE, UHMWPE y SS 316L, seleccionados según el solvente y la temperatura de operación.
¿Se puede probar un filtro con nuestro propio solvente antes de comprarlo?
Sí. DrM ofrece unidades piloto y de laboratorio FUNDABAC® y CONTIBAC® para pruebas in situ o externas en condiciones reales de proceso, de modo que el rendimiento pueda confirmarse con el solvente real de la planta antes de una inversión a escala completa.
