Procedimientos y dispositivos para reducir contaminantes peligrosos del aire.

Un procedimiento de reducción de la contaminación generada por una fuente de combustión

, comprendiendo el procedimiento:

poner en contacto una corriente de fluido que comprende óxidos de azufre y dióxido de carbono que sale de la fuente de combustión con un material sólido sustancialmente seco formado mezclando un componente de escoria que tiene uno o más compuestos de silicato reactivos con un componente aglutinante, en el que el componente de escoria está presente en el material sólido sustancialmente seco a 80 a 97 % en peso en base seca y el componente aglutinante está presente a 3 a 20 % en peso en base seca, y el componente de escoria comprende dióxido de silicio a una cantidad mayor o igual a 25 % en peso y, antes de poner en contacto con la corriente de fluido, tiene una temperatura de menos de 316 ºC, y en el que los óxidos de azufre presentes en la corriente de fluido se retiran después del contacto con una eficacia de retirada mayor o igual a 70 % en comparación con la cantidad inicial de óxidos de azufre presente en la corriente de fluido antes del contacto, y el dióxido de carbono presente en la corriente de fluido se retira después del contacto con una eficacia de retirada mayor o igual a 20 % en comparación con la cantidad inicial de dióxido de carbono presente en la corriente de fluido antes del contacto, en el que opcionalmente la puesta en contacto reduce adicionalmente la cantidad de al menos un contaminante adicional seleccionado del grupo consistente en: monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, clorofluorocarburos, ácido clorhídrico, material particulado, compuestos orgánicos volátiles, compuestos en aerosol, mercurio, plomo, amoniaco y ozono.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2008/077049.

Solicitante: C-Quest Technologies International LLC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 2830 S.W. 43rd Street Cape Coral FL 33914 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: COMRIE, DOUGLAS, C..

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS,... > Composiciones absorbentes o adsorbentes sólidas... > B01J20/20 (conteniendo carbono libre; conteniendo carbono obtenido por procesos de carbonización (carbón activo C01B 31/08))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > APARATOS DE COMBUSTION; PROCESOS DE COMBUSTION > RETIRADA O TRATAMIENTO DE LOS PRODUCTOS O RESIDUOS... > Colocación de dispositivos para el tratamiento de... > F23J15/02 (de purificadores, p. ej. para la eliminación de materiales nocivos (purgadores para residuos sólidos F23J 3/04))

PDF original: ES-2526721_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimientos y dispositivos para reducir contaminantes peligrosos del aire 5 CAMPO Y ANTECEDENTES

[1] La presente divulgación se refiere a procesos de rebaja de emisiones y, en particular, a procesos y dispositivos que capturan los contaminantes del aire de corrientes efluentes de fuente de combustión.

[2] Las afirmaciones en esta sección proporcionan simplemente Información de antecedentes relacionados con la presente divulgación y no pueden constituir técnica anterior.

[3] Muchos procesos industriales emplean una fuente de combustión durante la operación, incluyendo calderas, hornos de cocción, hornos e incineradoras. Dichas fuentes de combustión generan típicamente una

variedad de contaminantes peligrosos del aire, dependiendo de los tipos de combustibles quemados, los materiales procesados, el diseño del quemador y otros parámetros operativos. Los contaminantes peligrosos del aire (CPA) comunes liberados por fuentes de combustión incluyen óxidos de azufre, óxidos nitrosos, dióxido de carbono, monóxido de carbono, ácido clorhídrico, clorofluorocarburos, material particulado, compuestos orgánicos volátiles, compuestos en aerosol, mercurio, plomo, amoniaco, ozono y similares. Se usan diversos sistemas de control de la 2 contaminación del aire para reducir uno más de dichos contaminantes del aire después de que salgan de la fuente de combustión los gases efluentes o de combustión. Muchos de dichos dispositivos de control de la contaminación del aire requieren mucha energía, altas temperaturas, un gran capital y gastos de mantenimiento. El documento WO 27/16372 da a conocer procedimientos y sistemas para capturar y/o reducir el dióxido de carbono presente en una corriente de fluido efluente industrial que contiene dióxido de carbono. Se pone en contacto con la corriente de 25 fluido efluente un material lavador que comprende un primer componente, un segundo componente (distinto del primer componente) y preferiblemente agua. El primer componente comprende una fuente de óxido de calcio y una fuente de iones de metal alcalino. El segundo componente comprende una escoria que tiene uno o más compuestos de silicato reactivos. El documento JP 52-5985 da a conocer un proceso en seco para la retirada simultánea de NOx y SOx usando escoria como adsorbente. El documento US 3.72.754 da a conocer un proceso para el 3 atrapamiento y recuperación del gas dióxido de azufre.

SUMARIO

[4] La presente invención proporciona un procedimiento según la reivindicación 1 y un sistema según la 35 reivindicación 11. Se definen realizaciones adicionales de la invención en las reivindicaciones dependientes.

[5] En diversos otros aspectos, la divulgación proporciona procedimientos de reducción de emisiones de óxidos de azufre y dióxido de carbono de corrientes efluentes generadas por fuentes de combustión estacionarias (por ejemplo, calderas, incineradoras), hornos de cemento, hornos de cal, hornos de hierro y hornos de acero. De

esta manera, diversos aspectos de la divulgación proporcionan un medio eficaz para retirar emisiones de óxidos de azufre y dióxido de carbono, controlando por tanto las emisiones de gases de efecto invernadero mientras se recicla adicionalmente al menos un subproducto industrial, y preferiblemente múltiples subproductos, formando un producto útil

[6] Resultarán evidentes áreas de aplicabilidad adicionales a partir de la descripción proporcionada en la presente memoria. Debería entenderse que la descripción y ejemplos específicos se pretenden solo con fines de ilustración, y no pretenden limitar el alcance de la presente divulgación.

DIBUJOS

[7] Los dibujos descritos en la presente memoria son solo con fines de ilustración y no se pretende que limiten el alcance de la presente divulgación en modo alguno.

La Figura 1 es una ilustración esquemática de una realización de la presente divulgación que muestra un sistema de 55 rebaja de emisiones con un reactor de lecho empaquetado;

la Figura 2 es una ilustración esquemática de la realización mostrada en la Figura 1, que muestra una vista en sección pardal de la cámara del reactor interno que tiene una pluralidad de partículas sólidas dispuestas en un lecho;

la Figura 3 es un diagrama de flujo de proceso ejemplar para un procedimiento de reducción de uno o más contaminantes peligrosos del aire de una fuente de combustión con un sistema de rebaja de la contaminación según ciertas realizaciones de la divulgación, que se trata entonces con un dispositivo de control de la contaminación del 5 aire;

la Figura 4 es un diagrama de flujo de proceso ejemplar para un procedimiento de reducción de uno o más contaminantes peligrosos del aire de una fuente de combustión, que se trata en primer lugar con un dispositivo de control de la contaminación del aire y se trata entonces con un sistema de rebaja de la contaminación según ciertas 1 realizaciones de la divulgación; y

la Figura 5 es una ilustración esquemática de una realización de la presente divulgación que muestra un sistema de rebaja de emisiones con un reactor de lecho empaquetado que tiene una cámara activa y una cámara inactiva.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

[8] En diversos aspectos, las enseñanzas de la divulgación proporcionan un proceso para reducir o capturar uno o más contaminantes gaseosos del aire presentes en una corriente de fluido efluente generada por una fuente de combustión. En ciertas realizaciones, la corriente de fluido comprende un gas y/o vapor, pero puede tener

también sólidos y/o líquidos arrastrados, tales como partículas, gotitas liquidas y/o aerosoles arrastrados. En diversos aspectos, la corriente de fluido es una corriente efluente o una corriente de escape generada en una fuente de combustión asociada a un proceso industrial. La presente divulgación proporciona un material sólido que retira eficazmente uno o más contaminantes de la corriente efluente en fase gaseosa. El material sólido se forma mezclando un componente de escoria con un componente aglutinante. En ciertos aspectos, se mezcla 25 adicionalmente agua con el componente de escoria y el componente aglutinante, formando el material sólido en forma peletizada. En diversos aspectos, el material sólido está en forma de una pluralidad de partículas sólidas o aglomerados. El mezclado del componente de escoria, los componentes aglutinantes y opcionalmente agua forma una partícula aglomerada que, en ciertos aspectos, es amorfa y porosa. Se pasa la corriente efluente a través de un reactor que contiene las partículas sólidas y el contacto entre la corriente efluente y el material sólido retira uno o 3 más contaminantes del aire. En ciertos aspectos, el uno o más contaminantes que son retirados se seleccionan del grupo consistente en: óxidos de azufre (SOx) (incluyendo SO2, SO, SO3 y similares), óxidos de nitrógeno (NOx) (incluyendo NO, NO2 y similares) y dióxido de carbono (CO2). En ciertos aspectos, las partículas sólidas de los sistemas de rebaja de la contaminación de la presente divulgación retiran adicionalmente contaminantes del aire adicionales tales como monóxido de carbono (CO), ácido clorhídrico (HCI), clorofluorocarburos (CFC), material 35 particulado (MP), compuestos orgánicos volátiles (COV), compuestos en aerosol, mercurio (Hg), plomo (Pb), amoniaco (NH3), ozono (O3) y combinaciones y equivalentes de los mismos.

[9] Por tanto, de acuerdo con la presente divulgación, se proporciona un material sólido particulado para uso en procedimientos de reducción de la cantidad de contaminante presente en la corriente de fluido efluente que

contiene contaminante. El material particulado sólido comprende un componente de escoria y un componente aglutinante. El material particulado sólido se forma... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento de reducción de la contaminación generada por una fuente de combustión, comprendiendo el procedimiento:

poner en contacto una corriente de fluido que comprende óxidos de azufre y dióxido de carbono que sale de la fuente de combustión con un material sólido sustancialmente seco formado mezclando un componente de escoria que tiene uno o más compuestos de silicato reactivos con un componente aglutinante, en el que el componente de escoria está presente en el material sólido sustancialmente seco a 8 a 97 % en peso en base seca y el componente 1 aglutinante está presente a 3 a 2 % en peso en base seca, y el componente de escoria comprende dióxido de silicio a una cantidad mayor o igual a 25 % en peso y, antes de poner en contacto con la corriente de fluido, tiene una temperatura de menos de 316 °C, y en el que los óxidos de azufre presentes en la corriente de fluido se retiran después del contacto con una eficacia de retirada mayor o igual a 7 % en comparación con la cantidad inicial de óxidos de azufre presente en la comente de fluido antes del contacto, y el dióxido de carbono presente en la 15 corriente de fluido se retira después del contacto con una eficacia de retirada mayor o igual a 2 % en comparación con la cantidad inicial de dióxido de carbono presente en la corriente de fluido antes del contacto, en el que opcionalmente la puesta en contacto reduce adicionalmente la cantidad de al menos un contaminante adicional seleccionado del grupo consistente en: monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, clorofluorocarburos, ácido clorhídrico, material particulado, compuestos orgánicos volátiles, compuestos en aerosol, mercurio, plomo, amoniaco 2 y ozono.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, que comprende adicionalmente monitorizar la cantidad de óxidos de azufre en la corriente de fluido antes y después de la puesta en contacto.

3. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el componente aglutinante comprende uno o más

materiales seleccionados del grupo consistente en: cemento Portland, clínker de cemento, melaza, goma guar y almidón, y el componente de escoria comprende uno o más materiales seleccionados del grupo consistente en: escoria de carbono, escoria de alto horno enfriada con aire, escoria de alto horno granulada, escoria de alto horno granulada molida, escoria de alto horno expandida y/o peletizada, escoria de acero de horno de oxígeno básico, 3 escoria de acero de horno de reverbero y escoria de acero de horno de arco eléctrico, y el material sólido sustancialmente seco comprende adicionalmente un tercer componente que comprende una fuente de óxido de calcio y una fuente de iones de metal alcalino.

4. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el material sólido sustancialmente seco

comprende una pluralidad de partículas que tienen un tamaño de diámetro medio de partícula de ,25 mm a 12 mm, y la puesta en contacto ocurre en un reactor de lecho empaquetado que contiene el material sólido sustancialmente seco, en el que el reactor tiene una presión diferencial medida desde la entrada del reactor de lecho empaquetado a la salida del reactor de lecho empaquetado menor o igual a 25 Pa.

5. El procedimiento según la reivindicación 1, que comprende adicionalmente reciclar la corriente de

fluido para una puesta en contacto adicional después de la puesta en contacto inicial, proporcionando la retirada adicional de óxidos de azufre.

6. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la relación de componente de escoria a 45 componente aglutinante en el material sólido sustancialmente seco es de 6:1 a 99:1 en base seca.

7. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el mezclado comprende adicionalmente mezclar agua con el componente de escoria y el componente aglutinante.

8. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la temperatura es mayor o igual a 135 °C y

menor o igual a 232 °C, y la eficacia de retirada de óxidos de azufre después de la puesta en contacto es mayor o igual a 8 %.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que se introduce la corriente de fluido que sale de la

fuente de combustión en un reactor de lecho empaquetado, teniendo el reactor al menos una cámara que comprende partículas del material sólido sustancialmente seco que tiene un tamaño de diámetro medio de partícula de ,25 a 12 mm, que se forman mezclando el componente de escoria con el componente aglutinante, y se pone en contacto la corriente de fluido con las partículas sólidas sustancialmente secas en el reactor.

1. El procedimiento según la reivindicación 9, en el que la corriente de fluido comprende adicionalmente

óxidos de nitrógeno y el nivel de óxidos de nitrógeno en la corriente de fluido que sale del reactor es 2 % menor que el nivel de óxidos de nitrógeno inicial en la corriente efluente que entra en el reactor.

11. Un sistema de rebaja de la contaminación que comprende:

un reactor de lecho empaquetado que tiene una entrada para recibir una corriente efluente generada en una fuente de combustión que comprende óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno y dióxido de carbono, presentes en la corriente efluente a una cantidad inicial, y una salida, teniendo el reactor al menos una cámara que comprende una pluralidad 1 de partículas sólidas sustancialmente secas que tienen un tamaño de diámetro medio de partícula de ,25 a 12 mm, en el que las partículas sólidas sustancialmente secas se forman mezclando un componente de escoria que tiene uno o más compuestos de silicato reactivo con un componente aglutinante, caracterizado porque la cámara tiene un volumen para proporcionar suficiente tiempo de residencia para proporcionar una eficacia de retirada de óxido de azufre mayor o igual a 7 % en comparación con la cantidad inicial de óxidos de azufre presente en la corriente 15 efluente, una eficacia de retirada de dióxido de carbono mayor o igual a 2 % en comparación con la cantidad inicial de dióxido de carbono presente en la corriente efluente y una eficacia de retirada de óxidos de nitrógeno mayor o igual a 2 % en comparación con la cantidad inicial de óxidos de nitrógeno presente en la corriente efluente, y porque el componente de escoria está presente en las partículas sólidas sustancialmente secas a 8 a 97 % en peso en base seca, el componente aglutinante está presente a 3 a 2 % en peso en base seca y el componente de 2 escoria comprende dióxido de silicio a una cantidad mayor o igual a 25 % en peso.

12. El sistema de rebaja de la contaminación de la reivindicación 11, en el que el reactor de lecho empaquetado comprende dos o más cámaras y una válvula de derivación, en el que durante la operación una de las dos cámaras es una cámara activa que recibe la corriente efluente y contiene un primer cartucho desechable que

comprende una pluralidad de partículas sólidas sustancialmente secas y la otra de las dos cámaras es una cámara inactiva que contiene un segundo cartucho desechable que comprende una pluralidad de partículas sólidas sustancialmente secas, desviando la válvula de derivación la corriente efluente de la cámara inactiva.

13. El sistema de rebaja de la contaminación de la reivindicación 11, en el que el componente de escoria 3 comprende escoria de acero inoxidable y el componente aglutinante comprende cemento Portland y/o clínker de

cemento.