METODO PARA REDUCIR LAS EMISIONES DE SOX DE UNA PLANTA DE FABRICACION DE CEMENTO CLINKER Y DICHA PLANTA.

Un método para reducir las emisiones de SOx de una planta de fabricación de cemento clinker mediante el cual se precalienta y se quema harina de cemento en bruto en una planta que comprende un horno (7) y un precalentador de ciclones (1) que tiene varias fases de ciclón (2,

3, 4) incluyendo una fase de ciclón del extremo superior y una próxima a la del extremo superior, en el que materia sólida que contiene el catalizador se introduce en el precalentador de ciclones (1) y se dirige hacia abajo a través del precalentador (1) al horno (7), caracterizado porque

- el catalizador está en forma de un compuesto de cloruro y/o una mezcla de varios compuestos de cloruro, que tiene la propiedad de que estará presente en forma sólida o fundida en la zona del precalentador en la que se forma SO2 y, de este modo, debe ser eficaz y estar en forma vaporizada en el horno, se introduce en el precalentador (1) en su fase de ciclón del extremo superior o próxima a la del extremo superior (2, 3),

- una cantidad parcial de chorro de gas de escape del horno que contiene el catalizador en forma vaporizada se extrae del horno (7),

- el chorro de gas de escape extraído se enfría, de modo que el catalizador esté presente en forma sólida,

- se separa materia sólida del chorro de gas de escape enfriado, y

- al menos parte de la materia sólida separada que contiene el catalizador es recirculada para una nueva introducción en el precalentador (1)

Método para reducir las emisiones de SO_x de una planta de fabricación de cemento clinker y dicha planta.

La presente invención se refiere a un método para reducir las emisiones de SO_x de una planta de fabricación de cemento clinker, mediante el cual se precalienta y se quema harina de cemento en bruto en una planta que comprende un horno y un precalentador de ciclones que tiene varias fases de ciclón incluyendo una fase del extremo superior y una próxima a la del extremo superior, en el que materia sólida que contiene el catalizador es introducida en el precalentador de ciclones y dirigida hacia abajo a través del precalentador (1) al horno.

La invención también se refiere a una planta para realizar el método y que comprende un horno y un precalentador de ciclones que tiene varias fases de ciclón incluyendo una fase del extremo superior y una próxima a la del extremo superior, en el que materia sólida que contiene el catalizador es introducida en el precalentador de ciclones.

Las plantas del tipo mencionado anteriormente de fabricación de cemento clinker se conocen de forma general en la bibliografía.

Las emisiones de SO₂ a partir de dichas modernas plantas de horno de fabricación de cemento clinker es normalmente relativamente baja debido a que el azufre contenido en la entrada de combustible para el horno y para cualquier calcinador está combinado muy eficazmente en forma de sulfato que se descarga del horno embebido en el clinker. Sin embargo, puede producirse cierta emisión desde el precalentador si las materias primas utilizadas contienen sulfuro como es el caso en los minerales que aparecen frecuentemente pirita y marcasita.

La razón para esto es que la pirita, FeS₂, se descompone en el precalentador a temperaturas de aproximadamente 550ºC de acuerdo con la ecuación:

(1)FeS₂ = FeS + S

con lo que posteriormente el S evaporado se convierte inmediatamente, mediante quemado, en SO₂. La FeS es algo más resistente y alcanza la zona de calcinación antes de quemarse, y el SO₂ generado de este modo se combina posteriormente con CaO de manera similar al producido a partir del combustible. Esto ocurre de acuerdo con la ecuación de reacción:

(2)SO₂ + CaO + 1/2O₂ = CaSO₄

En caso de que haya un contenido de pirita en las materias primas, existe el riesgo de que aproximadamente la mitad del contenido de azufre pueda escapar en forma de SO₂.

Para reducir el alcance de dicho cualquier escape de SO₂, es una práctica conocida introducir un absorbente en forma de CaO, Ca(OH)₂ u otro componente básico en algún punto en el precalentador, de modo que el SO₂ pueda combinarse en forma de sulfito:

(3)CaO + SO₂ = CaSO₃

En una fase posterior del proceso, el sulfito se convertirá en sulfato.

Una desventaja significativa de este método conocido es que implica el uso de una cantidad excedente de absorbente, lo que hace al método relativamente costoso, particularmente si el absorbente que se está usando debe adquirirse de una fuente externa.

Del documento WO 93/10884 se conoce un método mediante el cual gases de escape que contienen polvo cargado de CaO se extraen de una ubicación cercana al calcinador y se dirigen a la ubicación en el precalentador en la que debe tener lugar la absorción de SO₂. El método funciona, pero requiere una cantidad excedente bastante sustancial de CaO, reduciendo de este modo en parte la eficacia del precalentador como unidad de intercambio de calor.

La Solicitud de Patente Danesa Nº PA 1999 00867 proporciona un método mejorado mediante el cual harina de cemento en bruto calcinada se extrae, se apaga y se tritura antes de introducirla en el precalentador. Sin embargo, este método también tiene la desventaja de la reducida eficacia del precalentador como unidad de intercambio de calor.

El documento DE 195 11 304 A1 describe un intercambiador de calor de ciclones, también llamado precalentador de ciclones, para calentar polvo en bruto a medida que se introduce en el horno de cemento clinker. Una cámara de lecho fluidizado de reflujo está instalada en la parte superior del intercambiador de calor de ciclones de un horno de cemento clinker. El polvo en bruto se introduce en la cámara mediante un silo intermedio, y el polvo parcialmente calcinado, que se ha extraído del fondo del intercambiador de calor, se enfría y/o hidrata y recicla de vuelta como reactivo, principalmente CaO, a la cámara de lecho fluidizado. Catalizadores típicos en la producción de cemento, tales como óxido de hierro y sulfato de hierro, pueden añadirse al reactivo reciclado para aumentar la reducción de las emisiones de SO₂. El gas procedente del horno se pasa hacia arriba a través de de una serie de ciclones y entra en la cámara desde la parte inferior y sale a partir de salidas y pasa a los ciclones en la parte superior del precalentador.

El objetivo de la presente invención es proporcionar un método, así como una planta de fabricación de cemento clinker, por medio del cual se consigue una reducción barata y eficaz de las emisiones de SO_x sin conllevar una reducción digna de mención de la eficacia del precalentador.

Esto se consigue mediante un método del tipo mencionado en la introducción, y que se caracteriza porque

Por la presente, se obtiene una reducción eficaz de las emisiones de SO₂. La razón para esto es la sorprendente observación de que los compuestos de cloruro y/o una mezcla de varios compuestos de cloruro que tienen las propiedades mencionadas anteriormente con respecto al punto de fusión y al punto de ebullición promoverán la reacción de forma catalítica, de acuerdo con la ecuación

(3)CaO + SO₂ = CaSO₃

y promoverá, además, la reacción:

(4)CaCO₃ + SO₂ = CaSO₃ + CO₂

De este modo, sorprendentemente, se ha demostrado que es posible catalizar que SO₂ reaccione con carbonato cálcico CaCO₃, que, como tal, constituye aproximadamente el 80% de las materias primas. Puesto que un reactivo, concretamente CaCO₃, está presente en grandes cantidades, la reducción de SO₂ puede realizarse sin uso alguno de productos químicos ajenos y, además, debe suponerse que la reacción, y por lo tanto la reducción de SO₂, es aproximadamente completa.

La planta para realizar el método de acuerdo con la invención se caracteriza porque comprende un sistema de derivación que comprende medios para extraer un chorro parcial de gas de escape que contiene vapor de catalizador del horno, medios para enfriar el chorro de gas de escape extraído para hacer que el catalizador se solidifique, medios para separar materia sólida del chorro de gas de escape enfriado, y medios para recircular al menos una parte de la materia sólida separada que contiene el catalizador para una nueva introducción en el precalentador en su fase de ciclón del extremo superior o próxima a la del extremo superior.

Características adicionales de la planta serán evidentes a partir de la descripción...

1. Un método para reducir las emisiones de SO_x de una planta de fabricación de cemento clinker mediante el cual se precalienta y se quema harina de cemento en bruto en una planta que comprende un horno (7) y un precalentador de ciclones (1) que tiene varias fases de ciclón (2, 3, 4) incluyendo una fase de ciclón del extremo superior y una próxima a la del extremo superior, en el que materia sólida que contiene el catalizador se introduce en el precalentador de ciclones (1) y se dirige hacia abajo a través del precalentador (1) al horno (7), caracterizado porque

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el catalizador se introduce por separado en el precalentador (1).

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el catalizador se mezcla con las materias primas, preferentemente en la planta de procesamiento de materia prima (21), y se introduce en el precalentador (1) mezclado con las materias primas.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la materia sólida separada que contiene el catalizador que se recircula para una nueva introducción, se mezcla con las materias primas en la planta de procesamiento de materia prima (21).

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque se añade catalizador fresco.

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el catalizador comprende uno o más compuestos de cloruro tales como CaCl₂, KCl, NaCl, MnCl₂ y FeCl₃.

7. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el catalizador tiene su punto de fusión a menos de 550ºC a una presión de 1 atmósfera.

8. Una planta para realizar el método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende un horno (7) y un precalentador de ciclones (1) que tiene varias fases de ciclón (2, 3, 4) incluyendo una fase de ciclón del extremo superior y una próxima a la del extremo superior, en la que se introduce materia sólida que contiene el catalizador en el precalentador de ciclones (1), caracterizada porque comprende un sistema de derivación que comprende medios (14) para extraer un chorro parcial de gas de escape que contiene vapor de catalizador del horno, medios (15,16) para enfriar el chorro de gas de escape extraído para hacer que el catalizador se solidifique, medios (17) para separar materia sólida del chorro de gas de escape enfriado y medios (20 y 8a) para recircular al menos una parte de la materia sólida separada que contiene el catalizador para una nueva introducción en el precalentador (1) en su fase de ciclón del extremo superior o próxima a la del extremo superior (2, 3).