Un procedimiento de eliminación de mercurio a partir de un gas residual de combustión que contiene SOx y mercurio mediante el uso de un aparato para la eliminación de mercurio que incluye un aparato de oxidación catalítica en el cual se oxida el mercurio a cloruro de mercurio en la presencia de un catalizador sólido,

un aparato de desulfuración en húmedo para la eliminación de mercurio mediante el uso de una solución de absorción alcalina, y un aparato de control de temperatura para controlar la temperatura de reacción en la oxidación del mercurio metal a cloruro de mercurio, caracterizado porque comprende la oxidación del mercurio metal a cloruro de mercurio bajo la temperatura de reacción no superior a 300ºC en la presencia de un catalizador sólido, y la eliminación de mercurio mediante el uso de una solución de absorción alcalina, caracterizado porque el usado es un catalizador sólido preparado para permitir que al menos un tipo de especies activas seleccionadas entre el grupo constituido por Pt, Ru, Rh, Rd, Ir, V, W, Mo, Ni, Co, Fe, Cr, Cu y Mn esté soportado por un soporte constituido por al menos un tipo de un material seleccionado entre el grupo constituido por TiO2, SiO2, ZrO2, Al2O3, y WO3 y/o zeolita o un catalizador sólido preparado para permitir que al menos un tipo de un metal del grupo VIII seleccionado entre el grupo constituido por níquel, rutenio, rodio, paladio y platino, y un sulfato o un precursor del sulfato esté soportado por un soporte constituido por un hidróxido o un óxido de al menos un tipo de un metal del grupo IV seleccionado entre el grupo constituido por silicio, titanio y circonio y/o el hidróxido u óxido de aluminio, seguido de la estabilización del sistema catalítico resultante mediante secado en estufa

Campo técnico

La presente invención se refiere a un procedimiento y aparato para la eliminación de mercurio a partir de gas resi5 dual, particularmente, a un procedimiento y aparato para la eliminación de manera eficaz de mercurio metal a partir de un gas residual en un sistema de desulfuración de una gran cantidad de un gas residual.

Antecedentes de la técnica

Tal como es conocido en la técnica, trazas de substancias perjudiciales tales como mercurio están contenidas en el gas residual generado a partir de la combustión de carbón o de un aceite de hidrocarburo pesado y, en general, es 10 difícil eliminar estas trazas de substancias perjudiciales mediante el sistema de tratamiento del gas de humos disponible hasta la fecha. Se considera que el mercurio está presente en el gas residual en la forma de mercurio metal o de cloruro de mercurio (HgCl2). El cloruro de mercurio puede ser fácilmente absorbido en agua y, de esta forma, puede eliminarse, por ejemplo, una torre de absorción incluida en una planta de desulfuración. Sin embargo, la solubilidad del mercurio metal en agua es muy baja y, en consecuencia, el mercurio metal no es absorbido en la torre de absorción incluida en la planta de desulfuración, con el resultado de que el mercurio metal es probable que sea descargado en la forma de un vapor de mercurio metal al aire atmosférico a través de una chimenea. Con esta situación, en el pasado se ha usado un procedimiento de adsorción de carbón vegetal activado o un procedimiento de adsorción de hipoclorito sódico, como el procedimiento para la eliminación de mercurio metal (Hg).

Con respecto al procedimiento de adsorción de carbón vegetal activado, ha sido puesto ya en práctica el uso de un procedimiento de, por ejemplo, soplado de un polvo de carbón vegetal activado dentro de un gas residual para la recuperación de mercurio metal en un filtro de bolsa. Sin embargo, este procedimiento se usa principalmente para el tratamiento de un gas residual generado a partir una incineración de desperdicios y, en consecuencia, es costoso y no está adaptado para uso para el tratamiento de un gran volumen de gas residual generado, por ejemplo, a partir de una central eléctrica. En cuanto al procedimiento de adsorción de hipoclorito sódico, es conocido como un procedimiento en el que se agrega directamente un aditivo tal como hipoclorito sódico, por ejemplo, a un agua de enfriamiento para una torre de enfriamiento o a una solución de adsorción para una torre de absorción incluida en una planta de desulfuración, o al agua suministrada a, o que circula, en una máquina colectora de polvo eléctrico húmedo. Sin embargo, en cualquiera de estos casos, el aditivo se agrega al equipo principal de la planta de tratamiento de gas residual, con el resultado de que es posible que, dependiendo del tipo de aditivo, se deteriore la función esencial del equipo principal.

Por ejemplo, en el caso de usar el aditivo en una torre de enfriamiento, el aditivo se consume para la absorción de SOx. Además, puesto que el agua de enfriamiento tiene un valor de pH pequeño, el aditivo se consume en una gran cantidad para la descomposición de un agente oxidante. En el caso de usar el aditivo en una torre de absorción, el aditivo se consume para la absorción de SOx. Al mismo tiempo, se genera un compuesto peróxido o similar, que es 35 la substancia cuya descarga al aire se regula. Además, cuando se trata del caso de usar el aditivo en una máquina colectora de polvo eléctrico húmedo, el agua en circulación oxida y absorbe SOx de manera que se hace ácida, con el resultado de que el material metal es probable que sea corroído. Igualmente, debería señalarse que el procedimiento de absorción de hipoclorito sódico se usa principalmente para el tratamiento de una pequeña cantidad de un gas residual tal como un gas residual generado a partir de la incineración de desperdicios y, en consecuencia, no

40 está adaptado para uso en el tratamiento de una gran cantidad de un gas tal como un gas residual generado a partir de una central eléctrica.

Por otra parte, el mercurio metal es improbable que se disuelva en agua y, en consecuencia, es probable que pase a través de un aparato de desulfuración. Sin embargo, es posible eliminar el mercurio metal en un aparato de desulfuración si es posible hacer que el mercurio metal sea soluble en agua. Al llegar a dicha situación, es concebible usar

45 un aparato de desnitrificación cargado con un catalizador. En este caso, el mercurio metal se convierte sobre el catalizador en cloruro de mercurio que se disuelve fácilmente en agua con el fin de eliminar mercurio en un aparato de desulfuración en la etapa aguas abajo. En otras palabras se considera eficaz el uso de un procedimiento de tratamiento de gas de humos en el cual se inyecte en la etapa aguas arriba del aparato de desnitrificación, un agente de cloración tal como cloruro de hidrógeno, que sirva para convertir el mercurio metal en cloruro de mercurio.

50 Se ha encontrado que el mercurio metal se oxida a cloruro de mercurio sobre el catalizador en la presencia de HCl mediante la reacción (1) dada a continuación:

Hg + HCl + 1/2O2 → HgCl2 + H2O (1)

En el sistema de reacción que incluye el mercurio metal, la concentración de HCl en equilibrio es alta tal como se muestra en la Figura 3, y el cloruro de mercurio se vuelve más estable que el mercurio metal al bajar la temperatura.

Sin embargo, puesto que el catalizador de desnitrificación está dispuesto aguas arriba del calentador de aire (AH) y que la temperatura bajo la cual se usa el catalizador de desnitrificación está limitada de 300ºC a 950ºC, fue necesario agregar una cantidad excesivamente grande del agente de cloración tal como HCl al combustible que tiene un bajo contenido en Cl con el fin de permitir que se volviera estable el cloruro de mercurio. Sin embargo, si se agrega una cantidad excesivamente grande, el agente de cloración ocasiona la corrosión del humo y del aparato aguas abajo incluido en el sistema para enfrentarse al problema del acortamiento de la vida de la instalación de la planta. Igualmente, se genera un problema adicional de que el coste de la instalación se incrementa, dependiendo de la cantidad de inyección del agente de cloración.

Para ser más específicos, un calentador de aire, un colector de polvo, un calentador de gas (intercambiador de calor) y una torre de absorción de desulfuración están dispuestos en el orden mencionado sobre la etapa aguas abajo del aparato de desnitrificación. En particular, la corrosión y rotura del aparato están grandemente afectadas por el agente de cloración en el intercambiador de calor en el cual se lleva a cabo el enfriamiento. Igualmente, puesto que el agente de cloración entra también en la torre de desulfuración, la concentración de cloro en la solución de absorción se incrementa de manera que ocasiona un problema con respecto de la corrosión y rotura en la porción de metal de dentro de la torre de absorción de desulfuración. Además, si se incrementa la concentración de cloro en la torre de absorción de desulfuración, se genera un nuevo problema dado que se reduce el rendimiento de oxidación en la etapa de desulfuración o se reduce el propio rendimiento de desulfuración. En este caso, es posible que se reduzca el rendimiento del sistema entero. Además, con el incremento en la concentración de cloro, se incrementa la capacidad de espumación de la solución de absorción. En este caso, es posible que al incrementarse la pérdida de presión dentro de la torre de absorción se incremente la energía para operar la torre de adsorción de desulfuración.

La Patente de EE.UU. 6.136.281, describe un procedimiento para la recuperación de mercurio a partir de una corriente de gas de humos usando un aparato que comprende unos medios de canalización para dirigir el flujo del gas de humos, un nuevo substrato recubierto de metal como medio de oxidación para convertir Hg(0) a HgCl2 en un gas de humos que sale del horno de combustión y unos medios de depuración por lavado para eliminar del gas de humos el HgCl2 formado.

Divulgación de la invención

Un primer objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento de eliminación de mercurio de un gas residual, en el cual el mercurio metal se oxida a cloruro de mercurio mediante un catalizador sólido bajo una temperatura de reacción no superior a 300ºC, seguido de la eliminación del mercurio mediante el uso de una solución de absorción alcalina, haciendo posible, de... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de eliminación de mercurio a partir de un gas residual de combustión que contiene SOx y mercurio mediante el uso de un aparato para la eliminación de mercurio que incluye un aparato de oxidación catalítica en el cual se oxida el mercurio a cloruro de mercurio en la presencia de un catalizador sólido, un aparato de desulfuración en húmedo para la eliminación de mercurio mediante el uso de una solución de absorción alcalina, y un aparato de control de temperatura para controlar la temperatura de reacción en la oxidación del mercurio metal a cloruro de mercurio, caracterizado porque comprende la oxidación del mercurio metal a cloruro de mercurio bajo la temperatura de reacción no superior a 300ºC en la presencia de un catalizador sólido, y la eliminación de mercurio mediante el uso de una solución de absorción alcalina,

caracterizado porque el usado es

un catalizador sólido preparado para permitir que al menos un tipo de especies activas seleccionadas entre el grupo constituido por Pt, Ru, Rh, Rd, Ir, V, W, Mo, Ni, Co, Fe, Cr, Cu y Mn esté soportado por un soporte constituido por al menos un tipo de un material seleccionado entre el grupo constituido por TiO2, SiO2, ZrO2, Al2O3, y WO3 y/o zeolita o un catalizador sólido preparado para permitir que al menos un tipo de un metal del grupo VIII seleccionado entre el grupo constituido por níquel, rutenio, rodio, paladio y platino, y un sulfato o un precursor del sulfato esté soportado por un soporte constituido por un hidróxido o un óxido de al menos un tipo de un metal del grupo IV seleccionado entre el grupo constituido por silicio, titanio y circonio y/o el hidróxido u óxido de aluminio, seguido de la estabilización del sistema catalítico resultante mediante secado en estufa.

2. Un procedimiento de eliminación de mercurio a partir de un gas residual de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la temperatura para la reacción entre el gas residual de combustión y el catalizador sólido está controlada de manera que esté comprendida dentro de un intervalo de entre 60ºC y 200ºC.

3. Un procedimiento de eliminación de mercurio a partir de un gas residual de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la temperatura del gas residual de combustión en el orificio de entrada del aparato de oxidación catalítica y/o la concentración de mercurio metal o la concentración de cloruro de mercurio en el gas residual de combustión en el orificio de salida del aparato de oxidación catalítica se miden de manera tal que permiten al aparato de control de temperatura controlar la temperatura del gas residual de combustión en el orificio de entrada del aparato de oxidación catalítica en base a los valores medidos.

4. Un procedimiento de eliminación de mercurio a partir de un gas residual de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque la temperatura del gas residual de combustión en el orificio de entrada del aparato de oxidación catalítica y/o la concentración de mercurio metal o la concentración de cloruro de mercurio en el gas residual de combustión en el orificio de salida del aparato de oxidación catalítica se miden de manera tal que permiten al aparato de control de temperatura controlar la temperatura del gas residual de combustión en el orificio de entrada del aparato de oxidación catalítica en base a los valores medidos.

5. Un procedimiento de eliminación de mercurio a partir de un gas residual de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de control de temperatura incluyen al menos uno de unos medios de calentamiento que usan un calentador o vapor y unos medios de enfriamiento que usan un enfriador con el fin de controlar la temperatura del gas residual de combustión en el orificio de entrada del aparato de oxidación catalítica.

6. Un procedimiento de eliminación de mercurio a partir de un gas residual de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque los medios de control de temperatura incluyen al menos uno de unos medios de calentamiento que usan un calentador o vapor y unos medios de enfriamiento que usan un enfriador con el fin de controlar la temperatura del gas residual de combustión en el orificio de entrada del aparato de oxidación catalítica.

7. Un procedimiento de eliminación de mercurio a partir de un gas residual de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque los medios de control de temperatura incluyen al menos uno de unos medios de calentamiento que usan un calentador o vapor y unos medios de enfriamiento que usan un enfriador con el fin de controlar la temperatura del gas residual de combustión en el orificio de entrada del aparato de oxidación catalítica.

8. Un procedimiento de eliminación de mercurio a partir de un gas residual de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque los medios de control de temperatura incluyen al menos uno de unos medios de calentamiento que usan un calentador o vapor y unos medios de enfriamiento que usan un enfriador con el fin de controlar la temperatura del gas residual de combustión en el orificio de entrada del aparato de oxidación catalítica.

9. Un procedimiento de eliminación de mercurio a partir de un gas residual de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la temperatura del gas residual de combustión en el orificio de entrada del aparato de oxidación catalítica está controlada mediante el uso de unos medios de intercambio de calor que usan un calentador de gas.

10. Un procedimiento de eliminación de mercurio a partir de un gas residual de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque la temperatura del gas residual de combustión en el orificio de entrada del aparato de oxidación catalítica está controlada mediante el uso de unos medios de intercambio de calor que usan un calentador de gas.

11. Un procedimiento de eliminación de mercurio a partir de un gas residual de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque la temperatura del gas residual de combustión en el orificio de entrada del aparato de oxidación catalítica está controlada mediante el uso de unos medios de intercambio de calor que usan un calentador de gas.

12. Un procedimiento de eliminación de mercurio a partir de un gas residual de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la temperatura del gas residual de combustión en el orificio de entrada del aparato de oxidación catalítica está controlada mediante el uso de unos medios de intercambio de calor que usan un calentador de gas.

13. Un aparato para la eliminación de mercurio a partir de un gas residual, caracterizado porque comprende un aparato de oxidación catalítica en el cual el mercurio metal en un gas residual de combustión que contiene SOx y mercurio se oxida a cloruro de mercurio bajo la temperatura de reacción no superior a 300ºC en la presencia de un catalizador sólido, un aparato de desulfuración en húmedo para la eliminación de mercurio mediante el uso de una solución de absorción alcalina, un aparato de control de temperatura para controlar la temperatura de reacción en la oxidación del mercurio metal a cloruro de mercurio, y un catalizador sólido, caracterizado porque el usado es un catalizador sólido preparado para permitir que al menos un tipo de especies activas seleccionadas entre el grupo constituido por Pt, Ru, Rh, Rd, Ir, V, W, Mo, Ni, Co, Fe, Cr, Cu y Mn esté soportado por un soporte constituido por al menos un tipo de un material seleccionado entre el grupo constituido por TiO2, SiO2, ZrO2, Al2O3, y WO3 y/o zeolita o un catalizador sólido preparado para permitir que al menos un tipo de un metal del grupo VIII seleccionado entre el grupo constituido por níquel, rutenio, rodio, paladio y platino, y un sulfato o un precursor del sulfato esté soportado por un soporte constituido por un hidróxido o un óxido de al menos un tipo de un metal del grupo IV seleccionado entre el grupo constituido por silicio, titanio y circonio y/o el hidróxido u óxido de aluminio, seguido de la estabilización del sistema catalítico resultante mediante secado en estufa.

14. Un aparato para la eliminación de mercurio a partir de un gas residual de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque al menos uno de los medios de calentamiento que usan un calentador o vapor y unos medios de enfriamiento que usan un enfriador están dispuestos aguas arriba del aparato de oxidación catalítica.

15. Un aparato para la eliminación de mercurio a partir de un gas residual de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque un medio de intercambio de calor que usa un calentador de gas está dispuesto aguas arriba del aparato de oxidación catalítica.