Un sistema de enfriamiento para enfriar y/o limpiar en particular gases metalúrgicos,

que son guiados a favor de la corriente con un líquido que contiene ácido, en particular ácido sulfúrico, que comprende: una entrada (51) de gas, a través de la cual se suministran gases desde la parte superior, un canal anular (55) que se extiende en torno a la circunferencia interior de una porción superior (52) del Venturi y que comprende una pared interna (57) de rebose sobre la cual el líquido que contiene ácido puede fluir a la porción superior (52) del Venturi, y boquillas laterales (58) proporcionadas por debajo del canal anular (55) para introducir líquido adicional con contenido de ácido, en el que el diámetro interno (D1) de la porción superior (52) del Venturi es mayor que el diámetro interno (D2) de la entrada (51) de gas, y en el que el canal anular (55) está abocardado hacia la parte superior

Campo de la invención

La presente invención versa acerca de un sistema de enfriamiento para enfriar y posiblemente para limpiar en particular gases metalúrgicos, que son guiados a favor de la corriente con un líquido que contiene ácido, en particular ácido sulfúrico, que comprende una entrada de gas, a través de la cual se suministran gases desde la parte superior, un canal anular que se extiende en torno a la circunferencia interior de una porción superior del Venturi sobre cuya pared interna de rebose el líquido que contiene ácido fluye a la porción superior del Venturi, y que comprende boquillas laterales proporcionadas por debajo del canal anular a través de las cuales se introduce líquido adicional con contenido de ácido.

Los sistemas de enfriamiento se usan, por ejemplo, para enfriar y, en parte, también para limpiar gases que contienen SO2, según se obtienen en los procesos metalúrgicos durante la fundición de los metales. Cuando los gases que contienen SO2 son usados subsiguientemente para producir ácido sulfúrico, deben ser liberados de los sólidos y de impurezas antes de entrar en la zona de contacto de la fábrica de ácido sulfúrico. Tras separar en buena medida el contenido de polvo, por ejemplo en separadores de polvo, precipitadores electrostáticos y similares, se lleva a cabo un lavado del gas en un sistema de enfriamiento, por ejemplo en lavadores de flujo radial. En el sistema de enfriamiento, los gases se enfrían hasta un grado tal en el que son adecuados para la maquinaria sucesiva, y son limpiados en parte. Las impurezas restantes son absorbidas en parte en el ácido sulfúrico y separadas de la corriente de gas.

El enfriamiento y el lavado simultáneo de gases calientes es conocido, por ejemplo, por el documento US 6 019 818, en el cual se hacen pasar los gases calientes, como el dióxido de azufre, a través de una columna de relleno, que comprende una entrada para el líquido de enfriamiento/lavado y una entrada para el líquido de riego de las paredes. El líquido de riego de las paredes es suministrado por encima de la entrada del gas del canal de llamas inyectando tangencialmente el líquido en una balda circular horizontal. Desde dicha balda el líquido rebosa y proporciona un riego uniforme de la pared con un flujo continuo de líquido formado al desbordarse del borde de la balda.

El documento US 4 469 493 da a conocer un procedimiento y un aparato para la purificación de gases que contienen impurezas sólidas y gaseosas, en los que el gas es introducido por medio de una tubería en un Venturi, en el que se pone en contacto con un líquido de lavado introducido a través de una boquilla principal. Boquillas adicionales de agua direccionadas tangencialmente aclaran el cono superior y toda la superficie interna del Venturi, formando con ello una película delgada de agua desde la parte superior a la inferior y manteniendo limpia la superficie interior de la camisa exterior. Esta agua de aclarado fluye a una balda y, a continuación, al Venturi.

En un sistema convencional 1 de enfriamiento, según se muestra en la Fig. 1, la tapa 2 de la torre incluye boquillas 3 a través de las cuales se introduce, por ejemplo, ácido sulfúrico al 25%. El gas caliente, con contenido de SO2, que debe limpiarse es introducido a través de una entrada 4 de gas y es guiado a contracorriente hasta el ácido sulfúrico. Para poder resistir el ácido agotado, la torre de enfriamiento tiene un revestimiento 5 resistente al ácido. El material de este revestimiento se escoge en correspondencia a la respectiva exposición, y hay materiales que son, cada uno, particularmente adecuados para la exposición a condiciones secas/calientes o húmedas/frías. Lo que es siempre crítico aquí es la transición entre las porciones de pared expuestas solo a gas caliente seco o únicamente a ácido sulfúrico húmedo relativamente frío. En la realización mostrada en la Fig. 1, la zona marcada X en la entrada 4 de gas incluye reiteradamente porciones que, en ocasiones, están expuestas únicamente al gas caliente y después están expuestas a condiciones secas/calientes o, en ocasiones, se humedecen con ácido sulfúrico y después son expuestas a condiciones húmedas/frías. Esta exposición alternante lleva a un aumento del desgaste del revestimiento, de modo que este debe ser sustituido.

En realizaciones alternativas de la torre de enfriamiento, el gas que contiene SO2 es guiado a favor de la corriente con el ácido sulfúrico usado para enfriar y limpiar. Tal como se muestra en la Fig. 2, en la realización de una torre 10 de enfriamiento de tipo Venturi, el ácido sulfúrico es inyectado por medio de boquillas laterales 11 en el gas suministrado desde la parte superior. Por encima de las boquillas 11 se proporciona un tubo anular 12, a través del cual se pulveriza ácido adicional contra la pared de la porción del Venturi para humedecerla. Esto debería garantizar una clara separación entre zonas calientes/secas y húmedas/frías. Sin embargo, los problemas de corrosión llevan a una humectación no uniforme de la pared de la porción del Venturi y, por ende, a regiones indefinidas con porciones de la pared expuestas a condiciones tanto secas/calientes como húmedas/frías.

En la torre 20 de enfriamiento de tipo Venturi, como se muestra en la Fig. 3, la humectación de las porciones de la pared por encima de las boquillas laterales 21 se efectúa por medio de un conducto anular circunferencial 22 al cual se suministra ácido sulfúrico. El ácido sulfúrico fluye desde el conducto anular 22, por medio de una pared 23 de rebose, en la porción del Venturi de la torre 20 de enfriamiento, y humedece las paredes. A causa de los depósitos en el conducto anular 22 y debido a las turbulencias causadas por la corriente de gas con contenido de sólidos, aquí también puede ocurrir un desbordamiento no uniforme, que puede llevar a zonas del revestimiento expuestas alternativamente a condiciones secas/calientes y húmedas/frías.

El objetivo de la presente invención es lograr una película líquida uniforme en la pared del Venturi y una separación clara entre las zonas secas/calientes y húmedas/frías en la porción del Venturi, para mejorar con ello la durabilidad de las torres de enfriamiento.

Según la presente invención, se proporciona un sistema de enfriamiento que comprende las características de la reivindicación 1.

Las realizaciones preferidas son evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes.

Por medio de la invención, el gas que fluye desde la parte superior por medio de la entrada de gas no afecta el rebose del líquido que contiene ácido, en particular ácido sulfúrico, desde el canal anular, de modo que la pared periférica de la porción del Venturi puede ser mojada de manera uniforme con ácido sulfúrico. Esto garantiza una clara separación entre zonas del revestimiento de la pared en la proximidad de la entrada de gas, que están expuestas únicamente a condiciones secas y calientes, y las zonas procedentes del canal anular, que están expuestas únicamente a condiciones húmedas y frías. Por medio de una correspondiente selección de los materiales para el revestimiento de la torre de enfriamiento, la vida útil de la misma puede aumentar sustancialmente, de modo que puedan prolongarse los intervalos de servicio.

Sin embargo, tal como se muestra en las Figuras 2 y 3, las torres de enfriamiento conocidas de tipo Venturi tienen en común que la entrada de gas y la porción del Venturi anteriores a la garganta del Venturi tienen el mismo diámetro. Según se muestra en la Fig. 1, la torre 1 de enfriamiento de la realización, operada a contracorriente, también tiene un diámetro interno constante.

Según un aspecto preferido de la invención, el diámetro interno de la porción superior del Venturi es mayor que el diámetro interno de la entrada de gas en un 5 -15%, preferentemente en un 7 -10%. Esto garantiza que el ácido sulfúrico procedente del canal anular pueda fluir libremente por encima de la pared de rebose y pueda mojar de manera uniforme la pared de la porción del Venturi. Con un diámetro de la entrada de gas de, por ejemplo, 2.800 mm, resultó que era oportuno un aumento del diámetro interno de la porción del Venturi en 100 -500 mm, preferentemente en aproximadamente 300 mm.

Según la presente invención, el canal anular está abocardado hacia la parte superior. Esto permite un caudal elevado en la parte inferior del canal anular, lo que evita que los sólidos contenidos en el ácido sulfúrico se depositen en el conducto. Por otro lado, la expansión del canal anular en la porción...

1. Un sistema de enfriamiento para enfriar y/o limpiar en particular gases metalúrgicos, que son guiados a favor de la corriente con un líquido que contiene ácido, en particular ácido sulfúrico, que comprende:

una entrada (51) de gas, a través de la cual se suministran gases desde la parte superior, un canal anular (55) que se extiende en torno a la circunferencia interior de una porción superior (52) del Venturi y que comprende una pared interna (57) de rebose sobre la cual el líquido que contiene ácido puede fluir a la porción superior (52) del Venturi, y boquillas laterales (58) proporcionadas por debajo del canal anular (55) para introducir líquido adicional con contenido de ácido, en el que el diámetro interno (D1) de la porción superior (52) del Venturi es mayor que el diámetro interno (D2) de la entrada (51) de gas, y en el que el canal anular (55) está abocardado hacia la parte superior.

2. El sistema de enfriamiento según se reivindica en la reivindicación 1 caracterizado porque el diámetro interno (D1) de la porción superior (52) del Venturi es mayor que el diámetro interno (D2) de la entrada (51) de gas en del 5 al 15%, preferentemente del 7 al 90%.

3. El sistema de enfriamiento según se reivindica en la reivindicación 2 caracterizado porque el diámetro interno (D1) de la porción superior (52) del Venturi es mayor que el diámetro interno (D2) de la entrada (51) de gas en de 100 a 500 mm, preferentemente de aproximadamente 200 a 400 mm.

4. El sistema de enfriamiento según se reivindica en cualquier reivindicación precedente caracterizado porque la expansión del canal anular (55) se logra biselando la superficie exterior (60) de la pared (57) de rebose que da al canal anular (55).

5. El sistema de enfriamiento según se reivindica en cualquier reivindicación precedente caracterizado porque la anchura del canal anular (55) aumenta desde su extremo inferior hasta su extremo superior en del 100 al 200%, preferentemente aproximadamente el 150%.

6. El sistema de enfriamiento según se reivindica en cualquier reivindicación precedente caracterizado porque el borde superior (61) de la pared (57) de rebose está inclinada, preferentemente, de 20 a 70°, preferentemente de 30 a 60°, y normalmente aproximadamente 45°en la dirección del flujo del líquido que contiene ácido.

7. El sistema de enfriamiento según se reivindica en cualquier reivindicación precedente caracterizado porque se abre tangencialmente una pluralidad de aberturas (59) de entrada para el líquido que contiene ácido que van a parar al canal anular (55).

8. El sistema de enfriamiento según se reivindica en la reivindicación 7 caracterizado

5 porque las aberturas (59) de entrada están uniformemente distribuidas en torno a la circunferencia de la porción Venturi (52).

9. El sistema de enfriamiento según se reivindica en cualquier reivindicación precedente caracterizado porque las paredes del Venturi (50) en la proximidad de la entrada (51) de gas, del techo (54) del Venturi y del canal anular (55) están recubiertas con ladrillos de diferentes cualidades.

10. El sistema de enfriamiento según se reivindica en cualquier reivindicación precedente caracterizado porque la zona de la entrada (51) de gas está recubierta con ladrillo resistente a la temperatura, en particular ladrillo de carburo de silicio.

11. El sistema de enfriamiento según se reivindica en cualquier reivindicación precedente

15 caracterizado porque la zona del canal anular (55) está recubierta con ladrillo de carbono/grafito.

12. El sistema de enfriamiento según se reivindica en cualquier reivindicación precedente caracterizado porque la zona del techo (54) del Venturi y/o la zona de transición desde la entrada (51) de gas hasta el techo (54) del Venturi está recubierta con ladrillo de grafito.

13. El sistema de enfriamiento según se reivindica en cualquier reivindicación precedente caracterizado porque los ladrillos para el recubrimiento de las paredes de la entrada (51) de gas, del techo (54) del Venturi y del canal anular (55) están colocados con cemento o mortero de diferentes cualidades.