Procedimiento para la separación de mercurio de gases de escape (7') de un proceso de producción de cemento,

sorbiéndose el mercurio en un sorbente y suministrándose el sorbente a un reactor de expulsión (12) que se hace funcionar con un gas portador (12), donde el sorbente se calienta a continuación a temperaturas de más de 250 ºC, de tal manera que el mercurio se expulsa del sorbente y se transfiere a la fase gaseosa, desempolvándose el gas enriquecido con mercurio del reactor de expulsión (12) a continuación a altas temperaturas en un equipo de desempolvamiento previo (14), tras lo cual una corriente parcial (18) del gas enriquecido y desempolvado de este modo se limpia en una etapa de sorción (Y) posterior, mientras que la corriente parcial restante se lleva en un sistema de transferencia de calor (23) de nuevo a la temperatura requerida para la expulsión del mercurio en el reactor de expulsión (12) y se suministra de nuevo como gas portador (13) al reactor de expulsión (12) .

Procedimiento e instalación para la separación de mercurio de gases de escape de un proceso de producción de cemento

La invención se refiere a un procedimiento y a una instalación para la separación de mercurio de gases de escape de un proceso de producción de cemento.

El mercurio es un metal pesado muy volátil que está presente de forma líquida incluso a temperaturas ambiente. El punto de ebullición del mercurio asciende a 357 ºC. Debido a estas propiedades, el mercurio se transfiere en procesos de combustión, tales como la producción de cemento, completamente al gas de humo y se emite a través de la chimenea. Durante la generación de clínker se introduce mercurio a través de materiales crudos y combustibles en el proceso.

La producción de clínker se realiza habitualmente en dos estados de funcionamiento, el funcionamiento compuesto y el directo. Después de abandonar el precalentador, el gas de humo cargado con polvo se conduce en el funcionamiento compuesto al molino para material crudo, donde se muele el material crudo y se seca mediante la energía térmica del gas de escape del horno. Después de la separación de la harina cruda en ciclones, el gas de humo se conduce a través de un filtro (filtro textil o electroestático) para el desempolvamiento. En el funcionamiento directo, el molino no se hace funcionar y el gas de escape del horno, después de un enfriamiento con aire o una inyección de agua a través de boquillas, se conduce directamente al filtro. El gas desempolvado llega a través de la chimenea a la atmósfera. Con ello, en el funcionamiento compuesto se separa en el filtro el polvo que se emite tanto desde el horno como a través del molino para material crudo. Por el contrario, en el funcionamiento directo en el filtro se separa solamente el polvo que procede del horno.

Debido a la condensación dependiente de la temperatura y la adsorción en la harina cruda y en el polvo del filtro se extraen del gas de humo en el funcionamiento compuesto grandes cantidades de mercurio, de tal manera que con frecuencia se pueden cumplir los valores límite legales existentes. La causa de esto es la buena sorción del mercurio en el área de secado de molienda que se debe al íntimo contacto gas-sólido, bajas temperaturas de aproximadamente 90 ºC y la generación de superficies muy grandes mediante la molienda muy fina de la harina cruda de cemento hasta diámetros de grano de menos de 100 !m. A este respecto, el mercurio se acumula tanto en la harina cruda de cemento que se separa en los ciclones de molino como en el polvo de filtro del filtro que durante el funcionamiento compuesto se expone a la fracción más fina del producto de molino terminado.

Esta sorción del mercurio en las partículas finas de la harina de piedra caliza conduce a una concentración del metal pesado en el sistema del horno, ya que el mercurio unido durante el proceso de combustión se vuelve a expulsar de la harina de piedra caliza para unirse de nuevo en el molino. Durante el tiempo de marcha del molino, con ello, aumenta la concentración de mercurio tanto en el gas de escape del horno delante del molino como en la harina cruda de cemento molida de forma terminada al igual que el polvo de filtro.

Si se desconecta el molino, el gas de escape enriquecido con mercurio después de un enfriamiento con aire o agua llega directamente a la instalación de filtro. La sorción de mercurio en el filtro se desarrolla claramente peor en comparación con la sorción en el molino. La causa de esto son las temperaturas claramente mayores de aproximadamente 120-180 ºC y el peor entremezclado de gas y sólido. Con ello, durante el funcionamiento directo se producen emisiones claramente mayores de mercurio y una descarga parcial del circuito de mercurio.

En la técnica de centrales eléctricas o en la combustión de residuos se usa para la separación de mercurio el procedimiento de corriente de arrastre. En este caso se inyectan a través de boquillas en el gas de humo sorbentes, tales como, por ejemplo, carbón activado, coque de horno de solera o mezclas de carbono/calcio. El mercurio se adsorbe en el sorbente y de este modo se separa a través del filtro de polvo posterior. Dependiendo de la temperatura del gas de humo puede requerirse un enfriamiento del gas de humo.

Un procedimiento de este tipo se describe, por ejemplo, en el documento DE 30 18 319 A1. A este respecto se inyecta a través de boquillas agua para el enfriamiento del gas de humo o una suspensión de calcio en el gas de humo para favorecer la sorción de mercurio en el polvo o en el calcio. El mercurio sorbido se retira del gas de humo con el polvo.

Este procedimiento no es suficiente en la industria cementera, ya que el sorbente se separaría junto con el producto de molino en un filtro y, con ello, no se podría eliminar el polvo. Ya que el polvo tiene que suministrarse de nuevo al proceso, con ello, no se produce una disminución de mercurio, sino una concentración en el proceso. La alternativa de colocar un filtro exclusivamente para la separación del sorbente del gas de humo ya limpiado de los polvos del proceso aumenta la complejidad de la instalación.

Por tanto, existe la necesidad de acondicionar el polvo de filtro en el funcionamiento compuesto y, dado el caso, el sorbente mezclado con el polvo de filtro que se insufló para mejorar la sorción en el filtro, es decir, liberar el mismo de su carga de mercurio, de tal manera que se pueda volver a suministrar la corriente de material al proceso de

producción sin causar al mismo tiempo un enriquecimiento del mercurio en el proceso.

En la solicitud de patente EP 0 272 465 A1 se representa un proceso para la separación de sólidos en un circuito. El medio portador (habitualmente aire) necesario puede transportarse en un circuito. En este caso se retiran constituyentes sólidos mediante separadores (ciclones y filtros de gas caliente) del proceso, después de que se hayan transferido las contaminaciones mediante expulsión térmica de los sólidos al gas portador. Los contaminantes se eliminan mediante condensación en una o varias torres de lavado posteriores y un separador del gas y, de este modo, se pasan de la fase gaseosa a la fase líquida.

Sin embargo, este procedimiento tiene la desventaja de que en el circuito de gas no existe una temperatura constante. De este modo se realizan el calentamiento con el fin de la liberación de contaminantes y el enfriamiento con el fin de la condensación de contaminantes en un circuito. La eliminación completa de sólidos en el circuito plantea además elevados requisitos económicos al filtro de gas caliente usado.

Por el documento US 2009/0193968 A1 se conoce un procedimiento adicional para la separación de mercurio durante la producción de cemento. En este caso se pone en contacto polvo de filtro que contiene mercurio en una zona de reacción con gases de escape calientes, pasándose el mercurio a la fase gaseosa. Después de la filtración del polvo se suministra al gas que contiene mercurio un sorbente, en el que se acumula el mercurio después del enfriamiento. En un filtro adicional se vuelve a filtrar finalmente el sorbente. El procedimiento trabaja con bajas concentraciones de mercurio en la fase gaseosa y volúmenes de construcción innecesariamente grandes de los separadores. El calentamiento y el enfriamiento posterior de todo el gas portador tampoco son adecuados energéticamente.

Por el documento DE 41 20 277 A1 se conoce además un procedimiento para la limpieza de gases de escape de instalaciones de hornos industriales.

A este respecto se separa mercurio de gases de escape de un proceso de producción de cemento, sorbiéndose el mercurio en un sorbente y suministrándose el sorbente a un reactor de expulsión que se hace funcionar con un gas portador, donde el sorbente a continuación se calienta a temperaturas de más de 250 ºC, de tal manera que el mercurio se expulsa del sorbente y se pasa a la fase gaseosa. El gas enriquecido con mercurio del reactor de expulsión se desempolva a continuación en un dispositivo de desempolvamiento previo y el gas enriquecido con mercurio y desempolvado se limpia en una etapa de sorción posterior.

En el documento EP 0 299 340 A1 se describe un procedimiento para la retirada de compuestos de metales pesados del polvo de filtro de instalaciones industriales mediante separación térmica al calentar el polvo de filtro en un recipiente de reacción hasta la temperatura de evaporación y al transportar los vapores de metal pesado formados... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la separación de mercurio de gases de escape (7') de un proceso de producción de cemento, sorbiéndose el mercurio en un sorbente y suministrándose el sorbente a un reactor de expulsión

(12) que se hace funcionar con un gas portador (12) , donde el sorbente se calienta a continuación a temperaturas de más de 250 ºC, de tal manera que el mercurio se expulsa del sorbente y se transfiere a la fase gaseosa, desempolvándose el gas enriquecido con mercurio del reactor de expulsión (12) a continuación a altas temperaturas en un equipo de desempolvamiento previo (14) , tras lo cual una corriente parcial (18) del gas enriquecido y desempolvado de este modo se limpia en una etapa de sorción (Y) posterior, mientras que la corriente parcial restante se lleva en un sistema de transferencia de calor (23) de nuevo a la temperatura requerida para la expulsión del mercurio en el reactor de expulsión (12) y se suministra de nuevo como gas portador (13) al reactor de expulsión (12) .

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que en el caso del sorbente se trata de polvo del proceso de producción de cemento, particularmente de harina cruda de cemento y/o polvo de horno.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el sorbente con el mercurio acumulado se separa en un filtro (8, 8a) y se suministra al reactor de expulsión (12) .

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el polvo contenido en el gas de escape sirve como primer sorbente para el mercurio y por que se añade un segundo sorbente (10) y el primer y el segundo sorbente con el mercurio acumulado se separan de forma conjunta en un filtro (8) y se suministran al reactor de expulsión.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que se inyecta en el gas de escape (7'a) detrás del filtro (8a) un segundo sorbente (10') , separándose el segundo sorbente con el mercurio acumulado en un segundo filtro (8b) y tratándose el primer sorbente separado (11a) y el segundo separado (11b) de forma independiente entre sí en el reactor de expulsión (12) .

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el gas de escape entre el reactor de expulsión (12) y la etapa de sorción (Y) posterior se suministra a un equipo de desempolvamiento, suministrándose el sorbente separado al proceso de producción de cemento o inyectándose de nuevo como sorbente en el gas de escape.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la necesidad de calor del reactor de expulsión (12) se realiza mediante extintores con gases de escape del proceso de producción de cemento.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el sistema de transferencia de calor (23) transfiere el calor de salida de gases de escape del proceso de producción de cemento indirectamente al gas portador (13) .

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la corriente parcial (18) retirada se desempolva y enfría.

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que se retira mercurio mediante adsorción en al menos un lecho fijo de carbón activado (22, 22') de la corriente parcial retirada.

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que se retira mercurio en la corriente de arrastre mediante adsorción en carbón activado (24) inyectado de la corriente parcial (18) retirada.

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la corriente parcial (18) limpiada en la etapa de sorción (Y) se devuelve completa o parcialmente al reactor de expulsión (12) o se elimina del circuito, compensándose la cantidad de gas portador no retornada para el reactor de expulsión (12) mediante aire de salida de proceso del proceso de producción de cemento y/o aire fresco.

13. Instalación para la realización del procedimiento para la separación de mercurio de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, con

a. un reactor de expulsión (12) que se puede exponer al sorbente (10) y que se puede hacer funcionar con un gas portador (13) ,

b. un equipo de desempolvamiento previo (14) para el desempolvamiento del gas enriquecido con mercurio del reactor de expulsión (12) ,

c. un equipo de separación (17) que está unido con el equipo de desempolvamiento previo (14) y que prevé dos salidas,

d. así como una etapa de sorción (Y) ,

estando unida una de las salidas del equipo de separación (17) con la etapa de sorción (Y) para el suministro de la corriente parcial (18) y la otra salida, a través de un sistema de transferencia de calor (23) con el reactor de expulsión (12) para retornar la corriente parcial restante como gas portador (13) .

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

Esta lista de referencias citadas por el solicitante es para conveniencia del lector. No forma parte del documento de la Patente Europea. Aunque se ha tenido mucho cuidado en la compilación de las referencias, no pueden exluirse errores u omisiones y la EPO declina responsabilidades por este asunto.

Documentos de patentes citadas en la descripción