Método de eliminación de dióxido de azufre de una corriente de gas de combustión.

Método de eliminación de SO2 de una corriente de gas de combustión que comprende SO2,

que comprende:

- proporcionar una fuente de trona;

- inyectar la trona en la corriente de gas de combustión, en la que la temperatura del gas de combustión está entre 315,6ºC (600ºF) y 482,2ºC (900ºF); y

- mantener la trona en contacto con el gas de combustión durante un tiempo suficiente para hacer reaccionar una parte de la trona con una parte del SO2 para reducir la concentración del SO2 en la corriente de gas de combustión.

Método de eliminación de dióxido de azufre de una corriente de gas de combustión

La presente invención se refiere a la purificación de gases, y más particularmente a un método de purificación de gases de combustión que contienen gases nocivos tales como SO2.

La inyección de sorbente seco (DSI, dry sorbent injection) se ha usado con una variedad de sorbentes para eliminar SOx y otros gases del gas de combustión. Sin embargo, en el pasado la DSI se ha realizado normalmente a temperaturas mucho menores de 24,42C (42F) porque el material de equipo, tal como medios de cámaras de filtros de sacos, no puede resistir temperaturas superiores. Por ejemplo, en el documento US 4555391 se da a conocer un proceso para eliminar SO2 de un gas de combustión, en el que se inyecta sorbente de sodio seco en el gas de combustión a una temperatura de aproximadamente 132C. Adicionalmente, muchos materiales sorbentes se sinterizan o funden a temperaturas cercanas o mayores de 24,42C (42F), lo que los hace menos eficaces en la eliminación de gases. Los productos de reacciones de muchos materiales sorbentes también se adhieren al equipo y conductos a temperaturas superiores, lo que requiere una limpieza frecuente del equipo de proceso. Para operar a estas temperaturas inferiores, los gases producidos en la combustión deben enfriarse a menudo antes de inyectarse el sorbente. Esto es una etapa de proceso extra indeseable.

De este modo, existe la necesidad de un método de inyección de sorbente que sea eficaz en la eliminación de gases de SOx a temperaturas elevadas.

En un aspecto, se proporciona un método de eliminación de SO2 de una corriente de gas de combustión que incluye SO2. El método incluye proporcionar una fuente de trona e inyectar la trona en la corriente de gas de combustión. La temperatura del gas de combustión está entre 315,62C (62F) y 482,22C (92F). La trona se mantiene en contacto con el gas de combustión durante un tiempo suficiente para hacer reaccionar una parte de la trona con una parte del SO2 para reducir la concentración del SO2 en la corriente de gas de combustión.

En otro aspecto, se proporciona un sistema para la eliminación de SO2 de una corriente de gas de combustión que incluye SO2. El sistema incluye una fuente de trona y una corriente de gas de combustión. El sistema también incluye un inyector para inyectar la trona en la corriente de gas de combustión. La temperatura del gas de combustión está entre 315,62C (62F) y 482,22C (92F). El sistema también incluye una zona para mantener la trona en contacto con el gas de combustión durante un tiempo suficiente para hacer reaccionar una parte de la trona con una parte del SO2 para reducir la concentración del SO2 en la corriente de gas de combustión.

Los párrafos anteriores se han proporcionado a modo de introducción general, y no pretenden limitar el alcance de las reivindicaciones siguientes. Las presentes realizaciones preferidas, junto con ventajas adicionales, se entenderán lo mejor como referencia a la siguiente descripción detallada tomada conjuntamente con los dibujos que se acompañan.

La figura 1 es una representación esquemática de una realización de un sistema de desulfuración de gas de combustión.

La figura 2 es un gráfico que muestra la eliminación de SO2 en % como función de la razón estequiométrica normalizada (NSR normalized stoichiometric ratio) para trona y bicarbonato de sodio.

La figura 3 es un gráfico que muestra la eliminación de SO2 en % como función de la temperatura del gas de combustión (en 2F) para una realización de un sistema de desulfuración de gas de combustión.

La figura 4 muestra una placa perforada de un precipitador electrostático tras el funcionamiento en una realización de un sistema de desulfuración de gas de combustión que usa trona.

La figura 5 muestra una placa perforada de un precipitador electrostático tras el funcionamiento en una realización de un sistema de desulfuración de gas de combustión que usa bicarbonato de sodio.

La invención se describe con referencia a los dibujos en los que se mencionan elementos similares mediante números similares. La relación y el funcionamiento de los diversos elementos de esta invención se entienden mejor mediante la siguiente descripción detallada. Sin embargo, las realizaciones de esta invención tal como se describen a continuación, son sólo a modo de ejemplo, y la invención no se limita a las realizaciones ilustradas en los dibujos.

La inyección de sorbente seco (DSI) se ha usado como alternativa de bajo coste a un sistema de depuración en seco o en húmedo por pulverización para la eliminación de SO2. En el proceso de DSI, el sorbente se almacena y se inyecta seco en el conducto de humos en el que reacciona con el gas de ácido. La presente invención proporciona un método de eliminación de SO2 de una corriente de gas de combustión que comprende SO2, preferiblemente inyectando un sorbente tal como trona en una corriente de gas de combustión para que reaccione con SO2. La trona es un mineral que contiene aproximadamente del 85-95% de sesquicarbonato de sodio (Na2C3-NaHC3-2H2). Un

enorme depósito de mineral trona se encuentra al suroeste de Wyoming cerca de Green River. Tal como se usa en el presente documento, el término trona incluye otras fuentes de sesquicarbonato de sodio. Sin embargo, se prefieren realizaciones en las que la fuente de sesquicarbonato es trona extraída. El término gas de combustión incluye el gas de escape de cualquier clase de proceso de combustión (incluyendo carbón, petróleo, gas natural o material de partida para vidrio por ejemplo). El gas de combustión incluye normalmente SO2 junto con otros gases de ácido tales como HCI, SO3 y NOx.

En la figura 1 se muestra una representación esquemática del proceso. El horno o cámara 1 de combustión se alimenta con una fuente 12 de combustible, tal como carbón, y con aire 14 para quemar la fuente 12 de combustible. Desde la cámara 1 de combustión, los gases producidos en la combustión se conducen a un intercambiador de calor o calentador 4 de aire. La salida del intercambiador de calor o calentador 4 de aire se conecta a un dispositivo 5 de recogida de material particulado. El dispositivo 5 de recogida de material particulado elimina las partículas producidas durante el proceso de combustión, tales como cenizas volantes, del gas de combustión antes de que se conduzca a la chimenea 6 de gases para la ventilación. El dispositivo 5 de recogida de material particulado puede ser un precipitador electrostático (ESP, electrostatic precipitator). También pueden usarse otros tipos de dispositivos de recogida de material particulado, tales como una cámara de filtros de sacos, para la eliminación de sólidos. La cámara de filtros de sacos contiene filtros para separar las partículas producidas durante el proceso de combustión del gas de combustión. Debido al tamaño de partícula relativamente pequeño usado en el proceso, la trona puede actuar como torta previa para filtración en los medios filtrantes de la cámara de filtros de sacos.

El sistema de eliminación de SO2 incluye una fuente de trona 3. La trona 3 tiene preferiblemente un tamaño de partícula medio de entre aproximadamente 1 micrómetros y aproximadamente 4 micrómetros, lo más preferiblemente entre aproximadamente 24 micrómetros y aproximadamente 28 micrómetros. La trona está preferiblemente en forma granular seca. Una fuente de trona adecuada es trona T-2®, que es un producto de mena de trona refinada mecánicamente disponible de Solvay Chemicals, Green River, WY. La trona T-2® contiene aproximadamente el 97,5% de sesquicarbonato de sodio y tiene un tamaño de partícula medio de aproximadamente 24-28 micrómetros. El sistema de eliminación de S2 también puede incluir un pulverizador 32 de molino de bolas, u otro tipo de molino, para disminuir y/o de otro modo controlar el tamaño de partícula de la trona in situ.

La trona se transporta desde la fuente 3 de trona al inyector 2. La trona puede transportarse neumáticamente o mediante cualquier otro método adecuado. La trona puede airearse fácilmente para la transferencia neumática. En la figura 1 se ilustra esquemáticamente un aparato para inyectar la trona o el sesquicarbonato de sodio. El aparato 2 de inyección de trona introduce la trona en la sección 42 del conducto de gases de combustión, que está dispuesto en una posición aguas arriba de la entrada de la cámara de filtros de sacos y aguas arriba del intercambiador 4 de calor, si está presente un intercambiador de calor o un precalentador. El sistema de inyección de trona se diseña preferiblemente para maximizar el contacto de la trona con el SOx en la corriente de gas de combustión. Puede usarse cualquier... [Seguir leyendo]

1. Método de eliminación de SO2 de una corriente de gas de combustión que comprende SO2, que comprende:

- proporcionar una fuente de trona;

- inyectar la trona en la corriente de gas de combustión, en la que la temperatura del gas de combustión está entre 315,62C (62F) y 482,22C (92F); y

- mantener la trona en contacto con el gas de combustión durante un tiempo suficiente para hacer reaccionar una parte de la trona con una parte del SO2 para reducir la concentración del SO2 en la corriente de gas de combustión.

2. Método según la reivindicación 1, en el que el tamaño de partícula medio de la trona es menor de aproximadamente 4 micrómetros.

3. Método según la reivindicación 1, en el que el tamaño de partícula medio de la trona es de entre aproximadamente 1 micrómetros y aproximadamente 4 micrómetros.

4. Método según la reivindicación 1, en el que el tamaño de partícula medio de la trona es de entre aproximadamente 24 micrómetros y aproximadamente 28 micrómetros.

5. Método según la reivindicación 1, en el que la temperatura del gas de combustión es mayor de 332,22C (632F).

6. Método según la reivindicación 1, en el que la temperatura del gas de combustión es mayor de 371,12C (72F).

7. Método según la reivindicación 1, en el que la temperatura del gas de combustión es menor de 426,72C (82F).

8. Método según la reivindicación 1, en el que la temperatura del gas de combustión es menor de 398,92C (752F).

9. Método según la reivindicación 1, en el que la temperatura del gas de combustión es de entre 371,12C (72F) y 398,92C (752F).

1. Método según la reivindicación 1, en el que la trona se inyecta a una velocidad con respecto a la velocidad de flujo del S2 para proporcionar una razón estequiométrica normalizada de sodio con respecto a azufre de entre aproximadamente 1, y 1,5.

11. Método según la reivindicación 1, en el que la trona se inyecta como material seco.

12. Método según la reivindicación 1 que comprende además moler la trona hasta un tamaño de partícula medio deseado en una ubicación cercana a la corriente de gas de combustión.

13. Método según la reivindicación 1 que comprende además recoger un producto de reacción de la trona y el SO2 en un precipitador electrostático.

14. Método según la reivindicación 1, en el que la corriente de gas de combustión comprende además SO3, que comprende además mantener la trona en contacto con el gas de combustión durante un tiempo suficiente para hacer reaccionar una parte de la trona con una parte del S3 para reducir la concentración del SO3 en la corriente de gas de combustión.

15. Método según la reivindicación 1 que comprende además ajustar la temperatura del gas de combustión aguas arriba de la trona para obtener la temperatura del gas de combustión deseada cuando se inyecta la trona.

16. Método según la reivindicación 15, en el que el ajuste comprende además introducir aire ambiente en la corriente de gas de combustión y monitorizar la temperatura del gas de combustión cuando se inyecta la trona.

17. Método según la reivindicación 15, en el que el ajuste comprende además controlar el flujo de un material a través de un intercambiador de calor en comunicación con el gas de combustión.