Método para ablandar agua para uso en un lavador de gases.

Un método de tratamiento y/o ablandamiento de agua cruda para suministro a un lavador de gases SOx por vía húmeda acuosa,

no basado en calcio, comprendiendo el método:

recibir, en un tanque precipitador/cristalizador, al menos un suministro de cada uno de masa flocosa, agua cruda que contiene al menos iones de calcio e iones de magnesio, carbonato de sodio y lejía residual, en el que la lejía residual contiene iones sulfito solubilizados y se suministra a partir de una parte de la lejía residual generada por al menos un lavador de gases SOx por vía húmeda acuosa, no basado en calcio;

permitir que el al menos un suministro de cada uno de masa flocosa, agua cruda, carbonato de sodio, y lejía residual reaccionen entre sí en el tanque precipitador/cristalizador, en el que el tanque precipitador/cristalizador permite una reacción entre el agua cruda, el carbonato de sodio y la lejía residual;

recibir, en un tanque decantador/espesador que está en comunicación fluida con una salida del tanque precipitador/cristalizador, un fluido de salida procedente del tanque precipitador/cristalizador;

descargar, del tanque decantador/espesador, el agua tratada y/o ablandada para un lavador de gases SOx por vía húmeda acuosa, no basado en calcio.

Método para ablandar agua para uso en un lavador de gases Campo

La presente invención se refiere en general al campo del control de emisiones de calderas, calentadores, hornos, u otros dispositivos generadores de humos, o gases de combustión (por ejemplo, los ubicados en plantas generadoras, plantas procesadoras) y, en particular, a un método nuevo y útil para ablandar agua para uso en lavadores de gases SOx por vía húmeda acuosa, no basados en calcio.

Antecedentes

El azufre aparece en el ciclo de vida de la mayoría de las plantas y animales. La mayoría del azufre emitido a la atmósfera se origina en forma de sulfuro de hidrógeno procedente de la descomposición de materia orgánica. Estas emisiones se oxidan lentamente en dióxido de azufre (S02). Bajo condiciones atmosféricas, el S02 es un gas reactivo, acre, que puede volver a asimilarse rápidamente en el medio ambiente. Sin embargo, la combustión de combustibles fósiles, en la cual se emiten grandes cantidades de S02 a partes relativamente pequeñas de la atmósfera, puede someter a esfuerzo al ecosistema en el recorrido de estas emisiones. Tal como se usa en este documento, las emisiones de S02 y SO3 pueden denominarse en general como emisiones de óxidos de azufre o de SOx.

El hombre es el responsable de la mayoría del S02 emitido a la atmósfera. Generalmente se acepta que las emisiones mundiales anuales son superiores a 160 millones de toneladas, casi la mitad de las cuales proceden de fuentes industriales. Las dos fuentes industriales principales son la combustión de combustibles fósiles y el refinado de mineral metalúrgico.

Cuando el S02 gaseoso se combina con agua líquida (I), forma una solución acuosa diluida de ácido sulfuroso (H2S03). El ácido sulfuroso puede oxidarse fácilmente en la atmósfera para formar ácido sulfúrico (H2S04). El ácido sulfúrico diluido es un componente fundamental de la lluvia ácida. El ácido nítrico es el otro constituyente ácido fundamental de la lluvia ácida. Las reacciones respectivas se escriben de la siguiente manera:

El S02 también puede oxidarse en la atmósfera para producir trióxido de azufre gaseoso (SO3). Las reacciones del trióxido de azufre se escriben de la siguiente manera:

Mientras que las ecuaciones 1 y 2 describen el mecanismo por el cual el S02 se convierte en ácido sulfúrico en la lluvia ácida, las ecuaciones 3 y 4 caracterizan la deposición seca de partículas de polvo y aerosoles acidificados.

La escala de pH, una medida del grado de acidez o alcalinidad, es el método usado para cuantificar la acidez de la lluvia ácida.

El agua pura tiene un pH de 7 y se define como neutra, mientras que valores inferiores se definen como ácidos y valores superiores como alcalinos. Si el agua de lluvia no contuviera ácido sulfúrico o nítrico, su pH sería aproximadamente 5,7 debido a la absorción de dióxido de carbono (C02) de la atmósfera. Las contribuciones del S02 y los óxidos de nitrógeno (NOx) de origen humano reducen más el pH del agua de lluvia. No existe definición uniformemente aceptada en cuanto a qué pH constituye la lluvia ácida. Algunas autoridades creen que un pH de aproximadamente 4,6 es suficiente para causar daño sostenido a los lagos y bosques en la parte nordeste de Norteamérica y en la región de la Selva Negra de Europa.

Reglamentos de emisiones de SO?:

La acción legislativa ha sido responsable de la mayoría de los controles de S02 industrial. Los principales reglamentos históricos incluyen las Clean Air Act Amendments (enmiendas a la ley del aire puro) de 1970, 1977 y 1990 en los Estados Unidos (EE.UU.), las Stationary Emissions Standards (normas sobre emisiones fijas) de 1970 en Japón, y los Emissions Regulations (reglamentos sobre emisiones) de S02 de 1983 de la República Federal de Alemania. Desde mediados de los 80, los reglamentos de emisiones de S02 han sido implementados en la mayoría

de las demás naciones industrializadas y muchas naciones en vías de desarrollo. Control de SO?:

La mayoría de las compañías de servicios públicos han adoptado una de dos estrategias para el control de SO2, o cambiar a carbón con bajo contenido de azufre o instalar lavadores de gases. Están en uso una diversidad de métodos y tecnologías de control de SO2 y otras están en diversas fases de desarrollo. Los métodos comercializados incluyen métodos húmedos, semisecos (pulverización de lechada con secado) y completamente secos. El lavador de gases de desulfuración de humos por vía húmeda (WFGD) es la tecnología mundial dominante para el control de SO2 procedente de las plantas generadoras de las empresas de servicios públicos, con aproximadamente el 85 % de la capacidad instalada, aunque los sistemas de desulfuración de humos por vía seca (DFGD) también se usan para aplicaciones seleccionadas de inferior contenido en azufre.

Las emisiones de SO2 anuales totales en los EE.UU., incluyendo las emisiones de SO2 de las compañías eléctricas, han declinado desde 1970 ya que se han adoptado diversos reglamentos. Durante el mismo periodo, la generación eléctrica procedente del carbón casi se ha triplicado (véase la tabla 1 más abajo).

Tabla 1: Emisiones de S02y generación de energía por combustión de carbón en EE.UU.

Una parte significativa de esta reducción de emisiones ha sido el resultado del cambio a carbón con bajo contenido de azufre, predominantemente del oeste de EE.UU. En 1970 prácticamente todo el carbón de las compañías de servicios públicos procedía de los yacimientos carboníferos orientales, con contenido de azufre más alto, mientras que hacia el 2000 aproximadamente la mitad del carbón procedía de fuentes occidentales con bajo contenido de azufre. Algo menos de dos tercios de las reducciones de emisiones de SO2 se han atribuido al cambio de combustible mientras que más de un tercio ha sido mediante la instalación de sistemas de desulfuración de humos, predominantemente lavadores de gases por vía húmeda. Más del 50 % de la capacidad de combustión de carbón de EE.UU. ya tiene sistemas FGD instalados y funcionando. Esto puede aumentar hasta más del 80 % a lo largo de la siguiente década y media ya que los reglamentos existentes están implementados y se han adoptado los reglamentos propuestos.

Lavadores de gases por vía húmeda - Reactivos:

Los métodos de lavado de gases por vía húmeda a menudo se clasifican por el reactivo y otros parámetros del método. El reactivo primario usado en los lavadores de gases por vía húmeda es la caliza. Sin embargo, puede usarse cualquier reactivo alcalino, especialmente cuando la economía específica del lugar ofrece una ventaja. Otros reactivos comunes son la cal (CaO), la cal mejorada con magnesio (MgO y CaO), amoniaco (NH3), y carbonato de sodio (Na2COs). En el caso del carbonato de sodio (Na2C03), los lavadores de gases basados en esta química sufren problemas de incrustaciones debido a la presencia de calcio disuelto en el agua de relleno, Los problemas de incrustaciones requieren paradas de la unidad para limpiar los absorbentes WFGD cada 6 a 8 meses. Esto pone a los lavadores de gases basados en sosa en desventaja comparados con la WFGD basada en caliza.

El método por el cual funcionan los lavadores de gases por vía húmeda basados en sosa, o carbonato de sodio, resulta bien conocido por los expertos en la materia. Por ejemplo, un método de reacción adecuado se detalla en Sulfur Oxides Control Technology Series: Flue Gas Desulfurization Dual Alkali Process (documento EPA 625/8-80- 004, octubre de 1980), cuyo texto se incorpora por la presente a modo de referencia como si se expusiera totalmente en este documento en su integridad.

En un ejemplo, se usa agua dulce natural... [Seguir leyendo]

1. Un método de tratamiento y/o ablandamiento de agua cruda para suministro a un lavador de gases SOx por vía húmeda acuosa, no basado en calcio, comprendiendo el método:

recibir, en un tanque precipitador/cristalizador, al menos un suministro de cada uno de masa flocosa, agua cruda que contiene al menos iones de calcio e iones de magnesio, carbonato de sodio y lejía residual, en el que la lejía residual contiene iones sulfito solubilizados y se suministra a partir de una parte de la lejía residual generada por al menos un lavador de gases SOx por vía húmeda acuosa, no basado en calcio;

permitir que el al menos un suministro de cada uno de masa flocosa, agua cruda, carbonato de sodio, y lejía residual reaccionen entre sí en el tanque precipitador/cristalizador, en el que el tanque precipitador/cristalizador permite una reacción entre el agua cruda, el carbonato de sodio y la lejía residual;

recibir, en un tanque decantador/espesador que está en comunicación fluida con una salida del tanque precipitador/cristalizador, un fluido de salida procedente del tanque precipitador/cristalizador;

descargar, del tanque decantador/espesador, el agua tratada y/o ablandada para un lavador de gases SOx por vía húmeda acuosa, no basado en calcio.

2. El método de la reivindicación 1, en el que la reacción es de acuerdo con la fórmula:

Ca+2 + C03 2 + 2Na+ + S03 2 - CaS03 (s) + 2Na+ + C03 2.

3. El método de la reivindicación 1 o 2, en el que:

la descarga comprende descargar a al menos un tanque de agua tratada que está en comunicación fluida con la al menos una salida del al menos un tanque decantador/espesador, y

en el que el método comprende adicionalmente:

recibir y contener, en el al menos un tanque de agua tratada, el agua tratada y/o ablandada; y

descargar, del al menos un tanque de agua tratada, el agua tratada y/o ablandada a un lavador de gases SOx por vía húmeda acuosa, no basado en calcio.

4. El método de la reivindicación 1, 2 o 3, en el que el método utiliza menos de aproximadamente el 7 % en volumen de la lejía residual producida por un lavador de gases SOx por vía húmeda acuosa, no basado en calcio para tratar y/o ablandar agua cruda para un lavador de gases SOx por vía húmeda acuosa, no basado en calcio.

5. El método de cualquier reivindicación anterior, en el que el método utiliza menos de aproximadamente el 5 % en volumen de la lejía residual producida por un lavador de gases SOx por vía húmeda acuosa, no basado en calcio para tratar y/o ablandar agua cruda para un lavador de gases SOx por vía húmeda acuosa, no basado en calcio.

6. El método de cualquier reivindicación anterior, en el que el método utiliza menos de aproximadamente el 3 % en volumen de la lejía residual producida por un lavador de gases SOx por vía húmeda acuosa, no basado en calcio para tratar y/o ablandar agua cruda para un lavador de gases SOx por vía húmeda acuosa, no basado en calcio.

7. El método de cualquier reivindicación anterior, en el que el método utiliza menos de aproximadamente el 2 % en volumen de la lejía residual producida por un lavador de gases SOx por vía húmeda acuosa, no basado en calcio para tratar y/o ablandar agua cruda para un lavador de gases SOx por vía húmeda acuosa, no basado en calcio.