Planta modular para la retirada de contaminantes de gases de combustión producidos por procedimientos industriales.

Una planta modular que comprende al menos un elemento vertical A,

denominado torre de reacción, que comprende una pluralidad de secciones de tratamiento prefabricadas, dispuestas verticalmente y destinadas al tratamiento de gases de combustión industriales, comprendiendo dicha torre de forma secuencial:

- una primera sección para el tratamiento de partículas finas que consiste en polvos con un diámetro comprendido entre 100 y 0,01 μm y opcionalmente la retirada de metales pesados, en particular mercurio, y haluros, en particular cloruros y fluoruros:

- una segunda sección para el tratamiento de los contaminantes que contienen óxidos de azufre y opcionalmente hidrocarburos aromáticos;

- una tercera sección para el tratamiento de los contaminantes que contienen óxidos de nitrógeno y opcionalmente hidrocarburos aromáticos;

- una cuarta sección para la captura y purificación de dióxido de carbono; estando cada torre provista de un conducto principal central que la cruza en sentido axial, en el que los gases fluyen y entran por la parte inferior de la entrada (601) de gas de combustión, cruzan cada una de las secciones en las cuales se trata, y salen por la parte superior de la salida (602) de gas de combustión; estando a su vez cada sección provista de conductos de entrada y salida para la entrada de reactivos y la salida de los efluentes objeto de tratamiento en plantas complementarias o conductos para la salida de los productos finales; estando las cuatro secciones de cada torre dispuestas verticalmente de manera que la primera se encuentra debajo de la segunda, la segunda está debajo de la tercera y la tercera está debajo de la cuarta, y las secciones se pueden separar unas de otras y se conectan cada una a la anterior y a la siguiente gracias a medios de apertura y conexión sellados

Planta modular para la retirada de contaminantes de gases de combustión producidos por procedimientos industriales

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una planta modular para la retirada de contaminantes procedentes de gas de combustión producidos por medio de procedimientos industriales.

En particular, la invención se refiere a una planta, que constituye el denominado "sistema AST-CNR/ITM" de emisiones cero, que está equipada con tratamiento de humos, para la separación y utilización de los contaminantes retirados, para la captura de CO2 y la transformación del mismo en metanol en los reactores de membrana presentes en la planta. Ésta está formada por elementos modulares prefabricados con operación programada y automática, es fácil de montar y conectar in situ sin experimentar interrupciones de planta costosas.

Técnica anterior

Se sabe que las plantas industriales generan sustancias contaminantes que está sometidas a estrictas normas con respecto a su liberación al medio ambiente. A tal fin, las plantas industriales están provistas de dispositivos/plantas para su eliminación/tratamiento.

En la presente memoria descriptiva, se hace referencia a gases de combustión industriales procedentes de procedimientos industriales y a los contaminantes de los mismos, como se detalla a continuación.

Como se puede entender fácilmente, las plantas para la retirada de contaminantes de los gases producidos por medio de procedimientos industriales son esenciales para salvaguardar el medio ambiente. No son modulares, son de gran tamaño con las consiguientes dificultades de montaje, transporte, conexión in situ y la necesidad de reparaciones y mantenimiento de rutina implican interrupciones costosas e inevitables de las plantas de producción.

El documento DE-A-43946 divulga un sistema de purificación de gases residuales capaz de tratar NOx. También se llevan a cabo la adsorción de contaminantes orgánicos e inorgánicos (por ejemplo, SO2, HCI, HF, dioxinas, furanos, etc.) y la retención de material particulado. No obstante, este documento no menciona el tratamiento por separado de varios contaminantes absorbidos. Además, no se muestra en este documento el tratamiento de metales pesados.

El documento JP-A-11-81728 se refiere a la separación en módulos de torres de absorción usadas para la desulfuración de gases de combustión, pero no muestra ninguna unidad/sección para el tratamiento de metales pesados (en particular Hg) que se une por debajo de la unidad de tratamiento de SOx, que a su vez deberá conectarse por debajo con una unidad de tratamiento de NOx.

Lo mismo se puede decir del documento US-A-535574, que se refiere a una torres de absorbedor para la desulfuración de gases de combustión.

Además, no existen plantas eficaces que además de retirar los contaminantes también estén equipadas o configuradas para capturar C2 y para su uso. Actualmente, el CO2 no está sometido a tratamientos de transformación posterior, por el contrario se captura preferentemente y se bombea bajo tierra para su confinamiento permanente.

A mejor saber de los inventores, no existen plantas para la retirada completa de gases de combustión a partir de procedimientos industriales, incluyendo la captura de C2 y su transformación en materias primas secundarias aptas para comercialización. Además, las plantas actuales no son modulares, no son fáciles de montar y conectar in situ, no tienen un tamaño limitado y además requieren interrupciones de la planta para su mantenimiento y reparación.

Sumario de la invención

Ahora se ha desarrollado una planta para la retirada de contaminantes de los gases de combustión producidos por medio de procedimientos industriales que soluciona los inconvenientes anteriormente mencionados y es el objeto de la presente invención. Dicha planta para la retirada de contaminantes es fácil de combinar con cualesquiera plantas industriales que generen gases de combustión de procedimiento y generalmente se denominan "planta principal". Resulta especialmente ventajoso combinar la planta modular de la invención con plantas que operen con combustión de combustibles fósiles.

La planta de acuerdo con la presente invención, junto con los procedimientos que se llevan a cabo en la misma, se describe en las reivindicaciones adjuntas y en las figuras. Dicha planta es modular y comprende al menos un elemento vertical A que posteriormente también se denomina "torre de reacción".

Preferentemente, la planta de la invención comprende una pluralidad de torres, opcionalmente dispuestas en grupos o unidades con 3 torres cada una. Cada torre de reacción comprende una pluralidad de elementos modulares

dispuestos verticalmente y descritos con detalle a continuación.

Los elementos modulares también se denominan con el término "secciones" a continuación. Se pretende que las secciones principales lleven a cabo las siguientes funciones:

- retirada de material particulado (por ejemplo, por medio de precipitadores electrostáticos) con el tratamiento y la retirada de contaminantes químicos, tales como metales pesados, cloruros, fluoruros

- tratamiento y retirada de SOx

- tratamiento y retirada de NOx

- captura de CO2

- producción de hidrógeno

- producción de metanol.

Se pueden combinar vahas secciones de acuerdo con los requisitos de la planta y de los gases de combustión objeto de tratamiento.

Todos los tratamientos anteriores están basados en el conocimiento técnico propio del experto en la técnica que, en combinaciones con las consideraciones de la memoria descriptiva, permiten llevar a cabo de forma sencilla los procedimientos de acuerdo con la presente invención.

Mediante la memoria descriptiva detallada de la invención, los objetivos adicionales de la invención quedarán más claros.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 muestra el diagrama de bloques de la Figura 1 y esquemáticamente muestra bloques: 1.1- depuración de gases de combustión; 1,2- captura de CO2; 1.3- producción de hidrógeno; 1.4- producción de metanol.

La Figura 1A muestra el diagrama de bloques del "SISTEMA AST-CNR/ITM DE EMISIONES CERO".

La Figura 2 muestra el bloque 1.1 de la Figura 1, que muestra esquemáticamente las primeras tres secciones de la torre de reacción del elemento vertical A. En particular, la Figura 2 muestra un vista frontal de la torre de reacción A formada por secciones 2.1. (tratamiento de material particulado y metales), 2.2 (desulfuración) y 2.3 (desnitrificación); y una vista en perspectiva de los dispositivos internos principales con los cuales están provistos 2.1, 2.2 y 2.3.

La Figura 3 muestra el bloque 1.2 de la Figura 1, que se refiere a la cuarta sección de la torre de reacción. En particular, la Figura 3.1 muestra vistas frontales de la cuarta sección respectivamente con costado cerrado y parcialmente abierto; la Figura 3.2 muestra la vista frontal de la cuarta sección con costado cerrado y la correspondiente sección vertical.

La Figura 4 muestra el bloque 1.3 de la Figura 1, que se refiere a la producción de hidrógeno. En particular, la Figura 4.1 muestra un electrolizador SESPI; la Figura 4.2 muestra un electrolizador de Siemens Westinghouse; la Figura 4.3 muestra un diagrama de la producción de hidrógeno con separación termoquímica de agua.

La Figura 5 muestra el bloque 1.4 de la Figura 1, que se refiere a la producción de metanol. En particular, la Figura 5.1 muestra una planta termoeléctrica de cuyo gas de combustión de capta el C2, que se puede usar para la transformación en metanol; la Figura 5.2 muestra una planta termoeléctrica a partir de la cual, usando energía eléctrica, es posible obtener H2 para su uso en la transformación de C2 en metanol; la Figura 5.3 muestra una reacción de membrana que, partiendo de los reactivos de las Figuras 5.1 y 5.2, lleva a cabo la transformación catalítica de H2 y C2 en metanol; la Figura 5.4 muestra el diagrama de la producción de metanol con reactores de membrana.

La Figura 6 muestra una torre de reacción A en una serie de posibles configuraciones. En particular, la Figura 6.1 es una torre con cuatro secciones con una entrada de gas de combustión en 61 y una salida de gas de combustión en 62; la Figura 6.2 muestra una torre formada por secciones 1a y 4a; la Figura 6.3 muestra una torre formada por secciones 1a, 2a y 3a; la Figura 6.4 muestra una torre formada por secciones 2a y 3a; la Figura 6.5 muestra una torre formada por secciones 3a y 4a.

La Figura 7 muestra esquemáticamente el módulo de planta unitaria (mostrado en la Figura 6.1). En particular, la Figura 7.1 es la vista en planta, la Figura 7.2... [Seguir leyendo]

1. Una planta modular que comprende al menos un elemento vertical A, denominado torre de reacción, que comprende una pluralidad de secciones de tratamiento prefabricadas, dispuestas verticalmente y destinadas al tratamiento de gases de combustión industriales, comprendiendo dicha torre de forma secuencial:

- una primera sección para el tratamiento de partículas finas que consiste en polvos con un diámetro comprendido entre 1 y ,1 pm y opcionalmente la retirada de metales pesados, en particular mercurio, y haluros, en particular cloruros y fluoruros:

- una segunda sección para el tratamiento de los contaminantes que contienen óxidos de azufre y opcionalmente hidrocarburos aromáticos;

- una tercera sección para el tratamiento de los contaminantes que contienen óxidos de nitrógeno y opcionalmente hidrocarburos aromáticos;

- una cuarta sección para la captura y purificación de dióxido de carbono; estando cada torre provista de un conducto principal central que la cruza en sentido axial, en el que los gases fluyen y entran por la parte inferior de la entrada (61) de gas de combustión, cruzan cada una de las secciones en las cuales se trata, y salen por la parte superior de la salida (62) de gas de combustión; estando a su vez cada sección provista de conductos de entrada y salida para la entrada de reactivos y la salida de los efluentes objeto de tratamiento en plantas complementarias o conductos para la salida de los productos finales; estando las cuatro secciones de cada torre dispuestas verticalmente de manera que la primera se encuentra debajo de la segunda, la segunda está debajo de la tercera y la tercera está debajo de la cuarta, y las secciones se pueden separar unas de otras y se conectan cada una a la anterior y a la siguiente gracias a medios de apertura y conexión sellados.

2. La planta de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende una sección para la producción de hidrógeno y una sección para la producción de metanol.

3. La planta de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende una torre individual que tiene la función de planta piloto.

4. Una planta de acuerdo con las reivindicaciones 1-2, que comprende una pluralidad de torres dispuestas en grupos o unidades de tres torres cada una, conectadas unas a otras por medio de un sistema (181) de distribución de humos.

5. Una planta de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende 6 torres dispuestas en grupos o unidades de tres torres cada una, dispuestas en dos filas de diez estaciones que miran una a la otra.

6. Una planta de acuerdo con las reivindicaciones 1-5, en la que las torres se encuentran en una estructura portante prefabricada obtenida con bastidores erguidos (82), superficies de soporte (83) para las diferentes secciones de las torres y una placa de cimentación (821), generalmente de hormigón reforzado.

7. Un procedimiento integrado para tratar gas de combustión producido por medio de procedimientos industriales para llevar a cabo en la planta de acuerdo con las reivindicaciones 2-6, que comprende tres tipos de tratamientos, estando el primero relacionado con el tratamiento del gas de combustión, el segundo con la producción de hidrógeno, el tercero con la producción de metanol partiendo de CO2; estando el tratamiento basado en procedimientos de conversión química, adsorción, oxidación que se llevan a cabo sobre el gas de combustión, previamente tratado en un precipitador electrostático, en secciones de planta dispuestas en sentido vertical sobre la parte superior de la otra y provistas de un conducto central principal en el que se hace pasar el gas y en el que se retiran o capturan los contaminantes, por medio de procedimientos secos o húmedos, siendo dichas secciones como se muestra a continuación:

- la primera sección para el tratamiento de material particulado fino que consiste en polvo con un diámetro comprendido entre 1 pm y ,1 pm, debido a que el polvo de tamaño grande ya se ha retirado por medio de precipitadores electrostáticos y por medio de filtros de mangas previamente en la entrada del gas de combustión en cada torre;

- la segunda sección para el tratamiento de los contaminantes que contienen óxidos de azufre y opcionalmente hidrocarburos aromáticos;

- la tercera sección para el tratamiento de los contaminantes que contienen óxidos de nitrógeno y opcionalmente hidrocarburos aromáticos;

- la cuarta sección para la captura de anhídrido carbónico.