Procedimiento para la eliminación del mercurio de los productos de la combustión de combustibles sólidos,

el cual comprende :

- La separación de una carga de iniciación del sorbente carbonoso (28) en una carga de contacto del sorbente . . carbonoso (28) y en una carga retenida del sorbente carbonoso (28), teniendo la carga de contacto del sorbente carbonoso (28) una distribución del tamaño de las partículas del sorbente carbonoso (28) de dso < 15 micras y representando dso el 50 % de la masa de partículas dentro de la completa distribución de la carga de contacto ; en lo este caso, la distribución del tamaño de las partículas del sorbente carbonoso (28) dentro de la carga de contacto es, después de la separación, más reducida que la distribución del tamaño de las partículas del sorbente carbonoso (28) dentro de la carga de iniciación, previo a la separación, y esta distribución del tamaño de las partículas también es más reducida que la distribución del tamaño de las partículas del sorbente carbonoso (28 ) dentro de la carga retenida;

- La puesta en contacto de la carga de contacto del sorbente carbonoso (28) - en un lugar de contacto (66) - con los productos de la combustión de unos combustibles sólidos, de tal manera que el sorbente carbonoso (28) de la carga de contacto pueda adsorber el mercurio ;

Este procedimiento está caracterizado porque el mismo comprende, además, lo siguiente :

El transporte del sorbente carbonoso(28) de la carga de contacto hacia el lugar de contacto (66) y esto de tal manera que, como término medio, por lo menos el 90 por ciento del sorbente carbonoso (28) de la carga de contracto pueda ser entregado al lugar de contacto (66) en menos de treinta minutos después de la separación del sorbente carbonoso (28) de la carga de iniciación en el sorbente carbonoso (28) de la carga de contacto y en el sorbente carbonoso (28) de la carga retenida, por lo que el sorbente carbonoso m(28) de la carga de contacto queda puesto en contacto con los productos de la combustión de combustibles sólidos en el lugar de contacto (66), y esto sin ningún almacenamiento intermedio del sorbente carbonoso (28) después de la conversión del sorbente carbonoso (28) de la carga de iniciación en el sorbente carbonoso (28) de la carga de contacto y en el sorbente carbonoso (28) de la carga retenida, con lo cual la distribución del tamaño medio de partículas dso de la carga de contacto, la que representa el 50 % de la masa de partículas de toda la distribución dentro de la carga de contacto, no es más que la mitad de la distribución del tamaño medio de partículas d5o de la carga de iniciación, la cual representa el 50 % de la masa de partículas de toda la distribución dentro de la carga de iniciación .

Procedimiento para la eliminación de mercurio del gas de escape en la combustión de combustibles sólidos .

Campo de aplicació n (0001) la presente invención se refiere a dispositivos y a un procedimiento para la eliminación de mercurio de lo s productos de la combustión de combustibles sólidos, aquí incluidos los gases de escape, y más concretamente s e refiere esta invención a dispositivos y a un procedimiento para la eliminación del mercurio elemental ó de compuestos de mercurio de los gases de escape en la combustión de carbón.

(0002) El empleo de carbón activado para la adsorción de vapor de mercurio se ha demostrado con éxito en distintas aplicaciones como, por ejemplo, en la incineración de basuras domésticas . Existen, sin embargo, una s significativas diferencias en la concentración del mercurio procedente de las incineradoras de basuras, e n 15 comparación con el mercurio de las plantas de energía con combustión de carbón, siendo la concentración d e éstas últimas plantas, en cualquier caso, de 10 hasta 100 veces más baja . Asimismo, el mercurio de la s incineradoras de basuras se presenta normalmente en la forma de cloruro de mercurio, mientras que el mercuri o procedente de las plantas de energía con combustión de carbón tiene normalmente la forma de mercuri o elemental . Estas dos diferencias hacen más difícil eliminar el mercurio del gas de escape de una planta de energí a con combustión de carbón .

(0003) El factor de utilización para carbón activado está limitado a causa del tamaño de unas . partícula s relativamente grandes así como debido a la reducida zona de superficie que delimita la adsorción del mercurio . Empleando un carbón activado con un tamaño medio de partículas de aproximadamente 5 micras, y con u n 25 tamaño punta de 10 micras, aproximadamente, se podría mejorar la eficiencia en la captura del mercurio ; sin embargo, el almacenamiento, la manipulación, el transporte y la dispersión de estas partículas resultan se r extremadamente difíciles . Por consiguiente, es demasiado costoso el empleo de carbón activado para la captur a del mercurio en las plantas de energía con combustión de carbón . Para este tipo de aplicación, el empleo de l carbón activado es bastante reducido, con una relación molar mínima entre carbón y mercurio de 10 .000 a 1 .

(0004) Otro tipo de carbón que ha sido propuesto para la captura del mercurio de los gases de escape consiste e n el negro de carbón. El negro de carbón es una forma de carbón finamente dividido y producido por una combustión incompleta ó por la descomposición térmica de un hidrocarburo combustible . La forma más corriente del negro d e carbón es conocido como negro de horno ú hollín que se produce por la combustión de gas natural ó de petróle o 35 dentro de un horno cerrado, con aproximadamente unSO % del aire que normalmente es necesario para un a combustión completa . La zona de superficie exterior del negro de carbón es de aproximadamente 100 veces l a zona de superficie exterior del carbón activado . Esto podría tener como resultado una significativa reducción en l a relación molar entre C y Hg para una efectiva captura del mercurio, en comparación con el carbón activado..Teniendo en cuenta que el precio del mercado para el negro de carbón es similar al precio para elcarbón activado, resulta que aquí existe un potencial para una importante reducción en los costos .

(0005) La generación del negro de carbón para la captura del mercurio procedente de una incineradora d e desperdicios está revelada en la Solicitud de Patente Intemacional Núm . PCT/SE93/00163 (Número de Publicació n Internacional WO 93/20926) . Esta generación está caracterizada por la combustión de un combustible con ciert a 45 deficiencia en oxígeno, dentro de una incineradora separada, así como por la inyección de un gas de escape , cargado de hollín, hacia dentro del gas de escape procedente de la incineradora de desperdicios . Sin embargo, . una combustión con deficiencia en oxígeno conduce también a la generación de otros contaminantes como, po r ejemplo, al monóxido de carbono y a unos hidrocarburos sin quemar. Incluso si el gas de escape procedente del generador del negro de carbón habría de ser inyectado corriente arriba de un dispositivo de eliminación de ga s 50 ácido como puede ser, por ejemplo, un depurador de gas de escape, el monóxido de carbono y los hidrocarburo s sin quemar no serían destruidos ni eliminados .

(0006) Otro problema en relación con la aplicación del negro de carbón y con los procedimientos según el anterio r estado de la técnica, basados en carbón activado para la captura del mercurio de las incineradoras, e incluso para 55 la captura del mercurio de las plantas de energía con combustión de carbón, consiste en el hecho de que la s incineradoras de desperdicios tienen unos elevados niveles de cloro y, tal como anteriormente indicado, e l mercurio se presenta dentro de los gases de escape principalmente en forma del cloruro de mercurio . En las plantas de energía con combustión de carbón, el mercurio es normalmente un mercurio elemental . Si bien el negro de carbón y el carbón activado son de una afinidad relativamente elevada para la adsorción del cloruro d e 60 mercurio, los mismos tienen, sin embargo, una afinidad relativamente reducida en cuanto a la adsorción de l mercurio elemental .

(0007) A través de las Patentes Europeas Núms . EP 0 253 563 Al y EP 1 275 430 A2 y de la Patente Núm . 5 85 4 173 de los Estados Unidos son conocidos unos procedimientos para la eliminación del mercurio de los gases d e 65 escape en la combustión de combustibles sólidos .

(0008) El procedimiento descrito en la Patente Europea Núm . 0 253 563 Al emplea el carbón activado con u n tamaño medio de partículas de solamente unas pocas micras ó aún menos .

(0009) El procedimiento descrito en la Patente Europea Núm . EP 1 275 430 A2 emplea un sorbente carbonoso , para extraer las emisiones de mercurio de los gases de escape ; en este caso, el tamaño medio dso del sorbente carbonoso puede oscilar entre 10 Dm y 30 ❑ m.

(0010) De la Patente Num . 5 854 173 de los Estados Unidos es sabido que se puede generar un sorbente qu e consiste en un material de soporte yen un material de recubrimiento que contiene carbón . .

Resumen de la invenció n (0011) Un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento para la captura del mercuri o de una planta de energía con combustión de carbón mediante un sorbente carbonoso y sin emitir otro s contaminantes que puedan ser generados en la producción de este sorbente carbonoso . La presente invenció n comprende la producción del sorbente' carbonoso así como la eliminación de contaminantes que puedan se r generados durante la producción del sorbente. Esta invención también puede implicar el tratamiento del sorbent e carbonoso con el fin de perfeccionar la captura del mercurio elemental .

(0012) De acuerdo con un aspecto de la presente invención queda proporcionado un procedimiento para la eliminación del mercurio de los productos de la combustión de unos combustibles sólidos, conforme a lo indicad o en la reivindicación 1) .

(0013) Según otro aspecto de la presente invención resulta que son proporcionados unos procedimientos para l a eliminación del mercurio de los productos de la combustión de combustibles sólidos, conforme a indicado en la s reivindicaciones secundarias .

(0014) En . relación con el empleo de los aparatos de la presente invención es así que los productos de l a combustión de combustibles sólidos pueden comprender unas cenizas volátiles, generadas por la combustión del carbón, y los medios para la separación del sorbente carbonoso, que ha absorbido el mercurio de los productos d e la combustión de combustibles, comprenden, de forma preferente, un clasificador con capacidad de separar e l sorbente carbonoso de unas cenizas volátiles relativamente más gruesas y más densas . También en relación co n el empleo de los aparatos de la presente invención es así que los productos de la combustión del combustibl e pueden comprender unos gases de escape, que son generados por la combustión de carbón, y que el sorbent e carbonoso adsorbe de estos gases de escape por lo menos el mercurio elemental ó unos compuestos de mercurio , Otros objetos así como las ventajas de la presente invención se pondrán de manifiesto en los planos adjuntos y e n la especificación .

Breve descripción de los planos (0015) La presente invención... [Seguir leyendo]

REIVINDICACIONE S

1 a :-Procedimiento para la eliminación del mercurio de los productos de la combustión de combustibles sólidos, e l cual comprende :

- La separación de una carga de iniciación del sorbente carbonoso (28) en una carga de contacto del sorbente . . carbonoso (28) y en una carga retenida del sorbente carbonoso (28) , teniendo la carga de contacto del sorbent e carbonoso (28) una distribución del tamaño de las partículas del sorbente carbonoso (28) de dso < 15 micras y representando dso el 50 % de la masa de partículas dentro de la completa distribución de la carga de contacto ; en lo este caso, la distribución del tamaño de las partículas del sorbente carbonoso (28) dentro de la carga de contact o • es, después de la separación, más reducida que la distribución del tamaño de las partículas del sorbent e carbonoso (28) dentro de la carga de iniciación, previo a la separación, y esta distribución del tamaño de la s partículas también es más reducida que la distribución del tamaño de las partículas del sorbente carbonoso (28 ) dentro de la carga retenida;

- La puesta en contacto de la carga de contacto del sorbente carbonoso (28) - en un lugar de contacto (66) - co n los productos de la combustión de unos combustibles sólidos, de tal manera que el sorbente carbonoso (28) de l a carga de contacto pueda adsorber el mercurio ;

Este procedimiento está caracterizado porque el mismo comprende, además, lo siguiente :

El transporte del sorbente carbonoso (28) de la carga de contacto hacia el lugar de contacto (66) y esto de ta l manera que, como término medio, por lo menos el 90 por ciento del sorbente carbonoso (28) de la carga d e contracto pueda ser entregado al lugar de contacto (66) en menos de treinta minutos después de la separación de l sorbente carbonoso (28) de la carga de iniciación en el sorbente carbonoso (28) de la carga de contacto y en e l sorbente carbonoso (28) de la carga retenida, por lo que el sorbente carbonoso m (28) de la carga de contact o queda puesto en contacto con los productos de la combustión de combustibles sólidos en el lugar de contacto (66) , y esto sin ningún almacenamiento intermedio del sorbente carbonoso (28) después de la conversión del sorbent e carbonoso (28) de la carga de iniciación en el sorbente carbonoso (28) de la carga de contacto y en el sorbent e carbonoso (28) de la carga retenida, con lo cual la distribución del tamaño medio de partículas dso de la carga d e contacto, la que representa el 50 % de la masa de partículas de toda la distribución dentro de la carga de contacto , no es más que la mitad de la distribución del tamaño medio de partículas d5º de la carga de iniciación, la cua l representa el 50 % de la masa de partículas de toda la distribución dentro de la carga de iniciación .

2a: Procedimiento conforme a la reivindicación 1) según el cual la separación de una carga de iniciación de l sorbente carbonoso (28) implica la reducción en el tamaño de partículas del sorbente carbonoso (28) desde u n mayor tamaño de partículas más gruesas a un tamaño de partículas finas y más pequeñas .

3 a: Procedimiento conforme a la reivindicación 1) ó 2) según el cual la separación de una carga de iniciación de l sorbente carbonoso m (28) implica la generación de una carga de contacto del sorbente carbonoso (28) la que comprende una distribución primaria del tamaño de partículas del sorbente carbonoso (28) de dso < 8 micras , representando dso el 50 % de las partículas de la masa de toda la distribución dentro de la carga de contacto :

41. Procedimiento conforme a la reivindicación 1) ó 2) según el cual la separación de una carga de iniciación de l 45 sorbente carbonoso (28) implica la generación de una carga de contacto del sorbente carbonoso (28) la qu e comprende una distribución primaria del tamaño de partículas del sorbente carbonoso (28) de dso < 4 micras, representando dso el 50 % de las partículas de la masa de toda la distribución dentro de la carga de contacto .

5a: Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones anteriormente mencionadas y el mismo implica , so además, depositar por lo menos una de las especies de halógeno así como una especie de ácidos en el sorbent e carbonoso (28) de la carga de contacto antes de poner el sorbente carbonoso (28) de esta carga de contacto e n contacto con los productos de la combustión de combustibles sólidos .

6a: Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones anteriormente mencionadas según el cual los producto s 55 de la combustión de combustibles sólidos comprenden unas cenizas volátiles, que son generadas por la combustión del carbón, como asimismo implica este procedimiento la separación del sorbente carbonoso (28) , qu e ha adsorbido el mercurio de los productos de la conversión del combustible, así como la sumisión de los producto s de la conversión del combustible a un proceso de clasificación que permite separar el sorbente carbonoso (28) d e unas cenizas volátiles que son relativamente más gruesas y más densas .

60 7 a: Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones anteriormente mencionadas según el cual los producto s de la combustión de combustibles sólidos comprenden unos gases de escape, que son generados por l a combustión del carbón, y el sorbente carbonoso (28) adsorbe de estos gases de escape por lo menos el mercuri o elemental ó unos compuestos de mercurio . 65 8a. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones anteriormente mencionadas según el cual el transport e del sorbente carbonoso (28) de la carga de contacto hasta el lugar de contacto (66) comprende transportar e l sorbente carbonoso (28) de la carga de contacto de tal manera que, como término medio, por lo menos el 90 po r ciento del sorbente carbonoso (28) de la carga de contacto pueda ser aportado al lugar de contacto (66) en meno s de cinco (5) minutos después de la separación del sorbente carbonoso (28) de la carga de iniciación en el sorbent e carbonoso (28) de la carga de contacto y en el sorbente carbonoso (28) de la carga retenida :

s 9a: Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones anteriormente mencionadas según el cual el transporte del sorbente carbonoso (28) de la carga de contacto hasta el lugar de contacto (66) comprende transportar e sorbente carbonoso (28) de la carga de contacto de tal manera que, como término medio, por lo menos el noventa por ciento del sorbente carbonoso (28) de la carga de contacto pueda ser aportado al lugar de contacto (66) en menos de un (1) minuto después de la separación del sorbente carbonoso (28) de la carga de iniciación en e l sorbente carbonoso (28) de la carga de contacto y en el sorbente carbonoso (28) de la carga retenida .

RaW Coal WaterSuperhepted Flue gas Steam Steam to Stock 14

C-16 0 22\ 24.

13. \ 12-1

Ir18Iº I/2 Pulverizar/ Convective ESP/ Ash Disposal Bollera } Pass-Air Heater System

Crusher Fabrlc Fllter

Super-heatert

— 68 i r-68 68

Primar y I Dlstrlbutor Iº DistributorI IDlstributor Air

t

Secondar y º -------t

Air Oxldiimg 58*Halogen Vaporizerl 60

42*Agent_64tl. 661 Jet Miu/ 'r 1

r Particle Feeder Particle-partirleº{ BloWer N

Oxidizer 44 56º SeparatorººLJ

L_

40J T-`32 34J f -154 Blender.º

Carbonaceous *º 54

Sorbent `46º º 52 _G 152

L28 er A1r rgpp

480f-Solutglon~ SpraySteam *ISorbent*

J

Superheated Flue gas Raw Coal Water to Stock

Steam Steam —1 4 20 22.

2. -\13.

12. \

/. -1 6

1º ir

ConvectiveESP/Ash Dlsposal Pulverizer/

Boller Pass——Te Air Heater Crusher Fabric Alter System

'Super—heater 1* *— 68 68 68 Primar y I Distributor Distributor I Distributor Air L

Secondar y º Jº

72 .} Air k;-60

28} 9 en VapHaloorize.

5. / 661

78�.

64. --i Jet Mili/I--- -1

1 BloWer 1 Particle—particle.{ BloWer NSeparator L _J I `76 L- _J 69

72. &quot; º , -b4

Air

Halogen jsraer Steam

50. /'— Solutlon 36-&quot;

Figure 2

Superheated Flue gas Prlmar y Ra*

Water Steam Steam to Stock

.r-CCoal 18 I/, 20 22.

2. .

13. . 12-t.\

r1

Convective ESP/Ash

Pulverizer/

Boiler —i-► Pass-Air Heater Disposal Crusher Fabric Filter System

Su er-heater _ 68 X68 68

82 -

Distrtbutor Distributor Disttributor BloWer 1 84 L_ T _J

Char y aporizer Halogen Secondar y 86 Generator -N Air 66}

4*

88 -' 100 106º Cooitng Jet Mili/ { r--i 901 Section Siloº . Feederº Particle-particle $' 1 BloWer 1 -Separator

___ L _ _ _J

92 10.

34. --

Air Particle L-_ Blenderº

94J Separator Steamn--N-36

~98

`-48º ºT-54 102 Halogen

Sprayer

' Particle-1 Solution --\.. 5º 104-j xidizer jOxidizing Agent-/ Figure 3

ESP/Filter Hopper 140.138Silo &quot;-142

136—.... Feeder r-Partida1

1 Particie j\.

LSeparatorj. 150

(-28

144&quot;Fine Hg-rich

Ash component

»Casarse» 137

Hg-deflcient--

Ash

Figure 4

(-158 r-164 160

r ---i 1P re cursor Sil o j Con verte r L— _

S03 Capturin gSorbent or Precursor 152-) 1-162

Figure 5

100 90 80

T

g)

&quot;Standard&quot;

Pul verized

Degree ot Treatment (% 1) 2

Effect of Partide Size and IodineTreatmentonMeren Capture

Figure 6

- 4-''Fine' Sample - High Dispersion -i-&quot;Flne&quot; Sample - Poor Dispersion taCoarse&quot; Sample - High Dispersion -2 -&quot;Coarse Sample - High Dispersion 100% 90%

80%

70%

60% 50% WAWA 40%

=-'i*I

30% Mi

amc

20% IFAIWAr10% Mara'

0% 0 2 46 8 10 121416

Particle Size (Microns )

Effect of Dispersion on In-situ Partido Size Distributio n

Figure 7

11 6

Soot (118 20.1.

2. 1 Device Convective Alr

Pass-

Heater

Boiler **Super-heater t

tt

`120 1

Coal Air 28

º .*-J 10 1

Catalytic

Reactor \-132

CO/HC

Air Oxidation 126 *--130

SootSootGenerating ---11 4 Device Device

`134

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100 _uu e Soot

- x- CO 80 $HC

70 .

o a o 50

L

n c 30

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irá

0 n 9nn snn 1000 121 0

400 800

Temperature ('C)

Figure 9

e-Carbon Monoxide -6-Butano -*Propone Methane

100 90 80 X70 c 60

o

'Ñ 50 40 a 30 U 20 10 0

100 200 300 400 500

Temperature ('C)

Figure 1 0