MXPA98005773A - Aparato para remover so2 del gas de combustion para producir una solucion de sulfato de amonio lacual puede ser procesada adicionalmente para producir sustancias utiles - Google Patents

Abstract

Un aparato para remover SO2 de gas de combustión y para producir una solución de sulfato de amonio que comprende:una torre de lavado y depurado de gases (1) la cual comprende por lo menos una zona (2) de lavado y colocada por debajo de la zona de lavado una charola (8) de colección permeable a gas, para fluido, un dispositivo (4) para el suministro de agua amoniacal a la zona de lavado, un dispositivo (5) de oxidación, un circuito (9) de fluido de absorción, un ducto (6) de gas de combutión para el suministro de gas de combustión a la torre de lavado y depurado de gases , el cual suministra por encima del recipiente (11) de sedimentación de lavado al interior de la torre de lavado y depurado de gases (1), un dispositivo (7) de aspersión colocado en el ducto (6) de gas de combustión para el suministro de un fluido de enfriamiento rápido el cual enfría el flujo del gas de combustión y satura el mismo con vapor de agua, y un dispositivo (12) con el propósito de retornar el fluido desde el recipiente (11) de sedimentación de lavado al dispositivo (7) de aspersión colocado en el ducto de gas de combustión. Se puede suministrar sulfato de amonio desde el dispositivo (5) de oxidación al recipiente (11) de sedimentación de lavado por medio de una línea (13) de suministro. El recipiente (11) de sedimentación de lavado se conecta a una línea (14) de elutreación, desde la cual es posible extraer una solución concentrada de sulfato de amonio adecuada para producir fertilizante. Además, se conecta una línea (15) de descarga al dispositivo (5) de oxidación, con el propósito de extraer una solución de sulfato de amonio sustancialmente libre de contaminación adecuada para la producción de sulfato de amonio puro.

Description

* - 1 - APARATO PARA REMOVER SQ DEL GAS DE COMBUSTIÓN PARA PRODUCIR UNA SOLUCIÓN DE SULFATO D? AMONIO LA CUAL PUEDE SER PROCESADA ADICIONALMENTE PARA PRODUCIR SUSTANCIAS ÚTILES DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con un aparato para la remoción de S02 de gas de combustión y para producir una solución de sulfato de amonio la cual puede ser procesada adicionalmente para producir sustancias útiles. Un aparato conocido a partir de DE-C 37 33 319 comprende una unidad de prelavado con el propósito de separar haluros de hidrógeno, y una torre de lavado y depurado de gases conectada corriente abajo de la unidad de prelavado y que comprende tres zonas de lavado. Se conecta un circuito de fluido de lavado en la zona de lavado media de la torre de lavado y depurado de gases y se suministra con agua amoniacal como un absorbente. Se extrae un flujo parcial del circuito de fluido de lavado y se dirige a un dispositivo de oxidación. La oxidación del sulfito de amonio y del sulfito ácido de amonio contenido en el fluido de absorción para formar sulfato de amonio se lleva a cabo en el dispositivo de oxidación. Se utiliza agua en la unidad de prelavado y se regresa en un circuito de agua de lavado colocado en la unidad de prelavado desde un recipiente de sedimentación de fluido de la unidad de prelavado a un dispositivo de aspersión de la unidad de prelavado. Se extrae un flujo parcial del recipiente de sedimentación de fluido y se dirige al circuito de fluido de absorción de la zona de lavado media de la torre de lavado y depurado de gases conectada corriente abajo. Las sustancias tóxicas se separan en el paso de la unidad de prelavado dentro del circuito de fluido de absorción de la torre de lavado y depurado de gases y son excluidas del dispositivo de oxidación con la solución de sulfato de amonio. Durante el procesamiento adicional para formar sulfato de amonio por concentración y granulación, se produce un producto final impuro, el cual aún puede ser utilizado como fertilizante. Se conoce un aparato a partir de EP-A 620 187 el cual de igual manera comprende una unidad de prelavado, con el propósito de separar haluros de hidrógeno, y una torre de lavado y depurado de gases conectada corriente abajo con el propósito de remover S02. El recipiente de sedimentación de la torre de lavado y depurado de gases se equipa con un sistema de ventilación del recipiente de sedimentación. El lavado del gas se realiza utilizando sulfato de amonio el cual es extraído del recipiente de sedimentación de la torre de lavado y depurado de gases y se dirige a las boquillas de aspersión de la torre de lavado y depurado de gases. Se dirige un flujo parcial de sulfato de amonio al recipiente de sedimentación de fluido de la unidad de prelavado, el cual comprende un dispositivo de aspersión y un dispositivo con el propósito de retornar el fluido desde el recipiente de sedimentación de fluido al dispositivo de aspersión. La solución de sulfato de amonio se concentra al pasar a través del circuito. Un flujo parcial de la solución concentrada de sulfato de amonio se somete a elutreación desde el recipiente de sedimentación de fluido de la unidad de prelavado, se concentra adicionalmente por hidrociclones y se seca para formar sulfato de amonio. El producto final de igual manera se combina con las sustancias tóxicas separadas en la unidad de prelavado. El aparato conocido que comprende una unidad de prelavado separada con el propósito de separar haluros de hidrógeno y que comprende una torre de lavado y depurado de gases separada con el propósito de remover S02 del gas de combustión, es costosa. Una ventaja adicional es que con el aparato conocido únicamente es posible producir un producto final de sulfato de amonio impuro el cual, en el mejor de los casos, aún puede ser utilizado como fertilizante. El objetivo de la invención es proporcionar un aparato con el cual sea posible producir dos soluciones de sulfato de amonio de calidades diferentes. El aparato debe tener la estructura más conveniente posible. La materia objeto de la invención y la solución de este objeto es un aparato con el propósito de remover S02 del gas de combustión y para producir una solución de sulfato de amonio la cual puede ser procesada adicionalmente para producir sustancias útiles, que comprende: una torre de lavado y depurado de gases la cual comprende por lo menos una zona de lavado a través de la cual fluye el gas de combustión desde la parte inferior a la superior, un dispositivo distribuidor el cual se coloca por encima de la zona de lavado con el propósito de suministrar fluido de absorción y una torre de lavado y depurado de gases que comprende una charola de colección permeable a gases, colocada debajo de la zona de lavado, para fluido, un dispositivo para el suministro de agua amoniacal a la zona de lavado, un dispositivo de oxidación para oxidar sulfito de amonio y sulfito ácido de amonio contenido en el fluido de absorción para formar sulfato de amonio, un circuito de fluido de absorción el cual conecta la charola de colección con el dispositivo de oxidación y el dispositivo de oxidación con el dispositivo distribuidor colocado por encima de la zona de lavado; un ducto de gas de combustión para el suministro de gas de combustión a la torre de lavado y depurado de gases la cual lo suministra por encima del recipiente de sedimentación de lavado dentro de la torre de lavado y depurado de gases , un dispositivo de aspersión colocado en el ducto de gas de combustión con el propósito de suministrar un fluido de enfriamiento rápido el cual enfría el flujo de gas de combustión y satura el mismo con vapor de agua y el cual es transportado como gotitas en el flujo de gas de combustión y pasa al interior del recipiente de sedimentación de lavado, un dispositivo con el propósito de regresar el fluido fuera del recipiente de sedimentación de lavado al dispositivo de aspersión colocado en el ducto de gas de combustión, en donde el sulfato de amonio puede ser suministrado al recipiente de sedimentación de lavado por medio de una línea o tubería de suministro desde el dispositivo de oxidación y una línea de elutriación se conecta al recipiente de sedimentación de lavado, línea desde la cual es posible extraer una solución de sulfato de amonio la cual se ha concentrado al pasar a través del circuito y es adecuada para la producción de fertilizante, y en el que una línea de descarga con el propósito de extraer una solución de sulfato de amonio la cual está sustancialmente libre de contaminación y la cual es adecuada para la producción de sulfato de amonio puro se conecta con el dispositivo de oxidación. La doctrina de acuerdo con la invención utiliza el recipiente de sedimentación de lavado como un recipiente de colección para la solución de sulfato de amonio utilizada para la unidad de prelavado y como un fluido de enfriamiento rápido. El recipiente de sedimentación de lavado se incorpora en el circuito de fluido, en el que, en virtud de la transferencia de masa dentro del flujo de gas de combustión caliente durante el proceso de enfriamiento rápido, se concentra la solución de sulfato de amonio. El fluido de absorción utilizado para separar el S02 se recolecta por separado en una charola de colección colocada por debajo de la zona de lavado y se dirige al dispositivo de oxidación. En el aparato de acuerdo con la invención, se puede extraer una solución concentrada pero contaminada de sulfato de amonio del recipiente de sedimentación de la torre de lavado y depurado de gases, y además una solución de sulfato de amonio sustancialmente libre de contaminación, cuya concentración de sulfato de amonio es menor, se precipita en el dispositivo de oxidación. La producción de las dos soluciones diferentes de sulfato de amonio es variable con respecto a la proporción en cantidad, de manera que es posible producir sulfato de amonio el cual se adapte a las especificaciones y satisfaga los requerimientos de operaciones prácticas. De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, se conecta un dispositivo adicional con el propósito de suministrar soluciones de NaOH y/o KOH al dispositivo de aspersión dal ducto de gas de combustión. El KOH y NaOH ayudan a la unión de halógenos y en el proceso de neutralización. De una manera preferida, se utiliza KOH, el cual también es aceptable como un componente de potasio en el fertilizante de sulfato de amonio. La zona de lavado comprende de una manera preferida, un lecho empacado el cual se rocía con el fluido de absorción. Además, es posible, con el propósito de separar aerosoles, instalar en la torre de lavado y depurado de gases un filtro electrónico húmedo el cual se coloca corriente arriba de la salida de gas limpiado del lado superior de la torre de lavado y depurado de gases . En una modalidad adicional, la invención describe que el segundo circuito de fluido de absorción se localiza en la zona de lavado y que se puede dirigir un fluido de absorción que contiene sulfito de amonio a través del circuito de fluido de absorción, mientras se puentea al dispositivo de oxidación, directamente al dispositivo distribuidor por encima de la zona de lavado. El aparato formado con dos circuitos de fluido de absorción vuelve posible un proceso, en el que el fluido de absorción se agrega al lado superior de la zona de lavado, fluido de absorción el cual consiste de una mezcla de agua amoniacal, fluido de lavado que contiene sulfito de amonio, el cual se extrae de la torre de lavado y depurado de gases por debajo de la zona de lavado y se regresa sin tratamiento intermedio, y una solución de sulfato de amonio la cual se regresa desde el dispositivo de oxidación, en donde la proporción de mezcla entre el sulfíto de amonio y el sulfato de amonio se ajuste en el intervalo desde 15:1 hasta 3:1. Preferiblemente, la proporción de mezclado de sulfito de amonio/sulfato de amonio está en el intervalo entre 10:1 y 5:1. El fluido de absorción se caracteriza por una capacidad elevada para absorber S02 y no demuestra una tendencia a que se formen aerosoles . La invención se explica en lo siguiente con referencia a la única modalidad ejemplificada que se ilustra en el dibujo. La única figura muestra una ilustración esquemática del aparato por el propósito de remover S02 de gas de combustión y con el propósito de producir una solución de sulfato de amonio la cual puede ser procesada adicionalmente para formar sustancias útiles. La estructura fundamental del aparato incluye una torre de lavado y depurado de gases 1 que comprende por lo menos una zona 2 de lavado a través de la cual fluye el gas de combustión desde la parte inferior hacia arriba, y un dispositivo 3 de distribución colocado por encima de la zona 2 de lavado con el suministro de fluido de absorción, un dispositivo 4 por el suministro de agua amoniacal a la zona 2 de lavado, un dispositivo 5 de oxidación para la oxidación de sulfito de amonio y sulfito ácido de amonio presente en el fluido de absorción para formar sulfato de amonio, un ducto 6 de gas de combustión para el suministro de gas de combustión a la torre de lavado y depurado de gases 1, un dispositivo 7 de aspersión colocado en el ducto 6 de gas de combustión para el suministro de un fluido de enfriamiento rápido el cual enfría la corriente de gas de combustión y satura la misma con vapor de agua. Por debajo de la zona 2 de lavado se coloca una charola 8 de colección permeable a gas para el fluido, la zona 2 de lavado selecciona un circuito 9 de fluido de absorción el cual conecta la charola 8 de colección con un dispositivo 5 de oxidación y el dispositivo 5 de oxidación con el dispositivo 3 distribuidor colocado por encima de la zona 2 de lavado. Además, la zona 2 de lavado se asigna un segundo circuito 10 de fluido de absorción a través del cual se puede guiar un fluido de absorción que contiene sulfito de amonio, mientras se puenteael dispositivo de oxidación, directamente al dispositivo 3 distribuidor colocado por encima de la zona 2 de lavado. El ducto 6 de gas de combustión para el suministro de gas de combustión a la torre de lavado y depurado de gas 1 suministra por encima del recipiente 11 de sedimentación de lavado a la torre de lavado y depurado de gases 1. El fluido de enfriamiento rápido se suministra desde el dispositivo 7 de aspersión colocado en el ducto 6 del gas de combustión y se transporta en el flujo de gas de combustión conforme cae y pasa dentro del recipiente 11 de sedimentación de lavado. Por medio de un dispositivo 12 de retorno, el fluido se regresa al recipiente 11 de sedimentación de lavado al dispositivo 7 de aspersión colocado en el ducto 6 de gas de combustión.

Por medio de una línea 13 de suministro, se puede guiar sulfato de amonio fuera del dispositivo 5 de oxidación al recipiente 11 de sedimentación de lavado. Se conecta una línea 14 de elutriación al recipiente 11 de sedimentación de lavado, línea desde la cual es posible extraer una solución de sulfato de amonio la cual se ha concentrado al pasar a través del circuito y la cual es adecuada para la producción de fertilizante. Se puede extraer una solución de sulfato de amonio sustancialmente libre de contaminación del dispositivo 5 de oxidación. Para este propósito, se conecta una línea 15 de descarga al dispositivo 5 de oxidación, línea de descarga a través de la cual se extrae una solución de sulfato de amonio la cual es adecuada para la producción de sulfato de amonio puro. El aparato que se ilustra en la figura sirve para remover S02 del gas de combustión el cual puede originarse, por ejemplo, de una planta incineradora de residuos, una planta Claus, una central eléctrica, una planta incineradora de lodo o una planta de quemado de sulfito. Al gas de combustión se le retira el polvo preliminarmente hasta un valor el cual se produce desde una especificación permisible para fertilizante cuando se incluyen contaminantes los cuales contienen metales pesados incluidos en el gas de combustión y se colocan en proporción respecto a la concentración de S02. La eliminación preliminar de polvo se lleva a cabo en un intervalo de temperatura en 160 y 350 °C, de manera que no puede ocurrir condensación de gotitas de ácido sulfúrico.

La temperatura de entrada dentro del ducto 6 de gas de combustión, en el cual ocurre el enfriamiento rápido, constituye desde 110 °C hasta 180°C. El gas de combustión dirigido al aparato es rociado en el ducto 6 de gas de combustión con una solución de NaOH o KOH, la cual es suministrada por medio de un conducto 16, con el fin de separar cualquier haluro de hidrógeno presente. Además, la solución de sulfato de amonio se dirige al gas de combustión por medio del dispositivo 7 de aspersión, en donde el gas de combustión se enfría y satura con vapor de agua. Se mantiene la temperatura de fluido en un intervalo entre 45°C y 60°C, en donde la temperatura de saturación del gas determina la temperatura del fluido de enfriamiento rápido. El gas de combustión el cual ha sido enfriado, saturado con agua y que está libre de haluro de hidrógeno, posteriormente fluye dentro de la zona 2 de lavado de la torre de lavado y depurado de gases 1. En la zona 2 de lavado, el gas de combustión cargado sustancialmente con S02 se pone en contacto con un fluido de absorción el cual consiste de una mezcla de agua amoniacal, una solución acuosa de sulfato de amonio y una solución de sulfito de amonio recién formado. Se suministra un flujo parcial del fluido de absorción extraído de la charola 8 de colección permeable a gas por debajo de la zona 2 de lavado en el circuito 9 de fluido de absorción al dispositivo de oxidación. La oxidación del sulfito de amonio y del sulfito ácido de amonio presentes en el fluido para formar sulfato de amonio se lleva a cabo en el dispositivo de oxidación al agregar un gas que contiene oxígeno. La otra porción del fluido de absorción se dirige por medio del conducto 10 en el circuito, se mezcla con agua amoniacal desde el conducto 4 y con una solución de sulfato de amonio desde el dispositivo 5 de oxidación y se suministra al dispositivo 3 distribuidor, formado como un dispositivo de aspersión, por encima de la zona 2 de lavado . La zona 2 de lavado contiene un lecho empacado, el cual incrementa la superficie de contacto entre el gas de combustión y el fluido de absorción y mejora la absorción de S02. Es posible utilizar el empacado para reducir la altura de la zona 2 de lavado y por lo tanto reducir la altura de instalación de la torre de lavado y depurado de gases 1 en general. Un empaque disponible comercialmente consiste de un material el cual es inerte con respecto a gases ácidos y puede ser utilizado en el lecho empacado . Con el fin de obtener una absorción efectiva de S02, el valor de pH del fluido de absorción en el lado de adición se ajusta entre pH 5 y pH 6.5. El ajuste de pH se realiza al agregar agua amoniacal . Una línea o tubería 17 de aire que comprende un ventilador, se conecta al dispositivo 5 de oxidación. El aire suministrado por medio de la línea 17 se pone en contacto intensamente con el fluido que contiene NH4HS03 y (NH4)2S03. La solución de sulfato de amonio producida se colecta en el recipiente de sedimentación del dispositivo 5 de oxidación. Se determina la concentración de sulfato de amonio, por ejemplo, al medir la densidad. Con una concentración de sulfato de amonio entre 25 y 30% en peso, la solución de sulfato de amonio se extrae del recipiente de sedimentación del dispositivo 5 de oxidación. El flujo parcial extraído por medio del conducto 15 se puede dirigir a una planta de recuperación de sulfato de amonio [no ilustrada] en la cual se produce sulfato de amonio puro al remover el agua. Se dirige un flujo parcial de extracción por medio del conducto 13 al recipiente 11, de sedimentación de lavado y se utiliza en el circuito de fluido, el cual se conecta al recipiente 11 de sedimentación de lavado e incluye una línea 12 de retorno, como un fluido de enfriamiento rápido con el propósito de enfriar el gas de combustión, en donde ocurre una concentración de la solución de sulfato de amonio para formar una concentración de sulfato de amonio de hasta 42% en peso. La cantidad de fluido en el recipiente de sedimentación del dispositivo 5 de oxidación se puede mantener constante por medio de un conducto de suministro correspondiente al suministrar agua o fluido de lavado desde un recipiente 18 amortiguador. En la modalidad ejemplificada que se ilustra en la figura, la torre de lavado y depurado de gases 1 comprende una segunda zona 2' de lavado, que de igual manera comprende un lecho empacado. Se agrega una solución de lavado con un valor de pH entre pH 4 y pH 6 por medio de un dispositivo 3 ' distribuidor al lecho de la segunda zona 2 ' de lavado y se pone en contacto con el gas limpiado. El fluido de lavado cargado de la segunda zona 2 ' de lavado se extrae en una charola 8 ' de colección de fluido colocada por debajo de la segunda zona 2' de lavado y que se dirige al recipiente 18 amortiguador. El valor de pH del fluido de lavado se ajusta al suministrar agua amoniacal por medio del conducto 4. El nivel de fluido en el recipiente de sedimentación del recipiente 18 amortiguador se controla al agregar agua por medio del conducto 19. El gas de combustión limpiado posteriormente se dirige a la chimenea y se descarga en el ambiente.

Claims (5)

1. REIVINDICACIONES 1. Un aparato con el propósito de remover S02 del gas de combustión y para producir una solución de sulfato de amonio la cual pueda ser procesada adicionalmente para formar sustancias útiles, caracterizado porque comprende: una torre de lavado y depurado de gases la cual comprende por lo menos una zona de lavado a través de la cual fluye el gas de combustión desde la parte inferior a la superior, un dispositivo distribuidor el cual se coloca por encima de la zona de lavado con el propósito de suministrar fluido de absorción y una torre de lavado y depurado de gases que comprende una charola de colección permeable a gases, colocada debajo de la zona de lavado, para fluido, un dispositivo con el propósito para el suministro de agua amoniacal a la zona de lavado, un dispositivo de oxidación para la oxidación de sulfito de amonio y sulfito ácido de amonio presente en el fluido de absorción para formar sulfato de amonio, un circuito de fluido de absorción el cual conecta la charola de colección con el dispositivo de oxidación y el dispositivo de oxidación con el dispositivo distribuidor colocado por encima de la zona de lavado, un ducto de gas de combustión para el suministro de gas de combustión a la torre de lavado y depurado de gases y la cual lo suministra dentro de la torre de lavado y depurado de gases por encima del recipiente de sedimentación de lavado, un dispositivo de aspersión colocado en el ducto de gas de combustión con el propósito de suministrar un fluido de enfriamiento rápido el cual enfría el flujo de gas de combustión y satura el mismo con vapor de agua y el cual es transportado como gotitas en el flujo de gas de combustión y pasa al interior del recipiente de sedimentación de lavado, un dispositivo con el propósito de regresar el fluido fuera del recipiente de sedimentación de lavado al dispositivo de aspersión colocado en el ducto de gas de combustión, en donde el sulfato de amonio puede ser suministrado al recipiente de sedimentación de lavado por medio de una línea o tubería de suministro desde el dispositivo de oxidación y una línea de elutriación se conecta al recipiente de sedimentación de lavado, línea desde la cual es posible extraer una solución de sulfato de amonio la cual se ha concentrado al pasar a través del circuito y es adecuada para la producción de fertilizante, y en el que una línea de descarga con el propósito de extraer una solución de sulfato de amonio la cual está sustancialmente libre de contaminación y la cual es adecuada para la producción de sulfato de amonio puro se conecta con el dispositivo de oxidación.
2. 2. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo adicional se conecta al dispositivo de aspersión con el propósito de suministrar soluciones de NaOH y/o KOH.
3. 3. El aparato de conformidad con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la zona de lavado comprende un lecho empacado el cual es rociado con el fluido de absorción.
4. 4. El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la zona de lavado se localiza en un segundo circuito de fluido de absorción a través del cual se puede guiar fluido de absorción que contiene sulfito de amonio, mientras se puentea el dispositivo de oxidación, directamente al dispositivo distribuidor colocado por encima de la zona de lavado.
5. 5. El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se instala un filtro electrónico húmedo en la torre de lavado y depurado de gases con el propósito de separar aerosoles, filtro el cual se coloca corriente arriba de la salida de gas puro del lado de la cabeza de la torre de lavado y depurado de gases. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Un aparato para remover S02 de gas de combustión y para producir una solución de sulfato de amonio que comprende : una torre de lavado y depurado de gases (1) la cual comprende por lo menos una zona (2) de lavado y colocada por debajo de la zona de lavado una charola (8) de colección permeable a gas, para fluido, un dispositivo (4) para el suministro de agua amoniacal a la zona de lavado, un dispositivo (5) de oxidación, un circuito (9) de fluido de absorción, un ducto (6) de gas de combustión para el suministro de gas de combustión a la torre de lavado y depurado de gases, el cual suministra por encima del recipiente (11) de sedimentación de lavado al interior de la torre de lavado y depurado de gases (1) , un dispositivo (7) de aspersión colocado en el ducto (6) de gas de combustión para el suministro de un fluido de enfriamiento rápido el cual enfría el flujo del gas de combustión y satura el mismo con vapor de agua, y un dispositivo (12) con el propósito de retornar el fluido desde el recipiente (11) de sedimentación de lavado al dispositivo (7) de aspersión colocado en el ducto de gas de combustión. Se puede suministrar sulfato de amonio desde el dispositivo (5) de oxidación al recipiente (11) de sedimentación de lavado por medio de una línea (13) de suministro. El recipiente (11) de sedimentación de lavado se conecta a una línea (14) de elutreación, desde la cual es posible extraer una solución concentrada de sulfato de amonio adecuada para producir fertilizante. Además, se conecta una línea (15) de descarga al dispositivo (5) de oxidación, con el propósito de extraer una solución de sulfato de amonio sustancialmente libre de contaminación adecuada para la producción de sulfato de amonio puro .