BR112016008249B1

BR112016008249B1 - Método e aparelho para a remoção de contaminantes provenientes de gases de exaustão

Info

Publication number: BR112016008249B1
Application number: BR112016008249-4A
Authority: BR
Inventors: Naresh J. Suchak
Original assignee: Cannon Technology, Inc
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2022-03-15
Also published as: RU2645987C2; ES2628621T3; BR112016008249A2; EP2719440B1; CA2927588C; CA2927588A1; AU2014334786B2; EP3057682A1; CN106659971A; PL2719440T3; CN106659971B; TW201519946A; DK2719440T3; TWI565515B; US8865098B2; WO2015057421A1; US20140127107A1; EP3057682B1; PT2719440T; EP2719440A1

Abstract

a presente invenção refere-se a um método para a remoção de uma porção de contaminantes, tais como os óxidos de nitrogênio, de um fluxo de gás de exaustão de um processo de combustão, o fluxo de gás de exaustão é separado em dois ou mais fluxos de gás. pelo menos um dentre os dois ou mais fluxos de gás é tratado, primeiramente, por meio de uma mistura com ozônio. o fluxo de gás tratado é, em seguida, alimentado para um purificador no qual o mesmo é recombinado com o fluxo de gás não tratado. o excesso de ozônio presente no fluxo de gás tratado é consumido por meio da oxidação dos contaminantes no fluxo de gás não tratado antes de o fluxo de gás combinado ser liberado para a atmosfera. a porção do fluxo de gás separado para mistura com ozônio se correlaciona diretamente com a quantidade de óxidos de nitrogênio que se deseja remover do fluxo.

Description

[0001] O presente pedido reivindica a prioridade do Pedido de Pa tente Provisória dos Estados Unidos No 61/713.780, depositado em 15 de outubro de 2012.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO Campo da Invenção

[0002] A presente invenção refere-se a um método e aparelho pa ra a remoção de contaminantes, tais como óxidos de nitrogênio, óxidos de enxofre, partículas, metais pesados e outros gases ácidos, provenientes de processos de combustão químicos, metalúrgicos, completos ou parciais, como por exemplo, fluxos de exaustão gerados a partir dos escapamentos de motores ou caldeiras em fontes móveis, como, por exemplo, navios de guerra ou outros em alto mar. Descrição da Técnica Antecedente

[0003] O uso de ozônio para a oxidação de óxidos de nitrogênio é descrito nas Patentes dos Estados Unidos Nos 5.206.002; 6.162.409; 6.649.132 e 7.303.735. As substâncias químicas e as técnicas apresentadas são direcionadas para altos níveis de remoção de óxidos de nitrogênio (cerca de 90%) e necessitam de 1,5 mols de ozônio por mol de óxido de nitrogênio presente no fluxo de gás. A configuração desses processos no sentido de operar em níveis mais baixos de remoção de óxidos de nitrogênio suscita desafios tanto em termos de custo como também de processo.

[0004] Os processos de combustão e os processos químicos de modo geral resultam em fluxos de gás contendo contaminantes que necessitam de limpeza antes de ser expelidos para a atmosfera. Muitos processos industriais, usinas de geração de energia, fontes de combustão, fontes estacionárias ou móveis, tais como motores, cal- deiras, fornos ou coisa do gênero usam combustíveis sólidos ou combustíveis de hidrocarboneto de baixo custo que contêm compostos de enxofre, cloro, nitrogênio e metais nos hidrocarbonetos que resultam em gases de exaustão que contêm contaminantes, tais como gases ácidos, matéria particulada e metais pesados. No sentido de atender a normas ambientais mais rigorosas exigidas pela legislação e em função de uma preocupação maior com o meio ambiente, combinações de depuração (via seca ou úmida), como também dis-positivos de captura de partículas, tais como precipitadores eletrostáticos (ESP), precipitadores úmidos e coletores de pó são cada vez mais preferidos para o controle de emissões de gases ácidos e de matérias particuladas.

[0005] Os óxidos de nitrogênio encontrados na maior parte dos fluxos de exaustão de combustão se encontram na forma de óxido nítrico (NO), que é praticamente insolúvel em água e não muito reativo. O óxido nítrico não é removido pela maior parte dos dispositivos de captura de depuração via úmida ou seca. Sendo assim, a fim de controlar as emissões de óxidos de nitrogênio, as duas melhores opções são diminuir a formação de óxidos de nitrogênio na fonte por meio da modificação da combustão ou, ainda, tratar os óxidos de nitrogênio no fluxo de gás de exaustão por meio do uso de técnicas de pós- combustão.

[0006] As técnicas básicas usadas para a redução da formação de óxidos de nitrogênio por meio da modificação de combustão são a queima com baixa emissão de óxidos de nitrogênio (LNB), a recircula- ção de gases de combustão (FGR), a combustão por estágios e a circulação forçada de (OFA). Na maioria das aplicações, estas tecnologias não são adequadas para a remoção de óxidos de nitrogênio dos fluxos de gás de combustão, e técnicas de pós-combustão, tais como a redução catalítica seletiva (SCR) e a redução seletiva não catalítica (SNCR), se tornam necessárias no sentido de obter uma desejada redução de óxidos de nitrogênio.

[0007] Ambos os processos de redução SCR e SNCR obtêm bons resultados, mas também apresentam limitações. Tecnologias de oxidação à base de ozônio recentemente ganharam sucesso como uma técnica de pós-combustão alternativa, especialmente quando uma aplicação não é adequada para uma redução SCR. Os processos à base de ozônio, tais como os descritos nas Patentes dos Estados Unidos Nos 6.162.409, 5.206.002 e 7.303.735 oferecem abordagens de remoção de múltiplos poluentes e esses processos foram implementados nos gases de combustão que surgem a partir de caldeiras de tubos de fogo, a gás e a carvão para a remoção de múltiplos poluentes, incluindo óxido de nitrogênio, óxidos de enxofre, partículas, ou similares. Os processos à base de ozônio são industrialmente praticados na redução de emissões em outras aplicações, tais como nos processos de decapagem de metais, na regeneração de crackers catalíticos de leito fluidizado (FCC), e na fabricação de fornos de recuperação de metais e de ácido sulfúrico.

[0008] As caldeiras a carvão com queimadores de baixa emissão de óxidos de nitrogênio e a combustão por estágios muitas vezes atingem óxidos de nitrogênio em 0,25 a 0,4 libras/MMBTU de custo efetivo, enquanto que as normas exigem emissões de óxidos de nitrogênio em uma faixa de 0,1 a 0,15 libras/MMGBTU, ou seja, a tecnologia de pós-combustão que pode efetiva em termos de custo oferece uma redução de 40 a 70%.

[0009] Os métodos apresentados nas Patentes dos Estados Uni dos Nos 6.162.409, 5206002, 6.649.132 e 7.303.735 usam um processo químico de reação de óxidos de nitrogênio com ozônio por meio da formação de maiores emissões de óxidos de nitrogênio, especialmente de uma forma pentavalente ou mais elevada, que são muito solúveis em água e facilmente removidos por depuração via úmida. A quantidade estequiométrica de ozônio necessário para a conversão de um mol de NOx, sob a forma de NO, em uma forma pentavalente é de cerca de 1,5 mols de ozônio ou de 0,5 mols quando o NOx se encontra sob a forma de NO2.

[0010] Embora estes métodos à base de ozônio para a remoção de óxidos de nitrogênio dos fluxos de combustão sejam eficazes no sentido de atingir níveis ultrabaixos de emissões de óxidos de nitrogênio em um fluxo de gás tratado, existe a necessidade de um processo aperfeiçoado para a remoção parcial de óxidos de nitrogênio que atenda aos desafios pertinentes à economia, às normas regulatórias e ao processo com base em controles de emissão.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0011] De acordo com a presente invenção, é provido um método para a remoção parcial de contaminantes provenientes de um fluxo de gás de processo que inclui a etapa de separar um fluxo de gás de processo em pelo menos dois fluxos de gás de processo. O ozônio é alimentado para contato com pelo menos um dos fluxos de gás de processo separados a fim de oxidar os contaminantes no fluxo de gás. Pelo menos um dos fluxos de gás de processo contatados pelo ozônio é alimentado para um purificador para a remoção dos contaminantes oxidados provenientes do fluxo de gás.

[0012] Ainda de acordo com a presente invenção, é provido um método para a remoção parcial de contaminantes provenientes de um fluxo de gás de processo que inclui a etapa de condicionar o fluxo de gás de processo emitido a partir de um processo de combustão. O fluxo de gás de processo contendo contaminantes é separado em pelo menos dois fluxos de gás de processo. O ozônio é injetado em pelo menos um dos fluxos de gás de processo separados de modo a prover uma mistura do ozônio com os contaminantes incluindo os óxidos de nitrogênio no fluxo de gás de processo separado. Os óxidos de nitrogênio no fluxo de gás de processo separado são oxidados por meio da mistura com ozônio. Os óxidos de nitrogênio oxidados são capturados em um dispositivo de captura a fim de remover os óxidos de nitrogênio do fluxo de gás de processo separado. O fluxo de gás de processo separado substancialmente livre de óxidos de nitrogênio é recombinado com a parte restante do fluxo de gás de processo contendo contami- nantes.

[0013] Ainda de acordo com a presente invenção, é provido um método para a remoção parcial de contaminantes provenientes de um fluxo de gás de processo que inclui a etapa de condicionar o fluxo de gás de processo emitido a partir de um processo de combustão. O fluxo de gás de processo contendo contaminantes é dividido em pelo menos dois fluxos de gás de processo. O ozônio é injetado em um fluxo de gás de processo selecionado para a mistura do ozônio com os contaminantes incluindo os óxidos de nitrogênio. Os óxidos de nitrogênio no fluxo de gás de processo selecionado são oxidados pelo ozônio. Os óxidos de nitrogênio oxidados são removidos por meio de um dispositivo de captura do fluxo de gás de processo selecionado. Em seguida, o fluxo de gás de processo selecionado substancialmente livre de óxidos de nitrogênio é recombinado com o fluxo de gás de processo restante contendo contaminantes.

[0014] Além disso, a presente invenção se refere a um aparelho para a remoção parcial de contaminantes provenientes de um fluxo de gás de processo que inclui um duto para o transporte do fluxo de gás de processo que contém óxidos de nitrogênio provenientes da exaustão de um processo de combustão. O duto é particionado em pelo menos duas zonas para o recebimento do fluxo de gás de processo contendo contaminantes a fim de dividir o fluxo de gás de processo em pelo menos dois fluxos. Uma fonte de ozônio é injetada em uma zona selecionada dentre as duas zonas de mistura para mistura com o fluxo de gás de processo. O ozônio misturado com o fluxo de gás de processo oxida os óxidos de nitrogênio do fluxo de gás de processo da zona selecionada.

[0015] Além disso, a presente invenção se refere a um aparelho para a remoção parcial de contaminantes provenientes de um fluxo de gás de processo, o aparelho incluindo um duto e um purificador ou qualquer equipamento de processo que transporte o fluxo de gás de processo contendo os óxidos de nitrogênio proveniente da exaustão de um processo de combustão ou processo químico. O ozônio é introduzido no fluxo de gás de processo de modo a se misturar seletivamente com uma porção do fluxo de gás, com ou sem um particionamento físico, de modo a resultar em pelo menos duas zonas de gás de processo. Uma zona é significativamente misturada com ozônio e a outra não é misturada com ozônio. O ozônio de uma porção do fluxo de gás de processo oxida os óxidos de nitrogênio do fluxo de gás de processo.

[0016] Os contaminantes contidos no fluxo de gás de processo para tratamento são selecionados dentre o grupo que consiste em óxidos de nitrogênio, óxidos de enxofre, gases ácidos, matérias particula- das e mercúrio. Os óxidos de nitrogênio tratados são selecionados dentre o grupo que consiste em óxido nítrico e dióxido de nitrogênio. O fluxo de gás de processo é um fluxo de gás de exaustão proveniente de um processo industrial, tipicamente a partir de uma fonte selecionada dentre o grupo que consiste em fontes fixas e fontes móveis. O processo industrial é selecionado dentre o grupo que consiste em caldeiras industriais, sistemas de geração de energia, processamento químico, fornalhas, fornos e processos de combustão.

[0017] A quantidade de contaminantes removidos é aproximada mente a quantidade de ozônio adicionado ao pelo menos um dos dois ou mais fluxos de gás de processo.

[0018] O purificador é tipicamente selecionado dentre o grupo que consiste em um equipamento de depuração a seco, por via semi-seca ou por via úmida. A quantidade de ozônio que é adicionada ao pelo menos um dentre os dois ou mais fluxos de gás separados em uma quantidade de estequiometria maior do que a quantidade de óxidos de nitrogênio presentes nos mesmos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0019] A Figura 1 é um gráfico ilustrando a remoção de óxidos de nitrogênio com relação à razão molar de ozônio para óxidos de nitrogênio.

[0020] A Figura 2 é um gráfico ilustrando a remoção de óxidos de nitrogênio com relação à razão molar de ozônio para óxidos de nitrogênio removidos.

[0021] A Figura 3 é um gráfico ilustrando a remoção de óxidos de nitrogênio com relação à razão molar de ozônio para óxidos de nitrogênio removidos.

[0022] A Figura 4 é um fluxograma de sistema de um processo para a oxidação dos óxidos de nitrogênio em um duto particionado.

[0023] A Figura 5 é um fluxograma de sistema de um processo para a remoção de óxidos de nitrogênio em um aparelho de depuração por via úmida com múltiplos tubos de Venturi.

[0024] A Figura 6 é um fluxograma de sistema de um processo para a remoção de óxidos de nitrogênio em um dispositivo de captura de depuração a seco.

[0025] A Figura 7 é um fluxograma de sistema de um processo para a remoção de óxidos de nitrogênio em um purificador de pulverização horizontal particionado.

[0026] A Figura 8 é um fluxograma de sistema de um processo para a remoção de óxidos de nitrogênio por meio da depuração de uma porção de um fluxo de gás. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0027] A presente invenção provê a oxidação de óxidos de nitro gênio e de outros contaminantes por meio da adição de ozônio em uma porção separada do fluxo de gás de processo. Todo o gás de processo ou o fluxo de gás de combustão é dividido em pelo menos dois ou mais fluxos. A porção do fluxo de gás de processo total que deve ser tratada com ozônio é determinada com base na extensão da desejada remoção de óxidos de nitrogênio. Para fins de ilustração, a fim de remover 60% dos óxidos de nitrogênio de um fluxo de gás de processo, cerca de 60% do fluxo de gás poderá ser misturado com ozônio e tratado pelos métodos da presente invenção.

[0028] Os óxidos de nitrogênio gerados nos processos de combus tão s4 encontram em sua maioria sob a forma de NO, que tem uma solubilidade insignificante em água. Ao se adicionar ozônio ao fluxo de gás de exaustão, os óxidos de nitrogênio poderão ser oxidados de modo a se obter formas superiores. A solubilidade dos óxidos de nitrogênio aumenta de acordo com o grau de oxidação. Óxidos superiores, tais como o N2O5 e os oxiácidos, não só são muito solúveis, mas também altamente reativos e podem ser removidos do equipamento de depuração via seca, semi-seca, e úmida juntamente com outros con- taminantes presentes no fluxo de gás de exaustão tratado desta maneira.

[0029] Apesar de vários métodos, tais como os descritos na técni ca anterior, serem eficazes no sentido de se obter níveis ultra baixos de emissões de óxidos de nitrogênio, quando aplicados para a remoção de apenas uma porção dos óxidos de nitrogênio presentes no fluxo de gás de exaustão, os mesmos irão gerar quantidades apreciáveis de NO2 que não são quantitativamente removidas do dispositivo de captura empregado. É fácil entender que apenas quando os óxidos de nitrogênio são oxidados para além de NO2 em óxidos superiores, tais como um N2O5, uma remoção quantitativa ocorre nos dispositivos de captura de uso industrial.

[0030] A oxidação dos óxidos de nitrogênio em N2O5 envolve mui tas reações, mas por uma questão de brevidade, a oxidação poderá ser simplificada como se segue: NO + O3 ^ NO2 + O2 (muito rápida) (1) NO2 + O3 ^ NO3 + O2 (lenta) (2) NO2 + NO3 <—> N2O5 (3)

[0031] A reação (1) tem uma ordem de grandeza mais rápida quando comparada com a reação (2). Quando o tempo de reação (2) começa a ocorrer, a maior parte do NO é oxidada de modo a formar NO2. Portanto, as reações (1) e (2) são reações um tanto consecutivas.

[0032] O dióxido de nitrogênio (NO2) tem uma solubilidade relati vamente baixa em água, de modo que, a não ser que a reação seja levada para frente para a formação de óxidos mais elevados que o NO2, a remoção dos óxidos de nitrogênio em um purificador de via úmida se mantém muito limitada. Por outro lado, o N2O5 é extremamente solúvel e tem a umidade presente no fluxo de gás. Como resultado, o N2O5 forma HNO3 que é solúvel em água em todas as proporções. Por conseguinte, qualquer dispositivo de captura, purificador de gás úmido, precipitadores ESP úmidos, ou qualquer dispositivo com superfícies úmidas, tal como um condensador ou um dispositivo de coalescência, tal como um eliminador de névoa, poderão remover o HNO3 e o N2O5 quantitativamente com ou sem nenhum reagente presente na fase aquosa.

[0033] As formas altamente oxidadas HNO3 e N2O5 são também muito reativas e são removidas com o uso de reagentes e adsorventes mais comuns industrialmente usados na depuração a seco e semiseco. O N2O5 e o HNO3 são também removidos no filtro de tecido por meio de adsorção em matérias particuladas em um dispositivo de captura, tal como um coletor de pó.

[0034] A quantidade estequiométrica de ozônio necessário para converter um mol de NO e NO2 em uma forma pentavalente, ou seja, em N2O5 e/ou em HNO3, é de cerca de 1,5 e 0,5 mols, respectivamente. Na maior parte dos processos de combustão, os óxidos de nitrogênio ficam predominantemente sob a forma de NO. Na verdade e na maioria das vezes, a maior parte dos óxidos de nitrogênio emitidos a partir de vários tipos de fontes se encontra na forma de NO.

[0035] A Figura 1 ilustra a remoção de óxidos de nitrogênio versus a razão de mols de ozônio para mols de óxidos de nitrogênio no gás de exaustão proveniente de uma caldeira a carvão. Esta Figura, que também aparece na Patente dos Estados Unidos No 6.162.409, mostra a razão estequiométrica total de 1,5 mols de ozônio necessário por mol de óxidos de nitrogênio para uma remoção de mais de 90% dos óxidos de nitrogênio. Este requisito de ozônio é por mol de óxidos de nitrogênio presentes no fluxo de gás e não por mol de óxidos de nitrogênio removidos.

[0036] Quando apenas uma quantidade parcial de redução de óxi dos de nitrogênio se faz necessária, o ozônio necessário por mol de óxidos de nitrogênio removidos excede em muito 1,5. A fim de remover 50% dos óxidos de nitrogênio (principalmente como NO), uma série de reações deverá ocorrer. Quando o ozônio é adicionado e completamente misturado no fluxo de gás, o ozônio primeiramente reage com o NO presente nos óxidos de nitrogênio e se converte em NO2. Somente depois de quase todo o NO ser oxidado a oxidação do NO2 N2O5 irá de fato se iniciar.

[0037] A fim de atingir uma remoção de 50% com dois mols de óxidos de nitrogênio presentes no fluxo de gás, um mol de óxidos de nitrogênio precisará ser removido. Neste exemplo de 50% de remoção, com dois mols de óxidos de nitrogênio sob a forma de NO, serão necessários dois mols de ozônio para a conversão de dois mols de NO2 de acordo com a reação (1) acima. Uma vez que o NO2 é apenas parcialmente solúvel, para se conseguir uma remoção de 50%, um mol além dos dois mols de NO2 terá de ser convertido em uma forma pentavalente. Por conseguinte, um adicional de 0,5 mols de ozônio se faz necessário no sentido de converter um mol de NO2 em um N2O5 de forma pentavalente. Sendo assim, a necessidade total de ozônio é de 2,5 mols por mol de óxidos de nitrogênio removidos quando a remoção de óxidos de nitrogênio alvo é de apenas 50%.

[0038] Tal como apresentado na Patente No 6.162.409, os dados usados na Figura 1 são graficamente representados na Figura 2, tal como a remoção de óxidos de nitrogênio versus a razão de mol de ozônio consumido em mols de óxidos de nitrogênio removidos no gás de exaustão de uma caldeira a carvão. Fica bem ilustrado que os mols de ozônio necessários por mol de óxidos de nitrogênio removidos aumentam com a diminuição da remoção de óxidos de nitrogênio. Para uma remoção de 50% de óxidos de nitrogênio, a razão molar de ozônio consumido para os óxidos de nitrogênio removidos está mais perto de 2,5. Em essência, a reação dos óxidos de nitrogênio com ozônio e a remoção por meio de um dispositivo de captura foram muito simplificadas neste exemplo, porém detalhadas o suficiente para mostrar a limitação do processo da arte anterior. A remoção parcial dos óxidos de nitrogênio nestes processos anteriores apresenta limitações que a presente invenção supera.

[0039] Os méritos de um processo de remoção de óxidos de nitro gênio são avaliados com relação a muitos atributos dentre os quais existem quatro mais fundamentais. Em primeiro lugar, que nível de remoção de óxidos de nitrogênio pode o processo alcançar? Em segundo lugar, quão acessíveis são os custos de propriedade, tanto em termos operacionais com em termos de capital por tonelada de óxidos de nitrogênio removidos (custo-benefício)? Em terceiro lugar, as emissões secundárias ficam dentro de limites aceitáveis? Em quarto lugar, quão compatível é processo de remoção de óxidos de nitrogênio com relação à remoção de outros contaminantes?

[0040] As limitações que a técnica anterior processa recaem na medição dos segundo e terceiro atributos. O ozônio é um bem caro. A quantidade de ozônio necessário por unidade de remoção de óxidos de nitrogênio aumenta rapidamente com a redução da necessidade de remoção de óxidos de nitrogênio. Meio século atrás, a maioria dos países no mundo não tinha a necessidade obrigatória de reduzir as emissões de óxidos de nitrogênio. À medida que a qualidade do ar piorou devido ao aumento das emissões na atmosfera, órgãos governamentais impuseram normas ambientais que obrigam a gradual redução das emissões de óxidos de nitrogênio. Na fase inicial de implementação dessas normas, a redução de óxidos de nitrogênio provenientes de fontes fixas, tais como de caldeiras industriais, de sistemas de geração de energia, de processos de combustão, bem como de fontes móveis, por exemplo, navios, balsas, ou similares, era modesta. Os processos da técnica anterior usam quantidades significativamente maiores de ozônio por unidade de óxidos de nitrogênio removidos em baixos ou modestos requisitos de redução dos óxidos de nitrogênio, tal como se encontra ilustrado na Figura 2, e oferecem pouca eficácia em termos de custo, deste modo falhando com relação ao segundo atributo. Os processos da técnica anterior são direcionados às exigências muito altas de redução de óxidos de nitrogênio.

[0041] Nos baixos ou modestos requisitos de redução dos óxidos de nitrogênio, ao se usar os métodos apresentados na técnica anterior, o fluxo de gás tratado com ozônio apresenta também um teor de NO2 significativamente maior. O dióxido de nitrogênio é de cor marrom e aumenta a opacidade dos gases de exaustão. As grandes fontes esta-cionárias, tais como as caldeiras de combustível fóssil ou de biomassa, e as fontes de combustão têm enormes fluxos de exaustão e são vulneráveis a um padrão com relação às especificações de opacidade por não atender o terceiro atributo acima.

[0042] A taxa na qual os óxidos de nitrogênio e o ozônio reagem depende da constante de velocidade cinética, bem como da concentração de óxidos de nitrogênio e ozônio. Com a diminuição da concentração, a taxa de reação também diminui. Tal como descrito anteriormente, no caso de uma remoção de 50% de óxidos de nitrogênio, 2,5 mols de ozônio é necessário por mol de óxidos de nitrogênio removidos. A reação (1) acima é muito rápida e consome dois mols de ozônio, deixando apenas 0,5 mols de ozônio para a reação mais lenta (2). A fim de obter a oxidação necessária, o recipiente de processamento de fluxo de gás de exaustão deve também ser grande o suficiente para prover o tempo de residência necessário entre o NO2 e o ozônio ou um excesso de ozônio deverá ser adicionado, o que poderá resultar em uma determinada quantidade de ozônio residual existente no gás de combustão tratado que é não consumido no processo de depuração.

[0043] A remoção parcial de óxidos de nitrogênio, de acordo com os processos da técnica anterior, é obtida em proporções subestequi- ométricas de ozônio e de fluxo oxidado tendo uma mistura de N2O5 e NO2. A depuração remove todo o N2O5 e alguns NO2. Ao se depurar o N2O5, apenas um nitrato é formado; enquanto que, a depuração do NO2 forma uma mistura de nitrito e nitrato de álcali ou metais alcalinos terrosos. A presença de nitrito na purga de purificador é indesejável e impõe desafios no manuseio e tratamento dos fluxos de líquido na estação de tratamento de efluentes.

[0044] Quando o gás de combustão tem também óxidos de enxo fre presentes no mesmo, a absorção de SO2 produz sulfito no meio de depuração. O sulfito é um removedor de ozônio e ajuda a eliminar o excesso de ozônio nos dispositivos de depuração por via úmida. O NO2 também reage com o sulfito quando o mesmo se encontra presente em grandes concentrações e esgota o sulfito, potencialmente criando condições para um deslizamento de ozônio. Nos reagentes à base de cal e calcário, grandes concentrações de NO2 também afetam adversamente a remoção de óxidos de enxofre, e, por conseguinte, não atendem ao quarto atributo.

[0045] De acordo com a presente invenção, a quantidade do fluxo de gás de processo a ser tratado para a remoção de óxidos de nitrogênio é de aproximadamente a mesma percentagem que a quantidade de remoção de óxidos de nitrogênio. Por exemplo, quando o operador deseja remover 60% dos óxidos de nitrogênio em um fluxo de gases de combustão, neste caso, o operador irá tratar 60% do fluxo total de gás de combustão com ozônio. O operador, em função disso, separa o fluxo de gás de combustão primário em dois ou mais fluxos de gás, sendo que pelo menos um fluxo totaliza 60% do fluxo total de gás de processo por volume. Um operador pode, supostamente, tratar dois fluxos que totalizam 60% do total (30% e 30%) ou três ou mais fluxos, contanto que a percentagem total dos fluxos tratados seja aproxima-damente igual à redução percentual do teor de óxidos de nitrogênio durante todo o fluxo de gás de processo.

[0046] A porção do fluxo de gás que é oxidado com ozônio conti nua ao longo das reações (1) a (3), tal como descrito acima. A quantidade de ozônio se baseia na quantidade de óxidos de nitrogênio naquela porção de fluxo de gás. Um pequeno excesso de requisito este- quiométrico pode ser adicionado no sentido de reduzir o requisito de tempo de reação. Os óxidos de nitrogênio em combustão nos fluxos de gás de combustão são, em geral, na forma de NO (divalente) e, por conseguinte, o requisito estequiométrico será de 1,5 mols de ozônio por mol de óxidos de nitrogênio. No entanto, quando os óxidos de nitrogênio no fluxo de gás são de uma fonte química ou de outras fontes e vêm a ser uma mistura de formas divalentes (NO) e tetravalente (NO2), o requisito estequiométrico será, nesse caso, de 1,5 mols de ozônio por mol de forma divalente e 0,5 mols de ozônio por mol de forma tetravalente.

[0047] Antes de misturar o ozônio, todo o ou uma porção do fluxo de gás a ser misturado poderá ser depurado, pré-depurado, seletivamente pré-depurado, temperado ou condicionado, conforme necessário. No que diz respeito à temperatura, a condição ótima para as oxidações é de 40 F a 225°F no fluxo de gás. De preferência, o fluxo de gás pode ser livre de gotículas ou livre de névoa em excesso do meio aquoso, quando os óxidos de enxofre também se encontram presentes no fluxo de gás de combustão. O ozônio não é adicionado ao restante do fluxo de gás.

[0048] Os contaminantes oxidados na porção tratada com ozônio do fluxo são removidos por meio do contato com um meio de depuração em um purificador de gás úmido ou semisseco ou seco. Os con- taminantes oxidados, especialmente os óxidos de nitrogênio, são altamente solúveis em água e muito reativos e, por conseguinte, podem também ser removidos de um meio aquoso sobre superfícies de condensação ou coalescência, tais como os trocadores de calor ou os separadores de gotas. De maneira alternativa, os mesmos podem ser capturados em um filtro de tecido (coletor de pó), em um precipitador ESP (precipitador eletrostático), em um precipitador WESP (precipita- dor eletrostático úmido), ou coisa do gênero. Os óxidos de nitrogênio oxidados são convertidos em oxiácidos, tal como em ácido nítrico, em ácido nitroso ou sal.

[0049] A química desta dissolução e estabilização de óxidos de nitrogênio sob a forma de oxiácidos e seus sais é descrita abaixo. N2O5 + H2O > 2 HNO3 (4) 2 HNO3 + Ca(OH)2 > Ca(NO3)2 + H2O (5) 2 H2O HNO3 + NaOH > NaOH3 + H2O (6)

[0050] Para o tratamento de uma porção do fluxo de gás de pro cesso com ozônio, o purificador existente e o dispositivo APC (de controle de poluição do ar) podem ser simplesmente modificados ao se dividir o duto e/ou o purificador em porções, e ao mesmo tempo garantir que a porção oxidada do fluxo seja adequadamente contatada com um meio de purificação e que os contaminantes sejam capturados antes da unificação da porção do fluxo com o restante do fluxo de gás não tratado com ozônio.

[0051] Quando a porção tratada com ozônio do fluxo de gás é reu nida com o resto do fluxo de gás não tratado, pequenas quantidades de excesso de ozônio a partir do fluxo tratado são instantaneamente consumidas no fluxo recombinado. Uma reação por oxidação extremamente rápida acontece nesse caso, tal como indicado na equação (1) acima. Deste modo, o fluxo reunido deixa de ter qualquer ozônio residual. Além disso, devido ao excesso de ozônio presente no fluxo tratado, quase todos os óxidos de nitrogênio são oxidados para a sua forma pentavalente e quantitativamente capturados no dispositivo de captura com quantidades insignificantes de sobras de NO2.

[0052] A presente invenção também provê a capacidade de uma pilha livre de ozônio quando uma alta remoção de óxidos de nitrogênio é desejada. Por exemplo, para 90% de remoção de óxidos de nitrogênio, 10% do fluxo não tratado são misturados com 90% do fluxo tratado, e o ozônio residual dos 90% de fluxo tratado é destruído pelos óxidos de nitrogênio não tratados presentes nos 10% de fluxo de gás.

[0053] A presente invenção provê um método e um aparelho para a remoção de contaminantes, tais como óxidos de nitrogênio, de uma maneira relativamente segura que não causa emissões secundárias e requer menos ozônio. Além disso, a presente invenção permite a im-plementação de redução de óxidos de nitrogênio em fases de modo a atender as normas que determinam uma diminuição das emissões de óxidos de nitrogênio ao longo do tempo. A fase 1 pode impor uma redução de 30 a 35% de óxidos de nitrogênio, enquanto que a fase 2 determina uma redução de 60 a 65%, e a fase 3 requer uma redução de 90 a 95%. Com os métodos da presente invenção, essas reduções obrigatórias são obtidas de uma maneira efetiva em termos de custo.

[0054] Os processos da presente invenção reduzem as emissões de NO2 no fluxo de gás tratado que é expelido para a atmosfera como também reduzem a opacidade da coluna de fumaça independentemente da desejada redução dos óxidos de nitrogênio. Desta maneira, o ozônio residual no fluxo de gás tratado é eliminado e, por conseguinte, um deslizamento de ozônio é impedido. O uso de ozônio é otimizado quando uma redução parcial dos óxidos de nitrogênio é realizada. A presente invenção reduz significativamente a necessidade de tempo de residência para a efetiva oxidação dos óxidos de nitrogênio sem comprometer a eficiência e sem causar um deslizamento de ozônio. Isto resulta em um aperfeiçoamento da química de depuração e, con-sequentemente, a eficiência da remoção dos óxidos de enxofre é mantida ao se impedir a destruição de sulfito no meio de depuração por NO2. Sendo assim, os métodos da presente invenção permitem um tratamento com bom custo-benefício quando uma implementação gradual ou em estágios de redução de óxidos de nitrogênio é realizada.

[0055] Tal como ilustrado na Figura 3, o consumo de unidade de ozônio por mol de óxidos de nitrogênio removidos permanece quase idêntico. O consumo de ozônio se torna 35% menor ao se reduzir em 55% o teor de óxidos de nitrogênio em comparação com os processos da técnica anterior descritos acima sob idênticas condições.

[0056] Além da economia na quantidade de ozônio consumido, a presente invenção cria uma pilha de exaustão seca, quando uma porção do fluxo de gás não é purificada e, deste modo, não foi saturada com vapor de água. Isso elimina qualquer ozônio residual e contém um baixo teor de NO2 nos óxidos de nitrogênio restantes. Uma vez que a maior parte dos óxidos de nitrogênio absorvido é N2O5, apenas um nitrato é formado no meio de depuração.

[0057] Em seguida, com referência à Figura 4, é esquematicamen te ilustrado um purificador de gás de combustão vertical para a oxidação de óxidos de nitrogênio em um duto particionado. Um fluxo de gás não tratado 30 é transportado através do duto 31 para um purificador de pulverização úmida 38. De acordo com a presente invenção, o duto 31 é particionado de modo a tratar uma porção do fluxo de gás 30. A partição 34 divide o duto 31 em duas zonas iguais, A e B. O ozônio do duto 32 é emitido a partir do bico 33 para mistura com o fluxo de gás da Zona B. Os contaminantes, incluindo os óxidos de nitrogênio, são completamente oxidados na Zona B antes de entrar em contato com as pulverizações de meio aquoso a partir dos bicos 39 conectados ao conjunto de pulverização de cabeçote 37 da Zona C. Os contaminan- tes oxidados da Zona B, por exemplo, o N2O5 e o HNO3, são facilmente capturados nas pulverizações aquosas da Zona C. O fluxo de gás que sai de ambas as Zonas C é remisturado na seção de fundo do purificador 38. Quando necessário, o tempo de residência necessário pode ser compensado utilizando um pouco de excesso de ozônio. Quando o volume do duto (Zonas A e B) é insuficiente ou quando o duto não pode ser particionado, nesse caso, a porção de fundo do purificador 38 poderá ser particionada de modo a criar Zonas A e B para oxidação. Quando os óxidos de enxofre se encontram também presentes, os mecanismos internos do purificador poderão ser necessários no sentido de evitar que gotículas caiam a partir da seção de pulveri- zação na zona de oxidação. Quando o particionamento físico do fundo do purificador 38 não constitui uma opção, nesse caso, o ozônio poderá ser introduzido na seção do fundo se a porção oxidada do fluxo de gás se elevar até a seção de depuração, sem se misturar com o fluxo de gás restante. Desta maneira, uma porção seletiva do fluxo de gás é tratada sem um particionamento físico do fluxo de gás. Com a ajuda das modernas ferramentas de modelagem de fluxo, como, por exemplo, uma dinâmica de fluidos computacional (CFD), é agora possível garantir que uma parte substancial da porção de ozônio misturado permaneça isolada até que um NOx oxidado seja capturado na seção de depuração. Deste modo, a presente invenção pode também ser praticada sem separar fisicamente o fluxo de gás para tratamento com ozônio.

[0058] Tal como ainda ilustrado na Figura 4, o purificador 38 é pul verizado com um meio aquoso 36 a partir de um fosso 35 por meio da bomba 41 através do dispositivo de pulverização de cabeçote 37 e dos bicos de pulverização 39. O meio de depuração pulverizado no fluxo de gás remove os contaminantes remanescentes, tais como SO2, HCl, ou similares. O fosso 35 é suprido com um meio aquoso 36 composto de água, reagentes, ou similares. Parte do meio de depuração pode ser purgada de maneira contínua ou intermitente por meio do fluxo 43 de modo a manter os sólidos dissolvidos ou suspensos dentro da faixa de operação. A depuração dos óxidos de nitrogênio é insignificantemente afetada por um pH na faixa de 2 a 14 ou pela presença de um teor de sólidos dissolvidos ou suspensos e, por conseguinte, outros controles paramétricos, tais como um controle de pH ou um controle de purga, não são descritos em detalhe no presente documento. O fluxo de gás purificado na coluna de depuração 38 em seguida flui através do dispositivo de separação de gotículas/remoção de névoa 42 e sai para a atmosfera como um fluxo de gás tratado 40 a partir da saída do purificador 38. Em um típico processo de dessulfurização de gás de combustão (FGD) por via úmida à base de calcário, o fosso de purificador 35 é equipado com um aspersor de ar, não mostrado, a fim de oxidar o sulfito de cálcio em sulfato.

[0059] Em seguida, com referência à Figura 5, é esquematica mente ilustrado um aparelho de depuração por via úmida com múltiplos tubos de Venturi. O gás de combustão proveniente de um regenerador de craqueamento catalítico fluido (FCC) do fluxo de gás 44 é tratado até a remoção de 50% dos óxidos de nitrogênio no exemplo ilustrado. O aparelho de depuração consiste em quatro tubos de Venturi para um contato gás-líquido. O regenerador FCC do fluxo de gás 44 é purificado em quatro purificadores do tipo Venturi, cada qual designado pela referência numérica 52, antes da mistura com ozônio. O regenerador FCC de fluxo de gás é transportado para os quatro purificadores do tipo Venturi 52. Cada fluxo de gás de combustão 44 é colocado em contato com um meio de depuração no tubo de Venturi a fim de remover o gás ácido, incluindo os óxidos de enxofre, o HCl, ou similares, além da matéria particulada, tal como coque e pós de catalisador presentes no regenerador FCC de gás. Os dutos de saída dos pares de purificadores do tipo Venturi 52 são unidos de modo a formar um duto de cotovelo. O ozônio é introduzido e misturado por meio de um sistema de injeção 46 em cada duto de cotovelo. Um par- ticionamento 48 divide cada duto de cotovelo nas Zonas A e B. O sistema de injeção 46 libera ozônio para o duto 45, formando a Zona B de cada duto de cotovelo para o tratamento de 50% do fluxo de gás de combustão transportado a partir de cada par de purificadores do tipo Venturi 52.

[0060] O ozônio proveniente do sistema de injeção 46 é misturado com a porção do fluxo de gás no duto 45 que forma uma zona de oxidação, designada como Zona B, que tem um volume maior do que a Zona A. Os contaminantes incluindo os óxidos de nitrogênio são totalmente oxidados na Zona B antes de atingir os pulverizadores de meio aquoso 53 na extremidade do duto de cotovelo. Ambos os dutos de cotovelo se abrem para a Zona C de um tambor de desencaixe 58. Os contaminantes oxidados, tais como o N2O5 e o HNO3, são prontamente capturados nos pulverizadores aquosas 53. Os fluxos de gás que saem dos dutos de cotovelo são deixados misturar na Zona C na seção de fundo do tambor 58. Quando o tempo de residência disponível nos dutos de cotovelo é insuficiente, a porção de fundo do tambor 58 poderá também ser particionada no sentido de continuar a oxidação no tambor de modo a permitir que os óxidos de nitrogênio absorvidos nas gotículas coalescentes sejam descarregados por um eliminador de névoa 56.

[0061] Os purificadores do tipo Venturi 52 são supridos com um meio aquoso do fosso 49 através da bomba 55 por meio de um cabeçote 51. O mesmo meio aquoso é também encaminhado para os bicos de pulverização 53. O meio de depuração pulverizado para o fluxo de gás também remove quaisquer contaminantes remanescentes, tais como o SO2. O fosso 49 é provido com um meio aquoso 50 composto de água, reagentes, ou similares. Uma certa quantidade do meio aquoso pode ser contínua ou intermitentemente purgada pelo fluxo 57 a fim de manter dissolvidos e suspensos os sólidos dentro da faixa de operação. A depuração dos óxidos de nitrogênio é muito pouco afetada por um pH na faixa de 2 a 14 ou na presença de teores de sólidos dissolvidos ou suspensos e, por conseguinte, outros controles paramétricos, tais como o controle de pH e o controle de purga, não serão descritos em detalhe no presente documento. O fluxo de gás a partir do tambor de desencaixe 58 flui através do conjunto de bandeja e eli- minador de névoa 56 e descarregado para a atmosfera como fluxo de gás tratado 54.

[0062] De acordo com a presente invenção, as emissões de óxi dos de nitrogênio são reduzidas de 35 a 45 partes por milhão para menos de 20 partes por milhão por meio do tratamento de 50% do fluxo de gás.

[0063] Na modalidade da presente invenção mostrada na Figura 6, um fluxo de gás de combustão 59 emitido a partir de um dispositivo de combustão 70 é depurado em um purificador secador de pulverização 63 com hidróxido alcalino, carbonato ou bicarbonatos ou suas misturas em uma pulverização reagente 64 para a remoção de contaminantes, exceto óxidos de nitrogênio. As normas ambientais obrigam a redução dos óxidos de nitrogênio em 60 a 65% em duas etapas.

[0064] No purificador secador de pulverização 63, o fluxo de gás quente 59 entra em contato com o fluxo de reagente aquoso 64 a fim de remover óxidos de enxofre, HCI, mercúrio e outros contaminantes. O fluxo de reagente aquoso, devido ao aquecimento, forma sólidos finamente polvilhados no fluxo de gás. Esses sólidos são carregados com o fluxo de gás que sai por meio do duto 60 para um coletor de pó 65 dotado de coletores feitos de filtro de tecido. O coletor de pó 65 é de modo geral modular com várias câmaras. A Figura 6 ilustra três câmaras para o coletor de pó 65. Um fluxo de gás contendo ozônio 61 é carregado através de uma tubulação 71 para mistura com um fluxo de gás de combustão que entra em qualquer uma das ou em todas as três câmaras do coletor de pó 65, dependendo do teor de óxidos de nitrogênio e da remoção desejada. Pressupondo que o escoamento do fluxo de gás de combustão é feito de maneira uniforme, a adição de uma pequena quantidade de excesso de ozônio em uma câmara irá prover cerca de 33% de remoção dos óxidos de nitrogênio, enquanto que a adição de ozônio em quaisquer duas das três câmaras irá prover 66% de remoção de óxidos de nitrogênio. Os óxidos de nitrogênio oxidados serão, em seguida, adsorvidos no reagente sólido do coletor de pó 65.

[0065] Os sólidos são retidos nos coletores à medida que os fluxos de gás escoam através do meio de filtro de tecido. Os sólidos retidos e coletados sobre a superfície dos coletores eventualmente caem pela ação de um fluxo pulsante e ficam coletados na seção de fundo do coletor de pó. Os sólidos são periódica ou continuamente descarregados como um fluxo 66 para descarte.

[0066] Todos os fluxos de gás vindos das várias câmaras são reunidos no duto de exaustão 67, formando um fluxo de gás tratado 69. Ao se misturar os fluxos de gás que saem das várias câmaras do duto, qualquer ozônio residual presente é imediatamente consumido pelos óxidos de nitrogênio restantes no fluxo de gás tratado 69, que é, em seguida, ventilado para a atmosfera através da pilha 68.

[0067] Inicialmente, no primeiro estágio, a fim de satisfazer a redu ção das emissões a 30%, ozônio é introduzido em apenas uma câmara do coletor de pó 65. Em um momento mais adiante, a fim de atender a uma redução de 60 a 65%, os fluxos de gás de quaisquer duas das três câmaras poderão ser tratados com uma pequena quantidade estequiométrica de excesso de ozônio.

[0068] Em seguida, com referência à Figura 7, é ilustrado esque maticamente um purificador de pulverização horizontal particionado. Um fluxo de gás não tratado 72 é transportado através da tubulação de duto 73 para um purificador de pulverização úmida horizontal 74. Duas partições 75 horizontalmente estendidas no purificador 74 dividem o purificador 74 em três câmaras iguais. A tubulação de duto 73 divide o fluxo de gás 72 quase igualmente para as três câmaras. Um fluxo de gás contendo ozônio 76 é transportado para a tubulação 73 através de bocais 84 para mistura com o fluxo de gás de combustão que entra em qualquer uma, duas, ou em todas as três câmaras, dependendo do teor de NOx e da remoção desejada.

[0069] Para um gás de combustão com 0,4 a 0,45 libras por MMBTU de teor de NOx no fluxo 72 que exige uma redução de NOx de 0,15 libras por MMBTU na saída do fluxo 77, o gás que entra nas duas das três câmaras do purificador 74 é misturado com o ozônio.

[0070] O ozônio rapidamente oxida os contaminantes, tais como o NOx, o Hg, ou similar, no duto que entra no purificador antes de alcançar o conjunto de bicos 78 que liberam uma pulverização de meio aquoso. Os contaminantes oxidados, tais como o N2O5 e o HNO3, são facilmente capturados nas pulverizações aquosas juntamente com o SOx, o HCl e outros contaminantes. Quando o volume do purificador a montante da zona de pulverização (conjunto de pulverização 78) é insuficiente, o tempo de residência necessário para a remoção quase completa de NOx poderá ser compensado ao se usar uma pequena quantidade de excesso de ozônio.

[0071] O purificador 74 é pulverizado com um meio aquoso 79 a partir de um fosso através da bomba 80 por meio do conjunto de pulverização de cabeçote 81 e do conjunto de bicos de pulverização 78. O fosso é suprido por meio de um fluxo aquoso composto de água, reagentes, tais como cal, calcário, carbonato de sódio, soda cáustica, metal alcalino, metal alcalino terroso, hidróxidos de amônio, carbonatos, bicarbonatos e suas misturas. Parte do meio de depuração pode ser contínua ou intermitentemente purgada pelo fluxo 82 a fim de manter dissolvidos e suspensos os sólidos dentro da faixa de operação. A depuração de NOx é muito pouco afetada pelo pH na faixa de 2 a 14 ou pela presença de teores de sólidos dissolvidos ou suspensos e, por conseguinte, outros controles paramétricos, tais como controle de pH e controles de purga, não são descritos em detalhe no presente documento. Em um típico processo FGD (de dessulfurização de gás de combustão) por via úmida à base de calcário, o fosso de purificador poderá também ser equipado com um aspersor de ar a fim de oxidar o sulfito de cálcio em sulfato, o que não é mostrado na Figura 7.

[0072] As gotículas finas e a névoa dos gases de combustão que saem de cada uma das três câmaras são removidas por um dispositivo de remoção de névoa 83, e os fluxos de gás são reunidos no duto que forma o fluxo de gás tratado 77. Qualquer ozônio residual presente nas diversas câmaras é imediatamente consumido pelo NOX restante no fluxo de gás tratado 77.

[0073] De acordo com a presente invenção, o consumo de ozônio é 25% menor ao se reduzir o teor de NOx de 0,45 libras/MMBTU para 0,15 libras/MMBTU em comparação com o que é registrado na técnica anterior (nas Patentes dos Estados Unidos Nos 6.162.409; 5.206.002; 6.649.132 e 7.303.735) em condições idênticas.

[0074] Em um outro exemplo, é necessário que as emissões de NOx a partir de uma caldeira de combustível fóssil ou de biomassa sejam reduzidas em um primeiro estágio de 0,7 libras/MMBTU para 0,45 libras e, finalmente, no segundo estágio para menos de 0,3 li- bras/MMBTU. As normas ambientais não requerem a depuração de quaisquer outros poluentes. A solução proposta oferece flexibilidade na redução de NOx de acordo com o estágio ao se tratar a quantidade desejada de fluxo de gás com pequeno excesso de ozônio estequio- métrico em cada estágio.

[0075] Com referência à modalidade mostrada na Figura 8, é mos trado esquematicamente um dispositivo para a depuração parcial de um fluxo de gás de combustão. Um fluxo de gás não tratado 85 é transportado por um cabeçote de gás principal 87. Uma porção do fluxo de gás no cabeçote 87 é desviada por um ventilador 89 na direção de um duto 90 e é quase diretamente proporcional aos requisitos de remoção de NOx. Para uma remoção de 50% de NOx, 50% do fluxo de gás 85 são direcionados pelo ventilador 89 para o duto 90. O fluxo do gás varia de acordo com um controle de acionamento de frequência variável do ventilador 89. O ozônio suprido a partir de uma fonte 91 é transportado para os bicos injetores de ozônio 92 nos quais o ozônio é misturado com o fluxo de gás do duto 90. A quantidade de ozônio injetado é de um pequeno excesso com relação ao requisito estequiomé- trico com base na quantidade de NOx presente nesta porção do fluxo de gás. O requisito estequiométrico é de 1,5 mols de ozônio por mol de teor de NO e de 0,5 mols de ozônio por mol de teor de NO2 nessa porção do fluxo de gás de combustão.

[0076] O fluxo de gás misturado com ozônio é transportado do du- to 90 para um purificador de coluna 93. O ozônio no duto 90 oxida rapidamente contaminantes, tais como NOx, Hg ou similares. No fluxo dos gases de combustão que entram no purificador 93 antes de atingir uma pulverização aquosa proveniente dos bicos 94 verticalmente espaçados no purificador 93. Contaminantes oxidados, tais como o N2O5 e HNO3, são prontamente capturados nas pulverizações aquosas provenientes dos bicos 94 juntamente com quaisquer outros contaminan- tes, caso estejam presentes.

[0077] O purificador 93 é suprido com um meio aquoso provenien te do fosso de purificador 95 por meio de uma recirculação 96 através de um conjunto de cabeçote de pulverização 97 para o conjunto de bicos de pulverização 94 do purificador 93. O fosso 95 é suprido com um meio aquoso 98 composto de água, reagentes, tais como cal, calcário, carbonato de sódio, soda cáustica, metal alcalino, metal alcalino terroso, hidróxidos de amônio, carbonatos, bicarbonatos e suas misturas. Parte do meio de depuração 98 pode ser contínua ou intermitentemente purgada por um fluxo 99 a fim de manter dissolvidos e suspensos os sólidos dentro da faixa de operação. A depuração de NOx é muito pouco afetada pelo pH na faixa de 2 a 14 ou pela presença de teores de sólidos dissolvidos ou suspensos e, por conseguinte, outros controles paramétricos, tais como controle de pH e controles de purga, não são descritos em detalhe no presente documento.

[0078] As finas gotículas e a névoa do gás de combustão tratado saem do purificador 93 depois de as pulverizações aquosas serem removidas por um dispositivo de remoção de névoa 100. Em seguida, o fluxo de gás tratado 101 é reunido com a parte não tratada do fluxo de gás de combustão 85 do cabeçote de gás 87. Ao se misturar o fluxo de gás tratado 101 com o fluxo de gás não tratado 85, qualquer ozônio residual presente é imediatamente consumido pelo NOx na porção não tratada do fluxo de gás 85.

[0079] Embora a presente invenção tenha sido descrita com res peito a modalidades particulares da mesma, torna-se evidente que inúmeras outras formas e modificações da presente invenção serão óbvias às pessoas versadas na técnica. As reivindicações em apenso no presente documento devem ser de modo geral interpretadas de modo a abranger todas essas formas e modificações óbvias que se encontram dentro do verdadeiro espírito e âmbito de aplicação da presente invenção.

Claims

1. Método para a remoção parcial de contaminantes provenientes de um fluxo de gás de processo, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: - separar um fluxo de gás de processo em pelo menos dois fluxos de gás de processo, - alimentar ozônio para contato com pelo menos um dos fluxos de gás de processo separados a fim de oxidar os contaminantes no fluxo de gás, e - alimentar pelo menos um dos fluxos de gás de processo contatados pelo ozônio para um purificador para a remoção dos contaminantes oxidados provenientes dos fluxos de gás.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas de: - particionar o purificador em pelo menos duas câmaras para o recebimento dos fluxos de gás de processo, - transportar o fluxo de gás de processo para o purificador particionado a fim de dividir o fluxo de gás proporcionalmente com base na desejada remoção de NOx em pelo menos dois fluxos de gás de processo alimentados através das duas câmaras, e - alimentar seletivamente ozônio para pelo menos uma das câmaras de modo a se misturar com o fluxo de gás de processo alimentado através da câmara a fim de oxidar rapidamente os contaminantes no fluxo de gás.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui a etapa de: - capturar os contaminantes oxidados no fluxo de gás separado em um dispositivo de captura para a remoção dos contaminantes oxidados provenientes do fluxo de gás separado.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui a etapa de: - condicionar o fluxo de gás de processo contendo contaminantes antes da mistura com ozônio por meio dos seletivos resfriamentos, têmpera, e pré-depuração dos contaminantes.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas de: - tratar uma primeira percentagem pré-selecionada do fluxo de gás de processo com ozônio para a oxidação dos contaminantes no mesmo, - em seguida, tratar uma segunda percentagem pré- selecionada do fluxo de gás de processo com ozônio maior do que a primeira percentagem pré-selecionada do fluxo de gás tratado, e - tratar ainda uma terceira percentagem pré-selecionada do fluxo de gás de processo com ozônio maior do que a segunda percentagem pré-selecionada do fluxo de gás tratado para onde substancialmente todos os contaminantes são removidos do fluxo de gás de processo.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas de: - particionar o purificador em pelo menos duas câmaras a fim de receber, em uma câmara, a porção oxidada do fluxo de gás de processo, - contatar a porção oxidada do fluxo de gás de processo com um meio de depuração do purificador a fim de remover os contaminantes oxidados provenientes do fluxo de gás de processo, - capturar os contaminantes oxidados removidos do fluxo de gás de processo, e, - em seguida, unificar a porção do fluxo de gás de processo livre de contaminantes com a porção do fluxo de gás de processo contendo contaminantes.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas de: - unificar o fluxo de gás livre de contaminantes e contendo excesso de ozônio com o fluxo de gás contendo contaminantes, e - oxidar o excesso de ozônio no fluxo de gás unificado após contato com o fluxo de gás contendo contaminantes para, desta maneira, remover o excesso de ozônio do fluxo de gás unificado.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas de: - misturar uma percentagem pré-selecionada do fluxo de gás de processo contendo contaminantes com uma percentagem pré- selecionada do fluxo de gás de processo livre de contaminantes e contendo o excesso de ozônio de modo a formar um fluxo de gás unificado, e - consumir o excesso de ozônio por parte dos contaminantes presentes no fluxo de gás unificado.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui a etapa de: - reduzir o tempo de residência dos fluxos de gás de processo separados no purificador por meio da adição de um excesso de ozônio ao fluxo de gás separado.

10. Método para a remoção parcial de contaminantes provenientes de um fluxo de gás de processo, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: - condicionar o fluxo de gás de processo proveniente de um processo de combustão, - separar o fluxo de gás de processo em pelo menos dois fluxos de gás de processo, - injetar ozônio em pelo menos um dos fluxos de gás de processo separados de modo a prover uma mistura do ozônio com os contaminantes incluindo os óxidos de nitrogênio no fluxo de gás de processo separado, - oxidar os óxidos de nitrogênio no fluxo de gás de processo separado por meio de mistura com ozônio, - capturar os óxidos de nitrogênio oxidados em um dispositivo de captura a fim de remover os óxidos de nitrogênio do fluxo de gás de processo separado, e - recombinar o fluxo de gás de processo separado substancialmente livre de óxidos de nitrogênio com o restante do fluxo de gás de processo contendo contaminantes.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que inclui a etapa de: - remover os óxidos de nitrogênio oxidados no fluxo de gás separado sobre superfícies de condensação selecionadas dentre o grupo que consiste em um trocador de calor, um condensador, ou um dispositivo coalescente.

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que inclui a etapa de: - capturar os contaminantes oxidados removidos do fluxo de gás em um dispositivo de captura selecionado dentre o grupo que consiste em um filtro de tecido, precipitadores eletrostáticos úmidos e secos, um purificador de gás úmido, um purificador de gás seco, um coletor de pó, superfícies de condensação, e um separador de névoa.

13. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que inclui a etapa de: - remover uma percentagem pré-selecionada do gás de processo do fluxo de gás de processo para a oxidação de substancialmente a mesma percentagem de óxidos de nitrogênio no gás de processo que a percentagem de gás de processo removido do fluxo de gás.

14. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas de: - recombinar o fluxo de gás livre de óxidos de nitrogênio com o fluxo de gás contendo óxidos de nitrogênio, e - consumir qualquer excesso de ozônio presente nos fluxos de gás recombinados por meio da mistura do ozônio com os contaminantes presentes no fluxo de gás recombinado.

15. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas de: - tratar um dos fluxos de gás de processo separados com ozônio a fim de oxidar rapidamente os contaminantes no mesmo antes de alimentar o fluxo de gás de processo tratado para o dispositivo de captura, - pulverizar o fluxo de gás tratado com um meio aquoso no dispositivo de captura a fim de entranhar os contaminantes oxidados na pulverização aquosa, - remover a névoa e as gotículas do fluxo de gás de processo tratado que sai do dispositivo de captura, e - reunir o fluxo de gás de processo tratado com o fluxo de gás de processo contendo contaminantes a fim de consumir o excesso de ozônio presente nos fluxos de gás de processo reunidos por parte dos contaminantes contidos nos mesmos.

16. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas de: - recombinar o fluxo de gás separado substancialmente livre de óxidos de nitrogênio oxidados removidos do mesmo com o fluxo de gás separado restante não tratada pelo ozônio de modo a formar um fluxo de gás unificado, e - consumir no fluxo de gás unificado o excesso de ozônio presente no fluxo de gás livre de óxidos de nitrogênio oxidados, misturando o excesso de ozônio com os óxidos de nitrogênio no fluxo de gás não tratado a fim de remover todo o excesso de ozônio do fluxo de gás unificado.

17. Aparelho para a remoção parcial de contaminantes provenientes de um fluxo de gás de processo, para realizar o método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que o aparelho compreende: - um duto (31, 32) para o transporte de um fluxo de gás de processo proveniente da exaustão de um processo de combustão, - um purificador conectado ao dito duto (31, 32) para o recebimento do fluxo de gás de processo contendo contaminantes, - uma fonte de ozônio introduzido em uma primeira zona do fluxo de gás de processo no dito purificador para a mistura seletiva com o fluxo de gás de processo e em uma segunda zona do fluxo de gás de processo no dito purificador que é livre de ozônio, e - o ozônio misturado com o fluxo de gás de processo na dita primeira zona oxida os óxidos de nitrogênio presentes na primeira zona de fluxo de gás de processo.

18. Aparelho para a remoção parcial de contaminantes provenientes de um fluxo de gás de processo, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o aparelho inclui: - o dito duto (31, 32) particionado em uma primeira câmara e em uma segunda câmara para o recebimento do fluxo de gás de processo, - a dita primeira câmara de duto sendo injetada com ozônio, - a dita primeira câmara de duto que recebe ozônio misturando-se com o fluxo de gás de processo a fim de oxidar os contaminantes no mesmo, - uma terceira câmara do dito duto posicionada a jusante do primeiro duto (31, 32), e a segunda câmara tendo um meio de pulverização aquosa para a captura dos contaminantes oxidados no fluxo de gás de processo a fim de remover os contaminantes oxidados na primeira zona do fluxo de gás de processo, - a dita terceira câmara de duto transportando o fluxo de gás de processo a partir da primeira zona livre de contaminantes e o fluxo de gás de processo a partir da segunda zona que contém contaminantes para o dito purificador, - o dito purificador remisturando os fluxos de gás de processo da primeira e da segunda zonas, e - o dito purificador gerando uma pulverização de meio aquoso nos fluxos de gás de processo remisturados a fim de remover quaisquer contaminantes restantes oxidados pelo excesso de ozônio remanescente nos fluxos de gás de processo remisturados.

19. Aparelho para a remoção parcial de contaminantes provenientes de um fluxo de gás de processo, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o aparelho inclui: - o dito purificador incluindo uma pluralidade de purificadores do tipo Venturi (52) para o recebimento de um fluxo de gás de processo a partir do processo de combustão, - os ditos purificadores do tipo Venturi (52) sendo, cada qual, provido com um meio de depuração a fim de contatar o fluxo de gás de processo que flui através dos mesmos e remover os gases ácidos e a matéria particulada do gás de processo, - um duto (31, 32) particionado em uma primeira câmara e em uma segunda câmara para o recebimento do gás de processo descarregado dos ditos purificadores do tipo Venturi (52), - a dita primeira câmara de duto seletivamente injetada com ozônio para mistura com o gás de processo na dita primeira câmara de duto de modo que apenas uma percentagem pré-selecionada do gás de processo que flui a partir dos ditos purificadores do tipo Venturi (52) seja oxidada, - um dispositivo de captura para o recebimento dos fluxos de gás de processo provenientes da dita primeira e da dita segunda câmaras de duto, e - o dito dispositivo de captura provido com pulverizadores de meio aquoso para a captura dos contaminantes oxidados no gás de processo a fim de remover os contaminantes oxidados provenientes do fluxo de gás de processo.

20. Aparelho para a remoção parcial de contaminantes provenientes de um fluxo de gás de processo, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o aparelho inclui: - um fluxo de reagente aquoso que contata o fluxo de gás de processo no dito duto (31, 32) de modo a formar sólidos finamente polvilhados no fluxo de gás de processo, - um dispositivo de captura modular que inclui um coletor de pó tendo uma pluralidade de câmaras para o recebimento do fluxo de gás contendo os sólidos finamente polvilhados, - um injetor (92) para o suprimento de ozônio para as câmaras pré-selecionadas do dito coletor de pó tendo um reagente sólido de modo a se obter uma percentagem pré-selecionada de oxidação dos contaminantes no fluxo de gás, - o dito reagente sólido nas ditas câmaras do dito coletor de pó absorvendo os contaminantes sólidos oxidados à medida que o fluxo de gás livre de contaminantes sólidos sai da dita câmara, - um duto de saída que se estende a partir de cada uma das ditas câmaras de modo a unir os fluxos de gás que fluem a partir de cada uma das ditas câmaras, formando um fluxo de gás tratado, e - o dito duto de saída provendo a mistura dos fluxos de gás que saem das ditas câmaras de modo que qualquer ozônio residual seja consumido pelos contaminantes que permanecem no fluxo de gás tratado.

21. Método para a remoção parcial de contaminantes provenientes de um fluxo de gás de processo, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: - condicionar o fluxo de gás de processo proveniente de um processo de combustão, - injetar ozônio em uma porção do fluxo de gás de processo de modo a prover uma mistura do ozônio com os contaminantes incluindo os óxidos de nitrogênio na porção selecionada do fluxo de gás de processo, - oxidar os óxidos de nitrogênio na porção selecionada do fluxo de gás de processo através da mistura com ozônio, - capturar os óxidos de nitrogênio oxidados em um dispositivo de captura a fim de remover os óxidos de nitrogênio da porção selecionada do fluxo de gás de processo, e - recombinar a porção selecionada do fluxo de gás de processo com a parte restante do fluxo de gás de processo contendo contaminantes.