BR112021000247A2 - SORBING COMPOSITION FOR AN ELECTROSTATIC PRECIPITATOR - Google Patents
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Abstract
um composto de cálcio-magnésio pulverulento usado como uma composição sorvente no tratamento de gás de combustão, compatível com precipitadores eletrostáticos. o composto de cálcio e magnésio é dopado com nitrato de cálcio ou ácido nítrico para reduzir a resistividade elétrica das partículas, aumentando sua eficiência de coleta.a powdery calcium-magnesium compound used as a sorbent composition in the treatment of flue gas, compatible with electrostatic precipitators. the calcium and magnesium compound is doped with calcium nitrate or nitric acid to reduce the electrical resistivity of the particles, increasing their collection efficiency.
Description
“COMPOSIÇÃO SORVENTE PARA UM PRECIPITADOR ELETROSTÁTICO” Campo da técnica“SORBENT COMPOSITION FOR AN ELECTROSTATIC PRECIPITATOR” Field of technique
[001] A presente invenção refere-se a um composto de cálcio-magnésio e a uma composição sorvente para o uso em correntes de gás de combustão equipadas com um precipitador eletrostático, um método para obter tal composição sorvente e um processo de tratamento de gás de combustão usando um precipitador eletrostático que compreende uma etapa de injetar uma tal composição sorvente. Em um outro aspecto, a presente invenção é relacionada a uma instalação de tratamento de gás de combustão usando a composição sorvente de acordo com a invenção.[001] The present invention relates to a calcium-magnesium compound and a sorbent composition for use in flue gas streams equipped with an electrostatic precipitator, a method for obtaining such a sorbent composition and a gas treatment process combustion using an electrostatic precipitator comprising a step of injecting such a sorbent composition. In another aspect, the present invention relates to a flue gas treatment plant using the sorbent composition according to the invention.
Estado da técnicaState of the art
[002] A combustão de combustíveis em processos industriais ou produção de energia gera matéria particulada (por exemplo, cinzas volantes) e gases ácidos para que sua liberação na atmosfera seja minimizada. A remoção de cinzas volantes de correntes de gás de combustão pode ser realizada por um precipitador eletrostático (ESP). Alguns exemplos de precipitadores eletrostáticos são descritos na Patente dos EUA 4.502.872, Patente dos EUA 8.328.902 ou Patente dos EUA 6.797.035. Um precipitador eletrostático geralmente compreende um invólucro com uma entrada de gás de combustão e uma saída de gás de combustão, o invólucro incluindo uma pluralidade de eletrodos de coleta e eletrodos de descarga espaçados uns dos outros e uma pluralidade de funis posicionados sob as placas de coleta. Uma voltagem é aplicada entre os eletrodos de descarga e os eletrodos de coleta tal como para criar um campo eletrostático carregando o material particulado no gás de combustão para obter o material particulado carregado. O material particulado carregado é coletado pelos eletrodos de coleta. O precipitador eletrostático compreende ainda batedores que fornecem choques mecânicos ou vibrações aos eletrodos de coleta para remover as partículas coletadas dos eletrodos de coleta. As partículas coletadas caem nos funis arranjados no fundo do invólucro e que são periodicamente ou continuamente esvaziados. Os eletrodos de coleta podem ser planares ou em uma forma de estrutura tubular ou de favo de mel e os eletrodos de descarga, estão geralmente sob a forma de um fio ou uma haste.[002] The combustion of fuels in industrial processes or energy production generates particulate matter (for example, fly ash) and acid gases so that their release into the atmosphere is minimized. The removal of fly ash from flue gas streams can be carried out by an electrostatic precipitator (ESP). Some examples of electrostatic precipitators are described in U.S. Patent 4,502,872, U.S. Patent 8,328,902 or U.S. Patent 6,797,035. An electrostatic precipitator generally comprises a housing with a flue gas inlet and a flue gas outlet, the housing including a plurality of collection electrodes and discharge electrodes spaced from each other and a plurality of funnels positioned under the collection plates . A voltage is applied between the discharge electrodes and the collection electrodes such as to create an electrostatic field by charging the particulate material in the flue gas to obtain the charged particulate material. The charged particulate material is collected by the collection electrodes. The electrostatic precipitator also comprises beaters that provide mechanical shocks or vibrations to the collection electrodes to remove the particles collected from the collection electrodes. The collected particles fall into the hoppers arranged at the bottom of the enclosure and are periodically or continuously emptied. The collection electrodes can be planar or in the form of a tubular or honeycomb structure and the discharge electrodes are generally in the form of a wire or a rod.
[003] Geralmente, as instalações de tratamento de gás de combustão incluindo precipitadores eletrostáticos são fornecidas com um pré-aquecedor de ar, que pode ser incluído em uma caldeira e/ou de outro modo fornecido como um elemento adicional da instalação de gás de combustão. O pré-aquecedor de ar compreende um trocador de calor que transfere o calor da corrente de gás de combustão produzida pela caldeira para aquecer o ar de combustão para a caldeira para aumentar a eficiência térmica da caldeira. Em algumas modalidades, o tratamento de gás de combustão compreende precipitadores eletrostáticos múltiplos.[003] Generally, flue gas treatment facilities including electrostatic precipitators are provided with an air preheater, which can be included in a boiler and / or otherwise supplied as an additional element of the flue gas installation. . The air preheater comprises a heat exchanger that transfers heat from the flue gas stream produced by the boiler to heat the combustion air to the boiler to increase the thermal efficiency of the boiler. In some embodiments, the flue gas treatment comprises multiple electrostatic precipitators.
Os precipitadores eletrostáticos do lado frio são localizados a jusante do pré- aquecedor de ar, operando desse modo em temperaturas mais baixas geralmente menores do que 200 °C (392°F). Precipitadores eletrostáticos do lado quente são localizados a montante do pré-aquecedor de ar e operam em temperaturas mais altas, geralmente mais do que 250 °C (482°F).The electrostatic precipitators on the cold side are located downstream of the air preheater, thus operating at lower temperatures generally less than 200 ° C (392 ° F). Electrostatic precipitators on the hot side are located upstream of the air preheater and operate at higher temperatures, usually more than 250 ° C (482 ° F).
[004] Às vezes para usinas existentes, as unidades do precipitador eletrostático já operam no limite de sua capacidade de projeto devido a limites de emissão de matéria particulada mais rigorosos que foram introduzidos durante os anos e/ou mudanças às condições de operação da usina tal como troca de combustível.[004] Sometimes for existing plants, the electrostatic precipitator units already operate at the limit of their design capacity due to stricter particulate matter emission limits that have been introduced over the years and / or changes to the plant's operating conditions such as a fuel change.
[005] A equação de Deutsch-Anderson descreve com algumas aproximações a eficiência de coleta de um precipitador eletrostático como:[005] The Deutsch-Anderson equation describes with some approximations the collection efficiency of an electrostatic precipitator as:
[006] Em que n é a eficiência de coleta parcial, Ac é a área do eletrodo de coleta, Vpm é a velocidade de migração de partícula e Q é a vazão volumétrica de gás.[006] Where n is the partial collection efficiency, Ac is the collection electrode area, Vpm is the particle migration speed and Q is the volumetric gas flow.
As propriedades das partículas que influenciam a eficiência de coleta são principalmente a distribuição de tamanho de partícula e sua resistividade. A resistividade das partículas influencia a velocidade de migração de partícula como descrito previamente na equação de Deutsch-Anderson.The properties of the particles that influence the collection efficiency are mainly the particle size distribution and its resistivity. The resistivity of the particles influences the rate of particle migration as previously described in the Deutsch-Anderson equation.
[007] Várias tentativas foram tentadas para reduzir a resistividade das partículas. É conhecido, por exemplo, da Patente dos EUA 4.439.351 que para que um precipitador eletrostático trabalhe eficientemente, a resistividade elétrica das cinzas volantes deve estar dentro de 1E7 (1x107) a 2E10 (2x1010) ohms•cm. Um outro documento, Mastropietro, R. A. Impact of Hydrated Cal Injection on Electrostatic Percipitator Performance in ASTM Symposium on Cal Utilization; 2012; pp 2-10, declara que a resistividade das cinzas volantes deve estar dentro de 1E8 (1x108) a 1E11 (1x1011) ohms•cm. Entretanto, a resistividade elétrica das cinzas volantes é geralmente mais alta e aditivos químicos foram usados tal como SO3, HCI, NH3, Na2CO3, Na2SO4 e NH(CH2CH2OH) para reduzir a resistividade das cinzas volantes.[007] Several attempts have been made to reduce the resistivity of the particles. It is known, for example, from US Patent 4,439,351 that for an electrostatic precipitator to work efficiently, the electrical resistivity of fly ash must be within 1E7 (1x107) to 2E10 (2x1010) ohms • cm. Another document, Mastropietro, R. A. Impact of Hydrated Cal Injection on Electrostatic Percipitator Performance in ASTM Symposium on Cal Utilization; 2012; pp 2-10, states that the resistivity of fly ash should be within 1E8 (1x108) to 1E11 (1x1011) ohms • cm. However, the electrical resistivity of fly ash is generally higher and chemical additives have been used such as SO3, HCI, NH3, Na2CO3, Na2SO4 and NH (CH2CH2OH) to reduce the resistivity of fly ash.
Entretanto, estes aditivos são suscetíveis à liberação de compostos indesejados. O mesmo documento divulga o uso de polímeros para reduzir a resistividade de cinzas volantes. Entretanto, aditivos poliméricos geralmente degradam em temperaturas altas e devem ser injetados à corrente de gás de combustão em temperaturas baixas.However, these additives are susceptible to the release of unwanted compounds. The same document discloses the use of polymers to reduce the resistivity of fly ash. However, polymeric additives generally degrade at high temperatures and must be injected into the flue gas stream at low temperatures.
[008] O Documento de Patente dos EUA 6.126.910 divulga a remoção de gás ácido de um gás de combustão com um precipitador eletrostático pulverizando-se uma solução de bissulfito de sódio, bissulfito de cálcio, bissulfito de magnésio, bissulfito de potássio ou bissulfito de amônio ou uma combinação dos mesmos em uma corrente de gás a montante da unidade do precipitador eletrostático. Tais sais de bissulfito seletivamente removem os gases ácidos tais como HCI, HF e SO3 mas eles não removem dióxido de enxofre. Dióxido de enxofre no gás de combustão tem que ser removido posteriormente com um reagente tal como cal hidratada. O Documento de Patente dos EUA 6.803.025 divulga um processo similar usando um composto de reação selecionado a partir do grupo consistindo em carbonato de sódio, bicarbonato de sódio, hidróxido de sódio, hidróxido de amônio, hidróxido de potássio, hidróxido de potássio, carbonato de potássio e bicarbonato de potássio para remover gases ácidos tais como HCI, HF, SO3 e parcialmente SO2 do gás de combustão. Entretanto, o SO2 remanescente ainda tem que ser removido usando-se um outro reagente tal como cal hidratada. Para o tratamento do gás de combustão liberado pelas usinas de energia, as quantidades de cloreto liberado pela queima de combustível ou carvão são geralmente muito baixas em relação a SO2, portanto, o processo de tratamento de gás de combustão pode ser simplificado usando-se apenas cal hidratada como um sorvente.[008] U.S. Patent Document 6,126,910 discloses the removal of acid gas from a flue gas with an electrostatic precipitator by spraying a solution of sodium bisulfite, calcium bisulfite, magnesium bisulfite, potassium bisulfite or bisulfite ammonium or a combination thereof in a gas stream upstream of the electrostatic precipitator unit. Such bisulfite salts selectively remove acidic gases such as HCI, HF and SO3 but they do not remove sulfur dioxide. Sulfur dioxide in the flue gas must be removed afterwards with a reagent such as hydrated lime. US Patent Document 6,803,025 discloses a similar process using a reaction compound selected from the group consisting of sodium carbonate, sodium bicarbonate, sodium hydroxide, ammonium hydroxide, potassium hydroxide, potassium hydroxide, carbonate potassium and potassium bicarbonate to remove acid gases such as HCI, HF, SO3 and partially SO2 from the flue gas. However, the remaining SO2 has yet to be removed using another reagent such as hydrated lime. For the treatment of flue gas released by power plants, the amounts of chloride released by burning fuel or coal are generally very low in relation to SO2, so the flue gas treatment process can be simplified using only hydrated lime as a sorbent.
[009] O documento WO2015/119880 se refere às desvantagens de trona ou cal hidratada como sorventes para o processo de tratamento de gás de combustão com unidades do precipitador eletrostático. Sorventes à base de sódio são conhecidos diminuir a resistividade da matéria particulada; entretanto, uma principal desvantagem do uso de sorventes de sódio é que a lixiviação de metais pesados das cinzas volantes é realçada levando à contaminação ambiental potencial. Sorventes à base de hidróxido de cálcio não apresentam o problema de lixiviação de metal pesado das cinzas volantes, mas eles são conhecidos aumentar a resistividade da matéria particulada (cinzas volantes) arrastada na corrente de gás de combustão de modo que a eficiência da unidade do precipitador eletrostático possa ser diminuída quando sorventes à base de cálcio são usados. O mesmo documento divulga uma composição para reduzir a resistividade do particulado em um gás de combustão e para capturar gases ácidos, em que a composição compreende um particulado de metal alcalino/alcalino terroso tendo uma fórmula (Li1-α-β Naα, Kβ)w(Mg1-δ Caδ)x(OH)y(CO3)z•nHzO, mais especificamente uma fórmula NawCax(OH)y(CO3)Z•nH2O em que uma razão de W para x é cerca de 1/3 a cerca de 3/1. Portanto, a composição ainda apresenta uma alta quantidade de sódio que provavelmente seria não apenas lixiviado por si só, mas sódio é também conhecido aumentar a lixiviação de metais pesados contidos nas cinzas volantes.[009] The document WO2015 / 119880 refers to the disadvantages of hydrone or hydrated lime as sorbents for the flue gas treatment process with electrostatic precipitator units. Sodium-based sorbents are known to decrease the resistivity of particulate matter; however, a major disadvantage of using sodium sorbents is that the leaching of heavy metals from fly ash is enhanced leading to potential environmental contamination. Calcium hydroxide-based sorbents do not present the problem of heavy metal leaching from fly ash, but they are known to increase the resistivity of particulate matter (fly ash) entrained in the flue gas stream so that the efficiency of the precipitator unit electrostatic can be decreased when calcium-based sorbents are used. The same document discloses a composition to reduce the resistivity of the particulate in a flue gas and to capture acid gases, in which the composition comprises an alkaline / alkaline earth metal particulate having a formula (Li1-α-β Naα, Kβ) w (Mg1-δ Caδ) x (OH) y (CO3) z • nHzO, more specifically a NawCax (OH) y (CO3) Z • nH2O formula in which a ratio of W to x is about 1/3 to about 3/1. Therefore, the composition still has a high amount of sodium that would probably not only be leached by itself, but sodium is also known to increase the leaching of heavy metals contained in fly ash.
[010] O documento US 6.797.035 divulga um processo para reduzir a resistividade de cinzas volantes pulverizando-se uma solução aquosa de nitrato de potássio ou nitrito de potássio na corrente of gás de combustão ou injetando-se pó de nitrato de potássio ou nitrito de potássio no duto através do qual o gás de combustão flui. Uma desvantagem de usar estes pós de sais de nitrato ou nitrito é que eles reagem com outras espécies em comparação às cinzas volantes e resulta em menos produto químico reativo atingindo as placas de coleta do precipitador eletrostático.[010] US 6,797,035 discloses a process for reducing the resistivity of fly ash by spraying an aqueous solution of potassium nitrate or potassium nitrite into the flue gas stream or injecting potassium nitrate or nitrite powder. of potassium in the duct through which the flue gas flows. A disadvantage of using these nitrate or nitrite salt powders is that they react with other species compared to fly ash and result in less reactive chemical reaching the electrostatic precipitator collection plates.
Portanto, é sugerido injetar estes sais de nitrato como pós finamente divididos para reduzir a área de superfície reativa exposta e inibir as reações com óxidos nitrosos e óxidos de enxofre.Therefore, it is suggested to inject these nitrate salts as finely divided powders to reduce the exposed reactive surface area and inhibit reactions with nitrous oxides and sulfur oxides.
[011] O documento US 7.744.678 B2 divulga um método onde a adição de uma espécie de metal alcalino, compreendendo sódio, entre 0,2 e 3,5 % em peso, a sorventes de hidróxido de cálcio fornece uma reatividade melhorada para captura de SO2. A adição da espécie metal alcalino é realizada em um tal modo que a área de superfície específica (SSA) de BET por adsorção de nitrogênio permanece alta em 30 < SSA < 40 (m2/g).[011] US 7,744,678 B2 discloses a method where the addition of a kind of alkali metal, comprising sodium, between 0.2 and 3.5% by weight, to calcium hydroxide sorbents provides an improved reactivity for capture of SO2. The addition of the alkali metal species is carried out in such a way that the specific surface area (SSA) of BET by nitrogen adsorption remains high at 30 <SSA <40 (m2 / g).
[012] A combinação de sal de sódio e cal hidratada além das concentrações mencionadas no documento US 7.744.678 B2 é indesejada por causa de dois efeitos adversos: (1) aumento do teor de sódio levará à lixiviação aumentada de metais pesados do resíduo de cinzas volantes, (2) adição de sódio na forma aquosa à cal hidratada reduz a área de superfície específica de BET da cal hidratada reduzindo assim a reatividade para gases ácidos.[012] The combination of sodium salt and hydrated lime in addition to the concentrations mentioned in US 7,744,678 B2 is undesirable because of two adverse effects: (1) increased sodium content will lead to increased leaching of heavy metals from the waste from fly ash, (2) addition of sodium in aqueous form to the hydrated lime reduces the BET-specific surface area of the hydrated lime thereby reducing the reactivity to acid gases.
[013] No artigo #49 apresentado no simpósio “MEGA” de controle de poluente e manejo de carbono da usina de energia, em 16 a 19 de agosto de 2016, Baltimore, MD, Foo et al. apresentam uma aplicação industrial bem-sucedida de remoção de SO2 com um sorvente de cal hidratada realçado usado em um precipitador eletrostático de lado frio. Medições de resistividade laboratorial de misturas de cinzas volantes com cal hidratada e cal hidratada realçada foram realizadas com CaSO4, em que CaSO4 foi adicionado para simular os resíduos de cinzas volantes típicos. A cal hidratada realçada deste artigo tem uma área de superfície maior do que 40 m2/g, um volume de poro maior do que 0,2 cm3/g e um tamanho de partícula mediano d50 compreendido entre 6 e 12 micrômetros e foi descoberta apresentar resistividade máxima aceitável de 1E11 (1x1011) Ohms•cm.[013] In article # 49 presented at the “MEGA” symposium on pollutant control and carbon management of the power plant, on August 16-19, 2016, Baltimore, MD, Foo et al. feature a successful industrial application of SO2 removal with an enhanced hydrated lime sorbent used in a cold-side electrostatic precipitator. Laboratory resistivity measurements of mixtures of fly ash with hydrated lime and enhanced hydrated lime were performed with CaSO4, in which CaSO4 was added to simulate typical fly ash residues. The hydrated lime highlighted in this article has a surface area greater than 40 m2 / g, a pore volume greater than 0.2 cm3 / g and a median particle size d50 between 6 and 12 micrometers and has been found to have maximum resistivity acceptable 1E11 (1x1011) Ohms • cm.
[014] Entretanto, existe ainda uma necessidade de fornecer composto de cálcio-magnésio que pode ser vantajosamente usado em instalações de tratamento de gás de combustão altamente compatíveis com precipitadores eletrostáticos.[014] However, there is still a need to provide calcium-magnesium compound that can be advantageously used in flue gas treatment facilities that are highly compatible with electrostatic precipitators.
[015] O objetivo da presente invenção é fornecer composto de cálcio- magnésio e composição sorvente compreendendo o referido composto de cálcio- magnésio removendo a desvantagem intrínseca destes sorventes em sua aplicação em unidades do precipitador eletrostático.[015] The purpose of the present invention is to provide calcium-magnesium compound and sorbent composition comprising said calcium-magnesium compound by removing the intrinsic disadvantage of these sorbents in their application in electrostatic precipitator units.
Sumário da invençãoSummary of the invention
[016] De acordo com um primeiro aspecto, a presente invenção é relacionada ao composto de cálcio-magnésio pulverulento compreendendo pelo menos um teor de hidróxido de cálcio-magnésio maior ou igual a 80 % em peso, com respeito ao peso total do composto de cálcio-magnésio pulverulento, apresentando ainda uma resistividade a 300 °C (372°F) R300 mais baixa do que 1E11 (1x1011) Ohms•cm e mais alta do que 1E7 (1x107) Ohms•cm, vantajosamente mais baixa do que 1E10 (1x1019) Ohms•cm e mais alta do que 5E7 (5x107) Ohms•cm, preferivelmente mais baixa do que 5E9 (5x109) Ohms•cm, mais preferivelmente mais baixa do que 1E9 (1x109) Ohms•cm, ainda mais preferivelmente mais baixa do que 5E8 (5x108) Ohms•cm e o composto de cálcio-magnésio é dopado com nitrato de cálcio em uma quantidade maior do que ou igual a 0,05 % em peso e mais baixa ou igual a 5 % em peso com respeito ao peso total do composto de cálcio-magnésio pulverulento.[016] According to a first aspect, the present invention relates to the powdered calcium magnesium compound comprising at least a content of calcium magnesium hydroxide greater than or equal to 80% by weight, with respect to the total weight of the compound of powdery calcium-magnesium, with a resistivity at 300 ° C (372 ° F) R300 lower than 1E11 (1x1011) Ohms • cm and higher than 1E7 (1x107) Ohms • cm, advantageously lower than 1E10 ( 1x1019) Ohms • cm and higher than 5E7 (5x107) Ohms • cm, preferably lower than 5E9 (5x109) Ohms • cm, more preferably lower than 1E9 (1x109) Ohms • cm, even more preferably lower than 5E8 (5x108) Ohms • cm and the calcium magnesium compound is doped with calcium nitrate in an amount greater than or equal to 0.05% by weight and less than or equal to 5% by weight with respect to total weight of the powdered calcium-magnesium compound.
[017] Foi surpreendentemente observado que um composto de cálcio- magnésio pulverulento pode ser usado com êxito no tratamento de gás de combustão usando precipitadores eletrostáticos quando a resistividade a 300 °C (372°F) é ainda mais baixa do que 1E11 (1x1011) Ohms•cm, preferivelmente mais baixa do que 1E10 (1x1019) Ohms•cm, significando que o composto de cálcio-magnésio pulverulento é robusto e não decompõe em temperatura relativamente alta. Consequentemente, este composto de cálcio-magnésio pulverulento é capaz de modificar positivamente a resistividade do resíduo de controle de poluição do ar sem impactar negativamente a operação do precipitador eletrostático.[017] It has surprisingly been observed that a powdered calcium-magnesium compound can be used successfully in the treatment of flue gas using electrostatic precipitators when the resistivity at 300 ° C (372 ° F) is even lower than 1E11 (1x1011) Ohms • cm, preferably lower than 1E10 (1x1019) Ohms • cm, meaning that the powdery calcium-magnesium compound is robust and does not decompose at a relatively high temperature. Consequently, this powdery calcium-magnesium compound is able to positively modify the resistivity of the air pollution control residue without negatively impacting the operation of the electrostatic precipitator.
[018] Se o composto de cálcio-magnésio pulverulento para um composto de cálcio-magnésio compreendendo pelo menos um teor de hidróxido de cálcio- magnésio maior do que ou igual a 80 % em peso, preferivelmente maior do que ou igual a 82 % em peso, mais preferivelmente maior do que ou igual a 85 % em peso, vantajosamente maior ou igual a 88 % em peso, com respeito ao peso total do composto de cálcio-magnésio pulverulento, ele será preferivelmente injetado em um local quase a montante do pré-aquecedor como naquele local do fluxo de gás de combustão dentro do qual o composto de cálcio-magnésio deve ser injetado, a temperatura é favorável para a captura de compostos poluentes no gás de combustão pelo alto teor de hidróxido. Neste caso, como o produto não decompõe em temperaturas típicas a montante ou quase a montante do pré-aquecedor de ar, a resistividade do composto de cálcio-magnésio depois da exposição em tais temperaturas típicas, por exemplo 370 °C (700°F) é ainda baixa o bastante em temperaturas típicas de instalações de ESP de lado frio ou instalações de ESP de lado quente para modificar a resistividade da mistura das cinzas volantes presente no gás de combustão e no composto de cálcio-magnésio injetado.[018] If the powdery calcium-magnesium compound for a calcium-magnesium compound comprising at least a calcium-magnesium hydroxide content greater than or equal to 80% by weight, preferably greater than or equal to 82% by weight weight, more preferably greater than or equal to 85% by weight, advantageously greater than or equal to 88% by weight, with respect to the total weight of the powdered calcium magnesium compound, it will preferably be injected in a location almost upstream of the pre -heater as in that location of the flue gas flow into which the calcium-magnesium compound must be injected, the temperature is favorable for the capture of pollutant compounds in the flue gas due to the high hydroxide content. In this case, as the product does not decompose at typical temperatures upstream or almost upstream of the air preheater, the resistivity of the calcium-magnesium compound after exposure at such typical temperatures, for example 370 ° C (700 ° F) it is still low enough at temperatures typical of cold-side ESP installations or hot-side ESP installations to modify the resistivity of the fly ash mixture present in the flue gas and the injected calcium-magnesium compound.
[019] Pelos termos composto de cálcio-magnésio com um teor de hidróxido de cálcio-magnésio maior do que ou igual a 80 % em peso, preferivelmente maior do que ou igual a 82 % em peso, mais preferivelmente maior do que ou igual a 85 % em peso, vantajosamente maior ou igual a 88 % em peso, com respeito ao peso total do composto de cálcio-magnésio pulverulento, destina-se dentro do significado da presente invenção que pelo menos um composto de cálcio-magnésio de acordo com a presente invenção é, portanto, pelo menos formado com cal apagada (calcítica), cal dolomítica apagada (ou dolima), cal apagada com magnésio.[019] In terms of calcium magnesium compound with a calcium magnesium hydroxide content greater than or equal to 80% by weight, preferably greater than or equal to 82% by weight, more preferably greater than or equal to 85% by weight, advantageously greater than or equal to 88% by weight, with respect to the total weight of the powdered calcium magnesium compound, it is within the meaning of the present invention that at least one calcium magnesium compound according to the present invention is therefore at least formed with slaked lime (calcitic), slacked dolomitic lime (or dolima), slaked lime with magnesium.
[020] A proporção molar de cálcio para magnésio em cal dolomítica (também chamada dolima) pode variar de 0,8 a 1,2. No composto de cálcio-magnésio, a proporção de cálcio para magnésio também pode ser mais alta ou mais baixa até 0,01 a 10 ou ainda 100. De fato, pedra calcária natural que é calcinada para formar cal viva, que posteriormente é ainda apagada para fornecer cal hidratada compreende carbonato de magnésio em um nível que pode variar de 1 a 10 % em peso com respeito ao peso total do composto de cálcio-magnésio pulverulento. Se o composto em questão for um carbonato de magnésio que é calcinado para formar óxido de magnésio, que posteriormente é ainda apagado para fornecer hidróxido de magnésio, seu teor em carbonato de cálcio também pode variar de 1 a 10 % em peso. Deve ser observado que uma parte do óxido de magnésio pode permanecer não apagada.[020] The molar ratio of calcium to magnesium in dolomitic lime (also called dolima) can vary from 0.8 to 1.2. In the calcium-magnesium compound, the ratio of calcium to magnesium can also be higher or lower up to 0.01 to 10 or even 100. In fact, natural limestone that is calcined to form quicklime, which is later still erased to provide hydrated lime it comprises magnesium carbonate at a level that can vary from 1 to 10% by weight with respect to the total weight of the powdered calcium-magnesium compound. If the compound in question is a magnesium carbonate which is calcined to form magnesium oxide, which is further quenched to provide magnesium hydroxide, its calcium carbonate content can also vary from 1 to 10% by weight. It should be noted that some of the magnesium oxide may remain undeleted.
[021] O composto de cálcio-magnésio também pode conter impurezas. As impurezas notavelmente compreendem todas aquelas que são encontradas em pedras calcárias e dolomitas naturais, tais como argilas do tipo silico-aluminato, sílica, impurezas com base em metal de transição comum tal como ferro ou manganês. Os teores de CaCO3, MgCO3, Ca(OH)2 e Mg(OH)2 nos compostos de cálcio-magnésio podem ser facilmente determinados com métodos convencionais. Por exemplo, eles podem ser determinados por análise de fluorescência de raio X, o procedimento da qual é descrito no padrão EN 15309, acoplado com uma medição da perda sobre ignição e uma medição do volume de CO2 de acordo com o padrão EN 459-2:2010 E.[021] The calcium-magnesium compound can also contain impurities. The impurities notably comprise all those found in natural limestones and dolomites, such as silico-aluminate clays, silica, impurities based on common transition metal such as iron or manganese. The contents of CaCO3, MgCO3, Ca (OH) 2 and Mg (OH) 2 in calcium-magnesium compounds can be easily determined with conventional methods. For example, they can be determined by X-ray fluorescence analysis, the procedure of which is described in the standard EN 15309, coupled with a measurement of the loss on ignition and a measurement of the volume of CO2 according to the standard EN 459-2 : 2010 E.
[022] Preferivelmente, o composto de cálcio-magnésio de acordo com a presente invenção apresenta uma resistividade máxima Rmax mais baixa do que 5E11 (5x1011) Ohms•cm, preferivelmente mais baixa do que 1E11 (1x1011) Ohms•cm e mais preferivelmente mais baixa do que 5E10 (5x101°) Ohms.cm.[022] Preferably, the calcium-magnesium compound according to the present invention has a maximum resistivity Rmax lower than 5E11 (5x1011) Ohms • cm, preferably lower than 1E11 (1x1011) Ohms • cm and more preferably more lower than 5E10 (5x101 °) Ohms.cm.
[023] Em uma modalidade preferida do composto de cálcio-magnésio de acordo com a presente invenção, o peso total do referido nitrato de cálcio é maior do que ou igual a 0,1 % em peso e mais baixo do que ou igual a 5 % em peso, preferivelmente entre 0,3 e 3 % em peso, com respeito ao peso total do composto de cálcio-magnésio pulverulento.[023] In a preferred embodiment of the calcium-magnesium compound according to the present invention, the total weight of said calcium nitrate is greater than or equal to 0.1% by weight and lower than or equal to 5 % by weight, preferably between 0.3 and 3% by weight, with respect to the total weight of the powdered calcium-magnesium compound.
[024] Ainda em uma outra modalidade preferida, o composto de cálcio- magnésio da invenção compreende ainda um composto à base de sódio em uma quantidade até 3,5 % em peso com respeito ao peso total do composto de cálcio- magnésio pulverulento e expressado como equivalente de sódio. Preferivelmente, sódio está em uma quantidade mínima de 0,2 % em peso com respeito ao peso total do composto de cálcio-magnésio pulverulento e expressada como equivalente de sódio.[024] In yet another preferred embodiment, the calcium-magnesium compound of the invention further comprises a sodium-based compound in an amount up to 3.5% by weight with respect to the total weight of the powdered and expressed calcium-magnesium compound as sodium equivalent. Preferably, sodium is in a minimum amount of 0.2% by weight with respect to the total weight of the powdered calcium magnesium compound and expressed as the sodium equivalent.
[025] Sódio sob a forma de um aditivo à base de sódio em tais quantidades é conhecido como tendo um leve efeito sobre a diminuição da resistividade do sorvente, como apresentado pelo documento de Foo et al. (2016) previamente mencionado. O requerente descobriu que o aditivo à base de sódio em tais quantidades em combinação com a presença como descrito abaixo de nitrato de cálcio fornece ainda um efeito adicional sobre a diminuição da resistividade da composição sorvente. O uso de aditivo de sódio em combinação com a presença como descrito abaixo de nitrato de cálcio diminui a resistividade da composição sorvente mais do que quando a presença como descrito abaixo de nitrato de cálcio é usado sozinho no composto de cálcio-magnésio e mais do que quando aditivo de sódio é usado sozinho no composto de cálcio-magnésio.[025] Sodium in the form of a sodium-based additive in such amounts is known to have a slight effect on decreasing the resistivity of the sorbent, as presented in the document by Foo et al. (2016) previously mentioned. The applicant has found that the sodium-based additive in such amounts in combination with the presence as described below of calcium nitrate further provides an additional effect on decreasing the resistivity of the sorbent composition. The use of sodium additive in combination with the presence as described below of calcium nitrate decreases the resistivity of the sorbent composition more than when the presence as described below of calcium nitrate is used alone in the calcium-magnesium compound and more than when sodium additive is used alone in the calcium-magnesium compound.
[026] Em uma modalidade preferida, o cálcio-magnésio pulverulento compreende partículas tendo um d50 compreendido entre 5 e 25 μm, preferivelmente entre 5 e 20 μm, mais preferivelmente entre 5 e 16 μm.[026] In a preferred embodiment, the powdered calcium magnesium comprises particles having a d50 comprised between 5 and 25 μm, preferably between 5 and 20 μm, more preferably between 5 and 16 μm.
[027] A notação dx representa um diâmetro expressado em μm, como medido por granulometria a laser em metanol opcionalmente depois da sonificação, relativamente à qual X % em massa das partículas medidas são menores ou iguais.[027] The dx notation represents a diameter expressed in μm, as measured by laser granulometry in methanol optionally after sonification, for which X mass% of the measured particles are less than or equal.
[028] Preferivelmente, em particular se o composto de cálcio-magnésio pulverulento for um composto de cálcio-magnésio compreendendo pelo menos um teor de hidróxido de cálcio-magnésio maior do que ou igual a 80 % em peso, o composto de cálcio-magnésio de acordo com a invenção tem uma área de superfície específica de BET de pelo menos 20 m2/g, preferivelmente de pelo menos 25 m2/g, preferivelmente de pelo menos 30 m2/g, mais preferivelmente de pelo menos 35 m2/g.[028] Preferably, in particular if the powdered calcium magnesium compound is a calcium magnesium compound comprising at least a calcium magnesium hydroxide content greater than or equal to 80% by weight, the calcium magnesium compound according to the invention it has a specific BET surface area of at least 20 m2 / g, preferably at least 25 m2 / g, preferably at least 30 m2 / g, more preferably at least 35 m2 / g.
A área de superfície de BET é determinada por manometria com adsorção de nitrogênio depois da desgaseificação a vácuo a 190 °C (374°F) por pelo menos 2 horas e calculada de acordo com o método BET de pontos múltiplos como descrito no padrão ISO 9277/2010E.The surface area of BET is determined by manometry with nitrogen adsorption after vacuum degassing at 190 ° C (374 ° F) for at least 2 hours and calculated according to the multi-point BET method as described in the ISO 9277 standard / 2010E.
[029] Preferivelmente, em particular se o composto de cálcio-magnésio pulverulento for um composto de cálcio-magnésio compreendendo pelo menos um teor de hidróxido de cálcio-magnésio maior do que ou igual a 80 % em peso, a composição sorvente de acordo com a invenção tem um volume de poro de BJH de pelo menos 0,1 cm3/g, preferivelmente de pelo menos 0,15 cm3/g, preferivelmente de pelo menos 0,17 cm3/g, mais preferivelmente de pelo menos 0,2 cm3/g. O volume de poro de BJH é determinado por manometria com dessorção de nitrogênio depois da desgaseificação a vácuo a 190 °C (374°F) por pelo menos 2 horas e calculado de acordo com o método BJH como descrito no padrão ISO 9277/2010E.[029] Preferably, in particular if the powdered calcium-magnesium compound is a calcium-magnesium compound comprising at least a calcium-magnesium hydroxide content greater than or equal to 80% by weight, the sorbent composition according to the invention has a BJH pore volume of at least 0.1 cm3 / g, preferably at least 0.15 cm3 / g, preferably at least 0.17 cm3 / g, more preferably at least 0.2 cm3 / g. The pore volume of BJH is determined by nitrogen desorption manometry after vacuum degassing at 190 ° C (374 ° F) for at least 2 hours and calculated according to the BJH method as described in the ISO 9277 / 2010E standard.
[030] Outras modalidades do composto de cálcio-magnésio de acordo com a presente invenção são mencionadas nas reivindicações anexas.[030] Other embodiments of the calcium-magnesium compound according to the present invention are mentioned in the appended claims.
[031] De acordo com um segundo aspecto, a presente invenção também se refere a uma composição sorvente para instalação de tratamento de gás de combustão incluindo um precipitador eletrostático compreendendo o referido composto de cálcio-magnésio de acordo com a presente invenção.[031] According to a second aspect, the present invention also relates to a sorbent composition for flue gas treatment installation including an electrostatic precipitator comprising said calcium-magnesium compound according to the present invention.
[032] Preferivelmente, a composição sorvente de acordo com a invenção compreende ainda carvão ativado, coque de lignita, aloisita, sepiolita, argilas tais como bentonita, caulim, vermiculita ou qualquer outro sorvente tal como argila de fogo, pó de cimento aerado, perlita, argila expandida, pó de arenito de cal, pó de trass, pó de rocha Yali, cal de trass, terra de Fuller, cimento, aluminato de cálcio, aluminato de sódio, sulfeto de cálcio, sulfeto orgânico, sulfato de cálcio, coque de forno aberto, pó de lignita, cinzas volantes ou vidro de água.[032] Preferably, the sorbent composition according to the invention further comprises activated carbon, lignite coke, aloisite, sepiolite, clays such as bentonite, kaolin, vermiculite or any other sorbent such as fire clay, aerated cement powder, perlite , expanded clay, lime sandstone powder, trass powder, Yali rock powder, trass lime, Fuller earth, cement, calcium aluminate, sodium aluminate, calcium sulfide, organic sulfide, calcium sulfate, coke open oven, lignite powder, fly ash or water glass.
[033] Em uma modalidade preferida, a composição sorvente de acordo com a presente invenção compreende aditivo à base de sódio em uma quantidade até 3,5 % em peso com respeito ao peso total do composto de cálcio-magnésio pulverulento e expressado como equivalente de sódio. Em particular, a quantidade de sódio na composição seria mais alta do que 0,2 % em peso com respeito ao peso total da composição sorvente pulverulenta.[033] In a preferred embodiment, the sorbent composition according to the present invention comprises sodium-based additive in an amount up to 3.5% by weight with respect to the total weight of the powdered calcium-magnesium compound and expressed as an equivalent of sodium. In particular, the amount of sodium in the composition would be higher than 0.2% by weight with respect to the total weight of the powdered sorbent composition.
[034] Em uma modalidade preferida, a composição sorvente de acordo com a presente invenção compreende o referido nitrato de cálcio em uma quantidade maior do que ou igual a 0,05 % em peso e menor ou igual a 5 % em peso com respeito ao peso total do composto de cálcio-magnésio pulverulento e em que preferivelmente o peso total do referido nitrato de cálcio é maior do que ou igual a 0,1 % em peso e menor do que ou igual a 5 % em peso, preferivelmente entre 0,3 e 3 % em peso, com respeito ao peso total da composição sorvente seca.[034] In a preferred embodiment, the sorbent composition according to the present invention comprises said calcium nitrate in an amount greater than or equal to 0.05% by weight and less than or equal to 5% by weight with respect to total weight of the powdered calcium magnesium compound and wherein preferably the total weight of said calcium nitrate is greater than or equal to 0.1% by weight and less than or equal to 5% by weight, preferably between 0, 3 and 3% by weight, with respect to the total weight of the dry sorbent composition.
[035] Em uma modalidade preferida da composição sorvente de acordo com a invenção, o referido composto de cálcio-magnésio é cal hidratada.[035] In a preferred embodiment of the sorbent composition according to the invention, said calcium-magnesium compound is hydrated lime.
[036] Outras modalidades da composição sorvente de acordo com a presente invenção são mencionadas nas reivindicações anexas[036] Other embodiments of the sorbent composition according to the present invention are mentioned in the appended claims
[037] De acordo com um terceiro aspecto, a presente invenção é relacionada a um processo para fabricar uma composição sorvente para uma instalação de tratamento de gás de combustão incluindo um precipitador eletrostático, o processo compreendendo as etapas de: a) fornecer um composto de cálcio-magnésio a um reator; b) adicionar nitrato de cálcio ou ácido nítrico ou uma combinação dos mesmos em uma quantidade calculada para obter entre 0,1 % em peso e 5 % em peso, preferivelmente entre 0,3 % em peso e 3 % em peso de nitrato de cálcio em peso de composição sorvente seca.[037] In accordance with a third aspect, the present invention relates to a process for making a sorbent composition for a flue gas treatment plant including an electrostatic precipitator, the process comprising the steps of: a) providing a compound of calcium-magnesium to a reactor; b) add calcium nitrate or nitric acid or a combination thereof in an amount calculated to obtain between 0.1% by weight and 5% by weight, preferably between 0.3% by weight and 3% by weight of calcium nitrate by weight of dry sorbent composition.
[038] Em uma modalidade preferida, a composição sorvente compreende partículas tendo um d50 compreendido entre 5 e 25 μm, preferivelmente entre 5 e 20 μm, mais preferivelmente entre 5 e 16 μm.[038] In a preferred embodiment, the sorbent composition comprises particles having a d50 comprised between 5 and 25 μm, preferably between 5 and 20 μm, more preferably between 5 and 16 μm.
[039] Em uma outra modalidade preferida do processo de acordo com a presente invenção, o referido composto de cálcio-magnésio compreende um teor de hidróxido de cálcio-magnésio maior ou igual a 80 % em peso, com respeito ao peso total do composto de cálcio-magnésio seco.[039] In another preferred embodiment of the process according to the present invention, said calcium-magnesium compound comprises a content of calcium-magnesium hydroxide greater than or equal to 80% by weight, with respect to the total weight of the compound of dry calcium-magnesium.
[040] Preferivelmente o processo de fabricar a referida composição sorvente compreende uma etapa de adicionar um aditivo à base de sódio expressado como equivalente de sódio em uma quantidade calculada para obter até 3,5 % de equivalente de sódio em peso da composição sorvente seca.[040] Preferably the process of making said sorbent composition comprises a step of adding a sodium-based additive expressed as sodium equivalent in an amount calculated to obtain up to 3.5% sodium equivalent by weight of the dry sorbent composition.
[041] Em uma modalidade do processo de fabricação de acordo com a invenção, a etapa de fornecer um composto de cálcio-magnésio a um reator compreende a etapa de fornecer uma cal viva ao referido reator, apagando a referida cal viva com uma quantidade predeterminada de água para obter o referido composto de cálcio-magnésio compreendendo pelo menos um teor de hidróxido de cálcio maior ou igual a 80 % em peso, com respeito ao peso total do composto de cálcio-magnésio seco com uma quantidade predeterminada de umidade.[041] In one embodiment of the manufacturing process according to the invention, the step of supplying a calcium-magnesium compound to a reactor comprises the step of supplying a quicklime to said reactor, erasing said quicklime with a predetermined amount of water to obtain said calcium-magnesium compound comprising at least a content of calcium hydroxide greater than or equal to 80% by weight, with respect to the total weight of the dry calcium-magnesium compound with a predetermined amount of moisture.
[042] Mais vantajosamente, a referida etapa de apagamento é realizada em condições tal como para obter cal hidratada com uma área de superfície específica de BET por adsorção de nitrogênio de pelo menos 20 m2/g, preferivelmente de pelo menos 25 m2/g, preferivelmente de pelo menos 30 m2/g, mais preferivelmente de pelo menos 35 m2/g.[042] More advantageously, said erasure step is carried out under conditions such as to obtain hydrated lime with a specific surface area of BET by nitrogen adsorption of at least 20 m2 / g, preferably at least 25 m2 / g, preferably at least 30 m2 / g, more preferably at least 35 m2 / g.
[043] Em outra modalidade preferida, a referida etapa de apagamento é realizada em condições tal como para obter cal hidratada com um volume de poro de BJH para poros tendo um diâmetro mais baixo ou igual a 1000 Å por dessorção de nitrogênio de pelo menos 0,1 cm3/g, 0,15 cm3/g, preferivelmente de pelo menos 0,17 cm3/g, mais preferivelmente de pelo menos 0,2 cm3/g.[043] In another preferred embodiment, said erasure step is carried out under conditions such as to obtain hydrated lime with a pore volume of BJH for pores having a diameter less than or equal to 1000 Å by nitrogen desorption of at least 0 , 1 cm3 / g, 0.15 cm3 / g, preferably at least 0.17 cm3 / g, more preferably at least 0.2 cm3 / g.
[044] Preferivelmente, a referida etapa de apagamento é realizada nas mesmas condições como aquelas descritas na Patente dos EUA 6.322.769 do requerente e incorporadas a título de referência.[044] Preferably, said erasure step is carried out under the same conditions as those described in the applicant's US Patent 6,322,769 and incorporated by reference.
[045] Em uma modalidade alternativa do processo de fabricação de acordo com a invenção, a referida etapa de apagamento é realizada nas mesmas condições como aquelas descritas na Patente dos EUA 7.744.678 do requerente e incorporadas a título de referência.[045] In an alternative embodiment of the manufacturing process according to the invention, said erasure step is carried out under the same conditions as those described in the applicant's US Patent 7,744,678 and incorporated by reference.
[046] Em uma modalidade do processo de fabricar o referido sorvente de acordo com a invenção, a etapa de adicionar um aditivo ou uma mistura de aditivos, compreendendo pelo menos nitrato de cálcio ou ácido nítrico ou uma combinação dos mesmos é realizada antes da referida etapa de apagar cal viva.[046] In one embodiment of the process of making said sorbent according to the invention, the step of adding an additive or a mixture of additives, comprising at least calcium nitrate or nitric acid or a combination of them is carried out before said step of erasing quicklime.
[047] Em uma outra modalidade do processo de fabricar a referida composição sorvente, a referida etapa de adicionar um aditivo ou uma mistura de aditivos, compreendendo pelo menos nitrato de cálcio ou ácido nítrico ou uma combinação dos mesmos é realizada durante a referida etapa de apagar cal viva.[047] In another embodiment of the process of making said sorbent composition, said step of adding an additive or a mixture of additives, comprising at least calcium nitrate or nitric acid or a combination thereof is carried out during said step of erase quicklime.
[048] Alternativamente, no processo de fabricar a referida composição sorvente, a referida etapa de adicionar um aditivo ou uma mistura de aditivos,[048] Alternatively, in the process of making said sorbent composition, said step of adding an additive or a mixture of additives,
compreendendo pelo menos nitrato de cálcio ou ácido nítrico ou uma combinação dos mesmos é realizada depois da referida etapa de apagar cal viva.comprising at least calcium nitrate or nitric acid or a combination thereof is carried out after said step of extinguishing lime.
[049] Foi descoberto pelo requerente que a etapa de adicionar um aditivo ou uma mistura de aditivos, compreendendo pelo menos nitrato de cálcio ou ácido nítrico ou uma combinação dos mesmos realizada antes, durante ou depois da referida etapa de apagamento, nas quantidades mencionado aqui acima, não muda substancialmente o volume de poro do composto de cálcio-magnésio. Também, a área de superfície específica em qualquer caso permanece acima de 20 m2/g. Em particular, a área de superfície específica da composição sorvente de acordo com a presente invenção é substancialmente a mesma como para sorvente de hidróxido de cálcio preparado pelos métodos conhecidos tal como aquele descrito nas Patentes dos EUA 6.322.769 e 7.744.678 incorporadas a título de referência, contanto que a adição de nitrato de cálcio ou ácido nítrico ou uma combinação dos mesmos seja realizado depois da etapa de apagamento e preferivelmente antes da etapa de secagem. Portanto, as propriedades do sorvente que garantem a eficiência de remoção de SO2 são preservadas.[049] It has been discovered by the applicant that the step of adding an additive or a mixture of additives, comprising at least calcium nitrate or nitric acid or a combination thereof performed before, during or after said erasure step, in the quantities mentioned here above, it does not substantially change the pore volume of the calcium-magnesium compound. Also, the specific surface area in any case remains above 20 m2 / g. In particular, the specific surface area of the sorbent composition according to the present invention is substantially the same as for calcium hydroxide sorbent prepared by known methods such as that described in U.S. Patents 6,322,769 and 7,744,678 incorporated herein. reference, provided that the addition of calcium nitrate or nitric acid or a combination thereof is carried out after the erasing step and preferably before the drying step. Therefore, the properties of the sorbent that guarantee the SO2 removal efficiency are preserved.
[050] Preferivelmente, o referido processo de fabricação é caracterizado em que ele compreende ainda uma etapa de adicionar carvão ativado, coque de lignita, aloisita, sepiolita, argilas, bentonita, caulim, vermiculita, argila de fogo, pó de cimento aerado, perlita, argila expandida, pó de arenito de cal, pó de trass, pó de rocha Yali, cal de trass, terra de Fuller, cimento, aluminato de cálcio, aluminato de sódio, sulfeto de cálcio, sulfeto orgânico, sulfato de cálcio, coque de forno aberto, pó de lignita, cinzas volantes ou vidro de água, preferivelmente realizada depois da referida etapa de apagamento.[050] Preferably, said manufacturing process is characterized in that it further comprises a step of adding activated carbon, lignite coke, aloisite, sepiolite, clays, bentonite, kaolin, vermiculite, fire clay, aerated cement powder, perlite , expanded clay, lime sandstone powder, trass powder, Yali rock powder, trass lime, Fuller earth, cement, calcium aluminate, sodium aluminate, calcium sulfide, organic sulfide, calcium sulfate, coke open oven, lignite powder, fly ash or water glass, preferably carried out after the said erasing step.
[051] Outras modalidades do processo para fabricar uma composição sorvente de acordo com a presente invenção são mencionadas nas reivindicações anexas.[051] Other embodiments of the process for making a sorbent composition according to the present invention are mentioned in the appended claims.
[052] Em um quarto aspecto, a presente invenção é relacionada a um processo de tratamento de gás de combustão usando uma instalação compreendendo uma zona de injeção arranjada a montante de um precipitador eletrostático, caracterizado em que ele compreende uma etapa de injetar na referida zona de injeção uma composição sorvente como divulgado aqui de acordo com a presente invenção.[052] In a fourth aspect, the present invention relates to a flue gas treatment process using an installation comprising an injection zone arranged upstream of an electrostatic precipitator, characterized in that it comprises an injecting step in said zone of injection a sorbent composition as disclosed herein according to the present invention.
[053] Mais particularmente, o processo de tratamento de gás de combustão usando uma instalação incluindo um precipitador eletrostático e uma zona de injeção arranjada a montante do referido precipitador eletrostático e através da qual o gás de combustão flui para o referido precipitador eletrostático é caracterizado em que o referido processo compreende uma etapa de injeção de uma composição sorvente na referida zona de injeção, a referida composição sorvente compreendendo um sorvente de cálcio-magnésio, nitrato de cálcio, a quantidade total do referido nitrato de cálcio sendo compreendida entre 0,1 % e 5 %, preferivelmente 0,3 a 3,5 % em peso da composição seca.[053] More particularly, the flue gas treatment process using an installation including an electrostatic precipitator and an injection zone arranged upstream of said electrostatic precipitator and through which the flue gas flows to said electrostatic precipitator is characterized in that said process comprises a step of injecting a sorbent composition into said injection zone, said sorbent composition comprising a calcium-magnesium sorbent, calcium nitrate, the total amount of said calcium nitrate being comprised between 0.1% and 5%, preferably 0.3 to 3.5% by weight of the dry composition.
[054] De acordo com a presente invenção, a referida composição sorvente tem uma resistividade mais baixa comparado a sorventes de cálcio-magnésio do estado da técnica, por exemplo a 200 °C ou mais baixo depois da exposição a uma temperatura de 300 °C (572°F). A injeção da composição sorvente de acordo com a invenção em uma zona de injeção para misturar com gás de combustão é eficaz para a remoção de SO2 e outros ácidos gasosos e a resistividade mais baixa de tal composição sorvente melhora a coleta de matéria particulada nos eletrodos de coleta do precipitador eletrostático.[054] According to the present invention, said sorbent composition has a lower resistivity compared to prior art calcium-magnesium sorbents, for example at 200 ° C or lower after exposure to a temperature of 300 ° C (572 ° F). The injection of the sorbent composition according to the invention into an injection zone to mix with flue gas is effective for the removal of SO2 and other gaseous acids and the lower resistivity of such sorbent composition improves the collection of particulate matter in the electrodes of collection of the electrostatic precipitator.
[055] Em uma outra modalidade preferida do processo de acordo com a presente invenção, a composição sorvente compreende um composto de cálcio- magnésio pelo menos um hidróxido de cálcio-magnésio e a referida composição sorvente é injetada na referida zona de injeção em que o referido gás de combustão tem uma temperatura maior do que ou igual a 180 °C (356°F), preferivelmente maior do que 200 °C (392°F), mais preferivelmente compreendida entre 300 °C (572°F) e 425 °C (797°F).[055] In another preferred embodiment of the process according to the present invention, the sorbent composition comprises a calcium-magnesium compound with at least one calcium-magnesium hydroxide and said sorbent composition is injected into said injection zone where the said flue gas has a temperature greater than or equal to 180 ° C (356 ° F), preferably greater than 200 ° C (392 ° F), more preferably comprised between 300 ° C (572 ° F) and 425 ° C (797 ° F).
[056] A referida composição sorvente pode ser usada no processo de tratamento de gás de combustão de acordo com a presente invenção sob uma ampla faixa de temperaturas, por exemplo entre 100 °C (212°F) e 425 °C (797°F).[056] Said sorbent composition can be used in the flue gas treatment process according to the present invention over a wide temperature range, for example between 100 ° C (212 ° F) and 425 ° C (797 ° F ).
[057] Vantajosamente, os referidos aditivos da composição sorvente de acordo com a presente invenção não encontram degradação em temperaturas mais alta do que 180 °C (356°F) de modo que a referida composição sorvente possa ser injetada na referida zona de injeção em que a temperatura é maior do que ou igual a 180 °C (356°F), preferivelmente maior do que ou igual a 300 °C (572°F). Como a zona de injeção é localizada a montante do pré-aquecedor de ar, temperaturas na zona de injeção podem variar entre 300 °C (372°F) e 425 °C (797°F), preferivelmente 350 °C (662°F) a 380 °C (716°F).[057] Advantageously, said additives of the sorbent composition according to the present invention do not find degradation at temperatures higher than 180 ° C (356 ° F) so that said sorbent composition can be injected into said injection zone in that the temperature is greater than or equal to 180 ° C (356 ° F), preferably greater than or equal to 300 ° C (572 ° F). As the injection zone is located upstream of the air preheater, temperatures in the injection zone can vary between 300 ° C (372 ° F) and 425 ° C (797 ° F), preferably 350 ° C (662 ° F) ) at 380 ° C (716 ° F).
[058] Preferivelmente, no processo de tratamento de gás de combustão de acordo com a invenção, a referida zona de injeção é localizada a montante de um pré- aquecedor de ar por si só localizado a montante do referido precipitador eletrostático.[058] Preferably, in the flue gas treatment process according to the invention, said injection zone is located upstream of an air preheater itself located upstream of said electrostatic precipitator.
[059] Preferivelmente, no processo de tratamento de gás de combustão da invenção, a referida composição sorvente compreende um outro aditivo à base de sódio em uma quantidade até 3,5 % em peso da composição seca e expressado como equivalente de sódio.[059] Preferably, in the flue gas treatment process of the invention, said sorbent composition comprises another sodium-based additive in an amount up to 3.5% by weight of the dry composition and expressed as sodium equivalent.
[060] Preferivelmente, no processo de tratamento de gás de combustão da invenção, a referida composição sorvente tem uma área de superfície específica de BET de pelo menos 20 m 2/g.[060] Preferably, in the flue gas treatment process of the invention, said sorbent composition has a specific BET surface area of at least 20 m 2 / g.
[061] Preferivelmente, no processo de tratamento de gás de combustão da invenção, a referida composição sorvente tem um volume de poro de BJH obtido a partir de dessorção de nitrogênio de pelo menos 0,1 cm3/g.[061] Preferably, in the flue gas treatment process of the invention, said sorbent composition has a pore volume of BJH obtained from nitrogen desorption of at least 0.1 cm3 / g.
[062] Preferivelmente, no processo de tratamento de gás de combustão da invenção, a referida composição sorvente tem um volume de poro de BJH obtido a partir da dessorção de nitrogênio de pelo menos 0,15 cm3/g, preferivelmente de pelo menos 0,17 cm3/g, mais preferivelmente de pelo menos 0,2 cm3/g.[062] Preferably, in the flue gas treatment process of the invention, said sorbent composition has a pore volume of BJH obtained from the nitrogen desorption of at least 0.15 cm3 / g, preferably at least 0, 17 cm3 / g, more preferably at least 0.2 cm3 / g.
[063] Preferivelmente, no processo de tratamento de gás de combustão da invenção, a referida composição sorvente compreende ainda carvão ativado, coque de lignita, aloisita, sepiolita, argilas, bentonita, caulim, vermiculita, argila de fogo, pó de cimento aerado, perlita, argila expandida, pó de arenito de cal, pó de trass, pó de rocha Yali, cal de trass, terra de Fuller, cimento, aluminato de cálcio, aluminato de sódio, sulfeto de cálcio, sulfeto orgânico, sulfato de cálcio, coque de forno aberto, pó de lignita, cinzas volantes ou vidro de água.[063] Preferably, in the flue gas treatment process of the invention, said sorbent composition further comprises activated carbon, lignite coke, aloisite, sepiolite, clays, bentonite, kaolin, vermiculite, fire clay, aerated cement powder, perlite, expanded clay, lime sandstone powder, trass powder, Yali rock powder, trass lime, Fuller earth, cement, calcium aluminate, sodium aluminate, calcium sulfide, organic sulfide, calcium sulfate, coke open oven, lignite powder, fly ash or water glass.
[064] Em uma modalidade do processo de tratamento de gás de combustão da invenção, a referida composição sorvente é injetada como um pó seco em um sistema de injeção a seco ou como uma pasta fluida atomizada em um absorvedor de secador por pulverização.[064] In one embodiment of the flue gas treatment process of the invention, said sorbent composition is injected as a dry powder in a dry injection system or as an atomized slurry in a spray dryer absorber.
[065] Outras modalidades do processo de tratamento de gás de combustão de acordo com a presente invenção são mencionadas nas reivindicações anexas.[065] Other embodiments of the flue gas treatment process according to the present invention are mentioned in the appended claims.
[066] Em um quinto aspecto, a presente invenção é relacionada a um dispositivo de tratamento de gás de combustão compreendendo um precipitador eletrostático a jusante de um pré-aquecedor de ar, o referido pré-aquecedor de ar sendo conectado ao referido precipitador eletrostático por um duto, caracterizado em que ele compreende ainda uma zona de injeção para injetar uma composição sorvente de acordo com a presente invenção arranjada a montante do referido pré-aquecedor de ar.[066] In a fifth aspect, the present invention relates to a flue gas treatment device comprising an electrostatic precipitator downstream of an air preheater, said air preheater being connected to said electrostatic precipitator by a duct, characterized in that it further comprises an injection zone for injecting a sorbent composition according to the present invention arranged upstream of said air preheater.
[067] Outras modalidades do dispositivo de tratamento de gás de combustão de acordo com a presente invenção são mencionadas nas reivindicações anexas.[067] Other embodiments of the flue gas treatment device according to the present invention are mentioned in the appended claims.
[068] Preferivelmente o referido dispositivo ou instalação de tratamento de gás de combustão é usado para tratar gás de combustão de uma usina, em particular uma usina de energia, usando carvão ou combustível contendo espécies de enxofre ou outros precursores de gás ácido.[068] Preferably, said flue gas treatment device or installation is used to treat flue gas from a plant, in particular a power plant, using coal or fuel containing sulfur species or other acid gas precursors.
[069] Preferivelmente a referida instalação de tratamento de gás de combustão compreende ainda um reservatório compreendendo a referida composição sorvente para fornecer a referida composição sorvente à referida zona de injeção através de uma entrada de sorvente.[069] Preferably said flue gas treatment plant further comprises a reservoir comprising said sorbent composition for supplying said sorbent composition to said injection zone through a sorbent inlet.
Breve descrição dos desenhosBrief description of the drawings
[070] A Figura 1 apresenta uma modalidade esquemática de uma instalação de tratamento de gás de combustão que realiza o processo de tratamento de gás de combustão com a composição sorvente de acordo com a presente invenção.[070] Figure 1 shows a schematic embodiment of a flue gas treatment installation that performs the flue gas treatment process with the sorbent composition according to the present invention.
Descrição detalhada da invençãoDetailed description of the invention
[071] De acordo com um primeiro aspecto, a presente invenção é relacionada a uma composição sorvente para instalação de tratamento de gás de combustão incluindo um precipitador eletrostático, a referida composição sorvente compreendendo composto de cálcio-magnésio, caracterizado em que ele compreende ainda um aditivo ou uma mistura de aditivos em uma quantidade compreendida entre 0,1 % e 5 %, preferivelmente 0,3 % a 3 % em peso da composição seca, o referido aditivo ou aditivos contendo pelo menos nitrato de cálcio.[071] According to a first aspect, the present invention relates to a sorbent composition for flue gas treatment installation including an electrostatic precipitator, said sorbent composition comprising calcium-magnesium compound, characterized in that it further comprises a additive or a mixture of additives in an amount comprised between 0.1% and 5%, preferably 0.3% to 3% by weight of the dry composition, said additive or additives containing at least calcium nitrate.
[072] Em uma modalidade preferida, o composto de cálcio-magnésio é fundamentado em cal hidratada.[072] In a preferred embodiment, the calcium-magnesium compound is based on hydrated lime.
[073] Sorventes de hidróxido de cálcio são fabricados reagindo-se (ou apagando-se) óxido de cálcio, CaO ou cal viva, com água em um assim chamado hidratador, também chamado unidade de apagamento. Alternativamente, sorventes de hidróxido de cálcio e magnésio são fabricados reagindo-se cal dolomítica (também chamada dolima) ou cal de magnésio com água em um hidratador. Alternativamente, cal viva e cal dolomítica podem ser misturadas entre si e apagadas com água em um hidratador para fornecer uma mistura de hidróxido de cálcio e hidróxido de cálcio e magnésio. A seguir, o processo de fabricação da composição sorvente se referirá à cal viva mas o processo de fabricação é, mas não limitado a cal viva, como um material de partida e cal dolomítica ou uma combinação de cal dolomítica e/ou cal de magnésio e cal viva também pode ser usada como materiais de partida.[073] Calcium hydroxide sorbents are manufactured by reacting (or erasing) calcium oxide, CaO or quicklime, with water in a so-called hydrator, also called an eraser unit. Alternatively, calcium and magnesium hydroxide sorbents are manufactured by reacting dolomitic lime (also called dolima) or magnesium lime with water in a hydrator. Alternatively, quicklime and dolomitic lime can be mixed together and erased with water in a hydrator to provide a mixture of calcium hydroxide and calcium and magnesium hydroxide. In the following, the manufacturing process for the sorbent composition will refer to quicklime, but the manufacturing process is, but is not limited to quicklime, as a starting material and dolomitic lime or a combination of dolomitic lime and / or magnesium lime and quicklime can also be used as starting materials.
[074] O processo de fabricação da referida composição sorvente de acordo com a invenção compreende uma etapa de apagar cal viva com uma quantidade predeterminada de água para obter cal hidratada com uma quantidade predeterminada de umidade e é caracterizado em que ele compreende uma etapa de adicionar um aditivo ou uma mistura de aditivos para dopar a composição sorvente em uma quantidade calculada para obter entre 0,1 % e 5 %, preferivelmente entre 0,3 e 3,5 % do referido aditivo ou mistura de aditivos em peso da composição sorvente seca, o referido aditivo ou aditivos contendo pelo menos nitrato de cálcio ou ácido nítrico ou uma combinação dos mesmos.[074] The process of making said sorbent composition according to the invention comprises a step of erasing quicklime with a predetermined amount of water to obtain hydrated lime with a predetermined amount of moisture and is characterized in that it comprises a step of adding an additive or mixture of additives for doping the sorbent composition in an amount calculated to obtain between 0.1% and 5%, preferably between 0.3 and 3.5% of said additive or mixture of additives by weight of the dry sorbent composition , said additive or additives containing at least calcium nitrate or nitric acid or a combination thereof.
[075] Em uma modalidade do processo de fabricar a referida composição sorvente, a quantidade predeterminada de água na referida etapa de apagamento é em uma razão de água para cal de 2:1 em peso ou mais alta.[075] In one embodiment of the process of making said sorbent composition, the predetermined amount of water in said erasure step is in a water to lime ratio of 2: 1 by weight or higher.
[076] Em uma modalidade do processo de fabricar a referida composição sorvente, a quantidade de água na etapa de apagamento pode ser adaptada para obter uma cal hidratada com uma umidade menor do que ou igual a 10 % em peso, preferivelmente menor do que ou igual a 5 % em peso, preferivelmente menor do que ou igual a 2 % em peso, mais preferivelmente menor do que ou igual a 1 % em peso com respeito ao peso total da composição sorvente em um estado pulverulento.[076] In one embodiment of the process of making said sorbent composition, the amount of water in the erasing step can be adapted to obtain a hydrated lime with a humidity less than or equal to 10% by weight, preferably less than or equal to 5% by weight, preferably less than or equal to 2% by weight, more preferably less than or equal to 1% by weight with respect to the total weight of the sorbent composition in a powdery state.
[077] Em uma outra modalidade, a quantidade de água na etapa de apagamento pode ser adaptada para obter uma cal hidratada com um teor de umidade compreendido entre 5 % em peso e 20 % em peso. A quantidade de água na etapa de apagamento também pode ser mais alta tal como para obter uma cal hidratada com um teor de umidade acima de 20 % em peso, toda a % sendo expressada com respeito ao peso total da composição sorvente em um estado pulverulento.[077] In another mode, the amount of water in the erasing step can be adapted to obtain a hydrated lime with a moisture content between 5% by weight and 20% by weight. The amount of water in the erasure step can also be higher such as to obtain a hydrated lime with a moisture content above 20% by weight, all of which is expressed with respect to the total weight of the sorbent composition in a powdery state.
[078] Em uma modalidade, a cal hidratada obtida depois da etapa de apagamento é seca em uma outra etapa.[078] In one embodiment, the hydrated lime obtained after the erasing step is dried in another step.
[079] Em uma modalidade do processo de fabricação da composição sorvente de acordo com a invenção, o referido aditivo contendo nitrato de cálcio é usado para dopar a composição sorvente adicionando-se o aditivo contendo nitrato de cálcio como uma solução aquosa ou como uma suspensão ou como um pó antes ou durante a referida etapa de apagamento de óxido de cálcio ou óxido de cálcio e magnésio ou uma combinação dos mesmos.[079] In one embodiment of the process for manufacturing the sorbent composition according to the invention, said additive containing calcium nitrate is used to dope the sorbent composition by adding the additive containing calcium nitrate as an aqueous solution or as a suspension or as a powder before or during said step of erasing calcium oxide or calcium oxide and magnesium or a combination thereof.
[080] Em uma outra modalidade do processo de fabricação da composição sorvente de acordo com a invenção, nitrato de cálcio é adicionado como solução aquosa ou como uma suspensão ou como um pó depois da referida etapa de apagamento. Preferivelmente, uma etapa de secagem é realizada depois da etapa de apagamento e depois da etapa de adicionar nitrato de cálcio. Nitrato de cálcio é preferivelmente adicionado a hidróxido de cálcio ou hidróxido de cálcio e magnésio antes da injeção em uma zona de injeção da instalação de tratamento de gás de combustão.[080] In another embodiment of the process for manufacturing the sorbent composition according to the invention, calcium nitrate is added as an aqueous solution or as a suspension or as a powder after the said erasure step. Preferably, a drying step is carried out after the erasure step and after the step of adding calcium nitrate. Calcium nitrate is preferably added to calcium hydroxide or calcium and magnesium hydroxide prior to injection into an injection zone of the flue gas treatment facility.
[081] Em uma modalidade preferida do processo de fabricação da composição sorvente, a referida etapa de apagar cal viva é realizada nas condições tal como para obter cal hidratada com uma área de superfície específica de BET a partir da adsorção de nitrogênio de pelo menos 20 m2/g e um volume de poro de BJH obtido a partir da dessorção de nitrogênio de pelo menos 0,1 cm3/g. Vários processos estão disponíveis ao técnico no assunto para obter uma cal hidratada com tais propriedades e são divulgados, por exemplo, nos documentos de Patente dos EUA[081] In a preferred embodiment of the manufacturing process of the sorbent composition, said step of erasing quicklime is carried out under the conditions such as to obtain hydrated lime with a specific surface area of BET from the adsorption of nitrogen of at least 20 m2 / g and a pore volume of BJH obtained from nitrogen desorption of at least 0.1 cm3 / g. Various processes are available to the person skilled in the art to obtain a hydrated lime with such properties and are disclosed, for example, in US Patent documents
6.322.769 e Patente dos EUA 7.744.678 do requerente e incorporados a título de referência.6,322,769 and US Patent 7,744,678 of the applicant and incorporated by reference.
[082] No processo de fabricar a composição sorvente de acordo com a invenção, partículas de cal viva são vantajosamente usadas tendo uma distribuição de tamanho de partícula de menos do que 5 mm, em particular partículas de cal viva de distribuição de tamanho de partícula de 0 a 2 mm.[082] In the process of making the sorbent composition according to the invention, particles of quicklime are advantageously used having a particle size distribution of less than 5 mm, in particular particles of quicklime of particle size distribution of 0 to 2 mm.
[083] Outros processos para obter cal hidratada com área específica alta e/ou volume de poro alto podem ser encontrados, por exemplo, na Patente dos EUA[083] Other processes for obtaining hydrated lime with a high specific area and / or high pore volume can be found, for example, in the U.S. Patent
5.492.685 em que uma quantidade de álcool tal como metanol ou etanol é adicionada antes e/ou a etapa de apagar cal viva e é removida depois da secagem, na Patente DE3620024 em que açúcar é adicionado na etapa de apagamento para aumentar a área de superfície específica e em que glicóis ou aminas são adicionados para aumentar a fluidez, na Patente dos EUA 5.277.837 e Patente dos EUA 5.705.141 em que aditivos tais como etileno glicol, dietileno glicol, trietileno glicol, monoetanolamina, dietanolamina, trietanolamina ou uma combinação dos mesmos são adicionados na etapa de apagamento para aumentar a área de superfície da cal hidratada.5,492,685 in which an amount of alcohol such as methanol or ethanol is added before and / or the step of erasing quicklime and is removed after drying, in Patent DE3620024 in which sugar is added in the erasing step to increase the area of specific surface and to which glycols or amines are added to increase fluidity, in U.S. Patent 5,277,837 and U.S. Patent 5,705,141 in which additives such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine or a combination of these are added in the erasing step to increase the surface area of the hydrated lime.
[084] No processo de fabricar a composição sorvente, nitrato de cálcio pode ser adicionado em certas quantidades de acordo com a invenção como divulgado aqui antes da referida etapa de apagamento, durante a etapa de apagamento ou depois da etapa de apagamento sem mudar substancialmente o volume de poro de BJH para poros tendo um diâmetro mais baixo do que ou igual a 1000 Å da composição sorvente. Além disso, o volume de poro de BJH da composição sorvente de acordo com a presente invenção é substancialmente o mesmo como para o sorvente de hidróxido de cálcio preparado pelos métodos conhecidos tal como aquele descrito nas Patentes dos EUA 6.322.769 e 7.744.678 incorporadas a título de referência.[084] In the process of making the sorbent composition, calcium nitrate can be added in certain amounts according to the invention as disclosed here before said erasing step, during the erasing step or after the erasing step without substantially changing the pore volume of BJH for pores having a diameter less than or equal to 1000 Å of the sorbent composition. In addition, the BJH pore volume of the sorbent composition according to the present invention is substantially the same as for the calcium hydroxide sorbent prepared by known methods such as that described in U.S. Patents 6,322,769 and 7,744,678 incorporated as a reference.
Também, a área de superfície específica de BET da composição sorvente está acima de 20 m2/g. Portanto, as propriedades do sorvente que garantem a eficiência de remoção de SO2 são preservadas. Alternativamente, ácido nítrico ou nitrato de cálcio e ácido nítrico podem ser adicionados antes, durante ou depois da etapa de apagamento. Preferivelmente, uma área de superfície específica de BET mais alta é obtida quando nitrato de cálcio ou ácido nítrico ou uma combinação dos mesmos são adicionados depois da etapa de apagamento e preferivelmente antes de uma etapa de secagem.Also, the specific BET surface area of the sorbent composition is above 20 m2 / g. Therefore, the properties of the sorbent that guarantee the SO2 removal efficiency are preserved. Alternatively, nitric acid or calcium nitrate and nitric acid can be added before, during or after the erasure step. Preferably, a higher specific BET surface area is obtained when calcium nitrate or nitric acid or a combination thereof is added after the erasure step and preferably before a drying step.
[085] No referido processo de fabricar a composição sorvente de acordo com a invenção, se uma composição de cal hidratada é preparada de acordo com o método descrito na Patente dos EUA 7.744.678, tal método compreende uma etapa de adicionar uma quantidade de um metal alcalino, preferivelmente sódio em uma quantidade à cal viva ou à água de apagamento ou à cal hidratada, suficiente para obter na cal hidratada um teor de metal alcalino que é igual a ou maior do que 0,2 % e igual ou menor do que 3,5 % em peso com base no peso total da composição sorvente seca. O sódio pode ser adicionado, por exemplo, como Na2CO3. De acordo com esta modalidade, nitrato de cálcio ou ácido nítrico ou uma combinação dos mesmos são adicionados ainda depois da etapa de apagamento e preferivelmente antes de uma etapa de secagem com uma quantidade tal como para obter um teor em nitrato de cálcio entre 0,1 % e 5 %, preferivelmente 0,3 % a 3 % em peso da composição sorvente seca.[085] In said process of making the sorbent composition according to the invention, if a hydrated lime composition is prepared according to the method described in U.S. Patent 7,744,678, such a method comprises a step of adding an amount of one alkali metal, preferably sodium in an amount of quicklime or extinguishing water or hydrated lime, sufficient to obtain in the hydrated lime an alkali metal content that is equal to or greater than 0.2% and equal to or less than 3.5% by weight based on the total weight of the dry sorbent composition. Sodium can be added, for example, as Na2CO3. According to this modality, calcium nitrate or nitric acid or a combination thereof is added even after the erasing step and preferably before a drying step with an amount such as to obtain a calcium nitrate content between 0.1 % and 5%, preferably 0.3% to 3% by weight of the dry sorbent composition.
[086] Várias composições sorventes foram preparadas de acordo com o método da presente invenção e medições da resistividade de pós secos das referidas composições sorventes foram realizadas seguindo o procedimento esboçado por IEEE (Estcourt, 1984). Basicamente, uma célula de resistividade de um determinado volume é cheia por um pó seco de composição sorvente e o pó é depois compactado com um peso tal como para obter uma superfície plana. Um eletrodo com uma proteção é colocado sobre a superfície do pó e a resistividade do pó é medida em um forno sob uma corrente de ar compreendendo 10 % de umidade em várias temperaturas compreendidas entre 150 °C (302°F) e 300 °C (372°F). A resistividade de exemplos comparativos foi medida nas mesmas condições. Para cada medição,[086] Various sorbent compositions were prepared according to the method of the present invention and measurements of the dry powder resistivity of said sorbent compositions were carried out following the procedure outlined by IEEE (Estcourt, 1984). Basically, a resistivity cell of a given volume is filled with a dry powder of sorbent composition and the powder is then compacted with a weight such as to obtain a flat surface. An electrode with a shield is placed on the surface of the powder and the resistivity of the powder is measured in an oven under an air stream comprising 10% humidity at various temperatures between 150 ° C (302 ° F) and 300 ° C ( 372 ° F). The resistivity of comparative examples was measured under the same conditions. For each measurement,
uma resistividade máxima Rmax e uma resistividade a 300 °C (572°F) foram determinadas. As medições de resistividade são apresentadas aqui depois: Conjunto de exemplos Aa maximum resistivity Rmax and a resistivity at 300 ° C (572 ° F) were determined. The resistivity measurements are presented here later: Set of examples A
[087] O Exemplo 1 é uma amostra comparativa de sorvente de hidróxido de cálcio designado para a remoção de poluentes de gás ácido fabricados de acordo com o documento US 6.322.769 B1. Esta amostra foi obtida a partir de uma instalação industrial. Nem sódio nem nitrato de cálcio nem ácido nítrico foi adicionado.[087] Example 1 is a comparative sample of calcium hydroxide sorbent designed for the removal of acid gas pollutants manufactured in accordance with US 6,322,769 B1. This sample was obtained from an industrial facility. Neither sodium nor calcium nitrate nor nitric acid was added.
[088] O Exemplo 2 é uma amostra comparativa de um sorvente de hidróxido de cálcio designado para a remoção de poluentes de gás ácido fabricados de acordo com o documento US 7.744.678 B2. Esta amostra tem um teor de Ca(OH)2 > 90 % em peso, CaCO3 < 8 % em peso e de Na2CO3 de cerca de 0,8 % em peso e o restante de impurezas. Nenhum outro sódio ou nitrato de cálcio ou ácido nítrico foi adicionado.[088] Example 2 is a comparative sample of a calcium hydroxide sorbent designed for the removal of acid gas pollutants manufactured in accordance with US 7,744,678 B2. This sample has a Ca (OH) 2 content> 90% by weight, CaCO3 <8% by weight and Na2CO3 of about 0.8% by weight and the rest of impurities. No other sodium or calcium nitrate or nitric acid was added.
Esta amostra foi obtida a partir de uma instalação industrial.This sample was obtained from an industrial facility.
[089] O Exemplo 3 é uma outra amostra de um sorvente de hidróxido de cálcio designado para a remoção de poluentes de gás ácido fabricados de acordo com o documento US 7.744.678 B2 e em que a cal vem de uma outra fonte. Esta amostra tem um teor de Ca(OH)2 > 90 % em peso, de CaCO3 < 7 % em peso e 2,1 % em peso de Na2CO3 e o restante de impurezas. Nenhum outro sódio ou nitrato de cálcio nem ácido nítrico foi adicionado. Esta amostra foi obtida a partir de uma instalação industrial.[089] Example 3 is another sample of a calcium hydroxide sorbent designed for the removal of acid gas pollutants manufactured in accordance with US 7,744,678 B2 and in which the lime comes from another source. This sample has a Ca (OH) 2 content> 90% by weight, CaCO3 <7% by weight and 2.1% by weight of Na2CO3 and the rest of impurities. No other sodium or calcium nitrate or nitric acid was added. This sample was obtained from an industrial facility.
[090] O Exemplo 4 é um sorvente de hidróxido de cálcio fabricado de acordo com a presente invenção usando a mesma fonte de cal como para o exemplo 3 e usando nitrato de cálcio como dopante em uma quantidade de 1 % em relação ao produto seco. Esta amostra foi obtida a partir de uma instalação industrial.[090] Example 4 is a calcium hydroxide sorbent manufactured according to the present invention using the same source of lime as for example 3 and using calcium nitrate as a dopant in an amount of 1% with respect to the dry product. This sample was obtained from an industrial facility.
[091] O Exemplo 5 é um sorvente de hidróxido de cálcio fabricado de acordo com a presente invenção usando a mesma fonte de cal como para o exemplo 3 e usando nitrato de cálcio como dopante em uma quantidade de 2 % em relação ao produto seco. Esta amostra foi obtida a partir de uma instalação industrial.[091] Example 5 is a calcium hydroxide sorbent manufactured according to the present invention using the same source of lime as for example 3 and using calcium nitrate as a dopant in an amount of 2% in relation to the dry product. This sample was obtained from an industrial facility.
[092] O Exemplo 6 é um sorvente de hidróxido de cálcio fabricado de acordo com a presente invenção, em escala laboratorial misturando-se (apagando-se), em um misturador com pás, cal viva com quantidade estequiométrica de água e uma quantidade de NaCO3 tal como para obter um teor de sódio de 2 % em peso com base no peso total da composição em pó seca obtida. A cal viva foi obtida por calcinação de cal a partir da mesma fonte de cal como para o exemplo 3. Depois da reação no misturador, a cal hidratada (hidróxido de cálcio) foi descarregada, seca e submetida a pós-tratamento com 1 % de HNO3 em peso do produto seco.[092] Example 6 is a calcium hydroxide sorbent manufactured in accordance with the present invention, on a laboratory scale by mixing (turning off), in a paddle mixer, quicklime with stoichiometric amount of water and a quantity of NaCO3 such as to obtain a sodium content of 2% by weight based on the total weight of the obtained dry powder composition. Quicklime was obtained by calcining lime from the same source of lime as for example 3. After the reaction in the mixer, the hydrated lime (calcium hydroxide) was discharged, dried and subjected to post-treatment with 1% HNO3 by weight of the dry product.
[093] A Tabela 1 mostra os parâmetros de resistividade medidos Rmax e R300 para estes exemplos. Todas as medições de parâmetros de resistividade foram realizadas medindo-se a resistividade de amostras sob temperaturas crescentes.[093] Table 1 shows the measured resistivity parameters Rmax and R300 for these examples. All measurements of resistivity parameters were performed by measuring the resistivity of samples at increasing temperatures.
Tabela 1: Parâmetros de resistividade de sorventes de hidróxido de cálcio dos exemplos 1 a 6. Exemplo Rmax (Ω.cm) R300 (Ω.cm) Ex. 1 8 E12 3 E12 Ex. 2 4 E11 1 E11 Ex. 3 9 E10 4 E09 Ex. 4 9 E09 1 E08 Ex. 5 6 E09 4 E07 Ex. 6 4 E10 1 E08Table 1: Resistance parameters of calcium hydroxide sorbents from examples 1 to 6. Example Rmax (Ω.cm) R300 (Ω.cm) Ex. 1 8 E12 3 E12 Ex. 2 4 E11 1 E11 Ex. 3 9 E10 4 E09 Ex. 4 9 E09 1 E08 Ex. 5 6 E09 4 E07 Ex. 6 4 E10 1 E08
[094] A partir da Tabela 1, está claro que tanto o valor de Rmax quanto o valor de R300 do Exemplo 1 são altos em valores de faixa de resistividade preferidos e acima dos mesmos compreendidos entre 10E7 ohms.cm e 2E10 ohms.cm.[094] From Table 1, it is clear that both the Rmax value and the R300 value of Example 1 are high in and above preferred resistivity range values between 10E7 ohms.cm and 2E10 ohms.cm.
[095] A presença de 0,8 % em peso de Na2CO3 na composição sorvente do Exemplo 2 reduz os valores de Rmax e R300 em mais do que uma ordem de magnitude a respeito dos valores de Rmax e R300 da composição do exemplo 1. A presença de 2,1 % em peso de Na2CO3 na composição sorvente do exemplo 3 reduz os valores de Rmax e R300 em mais do que duas ordens de magnitude a respeito dos valores de Rmax e R300 da composição do exemplo 1. Surpreendentemente a presença de uma pequena quantidade de nitrato de cálcio em uma quantidade de 1 % em peso na composição do exemplo 4 reduz o valor de Rmax em aproximadamente três ordens de magnitude e o valor de R300 em aproximadamente quatro ordens de magnitude a respeito dos valores de Rmax e R300 da composição do exemplo 1. A presença de 2 % em peso de nitrato de cálcio na composição do exemplo 5 diminui ainda mais os valores de Rmax e R300 em relação à composição do exemplo 1. Portanto, surpreendentemente a adição de nitrato de cálcio ou ácido nítrico é mais eficaz para reduzir a resistividade do que a adição de sódio. Apesar de algumas diferenças devido às diferentes condições do processo (escala industrial e escala laboratorial), a presença de nitrato de cálcio na composição do exemplo 6 por adição de HNO3 ao invés de por adição de nitrato de cálcio tem a mesma tendência de reduzir a resistividade do sorvente como a adição de Ca(NO3)2.[095] The presence of 0.8% by weight of Na2CO3 in the sorbent composition of Example 2 reduces the values of Rmax and R300 by more than an order of magnitude with respect to the values of Rmax and R300 of the composition of Example 1. A presence of 2.1% by weight of Na2CO3 in the sorbent composition of example 3 reduces the values of Rmax and R300 by more than two orders of magnitude with respect to the values of Rmax and R300 of the composition of example 1. Surprisingly the presence of a small amount of calcium nitrate in an amount of 1% by weight in the composition of example 4 reduces the value of Rmax by approximately three orders of magnitude and the value of R300 by approximately four orders of magnitude with respect to the values of Rmax and R300 of composition of example 1. The presence of 2% by weight of calcium nitrate in the composition of example 5 further decreases the values of Rmax and R300 in relation to the composition of example 1. Therefore, surprisingly the addition of calcium nitrate or nitric acid and more effective to reduce resistivity than adding sodium. Despite some differences due to different process conditions (industrial scale and laboratory scale), the presence of calcium nitrate in the composition of example 6 by adding HNO3 instead of by adding calcium nitrate has the same tendency to reduce resistivity of the sorbent as the addition of Ca (NO3) 2.
Conjunto de exemplos BSet of examples B
[096] O Exemplo 7 é uma amostra de cinzas volantes obtidas a partir de uma usina de carvão.[096] Example 7 is a sample of fly ash obtained from a coal plant.
[097] O Exemplo 8 é uma combinação de 80 % em peso de cinzas volantes do exemplo 7 com 20 % em peso de um sorvente de acordo com o exemplo 3.[097] Example 8 is a combination of 80% by weight of fly ash from example 7 with 20% by weight of a sorbent according to example 3.
[098] O Exemplo 9 é uma combinação de 80 % em peso de cinzas volantes do exemplo 7 com 20 % em peso de um sorvente de acordo com o exemplo 4.[098] Example 9 is a combination of 80% by weight of fly ash from example 7 with 20% by weight of a sorbent according to example 4.
[099] O Exemplo 10 é uma combinação de 80 % em peso de cinzas volantes do exemplo 7 com 20 % em peso de um sorvente de acordo com o exemplo 5.[099] Example 10 is a combination of 80% by weight of fly ash from example 7 with 20% by weight of a sorbent according to example 5.
[0100] A Tabela 2 mostra a medição de parâmetros de resistividade de Rmax e R300 para estes exemplos 7 a 10. Um conjunto de medições de Rmax e R300 foi realizado medindo-se a resistividade das amostras sob temperaturas crescentes e um conjunto de medições de Rmax foi realizado medindo-se a resistividade das amostras sob temperaturas decrescentes.[0100] Table 2 shows the measurement of resistivity parameters of Rmax and R300 for these examples 7 to 10. A set of measurements of Rmax and R300 was performed by measuring the resistivity of the samples under increasing temperatures and a set of measurements of Rmax was performed by measuring the resistivity of the samples under decreasing temperatures.
Tabela 2. Rmax sob temperatura R300 sob temperatura Rmax sob temperatura crescente crescente decrescente (Ω.cm) (Ω.cm) (Ω.cm) Exemplo 7 3E10 5E09 3E10 Exemplo 8 2E12 3E10 1E12 Exemplo 9 1E11 1E09 2E10 Exemplo 10 4E10 7E07 2E09Table 2. Rmax under temperature R300 under temperature Rmax under increasing temperature decreasing increasing (Ω.cm) (Ω.cm) (Ω.cm) Example 7 3E10 5E09 3E10 Example 8 2E12 3E10 1E12 Example 9 1E11 1E09 2E10 Example 10 4E10 7E07 2E09
[0101] Os resultados apresentados na tabela 2 mostram que para as mesmas proporções de cinzas volantes e sorvente à base de cálcio, a combinação de cinzas volantes com um sorvente à base de cálcio sem aditivo de nitrato de cálcio apresenta parâmetros de resistividade Rmax e R300 mais altos do que cinzas volantes sem sorvente à base de cálcio, ao passo que a presença do único 1 % em peso, preferivelmente 2 % em peso de aditivo de CaNO3 no sorvente à base de cálcio tem uma influência positiva sobre os parâmetros de resistividade Rmax e R300 da combinação.[0101] The results presented in table 2 show that for the same proportions of fly ash and calcium-based sorbent, the combination of fly ash with a calcium-based sorbent without calcium nitrate additive presents resistivity parameters Rmax and R300 higher than fly ash without calcium-based sorbent, whereas the presence of the only 1% by weight, preferably 2% by weight of CaNO3 additive in the calcium-based sorbent has a positive influence on the resistivity parameters Rmax and R300 of the combination.
[0102] Deve ser mencionado que os exemplos de composições sorventes apresentadas aqui acima não são limitantes para a presente invenção e outros aditivos nas quantidades compreendidas entre 0,1 e 5 % em peso da composição sorvente seca podem ser usados para diminuir a resistividade das composições sorventes destinadas a serem usadas em processos de tratamento de gás de combustão usando um precipitador eletrostático.[0102] It should be mentioned that the examples of sorbent compositions presented here are not limiting to the present invention and other additives in amounts comprised between 0.1 and 5% by weight of the dry sorbent composition can be used to decrease the resistivity of the compositions sorbents intended for use in flue gas treatment processes using an electrostatic precipitator.
[0103] Deve ser mencionado que melhoras da coleta de matéria particulada em eletrodos de coleta de um precipitador eletrostático podem ser observadas com o uso do sorvente de acordo com a presente invenção.[0103] It should be mentioned that improvements in the collection of particulate matter in collection electrodes of an electrostatic precipitator can be observed with the use of the sorbent according to the present invention.
[0104] De acordo com um outro aspecto, a presente invenção é relacionada a uma instalação de tratamento de gás de combustão. A Figura 1 mostra uma modalidade esquemática de uma instalação de tratamento de gás de combustão 100 compreendendo um precipitador eletrostático 101 arranjado a jusante de uma primeira porção de duto 102 arranjada a jusante de um pré-aquecedor de ar 103, caracterizado em que uma zona de injeção 104 é arranjada a montante do referido pré-aquecedor de ar 103 e compreende uma entrada de sorvente 105. A referida instalação de tratamento de gás de combustão 100 compreende ainda um reservatório 106 compreendendo a referida composição sorvente S para fornecer a referida composição sorvente à referida zona de injeção através da referida entrada de sorvente. O gás de combustão quente FG produzido por uma caldeira 10 é lançado através da zona de injeção em que o sorvente S de acordo com a invenção é injetado para reagir com SO2 e outros gases ácidos do gás de combustão, depois o gás de combustão quente cruza o pré-aquecedor de ar através do qual ar frio CA é lançado para absorver o calor do gás de combustão quente e para ser injetado como ar quente HA na caldeira. Depois o gás de combustão flui através do precipitador eletrostático 101 em que eletrodos de coleta carregados coletam a matéria particulada incluindo a composição sorvente de acordo com a invenção que reagiu com gases ácidos indesejados. A instalação de tratamento de gás de combustão descrita aqui é relativamente simples e é bem adaptada para o uso da composição sorvente de acordo com a presente invenção.[0104] According to another aspect, the present invention relates to a flue gas treatment plant. Figure 1 shows a schematic embodiment of a flue gas treatment plant 100 comprising an electrostatic precipitator 101 arranged downstream of a first duct portion 102 arranged downstream of an air preheater 103, characterized in that an area of injection 104 is arranged upstream of said air preheater 103 and comprises a sorbent inlet 105. Said flue gas treatment plant 100 further comprises a reservoir 106 comprising said sorbent composition S to supply said sorbent composition to the injection zone through said sorbent inlet. The hot flue gas FG produced by a boiler 10 is discharged through the injection zone where the sorbent S according to the invention is injected to react with SO2 and other acid gases from the flue gas, then the hot flue gas crosses the air preheater through which cold AC air is released to absorb the heat from the hot flue gas and to be injected as hot air HA into the boiler. The flue gas then flows through the electrostatic precipitator 101 in which charged collection electrodes collect the particulate matter including the sorbent composition according to the invention which reacted with unwanted acid gases. The flue gas treatment installation described here is relatively simple and is well adapted for the use of the sorbent composition according to the present invention.
[0105] Preferivelmente a referida instalação de tratamento de gás de combustão é usada para tratar o gás de combustão de uma usina de energia usando carvão ou combustível contendo espécies de enxofre ou outros precursores de gás ácido.[0105] Preferably, said flue gas treatment plant is used to treat flue gas from a power plant using coal or fuel containing sulfur species or other acid gas precursors.
[0106] Deve ser entendido que a presente invenção não é limitada às modalidades descritas e que variações podem ser aplicadas sem sair do escopo das reivindicações anexas.[0106] It should be understood that the present invention is not limited to the described modalities and that variations can be applied without departing from the scope of the appended claims.
[0107] Por exemplo, na modalidade preferida, a instalação para o tratamento de gás de combustão foi descrita com um precipitador eletrostático a jusante de um pré-aquecedor de ar, o referido pré-aquecedor de ar sendo conectado ao referido precipitador eletrostático por um duto com uma zona de injeção para injetar uma composição sorvente de acordo com a presente invenção arranjada a montante do referido pré-aquecedor de ar. Um alternativa dentro do escopo da presente invenção pode compreender um dispositivo de coleta de particulado a montante do referido pré- aquecedor.[0107] For example, in the preferred embodiment, the flue gas treatment facility has been described with an electrostatic precipitator downstream of an air preheater, said air preheater being connected to said electrostatic precipitator by a duct with an injection zone for injecting a sorbent composition according to the present invention arranged upstream of said air preheater. An alternative within the scope of the present invention may comprise a particulate collection device upstream of said preheater.
[0108] Uma outra alternativa do dispositivo de tratamento de gás de combustão de acordo com a presente invenção compreende, em sequência, um precipitador eletrostático, um pré-aquecedor seguido por opcionalmente um dispositivo de coleta de particulado, antes de atingir a chaminé.[0108] Another alternative of the flue gas treatment device according to the present invention comprises, in sequence, an electrostatic precipitator, a preheater followed by optionally a particulate collection device, before reaching the chimney.
[0109] O dispositivo de coleta de particulado pode ser um outro precipitador eletrostático ou qualquer tipo de filtro, tal como um filtro de mangas.[0109] The particulate collection device can be another electrostatic precipitator or any type of filter, such as a bag filter.
[0110] Em todas estas modalidades, a composição sorvente de acordo com a presente invenção é injetada em uma zona de injeção localizada a montante do referido precipitador eletrostático, antes ou depois do pré-aquecedor, dependendo da configuração no local.[0110] In all these modalities, the sorbent composition according to the present invention is injected into an injection zone located upstream of said electrostatic precipitator, before or after the preheater, depending on the configuration in place.
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