BRPI1016040B1 - PROCESSO PARA DESSULFURIZAÇÃO DE UM GÁS CONTENDO ÓXIDOS DE ENXOFRE (SOx) EM UMA UNIDADE DE DEPURAÇÃO ÚMIDA - Google Patents
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Abstract
processo para dessulfurização de um gás contendo óxidos de enxofre (sox) em uma unidade de depuração úmida é descrito um processo para a dessulfurização de um gás contendo óxidos de enxofre (sox) em uma unidade de depuração úmida. o processo compreende a etapa de: colocar em contato o dito gás com uma lama de depuração de aluminato tricálcico hexahidratado (tca6) aquoso para remover sox do gás através da reação com tca6 para formar uma solução de depuração despendida compreendendo um composto de cálcio contendo enxofre e oxigênio, e um composto de alumínio contendo oxigênio e hidrogênio.
Description
PROCESSO PARA DESSULFURIZAÇÃO DE UM GÁS CONTENDO ÓXIDOS DE ENXOFRE (SOX) EM UMA UNIDADE DE DEPURAÇÃO ÚMIDA CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção se refere a um processo e aparelho para dessulfurização de gás de combustão, no qual óxidos de enxofre (SOX geralmente SO2 ou SO3) contidos em um gás de combustão são removidos em uma unidade de depuração úmida através de reação com aluminato tricálcico hexahidratado (TCA6).
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
O alumínio é o segundo metal mais utilizado no mundo, requerendo produção de alumina global anual de >70 MT, sendo que a Austrália atualmente contabiliza >20MT/ano. A extração de alumina através de processo Bayer é de alto consumo de energia, requerendo tanto energia elétrica quanto a vapor, para que a maioria das refinarias de alumina produza sua própria energia. Consequentemente, a indústria de alumina é a maior emissora de gases causadores do efeito estufa e, onde o combustível é carvão ou óleo combustível pesado, pode também ser uma emissora significativa de SOX. As medidas de controle da emissão de SOX podem ser realizadas antes, durante ou depois da combustão. Um exemplo de medida de controle de emissão de SOX que é implementada depois da combustão é chamada de “dessulfurização de gás de combustão” (FGD). Utilizando processos do estado da técnica atual, a FGD é facilitada através de qualquer meio alcalino economicamente viável e rapidamente disponível, com sistemas atuais dominados pelo uso de óxido de cálcio ou lama de calcário.
Com a contínua demanda global por alumínio e a legislação ambiental mais rigorosa, a indústria de alumínio está cada vez mais focada na administração ambiental e no desenvolvimento de opções sustentáveis para gerenciar seus resíduos e emissões. A utilização da corrente de resíduo de lama vermelha altamente alcalino vindo das refinarias de alumina para controle de emissões é uma opção viável que vem sendo implementada com sucesso tanto para SO2 quanto para CO2. No entanto, a utilização de lama vermelha para a remoção de SO2 é ineficiente e sua implementação pode ser custosa devido à grande quantidade de espécies não-reativas sendo passadas desnecessariamente através do sistema. Essa abordagem pode resultar também na reciclagem indesejável de ânions de sulfito e sulfato de volta às correntes líquidas da refinaria.
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São conhecidos métodos de depuração úmida para a remoção de dióxido de enxofre de gases de combustão de estações de força, utilizando óxido de cálcio ou magnésio como componentes de depuração. Por exemplo, o pedido de patente europeu de número de publicação 0162536, o pedido de patente europeu de número de publicação 0697234 e a patente norte-americana de número US 5,648,048, descrevem o aparelho para o tipo úmido de dessulfurização de gases de combustão utilizando calcário, óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio, com gipsita produzida como um subproduto. Patentes norte-americanas US 3,914,378; 3,919,393; 3,919,394; 4,487,784; 4,976,936; 4,996,032; 5,047,221; e 5,645,807 descrevem vários métodos em que uma lama de depuração aquosa de óxido de cálcio intensificado com magnésio entra em contato com o gás contendo dióxido de enxofre em uma unidade de depuração úmida para formar sulfito de cálcio que é eliminado ou oxidado e convertido em gipsita. Alternativamente, uma solução aquosa de componentes de deposição de magnésio pode ser utilizada para o mesmo propósito, com a regeneração da solução dispensada utilizando óxido de cálcio ou óxido de cálcio intensificado com magnésio, conforme descrito nas patentes norte-americanas US 5,039,499 e US 5,084,255. Enquanto esses métodos são tecnicamente viáveis e alguns encontram aplicação comercial, procura-se constantemente melhorias na eficiência da depuração, utilização de matéria-prima, custo de capital e destino dos meios de absorção consumidos.
RESUMO DA INVENÇÃO
De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é provido um processo de dessulfurização de um gás contendo óxidos de enxofre (SOX) em uma unidade de depuração úmida, sendo que o processo compreende a etapa de:
contatar dito gás com uma lama de depuração de aluminato tricálcico hexahidratado (TCA6) aquoso para remover SOX do gás por reação com TCA6 para formar uma solução de depuração despendida que compreende um composto de cálcio contendo enxofre e oxigênio, e um composto de alumínio contendo oxigênio e hidrogênio.
De certa forma, o composto de cálcio contendo enxofre e oxigênio é sulfito de cálcio solúvel e o processo adicionalmente compreende a etapa de adicionar uma fonte de oxigênio à solução de depuração despendida em uma quantidade suficiente para induzir a oxidação do sulfito de cálcio solúvel para sulfato de cálcio sólido. A quantidade suficiente para induzir a oxidação do sulfito de cálcio solúvel para sulfato de cálcio sólido pode ser de, pelo menos, um mol de oxigênio para
3/12 cada dois moles de dióxido de enxofre a serem removidos do gás. De certa forma, o composto de alumínio contendo oxigênio e hidrogênio é hidróxido de alumínio que está presente como um sólido na solução de depuração despendida.
O processo pode adicionalmente compreender a etapa de remoção do sulfato de cálcio sólido e hidróxido de alumínio sólido da solução de depuração despendida.
Vantajosamente, o TCA6 presente na lama de depuração TCA6 aquosa pode ser adjuvante de filtração ou adjuvante de filtração despendido vindo de uma refinaria de alumina. Alternativamente ou adicionalmente, o TCA6 pode estar presente com carbonato de cálcio em uma lama de sub-fluxo do caustificador.
De certa forma, a unidade de depuração úmida inclui uma torre de absorção e uma unidade de depuração de pó, e o gás a ser depurado é parcialmente dessulfurizado e resfriado em uma unidade depuração de pó pelo contato do gás com uma corrente de solução de depuração despendida.
De certa forma, a etapa de contato do gás com a lama de depuração TCA6 aquosa compreende borrifar a lama TCA6 aquosa em uma torre de absorção para conseguir uma distribuição homogênea da lama TCA6 aquosa ao longo da seção transversal da torre de absorção.
De certa forma, a solução de depuração despendida é coletada em um tanque de recirculação arranjado em direção a uma seção mais baixa da torre de absorção para recirculação. Otimamente, a etapa de recirculação da lama de depuração TCA6 aquosa continua aquosa até que o pH da solução de depuração despendida fique abaixo de 5.5 ou 5.0. Alternativamente ou adicionalmente, a etapa de recirculação da lama de depuração TCA6 aquosa pode continuar até que o nível de redução de emissões em uma corrente de gás dessulfurizada sendo liberada na atmosfera vinda da unidade de depuração úmida exceda um limite de liberação máximo predeterminado.
De certa forma, a corrente de gás dessulfurizada liberada na atmosfera a partir de uma unidade de depuração úmida tem um conteúdo de dióxido de enxofre que tenha sido reduzido entre 90 e 100%, em comparação a um gás contendo óxidos de enxofre (SOX), que tenha sido alimentado à unidade de depuração úmida. Alternativamente ou adicionalmente, a corrente de gás dessulfurizado é liberada na atmosfera a partir de uma unidade de depuração úmida a uma temperatura na faixa de 70 a 90°C.
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De certa forma, a lama de depuração TCA6 aquosa é preparada ao se misturar uma fonte de TCA6 com uma fonte de água de reposição juntamente com uma solução de depuração despendida reciclada e clarificada.
De certa forma, a porção de solução de depuração despendida é drenada continuamente da unidade de depuração úmida para que controle assim o tempo de residência da lama de depuração TCA6 aquosa dentro de uma torre de absorção localizada dentro da unidade de depuração úmida.
De certa forma, a lama de depuração TCA6 é recirculada através de uma torre de absorção para que o tempo de residência da lama de depuração TCA6 aquosa na unidade de depuração úmida esteja na faixa de aproximadamente 15 a 90 minutos.
De certa forma, uma porção de lama de depuração despendida da unidade de depuração úmida é direcionada para o tanque de reação onde TCA6 residual não-reagido é decomposto pela adição de uma corrente de ácido sulfúrico para formar uma lama neutralizada. A lama neutralizada pode ser reagida com uma fonte de oxigênio para converter qualquer sulfito de cálcio solúvel remanescente presente na lama neutralizada em sulfato de cálcio sólido.
De certa forma, a lama de depuração TCA6 aquosa compreende pelo menos um mol de aluminato tricálcico hexahidratado para cada três moles de dióxido de enxofre a serem removidos do gás.
De acordo com o segundo aspecto da presente invenção, é provido um processo de dessulfurização de um gás contendo óxidos de enxofre (SOX) em uma unidade de depuração úmida substancialmente conforme aqui descrito com referência a e conforme ilustrado nas figuras e exemplos em anexo.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
Para facilitar uma compreensão mais detalhada da natureza da invenção, modalidades da presente invenção serão agora descritas em detalhes, apenas para fins de exemplificação, com referência às figuras em anexo, nas quais:
A figura 1 é um fluxograma esquemático de uma modalidade da presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERENCIAIS
Modalidades particulares do processo e sistema da presente invenção são agora descritos, com referência particular ao uso do adjuvante de filtração TCA6 para dessulfurização de um gás de combustão em uma refinaria de alumina, apenas para fins de exemplificação,. A presente invenção é igualmente aplicável à remoção de óxidos de enxofre vindos de outros tipos de gás, inclusive gases de
5/12 exaustão e gases de chaminé de estações de força ou os gases de combustão vindos de quaisquer instalações fixas de combustão de combustível fóssil em uma refinaria de alumina. A terminologia aqui utilizada é apenas para o propósito de descrever modalidades particulares, e não pretende limitar o escopo da presente invenção. A não ser que definido em contrário, todos os termos técnicos e científicos aqui utilizados têm os mesmos significados de quando comumente entendidos por aqueles de habilidade comum na técnica à qual essa invenção pertence. Nas figuras, deve-se entender que tais números de referência referemse a tais membros.
O termo “SOX” refere-se a óxidos de enxofre, geralmente dióxido de enxofre (SO2) ou trióxido de enxofre (SO3).
O termo “TCA” refere-se ao aluminato tricálcico anidro puro que tem a fórmula geral CasAhOe, também comumente representado como SCaO.AhOg.
O termo “TCA6” refere-se ao aluminato tricálcico hexahidratado, que tem a fórmula geral Ca3[AI(OH)6]2, mas também é comumente representado como 3CaO.AI2O3.6H2O.
O termo “gipsita” refere-se ao sulfato de cálcio dihidratado que tem a fórmula geral CaSO4-2H2O.
O termo “gibbsita” refere-se à forma mais comumente encontrada do hidróxido de alumínio que tem a fórmula geral AI(OH)3. Onde a gibbsita é referida no texto, deve-se notar que outras formas de hidróxido de alumínio, tanto cristalinas quanto amorfas, são igualmente aplicáveis.
Um processo (10) para dessulfurização de um gás (12) contendo óxidos de enxofre (SOX) em uma unidade de depuração úmida (14) é agora descrito com referência à folha de fluxo esquemático ilustrada na Figura 1. Neste exemplo, o gás (12) é um gás de combustão. O processo (10) compreende a etapa de contato do gás de combustão (12) com uma lama de depuração de aluminato tricálcico hexahidratado (TCA6) aquoso (16) para remover SOX contido em um gás pela reação com o TCA6 para formar uma solução de depuração despendida (18) compreendendo um composto de cálcio sólido contendo enxofre e oxigênio, e um composto de alumínio sólido contendo oxigênio e hidrogênio. A lama de depuração TCA6 aquosa (16) é preparada em um tanque de lama (20) antes de ser abastecido na unidade de depuração úmida (14) usando uma bomba de lama (22) através de uma linha de abastecimento de lama (24).
Utilizando-se o processo da presente invenção, quando a lama de depuração TCA6 aquosa (16) é colocada em contato com o dióxido de enxofre
6/12 presente no gás de combustão (12), forma-se CaSO3 como um sal de cálcio insolúvel através das duas fórmulas gerais a seguir:
502 + 2H2O -+ HSO3‘ + H3O+ (1)
Ca3[AI(OH)6]2 + 3HSO3- + 3H3O+ -► 3CaSO3.1/2H2O + 2AI(OH)3 + 71/2H2O (2)
Ao mesmo tempo, trióxido de enxofre que pode estar presente no gás de combustão irá reagir através das duas fórmulas gerais a seguir:
503 + 2H2O -> HSOí + H3O+ (3)
Ca3[AI(OH)6]2 + 3HSO4’ + 3H3O+ 3CaSO4.2H2O + 2AI(OH)3 + 3H2O (4)
A conversão do sulfito de cálcio em sulfato de cálcio precipitado é induzida pela adição de uma fonte de oxigênio. Isso ocorre através da oxidação do sulfito de cálcio com oxigênio de acordo com a seguinte equação:
CaSO3.1/2H2O + 1/2O2 + V/2H2O CaSO4.2H2O (5)
Assim, na forma preferida da presente invenção, o TCA6 presente na lama aquosa (16) reage com o dióxido de enxofre presente no gás de combustão (12) e com a adição de uma fonte de oxigênio para precipitar o sulfato de cálcio sólido pela seguinte fórmula geral:
Ca3[AI(OH)6]2 + 3SO2 + Γ/2Ο2 3CaSO4.2H2O + 2AI(OH)3 (s) + 3H2O .....(6)
Como se pode observar na fórmula (6) acima, os dois produtos da reação são ambos sólidos, especificamente, um composto de cálcio sólido contendo enxofre e oxigênio na forma de gipsita e um composto de alumínio sólido contendo oxigênio e hidrogênio na forma de hidróxido de alumínio. Os sólidos são capazes de serem separados da solução de depuração despendida (18) utilizando técnicas de separação sólido/líquido bem estabelecidas na arte. Vantajosamente, tanto a gipsita quanto o hidróxido de alumínio são valiosos produtos recicláveis.
TCA6 na forma de adjuvante de filtração consumido é um produto residual de uma refinaria de alumina. Na maioria das refinarias de alumina, a bauxita é digerida em solução cáustica sob condições de temperatura e pressão elevadas. Isso produz uma borra de lama em uma solução de aluminato de sódio concentrada que deve então ser clarificada para produzir um líquido livre de sólidos e uma lama espessa que é subsequentemente lavada e descartada. A técnica predominante para o clareamento da lama envolve permitir que os sólidos se depositem em espessantes (ou depositores de lama), e a decantação do
7/12 líquido clareado. A separação da lama do líquido concentrado é assistida com flocos, enquanto o líquido “verde” (ou impregnado), que está completamente livre, exceto pelos sólidos mais finos suspensos, transborda dos depositores de lama. É normal que o líquido decantado seja então clareado pela filtragem, tipicamente usando-se filtros de pressão. Essa chamada etapa de filtragem de “polimento” é crítica para assegurar que o líquido impregnado esteja livre das partículas de lama suspensas que, do contrário, resultariam em contaminação da alumina produzida. Inadvertidamente, os tecidos utilizados nesses filtros entopem muito rapidamente. Isso ocorre porque os sólidos finos suspensos no líquido verde ficam presos na prega do tecido, e então procedem formando uma camada altamente resistente e densa na superfície do filtro. Para que isso seja evitado, é comum a prática em refinarias de alumina de suplementar o abastecimento do filtro de polimento com o chamado “adjuvante de filtração”, que age para previnir o entupimento do tecido pela contínua formação da camada de sólidos que prende as partículas de lama enquanto ainda permite o fluxo livre do líquido através dos interstícios da camada. A produção do adjuvante de filtração é cuidadosamente gerenciada para controlar o tamanho e a morfologia das partículas enquanto limita a extensão de alumina e a perda cáustica livre do sistema.
Na maioria das refinarias de alumina, o papel do adjuvante de filtração é desempenhado usando o “novo” aluminato tricálcico hexahidratado (TCA6) que é formado através da reação do óxido de cálcio (que tem a fórmula geral Ca(OH)2) com soluções de aluminato cáustico (que têm a fórmula geral NaAI(OH)4). TCA6 tem uma solubilidade extremamente baixa e tem baixa reatividade química em líquidos Bayer, é de custo razoavelmente baixo e tem tal tamanho que os canais que se formam entre os as partículas do adjuvante de filtração são pequenos o bastante para segurar as partículas de lama, mas não tão pequenos a ponto de restringir o fluxo de líquido, ou contribuir para entupir o tecido do filtro por si sós. O adjuvante de filtração TCA6 resultante possui um tamanho de partícula relativamente uniforme e refinarias individuais podem produzir vários milhares de toneladas de TCA6 como adjuvante de filtração por ano. Após o uso, o adjuvante de filtração se torna “consumido” e o adjuvante de filtração consumido é descartado enquanto produto residual. Embora contenha sodalita e quantidades menores de outros silicatos, óxidos e orgânicos em fase sólida (tipicamente <1% em peso), o adjuvante de filtração TCA6 consumido é um fluxo de resíduo do processo Bayer relativamente limpo e facilmente isolável. De uma perspectiva estequiométrica simplificada, a fórmula (3) acima demonstra que cada mol de
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TCA6 é capaz de absorver aproximadamente três moles de SO2. Assim, para uma refinaria de alumina emitir aproximadamente 10.000 toneladas de SO2 por ano, aproximadamente 20.000 toneladas de TCA6 por ano podem ser usadas para essa função. O rendimento químico de oxigênio requerido para abastecer a lama aquosa pode ser calculado a partir da fórmula (6) acima. Assim, quando o processo da presente invenção é utilizado para a dessulfurização de um gás dentro de uma refinaria de alumina (ou para o tratamento de gases de exaustão de sua estação de força associada), o adjuvante de filtração TCA consumido é transformado de produto residual para um meio de dessulfurização extremamente eficaz.
Outra fonte de TCA6 dentre os produtos residuais produzidos na maioria das refinarias de alumina é a lama de sub-fluxo do caustificador. Esse produto residual compreende TCA6 em combinação com carbonato de cálcio.
Retomando à Figura 1, a unidade de depuração úmida (14) inclui uma torre de absorção (26) e uma unidade de depuração de pó (28). O gás (12) a ser depurado é abastecido em uma unidade de depuração de pó (28) através de uma entrada de gás (30). Uma capa ou cobertura (não mostrada) pode ser colocada sobre a entrada de gás (30) para ajudar a bloquear inicialmente o gás de combustão entrante (12) em uma direção descendente para induzir um fluxo mais contínuo de gás através da unidade de depuração úmida (14). Quando o gás de combustão (12) entra na unidade de depuração de pó (28), ele é sujeitado a resfriamento e remoção de partículas finas ou “pó” pelo contato com o gás de combustão (12) com uma corrente de solução de depuração despendida recirculada (33) usando um bocal de aspersão (32). A temperatura do gás de combustão (12) na entrada (30) para a unidade de depuração de pó (28) está na faixa de 60 a 200°C, preferencialmente 70 a 130°C, mais preferencialmente ainda 90°C.
Qualquer TCA6 residual ou não reagido presente na solução de depuração despendida recirculada (33) pode reagir com os óxidos de enxofre presentes no gás (12) de acordo com as reações (1), (2), (3) e (4) acima, com o resultado de que o gás (12) é parcialmente dessulfurizado conforme passa através da unidade de depuração de pó (28).
Após entrar em contato com o gás (12) na unidade de depuração de pó (28), a lama consumida recirculada (33) é coletada em um tanque de coleta de lama da unidade de depuração de pó (34) para reutilização. O gás parcialmente dessulfurizado (12) é então direcionado para fluir na torre de absorção (26) onde
9/12 entra em contato mais uma vez com a lama de depuração TCA6 aquosa (16) utilizando um meio de aspersão (38), neste exemplo, uma pluralidade de bocais de aspersão (36) arranjados de forma a obter uma distribuição homogênea da lama de TCA6 aquosa (16) ao longo da seção transversal da torre de absorção (26). O meio de aspersão (38) é adicionalmente arranjado de forma a direcionar a lama TCA6 para baixo através da torre de absorção (26) para que flua em uma direção que é contra a corrente em relação à corrente de gás de combustão (12) parcialmente dessulfurizado que flui para cima. A corrente de gás dessulfurizado (40) é liberada na atmosfera após passar por um ou mais eliminadores de névoa (42). O gás dessulfurizado (40) que há na torre de absorção (26) tem um conteúdo de dióxido de enxofre residual que foi reduzido entre 90 e 100% em comparação ao conteúdo de dióxido de enxofre do gás (12) abastecido na unidade de depuração úmida (14). A temperatura da corrente de gás dessulfurizado (40) como a que há na torre de absorção (26) está na faixa de 70 a 90°C.
A lama de depuração TCA6 aquosa (16) é preparada em um tanque de lama agitado (20), pela mistura de uma fonte de TCA6 (44), tanto em uma forma sólida quanto na de uma lama espessa, com uma fonte de água de reposição (46), por exemplo, água de processo vinda da refinaria de alumina, juntamente com a solução de depuração despendida reciclada e clarificada (48).
Utilizando uma bomba de lama (22), a solução de depuração TCA6 aquosa (16) é bombeada do tanque de lama (20) para um tanque de recirculação (50), sendo que o tanque de recirculação (50) está arranjado em direção a uma porção mais baixa (52) da torre de absorção (26). A solução de depuração TCA6 aquosa (16) é então bombeada do tanque de recirculação (50) para os bocais sprays (36) dos meio de aspersão (38) utilizando uma bomba de recirculação (54). Como a lama TCA6 aquosa é recirculada através da torre de absorção (26), as reações identificadas nas equações (1) e (2), ou (3) e (4) ocorrem. Desta forma, óxidos de enxofre são removidos do gás (12) pela reação com TCA6. Dentro do tanque de recirculação (50) e da torre de absorção (26), o tempo de residência da lama de depuração TCA6 aquosa (16) está na faixa de aproximadamente 15 a 90 minutos, preferencialmente de aproximadamente 25 minutos.
Uma porção (56) de solução de depuração TCA6 é drenada continuamente utilizando uma bomba de sangramento (58) para controlar o tempo de residência da lama de depuração TCA6 aquosa (16) dentro da torre de absorção (26). A porção (56) de solução de depuração TCA6 drenada utilizando a bomba de
10/12 sangramento (58) é direcionada para o tanque de coleta de lama da unidade de depuração de pó (34). Uma corrente (33) da lama de depuração despendida é recirculada usando a bomba (62) para o bocal de aspersão (32) para resfriar o gás (12) conforme ele entra pela unidade de depuração de pó (28), da forma descrita acima. A porção remanescente de lama consumida (61) do tanque de coleta de lama da unidade de depuração de pó (34) é direcionada para o tanque de reação (6) onde o TCA6 residual não reagido é decomposto pela adição de uma corrente de ácido sulfúrico (64). Ácido sulfúrico suficiente (64) é adicionado para satisfazer a equação (4) acima como uma função da quantidade de TCA6 residual não reagido presente na lama consumida (61).
A lama neutralizada (66) é então bombeada através de uma bomba (68) para uma torre de oxidação (70) onde é reagida com uma fonte de oxigênio, por exemplo, ar, utilizando um ventilador de ar (72). A fonte de oxigênio é adicionada para converter qualquer sulfito de cálcio solúvel remanescente presente na lama neutralizada (66) para gipsita sólida de acordo com a equação (5) acima. A lama de gipsita e hidróxido de alumínio resultante é então bombeada através da bomba de lama (74) para um equipamento de separação sólido/líquido adequado (76) para produzir um produto sólido (73) e uma solução de depuração despendida clarificada (48). Conforme descrito acima, o produto sólido (78) inclui um composto de cálcio sólido contendo enxofre e oxigênio na forma de gipsita e um composto de alumínio sólido contendo oxigênio e hidrogênio na forma de hidróxido de alumínio. A gipsita e o hidróxido de alumínio podem ser recuperados separadamente para reutilização ou descarte. A solução de depuração despendida clarificada (48) pode ser reciclada para o tanque de lama (20) da forma descrita acima ou descartada.
A recirculação da lama de depuração (16) continua até que o nível de redução de emissões do gás de combustão (40) exceda um limite de liberação máximo predeterminado ou até que o pH da solução de depuração despendida conforme medida no tanque de coleta de lama (34) caia para um pH menor que 5.5 ou 5.0. Alternativamente, a recirculação da lama de depuração (16) continua até que o pH da solução de depuração despendida conforme medida no tanque de recirculação (50) caia para um pH menor que 5.5 ou 5.0.
Agora que as modalidades preferidas da presente invenção foram descritas em detalhe, a presente invenção tem um número de vantagens sobre o estado da técnica, incluindo as que se seguem:
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a) TCA6 reage com compostos de óxido de enxofre sobre uma vasta quantidade de pHs, o que provê uma capacidade de absorção maior que as de processos do estado da técnica que dependem do uso de óxido de cálcio ou magnésio;
b) Adjuvante de filtro TCA6 consumido pode ser reciclado de uma forma que reduza as emissões de SOx dos gases de combustão vindos de quaisquer instalações fixas de combustão de combustível fóssil. Onde o gás de combustão deriva de uma refinaria de alumina, isso resolve dois problemas ambientais de uma vez;
c) Os subprodutos do processo (que são ao final gipsita e gibbsita) são ambos benignos e potencialmente passíveis de serem reutilizados.
d) A reatividade mais alta do TCA6 em relação ao CaCOs permite uma instalação menor e mais barata seja construída;
e) O processo tem potencial de beneficiar a indústria de alumina através de provimento de um modo de reivindicar os valores da alumina que, do contrário, seriam perdidos se o adjuvante de filtração TCA6 consumido fosse descartado; e,
f) Quando aplicado em uma refinaria de alumina, nenhuma matéria prima nova é requerida.
Agora que várias modalidades da invenção foram descritas em detalhe, será visível para pessoas com habilidades na arte relevante que numerosas variações e modificações podem ser feitas sem sair dos conceitos inventivos básicos. Por exemplo, o tamanho da partícula da gipsita produzida é influenciado pela taxa de oxidação, sendo que o tamanho de partícula é menor se as taxas de oxidação são maiores. Assim, se deseja-se um subproduto de gipsita de uma gradação mais fina, pode-se introduzir ar em uma quantidade na faixa de 1.5 a 3 vezes o rendimento químico requerido pela fórmula (6) acima. Todas as tais modificações e variações são consideradas como estando dentro do escopo da presente invenção, a natureza da qual está determinada na descrição anterior e nas reivindicações em anexo.
Todas as patentes citadas nesta especificação são aqui incorporadas por referência. Será claramente entendido que, embora um número de estados da técnica sejam aqui referidas, essa referência não constitui uma admissão de que qualquer um desses formulários de documentos parte do conhecimento geral comum na arte, na Austrália ou em qualquer outro país. No resumo da invenção, na descrição e nas reivindicações que seguem, exceto onde o contexto requer o
12/12 contrário devido à língua expressa ou implicação necessária, a palavra “compreender”, ou variações como “compreende” ou “compreendendo”, é utilizada em um sentido inclusive, ou seja, para especificar a presença das características declaradas, mas não para impedir a presença ou adição de outras 5 características em várias modalidades da invenção.
Claims (20)
1/3
REIVINDICAÇÕES
1. Processo (10) para dessulfurização de um gás (12) contendo óxidos de enxofre (SOx) em uma unidade de depuração úmida (14), o processo caracterizado pelo fato de:
contatar dito gás (12) com uma lama de depuração de aluminato tricálcico hexahidratado (TCA6) aquoso (16) para remover SOx do gás por reação com TCA6 (44) para formar uma solução de depuração despendida (18) compreendendo um composto de cálcio contendo enxofre e oxigênio, e um composto de alumínio contendo oxigênio e hidrogênio.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o composto de cálcio contendo enxofre e oxigênio é sulfito de cálcio solúvel e o processo adicionalmente compreende a etapa de adicionar uma fonte de oxigênio à solução de depuração despendida (48) em uma quantidade suficiente para induzir a oxidação do sulfito de cálcio solúvel para sulfato de cálcio sólido.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a quantidade suficiente para induzir a oxidação do sulfito de cálcio solúvel para sulfato de cálcio sólido é de, pelo menos, um mol de oxigênio para cada dois moles de dióxido de enxofre a serem removidos do gás (12).
4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o composto de alumínio contendo oxigênio e hidrogênio é hidróxido de alumínio, que está presente como um sólido na solução de depuração despendida (48).
5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende a etapa de remover o sulfato de cálcio sólido e o hidróxido de alumínio sólido da solução de depuração despendida (48).
6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o TCA6 (44) é adjuvante de filtração ou adjuvante de filtração despendido vindo de uma refinaria de alumina.
7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o TCA6 (44) está presente com carbonato de cálcio em uma lama de sub-fluxo do caustificador.
8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a unidade de depuração úmida (14) inclui uma torre de absorção (26) e uma unidade de depuração de pó (28), e o gás (12) a ser depurado é parcialmente dessulfurizado e resfriado na unidade de depuração de
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2/3 pó (28) pelo contato do gás (12) com uma corrente de solução de depuração despendida (18).
9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a etapa de contatar o gás (12) com a lama de depuração TCA6 aquosa (16) compreende borrifar a lama TCA6 (16) para uma torre de absorção (26) para obter uma distribuição homogênea da lama TCA6 aquosa (16) ao longo da seção transversal da torre de absorção (26).
10. Processo, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que a solução de depuração despendida (18) é coletada em um tanque de recirculação (50) arranjado em direção a uma seção mais baixa da torre de absorção (26) para a recirculação.
11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de recircular a lama de depuração TCA6 aquosa (16) até que o pH da lama de depuração TCA6 (16) fique abaixo de 5.5 ou 5.0.
12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de recirculação da lama de depuração TCA6 aquosa (16) até que o nível de redução de emissões em uma corrente de gás dessulfurizado (40) sendo liberada na atmosfera a partir da unidade de depuração úmida (14) exceda um limite de liberação máximo predeterminado.
13. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a corrente de gás dessulfurizado (40) sendo liberada na atmosfera a partir da unidade de depuração úmida (14) tem um conteúdo de dióxido de enxofre que foi reduzido entre 90 e 100%, em comparação a um gás contendo óxidos de enxofre (SOx), que foi alimentado à unidade de depuração úmida (14).
14. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que uma corrente de gás dessulfurizado (40) é liberada na atmosfera a partir de uma unidade de depuração úmida (14) a uma temperatura na faixa de 70 a 90°C.
15. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que a lama de depuração TCA6 aquosa (16) é preparada pela mistura de uma fonte de TCA6 (44) com uma fonte de água de reposição (46) juntamente com uma solução de depuração despendida reciclada e clarificada (48).
16. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15,
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3/3 caracterizado pelo fato de que uma porção de solução de depuração despendida (48) é drenada continuamente da unidade de depuração úmida (14) para que controle assim o tempo de residência da lama de depuração TCA6 aquosa (16) dentro de uma torre de absorção (26) localizada dentro da unidade de depuração úmida (14).
17. Processo, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a lama de depuração TCA6 (16) é recirculada através de uma torre de absorção (26) para que o tempo de residência da lama de depuração TCA6 aquosa (16) na unidade de depuração úmida (14) esteja na faixa de aproximadamente 15 a 90 minutos.
18. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que uma porção de lama de depuração despendida (61) vinda da unidade de depuração úmida (14) é direcionada para um tanque de reação (60) onde TCA6 (44) não-reagido residual é decomposto pela adição de uma corrente de ácido sulfúrico (64) para formar uma lama neutralizada (66).
19. Processo, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a lama neutralizada (66) é reagida com uma fonte de oxigênio para converter qualquer sulfito de cálcio solúvel remanescente presente na lama neutralizada (66) em sulfato de cálcio sólido.
20. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato de que a lama de depuração TCA6 aquosa (16) compreende pelo menos um mol de aluminato tricálcico hexahidratado para cada três moles de dióxido de enxofre a serem removidos do gás.
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