ES2202694T3 - Aparato de contacto de gas-liquido. - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENCION PROPONE UN APARATO DE CONTACTO ENTRE UN GAS Y UN LIQUIDO QUE PUEDE HACERSE MAS COMPACTO Y REDUCIR EL COSTE, A LA VEZ QUE PROPORCIONA UNA ALTA EFICACIA DE CONTACTO ENTRE UN GAS Y UN LIQUIDO. EN EL APARATO DE LA PRESENTE INVENCION, SE HA INSTALADO CERCA DE UNA TORRE DE ABSORCION (1) UN DEPOSITO DE OXIDACION (2), Y SE HA ALMACENADO EN DICHO DEPOSITO (2) UN FLUIDO ABSORBENTE (3). EL NIVEL H DEL FLUIDO ABSORBENTE (3) HA SIDO FIJADO PARA QUE ESTE POR ENCIMA DE LA POSICION DE LAS BOQUILLAS (7), POR LO QUE EL FLUIDO ABSORBENTE BROTA HACIA ARRIBA DESDE ESTAS (7). SE INTRODUCE UN GAS DE COMBUSTION EN LA TORRE DE ABSORCION (1) DESDE UNA SECCION DE ENTRADA (8) DE GASES DE COMBUSTION Y SE CONDUCE HACIA ARRIBA A ALTA VELOCIDAD, DE FORMA QUE LOS PICOS DE LAS CORRIENTES IMPULSADAS SE ELEVAN POR ENCIMA DEL NIVEL H. UN SISTEMA AGARRADOR (11), INSTALADO EN UNA POSICION POR ENCIMA DEL NIVEL H, ATRAPA EL FLUIDO ABSORBENTE (3) Y SE DEVUELVE AL DEPOSITO DE OXIDACION (2) A TRAVES DE UN TUBO DE CIRCULACION (12). UN TUBO DE AIRE (20) ESTA UNIDO AL TUBO DE CIRCULACION (12) PARA TOMAR AIRE.

Description

Aparato de contacto de gas-líquido.

Esta invención se refiere a un aparato de contacto de gas-líquido para uso, por ejemplo, en la desulfuración (eliminación del azufre) y otros tratamientos de gas de chimenea o escape en los cuales un fluido absorbente es descargado en chorros en una torre de absorción a través de la cual fluye el gas de escape, y, con ello, es puesto en contacto de gas-líquido con el gas de escape.

Se han venido utilizando de forma convencional diversos tipos de aparatos de contacto de gas-líquido, tales como los aparatos de desulfuración de gas de escape húmedo, destinados a la eliminación de sustancias peligrosas (por ejemplo, de dióxido de azufre) del gas de escape de una caldera de quemado de carbón, o similares. Como ejemplo de un tal aparato de contacto de gas-líquido, en el Modelo de Utilidad japonés divulgado con el Nº 53828/'84 se describe un aparato del tipo denominado de columna líquida.

En este aparato, un fluido absorbente (por ejemplo, o una suspensión líquida de cal) se descarga en chorros en dirección hacia arriba, en forma de columnas líquidas desde una pluralidad de boquillas dispuestas en la torre de absorción, y el gas de escape se hace fluir a través de estas corrientes descargadas en chorros que forma el fluido de absorción. De este modo, el dióxido de azufre y las partículas (por ejemplo, las cenizas flotantes) contenidos en el gas de escape pueden ser eliminadas de una manera eficaz.

La construcción básica del mismo es tal, que, como se ilustra esquemáticamente en la Figura 5, las secciones 52 y 53 de entrada y salida del gas de escape, destinadas a introducir o descargar el gas de escape, se definen en las partes superior e inferior de una torre de absorción 51. Al mismo tiempo, se han dispuesto tubos de cabecera 54 en la torre de absorción 51 y se ha formado, en estos tubos de cabecera 54, un gran número de boquillas 55 dirigidas hacia arriba.

Además, se ha dispuesto un depósito de fluido 56, destinado a almacenar un fluido absorbente (por ejemplo, una suspensión líquida de cal) 57, en el fondo de la torre de absorción 51. Este depósito de fluido 56 está en comunicación con los tubos de cabecera 54 anteriormente mencionados por medio de un tubo de circulación 58, y se ha instalado una bomba de inyección 59 en este tubo de circulación 58.

En el aparato de contacto de gas-líquido que tiene la construcción anteriormente descrita, la bomba 59 se hace funcionar con el fin de descargar en chorros el fluido absorbente 57 en dirección hacia arriba desde las boquillas de impulsión vertical 55. Por otra parte, el gas de escape se introduce desde una de entre las secciones 52 y 53 de entrada o salida del gas de escape, y se hace fluir a través de las corrientes descargadas en chorros del fluido absorbente 57, de tal forma que se establece el contacto entre el gas y el líquido. El gas de escape ya tratado y del que se han extraído el dióxido de azufre y materiales similares, se descarga desde la otra de entre las secciones 52 y 53 de entrada o de salida del gas de escape.

De acuerdo con esta técnica, en la cual el fluido absorbente 57 se descarga en chorros en dirección hacia arriba, el contacto entre el gas y el líquido se lleva a cabo a lo largo de un periodo prolongado de tiempo durante el cual el fluido absorbente realiza un recorrido en redondo (esto es, sube y luego cae). Es más, cuando las corrientes descargadas en chorros alcanzan sus puntos más altos y caen esparciéndose a modo de paraguas, el fluido absorbente se divide en gotitas de liquido y, en consecuencia, aumenta el efecto de contacto entre el gas y el líquido. Cuando el contenido de dióxido de azufre y de sustancias similares en el gas de escape es bajo, es posible llevar a cabo un funcionamiento económico modificando la altura de las columnas de líquido. Además, en comparación con un aparato del tipo denominado de torre de empaquetamiento, en el cual se hace fluir un fluido absorbente hacia abajo a través de un empaquetamiento de torre provisto de rejillas dispuestas a modo de red cristalina, y, de esta forma, se pone en contacto con un gas, el aparato del tipo anteriormente mencionado presenta diversas ventajas, por ejemplo, el hecho de que el paso del fluido en este aparato es menos susceptible de quedar atascado.

En la técnica anteriormente descrita, sin embargo, la bomba de inyección 59, que tiene una gran capacidad de carga por unidad de potencia, se hace funcionar para descargar en chorros el fluido absorbente 57 contenido en el depósito de fluido 56 desde las boquillas 55 (en la Figura 5 se muestra tan solo una bomba de inyección en aras de la simplicidad, pero en realidad se utiliza una pluralidad de bombas de inyección). Con el fin de hacer el aparato más compacto y reducir el coste de equipamiento y los gastos de funcionamiento, sería deseable suprimir dichas bombas de inyección.

En consecuencia, un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un aparato de contacto de gas-líquido que sea capaz de hacer el equipamiento anteriormente descrito más compacto y reducir el coste de equipamiento, los gastos de funcionamiento y otros costes, sin que se reduzca la eficacia de la absorción del dióxido de azufre y substancias similares.

Otro documento de la técnica anterior de interés es el documento WO 96/14138, el cual describe un aparato de contacto de gas-líquido que comprende un paso que tiene un extremo inferior y un extremo superior; una entrada, formada en las proximidades del extremo inferior de dicho paso y a través de la cual se introducen los gases en el paso; medios para introducir un fluido en el paso, de tal forma que se produzcan partículas de líquido que sean arrastradas por los gases; medios situados en el paso y destinados a separar las partículas de líquido de los gases; y medios para mantener el flujo de los gases en el interior del paso a una velocidad suficiente como para transportar las partículas líquidas procedentes de los medios de introducción hasta los medios de separación.

De manera adicional, existen medios situados adyacentes a los medios de separación y destinados a recibir el fluido desde los medios de separación y hacer retornar el fluido a los medios de introducción por la fuerza de la gravedad. Existe una salida asociada al paso, a través de la cual los gases escapan del aparato de contacto de gas-líquido.

En la realización particular, los medios para introducir el fluido en dicho paso son cabezales de rociado horizontales que crean chorros que se proyectan radialmente a través de dicho paso.

Sumario de la invención

La invención es como se define en las reivindicaciones que se acompañan, en las cuales la reivindicación 1 ha sido dividida en un formato de dos partes, basándose en la suposición de que el documento
WO 96/14138 constituya el estado de la técnica más próximo.

Con el fin de mejorar las técnicas anteriores antes descritas, la presente invención proporciona un aparato de contacto de gas-líquido para la desulfuración (o eliminación del azufre) y otros tratamientos de un gas de escape, que comprende una torre de absorción, a través de la cual fluye el gas de escape; un depósito de líquido y un conducto de suministro del fluido absorbente, en comunicación de fluido con dicho depósito de fluido y que está provisto de boquillas de descarga de fluido en chorro en dicha torre de absorción, en el cual el nivel de fluido en dicho depósito está determinado de tal forma que quede por encima de la posición de dichas boquillas; una entrada dispuesta en la parte inferior de dicha torre de absorción y destinada a introducir el gas de escape en dicha torre de absorción, de tal forma que dicho gas de escape pueda fluir hacia arriba, a través de dicha torre de absorción; medios de captación o recogida, dispuestos en la torre de absorción, en una posición que se encuentra por encima de dicho nivel de fluido en el depósito de fluido, sirviendo dichos medios de recogida para recoger al menos una porción del fluido absorbente descargado en chorros desde dichas boquillas; un paso de circulación, que se encuentra en comunicación de fluido con dichos medios de recogida y con dicho depósito de fluido, por lo que el fluido recogido por dichos medios de recogida se devuelve a dicho depósito de fluido; caracterizado por que: dichas boquillas son tales que el fluido absorbente es descargado hacia arriba para crear corrientes que tienen picos o puntos más elevados; el área de la sección transversal de la parte superior de dicha torre de absorción está aumentada, en sección transversal, en las proximidades de dichos puntos más elevados, a fin de reducir la velocidad del flujo de las corrientes descargadas en chorro y, de esta forma, favorecer la caída de las gotitas de líquido; y por que dichos medios de recogida están instalados de tal forma que sirven para recoger al menos una porción del fluido absorbente que cae desde dichos puntos más elevados al tiempo que se esparce a modo de paraguas.

La razón por la que el nivel de fluido en el depósito de fluido está determinado de tal forma que queda por encima de la posición de las boquillas, es que el fluido absorbente es descargado en chorros desde las boquillas por la acción de la presión de altura del fluido almacenado en el depósito de fluido (es decir, de la diferencia entre la altura de la superficie del fluido y la altura de las boquillas).

De esta forma, puesto que el fluido absorbente es descargado a chorros por la acción de la presión de altura del fluido contenido en el depósito de fluido, puede suprimirse la necesidad de utilizar bombas de inyección con una capacidad de carga elevada por unidad de potencia.

Es más, puesto que los medios de recogida están instalados en una posición por encima del nivel del fluido, y el fluido absorbente es descargado en forma de chorros desde las boquillas hasta alcanzar una altura por encima de los medios de recogida, al menos una porción del fluido absorbente que cae es recogida por los medios de recogida y devuelta al depósito de fluido, de tal manera que el nivel de fluido en el depósito de fluido puede mantenerse constante.

Los medios de recogida aquí utilizados pueden comprender, por ejemplo, miembros con forma de sumidero o desagüe que están dispuestos de un modo adecuado para dejar pasar las corrientes descargadas en chorros hacia arriba, pero recoger de forma eficaz el fluido absorbente que cae desde los puntos más altos de las corrientes a la vez que se esparcen a modo de paraguas; unos medios en forma de tolva o ciclón, que recogen el fluido absorbente al reunir las porciones más superiores de las corrientes descargadas en chorros en las inmediaciones de la pared lateral de la torre de absorción; u otros medios adecuados.

En este caso, la proporción de fluido absorbente recogida por los medios de recogida deberá ser, preferiblemente, tan alta como sea posible, y lo ideal es que el fluido absorbente sea recogido y devuelto en su totalidad. Si una cierta parte del fluido absorbente cae abajo en lugar de ser recogido por los medios de recogida, es posible hacerse cargo de la porción no recogida del fluido absorbente, por ejemplo, almacenándola en parte inferior de la torre de absorción y devolviéndola al depósito de fluido por medio de una bomba de recirculación que tenga una capacidad de carga por unidad de potencia baja.

Es más, con el fin de los puntos más altos de las corrientes descargadas hacia arriba en forma de chorro desde las boquillas puedan elevarse por encima del nivel de fluido en el depósito de fluido, el gas de escape se hace fluir en la misma dirección ascendente en la que el fluido absorbente es descargado en chorros. De esta forma, el flujo del gas de escape actúa sobre las corrientes descargadas en chorros, de tal manera que las eleva por encima del nivel del fluido.

Además, el paso de circulación anteriormente mencionado permite que el fluido absorbente recogido por los medios de recogida fluya al interior del depósito de fluido por la acción de su propio peso. Este paso de circulación puede comprender, por ejemplo, un pozo o desagüe que está abierto a la atmósfera y que, por tanto, permite que el fluido en circulación entre en contacto con la atmósfera. Sin embargo, el paso de circulación debe comprender, preferiblemente, un tubo o manguera que esté protegida de la atmósfera y que, por tanto, no tenga posibilidad alguna de permitir que el gas de escape no tratado que fluye de forma concurrente se fugue a la atmósfera.

El aparato de contacto de gas-líquido puede ser aplicado, por ejemplo, a una torre de absorción que funciona como aparato de desulfuración de gas de escape húmedo, o a una torre de absorción que funciona como un aparato para eliminar otros gases peligrosos (por ejemplo, cloruro de hidrógeno, fluorina, fluoruro de hidrógeno y fluoruro de silicio).

En el aparato de contacto de gas-líquido de la presente invención, es posible instalar medios de recogida de la humedad en el interior de la torre de absorción, en una posición situada por encima de su sección de descarga en chorros del fluido absorbente, y la humedad recogida por estos medios de recogida de la humedad pueden devolverse al depósito de fluido.

Específicamente, cuando el gas de escape se hace fluir en la misma dirección en la que se descarga en chorros el fluido absorbente, la cantidad de humedad contenida en el gas de escape, una vez que ha pasado a través de las corrientes descargadas en chorros, se incrementa. Si el gas de escape se descarga tal como está, no solamente se desperdicia fluido absorbente, sino que también el gas de escape tratado que contiene la humedad mezclada con él, es emitido fuera del sistema de una forma que no se desea. En consecuencia, se instalan medios de recogida de la humedad por encima de las corrientes descargadas en chorros con el propósito de recoger y hacer retornar la humedad.

Los medios de recogida de la humedad que aquí se utilizan pueden comprender cualquiera de entre dispositivos diversos, tales como los del tipo de compuerta regulable, de pantalla plegada, del tipo de ciclón o del tipo de malla de alambre.

Por otra parte, el área en sección transversal de la parte superior de la torre de absorción está aumentada en las proximidades de los puntos más altos de las corrientes descargadas en chorros. Esta área de sección transversal aumentada reduce la velocidad del flujo del gas de escape y, en consecuencia, favorece la caída de las gotitas de líquido desde las corrientes descargadas en chorros. De esta forma, puede incrementarse el efecto de recuperación del fluido absorbente.

Es más, el depósito de fluido puede realizarse de modo que funcione como un tanque de oxidación destinado a llevar a cabo la reacción de oxidación del fluido absorbente.

En un aparato de contacto de gas-líquido, cuando éste funciona como un aparato de desulfuración de gas de escape húmedo, el dióxido de azufre se absorbe en el seno del fluido absorbente para formar un sulfito. A continuación, este sulfito es oxidado al suministrar aire (oxígeno) al fluido absorbente. En el caso en que se aplica el aparato de contacto de gas-líquido de la presente invención, por ejemplo, a un aparato de desulfuración de gas de escape húmedo, o aparato similar, el depósito de líquido puede realizarse de modo que funcione como un tanque de oxidación en el cual el fluido absorbente es oxidado por aire (oxígeno) que se suministra a este tanque de oxidación. Esto hace innecesario instalar independientemente un tanque de oxidación, lo que da lugar a la simplificación de todo el equipo.

Por otra parte, el paso de circulación para devolver el fluido absorbente procedente de los medios de recogida al depósito de fluido puede comprender un tubo de circulación protegido de la atmósfera.

Específicamente, en el caso de que el depósito de fluido funcione como un tanque de oxidación, no es deseable que el paso de circulación comprenda un pozo o cubeta u otro miembro abierto a la atmósfera, ya que el gas de escape sin tratar contenido en la torre de absorción se difundirá a la atmósfera. En consecuencia, en tales circunstancias, el paso de circulación se forma como un tubo de circulación protegido de la atmósfera, de tal manera que el gas de escape no tratado que fluye conjuntamente con el fluido en circulación puede ser introducido en el tanque de oxidación sin que se difunda en la atmósfera.

En tal caso, el tubo de circulación protegido de la atmósfera puede comprender, por ejemplo, un tubo o una manguera.

Cuando el depósito de fluido funciona como un tanque de oxidación, el tubo de circulación puede tener un extremo inferior que se extiende hacia abajo y que está sumergido en el fluido absorbente contenido en el depósito de fluido, y puede conectarse un tubo de aire al tubo de circulación, de tal manera que se suministre aire (oxígeno) al fluido absorbente contenido en el depósito de fluido simultáneamente al retorno del fluido absorbente.

El aire (oxígeno) así suministrado sirve para llevar a cabo la reacción de oxidación. Cuando el tubo de aire está conectado al tubo de circulación, el fluido absorbente que fluye hacia abajo a través del tubo de circulación por efecto de su propio peso hace que el aire entre por aspiración y sea arrastrado al interior del depósito de fluido, de tal manera que puede prescindirse de una soplante de alimentación de aire y de sus componentes asociados.

Por otra parte, cuando el extremo inferior del tubo de circulación está sumergido en el fluido absorbente contenido en el depósito de fluido, es posible introducir aire (oxígeno) de forma efectiva en el seno del fluido absorbente.

Por otra parte, el gas de escape se hace fluir preferiblemente a una velocidad elevada, no inferior a 5 m/s.

En el caso de un aparato de contacto de gas-líquido convencional del tipo denominado de columna líquida, la velocidad de flujo del gas de escape no es, por lo común, mayor que 5 m/s. En el aparato de contacto de gas-líquido de la presente invención, se emplea una velocidad de flujo de no menos que 5 m/s. Esto no sólo mejora el efecto de elevación de las corrientes descargadas en forma de chorro del fluido absorbente, y sitúa más arriba, en consecuencia, los puntos más altos de las corrientes descargadas en chorros, sino que también incrementa la cantidad de fluido absorbente que permanece en el gas de escape (es decir, la cantidad retenida de fluido absorbente). Por otra parte, el interior de las gotitas de líquido está lo suficientemente agitado como para provocar un incremento en la velocidad de absorción de las gotitas de líquido.

Por otra parte, la velocidad de las gotitas de líquido con respecto al gas de escape, consideradas como un fluido viscoso, se incrementa, de tal forma que la película de contorno o capa límite que se forma sobre la superficie de las gotitas de líquido se hace más delgada. Por esta y otras razones, el efecto del contacto entre el gas y el líquido se ve mejorado, a fin de lograr una eficacia de la desulfuración mayor que la convencional.

En relación con esto, la Figura 4 muestra los resultados de un experimento en el cual, utilizando un aparato de contacto de gas-líquido de acuerdo con la presente invención, se examinó la relación existente entre la velocidad de flujo (m/s) del gas de escape y el grado de desulfuración (%), manteniendo el caudal de circulación del fluido absorbente y la altura de las columnas líquidas en ciertos valores fijados. Con este experimento, los inventores de la presente invención han encontrado que, si la velocidad de flujo del gas de escape supera 5 m/s, el grado de desulfuración se mejora a medida que la velocidad del flujo se hace mayor.

Como se ha descrito anteriormente, el aparato de contacto de gas-líquido de la presente invención se caracteriza por que el nivel del fluido en el depósito de fluido se determina de tal forma que se encuentre por encima de la posición de las boquillas, por que se han instalado medios de recogida destinados a recoger al menos una porción del fluido absorbente descargada en chorros por efecto de la presión de altura, en una posición por encima del nivel del fluido, y por que el fluido absorbente recogido por los medios de recogida se hace retornar a través de un paso de circulación. De esta forma, puede suprimirse la necesidad de utilizar bombas de inyección que tengan una elevada capacidad de carga por unidad de potencia, y, en consecuencia, es posible reducir los costes de funcionamiento.

Por otra parte, si la humedad recogida por los medios de recogida de humedad se hace retornar al depósito de fluido, el fluido absorbente puede ser utilizado de una forma eficaz y es posible descargar un gas de escape que no contiene humedad alguna. Por otra parte, como el área en sección transversal de la parte superior de la torre de absorción está aumentada, el fluido absorbente puede ser recuperado de un modo más eficaz.

Por otra parte, el depósito de fluido se realiza de tal modo que funcione como un tanque de oxidación, y la construcción o estructura global del equipo, por ejemplo, de un aparato de desulfuración de gas de escape húmedo puede hacerse más compacta.

Por otra parte, si el paso de circulación comprende un tubo de circulación protegido de la atmósfera, se evita que el gas de escape sin tratar se emita a la atmósfera. Por otra parte, si el tubo de circulación tiene un extremo inferior que se extiende hacia abajo y queda sumergido en el fluido absorbente contenido en el depósito de fluido, y se conecta un tubo de aire al tubo de circulación, entonces puede suministrarse de forma automática y efectiva aire (oxígeno) al tanque de oxidación, y el equipo puede ser simplificado.

Por otra parte, si el gas de escape se hace fluir a una velocidad mayor que una velocidad predeterminada, es posible lograr una mejora en la eficacia de la desulfuración y puede hacerse el equipo más compacto.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista esquemática de un aparato de contacto de gas-líquido proporcionado a modo de ejemplo y de acuerdo con la presente invención;

la Figura 2 es una vista en sección, tomada a lo largo de la línea A-A de la Figura 1;

la Figura 3 es una vista en perspectiva de los medios de recogida utilizados en ella;

la Figura 4 es un gráfico que muestra la relación existente entre la velocidad de flujo del gas de escape y el grado de desulfuración, habiéndose representado la velocidad de flujo (m/s) del gas de escape en las abscisas y el grado de desulfuración (%) en las ordenadas; y

la Figura 5 es una vista esquemática de un aparato de contacto de gas-líquido convencional.

Descripción detallada de la realización preferida

Se describirá, a continuación, una realización de la presente invención con referencia a los dibujos que se acompañan.

La Figura 1 es una vista esquemática de un aparato de contacto de gas-líquido proporcionado a modo de ejemplo y de acuerdo con la presente invención, la Figura 2 es una vista en sección tomada a lo largo de la línea A-A de la Figura 1, y la Figura 3 es una vista en perspectiva de los medios de recogida utilizados en ella.

El aparato de contacto de gas-líquido de la presente invención puede ser aplicado, por ejemplo, en una torre de absorción de un aparato de desulfuración de gas de escape húmedo, y está construido de tal manera que procura una mejora en el aparato de contacto de gas-líquido del tipo denominado de columna líquida, en el cual un fluido absorbente (por ejemplo, una suspensión líquida de cal) se descarga en forma de chorros y en dirección hacia arriba desde unas boquillas, y se lleva a contacto con el gas de escape que fluye a su través, a fin de que se absorba el dióxido de azufre y pase al seno del fluido absorbente. En relación con esto, se suministra oxígeno al fluido absorbente, que tiene dióxido de azufre absorbido en su seno, a fin de que el sulfito resultante se oxide para formar yeso.

En un aparato de contacto de gas-líquido proporcionado a modo de ejemplo de acuerdo con la presente invención, como se ilustra en la Figura 1, se ha instalado un tanque de oxidación 2 que sirve como un depósito de fluido, en estrecha proximidad con una torre de absorción 1, y se ha almacenado un fluido absorbente 3 en este tanque de oxidación 2. En el caso de que se desee recuperar el sulfito directamente como un producto secundario, no será necesario que el tanque de oxidación 2 sirva a los propósitos de oxidación, sino que puede funcionar únicamente como un depósito de fluido.

La torre de absorción 1 está equipada con tubos de cabecera 5 que están en comunicación con el tanque de oxidación 2 por medio de un tubo de conexión 4. Este tubo de conexión 4 está equipado con una válvula 6 para la apertura y el cierre de la conducción, y los tubos de cabecera 5 anteriormente mencionados están provistos de un gran número de boquillas 7 para la descarga en chorros del fluido absorbente 3 en dirección hacia arriba.

Se ha formado una sección de entrada 8 de gas de escape, destinada a la introducción del gas de escape en la torre de absorción 1, en la parte inferior de la misma, y se ha formado una sección de salida 9 de gas de escape, destinada a la descarga del gas de escape desde la torre de absorción 1, en la parte superior de la misma. El gas de escape que se introduce desde la sección de entrada 8 de gas de escape se hace fluir hacia arriba, a través de la torre de absorción 1, y, en consecuencia, se lleva a contacto de gas-líquido con las corrientes descargadas en chorros del fluido absorbente. El gas de escape ya tratado se descarga desde la sección de salida 9 de gas de escape.

En la presente invención, el gas de escape se hace fluir desde la sección de entrada 8 de gas de escape hacia la sección de salida 9 de gas de escape de la forma que se describirá más adelante. De este modo, los puntos más altos de las corrientes descargadas en chorros por las boquillas 7 se elevan, y, al mismo tiempo, se consigue una mejora en la eficacia de la desulfuración.

Por otra parte, se ha instalado un dispositivo supresor de humedad 10, que actúa como unos medios de recogida o captación de la humedad, por encima de la región de inyección del fluido absorbente de la torre de absorción 1, de tal forma que cualquier humedad que contenga el gas de escape ya tratado puede recogerse por la acción de los mismos. Además, se han instalado medios de recogida 11, tal como se describirán más adelante, en la parte intermedia superior de la torre de absorción 1, de tal forma que puede recogerse mediante los medios al menos una porción del fluido absorbente 3 descargado en chorros desde las boquillas 7.

Por otra parte, con el fin de hacer retornar la porción recogida del fluido absorbente 3 al tanque de oxidación 2, se ha dispuesto un tubo de circulación 12, que comprende un tubo o una manguera, extendiéndose desde los medios de recogida 11 hasta el tanque de oxidación 2.

Por otra parte, el área de la sección transversal de la torre de absorción 1 se ha aumentado en las proximidades de los puntos más altos de las corrientes descargadas en chorros, de tal forma que esta área de sección transversal aumentada reduce la velocidad de flujo de las corrientes descargadas en chorros y favorece, con ello, la caída de las gotitas de líquido. Al mismo tiempo, se ha instalado un pozo o cubeta circular 17, que forma parte de los medios de recogida 11, tal como se describirá más adelante, utilizando para ello el escalón que resulta del agrandamiento del área de sección transversal.

Por otra parte, se ha instalado en la parte inferior de la torre de absorción 1 una sección de recogida 13 destinada a recibir la porción de fluido absorbente 3 que no se recoge en los medios de recogida 11. Con el fin de hacer retornar el fluido absorbente 3 acumulado en esta sección de recuperación 13 al tanque de oxidación 2, se ha instalado un tubo de retorno 14 entre la sección de recuperación 13 y el tanque de oxidación 2. Este tubo de retorno 14 está equipado con una bomba de recuperación 15.

Como se ha descrito en lo anterior, el fluido absorbente 3 se almacena en el tanque de oxidación 2 anteriormente mencionado. El nivel H de este fluido absorbente 3 se determina de tal forma que quede por encima de la posición de las boquillas 7 anteriormente mencionadas. Este tanque de oxidación 2 está equipado con un agitador 16, destinado a agitar el fluido absorbente 3.

Por otra parte, se han conectado también al tanque de oxidación 2 una conducción de aspiración destinada a aspirar la suspensión líquida del tanque de oxidación 2, una conducción de alimentación destinada a la reposición del fluido absorbente 3, y elementos similares, si bien éstos no se muestran en la Figura 1 en aras de la simplicidad.

A continuación se explican los medios de recogida 11 anteriormente mencionados, haciendo referencia adicional a las Figuras 2 y 3.

Los medios de recogida 11 comprenden, por ejemplo, un pozo o cubeta circular 17 formada en el escalón de la pared interna de la torre de absorción 1, y una pluralidad de miembros de desagüe 18 que se extienden en paralelo con los tubos de cabecera 5 anteriormente mencionados. Esta cubeta circular 17 y estos miembros de desagüe 18 se encuentran situados por encima del nivel H del fluido absorbente 3 contenido en el tanque de oxidación 2.

Como se ilustra, por ejemplo, en las Figuras 2 y 3, los miembros de desagüe 18 están dispuestos de tal forma que no interrumpen las corrientes descargadas en chorros en dirección hacia arriba, y, al mismo tiempo, son capaces de recoger de forma eficaz el fluido absorbente que cae desde los puntos más altos de las corrientes, a la vez que se esparce a modo de paraguas. En la realización que se ilustra, los miembros de desagüe 18 y los tubos de cabecera 5 están dispuestos en posiciones alternas, y cada miembro de desagüe 18 está colocado en un punto intermedio entre los tubos de cabecera 5 adyacentes.

Por otra parte, como se ilustra en la Figura 2, los extremos de cada miembro de desagüe 18 están conectados a una cubeta circular 17, de tal manera que se comunican con la misma. En caso necesario, se contemplarán consideraciones adicionales en los miembros de desagüe 18. Por ejemplo, con el fin de hacer que el fluido absorbente recogido fluya suavemente al interior de la cubeta circular 17, los medios de desagüe 18 se han dispuesto inclinados de tal manera, que la parte central de cada miembro de desagüe 18 está elevada por encima de sus extremos (los del lado de la cubeta circular).

Como es obvio, los miembros de desagüe 18 pueden disponerse de cualquier manera que se desee. A condición de que sea posible recoger eficazmente el fluido absorbente descargado en chorros, los miembros de desagüe 18 pueden disponerse de modo que tengan dos o más tubos de cabecera 5 interpuestos entre los mismos. De forma alternativa, los miembros de desagüe 18 pueden disponerse a modo de una malla o red cristalina si se colocan tanto en una dirección paralela a los tubos de cabecera 5 como en una dirección perpendicular a los mismos. Además, cabe también la posibilidad de instalar tan solo una cubeta circular 17 en la pared lateral de la torre de absorción, y suprimir los miembros de desagüe 18.

El extremo superior del tubo de circulación 12 está conectado a la cubeta circular 7 anteriormente mencionada, mientras que el extremo inferior del tubo de circulación 12 está sumergido en el fluido absorbente 3 contenido en el tanque de oxidación 2, y se extiende hasta las inmediaciones del fondo del mismo. De esta forma, la porción recogida de fluido absorbente 3 se deja fluir hacia abajo a través del tubo de circulación 12 por efecto de su propio peso, y retornar al tanque de oxidación 2.

Por otra parte, se ha dispuesto un tubo de aire 20 conectado a este tubo de circulación 12. De esta forma, al tiempo que el fluido absorbente recogido en los medios de recogida 11 fluye hacia abajo a través del tubo de circulación 12 por la acción de su propio peso, se hace entrar aire por aspiración a través del tubo de aire 20, el cual es arrastrado al interior del tanque de oxidación 2.

Por otra parte, se ha instalado un igualador o compensador de ventilación 21 entre el tanque de oxidación 2 y la torre de absorción 1. De esta forma, el aire residual existente en el espacio superior del tanque de oxidación 2, que consiste fundamentalmente en gas nitrógeno, es conducido hasta la sección de salida 9 de gas de escape de la torre de absorción 1.

A continuación se describe el funcionamiento del aparato de contacto de gas-líquido que tiene la construcción o estructura anteriormente descrita.

Como se ilustra en la Figura 1, el fluido de absorción 3 se suministra al tanque de oxidación 2, y su nivel H se determina de tal forma que se encuentre por encima de la posición de las boquillas 7 y por debajo de la posición de los medios de recogida 11. Con esta condición, la válvula 6 del tubo de conexión 4 se hace funcionar con el propósito de establecer la comunicación del tanque de oxidación 2 con los tubos de cabecera 5. Al mismo tiempo, el gas de escape se introduce desde la sección de entrada 8 de gas de escape, a una velocidad de flujo elevada.

De esta forma, el fluido absorbente 3 es descargado en chorros en dirección hacia arriba desde las boquillas 7 por la acción de la presión de altura definida por la diferencia de alturas (h) entre el nivel del fluido H en el tanque de oxidación 2 y las boquillas 7. Por otra parte, debido al efecto de arrastre hacia arriba del gas de escape introducido desde la sección de entrada 8 de gas de escape a una velocidad de flujo elevada, los puntos más altos de las corrientes descargadas en chorros se elevan adicionalmente por encima del nivel de fluido H. En consecuencia, las corrientes descargadas en chorros pasan a través de las aberturas existentes entre los miembros de desagüe 18 y se elevan hasta una posición situada por encima del nivel de fluido H.

En la realización que se ilustra, la velocidad de flujo del gas de escape no es menor que 5 m/s (y, preferiblemente, se encuentra en el intervalo entre 5 y 15 m/s). Esto no solo incrementa el efecto de elevación de las corrientes descargadas en forma de chorros, sino que también da lugar a una mejora en la eficacia de la desulfuración, como consecuencia del incremento de la eficacia del contacto entre el gas y el líquido.

Después de que las corrientes descargadas en chorros se han elevado a través de las aberturas existentes entre los miembros de desagüe 18 y han alcanzado sus puntos más altos, éstas caen hacia abajo al tiempo que se esparcen a modo de paraguas. La porción principal del fluido de absorción que constituye las corrientes es recogida por los miembros de desagüe 18 y la cubeta circular 17, y la parte restante cae al interior de la sección de recuperación 13.

La porción de fluido absorbente que se recoge en los medios de recogida 11 fluye hacia abajo a través del tubo de circulación 12 por la acción de su propio peso, y se une al fluido de absorción 3 contenido en el tanque de oxidación. En su recorrido hasta el tanque de oxidación, el aire entra por aspiración a través del tubo de aire 20 y es arrastrado al seno del fluido de absorción 3 contenido en el tanque de oxidación 2.

Puesto que el extremo inferior del tubo de circulación 12 se encuentra sumergido en el fluido absorbente contenido en el tanque de oxidación 2, al aire que se introduce por aspiración a través del tubo de aire 20 puede introducirse efectivamente hasta el seno del fluido absorbente.

Por otra parte, la porción de fluido absorbente 3 que ha caído en la sección de recuperación 13 se hace retornar al tanque de oxidación 2 mediante el funcionamiento de una bomba de recuperación 15 que tiene una capacidad de carga baja por unidad de potencia.

En el tanque de oxidación 2 se hace funcionar el agitador 16, de modo que se favorece la oxidación del fluido absorbente 3 por el aire (oxígeno) que ha sido aspirado al interior a través del conducto de aire 20. En caso necesario, es posible suministrar aire (oxígeno) adicional a través del fondo del tanque de oxidación 2.

La porción del fluido absorbente 3 que ha sido transformada en una suspensión líquida concentrada como consecuencia de la oxidación de la misma es arrastrada a través de una conducción de aspiración (no mostrada) y transferida a una etapa de aguas abajo en la que se somete a tratamiento para la formación de yeso. Por otra parte, en caso necesario, se suministra fluido absorbente fresco 3 de reposición a través de una conducción de alimentación (no mostrada).

El aire residual existente en el espacio superior del tanque de oxidación 2, el cual consiste esencialmente en gas nitrógeno, es conducido a las inmediaciones de la sección de salida 9 de gas de escape de la torre de absorción 1 a través de un igualador o compensador de ventilación 21.

Por otra parte, el gas de escape ya tratado, del cual se ha extraído el dióxido de azufre como consecuencia del contacto entre el gas y el líquido, fluye en dirección a la sección de salida 9 de gas de escape. Como la velocidad de flujo del gas de escape es elevada, el gas de escape tratado contiene una gran cantidad de humedad. Sin embargo, la humedad contenida en el gas de escape pierde velocidad durante su paso a través del tramo de área de sección transversal aumentada y, en consecuencia, tiende a caer hacia abajo. Por otra parte, la humedad es recogida durante el paso del gas de escape a través del dispositivo supresor de humedad 10, y es devuelta al tanque de oxidación 2 a través de un paso de circulación (no mostrado).

De la manera anteriormente descrita, el fluido absorbente 3 puede ser hecho circular mediante la descarga en chorros del fluido absorbente 3 desde las boquillas 7, por la acción de la presión de altura h, sin que se requieran bombas de inyección que tengan una capacidad de carga por unidad de potencia particularmente elevada. Esto permite reducir los gastos de funcionamiento. Por otra parte, es posible disminuir asimismo el número de boquillas bajo ciertas condiciones.

Debe comprenderse que la presente invención no está limitada a la realización anteriormente descrita. No es necesario decir que un aparato de contacto de gas-líquido que tenga sustancialmente la misma estructura y produzca los mismos efectos que el de la presente invención está también comprendido en el ámbito técnico de la presente invención, tal y como se define en las reivindicaciones que se acompañan.

Por ejemplo, no es necesario que los medios de recogida 11 comprendan miembros de desagüe.

Por otra parte, si las corrientes descargadas en chorros pueden ser recogidas casi en su totalidad por los medios de recogida 11, entonces la bomba de recuperación 15 situada más abajo, así como sus componentes asociados, puede resultar innecesaria.

Claims (7)

1. Un aparato de contacto entre gas y líquido, o aparato de contacto de gas-líquido, destinado a la desulfuración, o eliminación del azufre, y otros tratamientos de un gas de escape, que comprende:

una torre de absorción (1), a través de la cual pasa el gas de escape;

un depósito de fluido (2) y una conducción (4) de suministro de fluido absorbente, que está en comunicación de fluido con dicho depósito de fluido (2) y con unas boquillas (7) de descarga de fluido en chorros, situadas en dicha torre de absorción (1), en el cual el nivel del fluido en dicho depósito (2) está determinado de tal forma que se encuentre por encima de la posición de dichas boquillas (7);

una entrada (8), dispuesta en la parte inferior de dicha torre de absorción (1) y destinada a introducir el gas de escape en el interior de dicha torre de absorción (1), de tal forma que dicho gas de escape puede fluir hacia arriba a través de dicha torre de absorción (1);

medios de recogida (11), dispuestos en la torre de absorción (11), en una posición que se encuentra por encima de dicho nivel de fluido en el depósito de fluido (2), sirviendo dichos medios de recogida para recoger al menos una porción del fluido absorbente que se descarga en chorros desde dichas boquillas (7);

un paso de circulación (12), que está en comunicación fluida con dichos medios de recogida (11) y dicho depósito de fluido (2), por lo que el fluido recogido en dichos medios de recogida se hace retornar a dicho depósito de fluido;

caracterizado por que:

dichas boquillas (7) son tales, que el fluido absorbente (3) es descargado en chorros en dirección hacia arriba con el fin de crear corrientes que presentan picos o puntos más altos;

el área de la sección transversal de la parte superior de dicha torre de absorción (1) está aumentada en su superficie de sección transversal en las proximidades de dichos puntos más altos, con el fin de reducir la velocidad de flujo de las corrientes descargadas en chorros y favorecer con ello la caída de las gotitas de líquido;

y por que dichos medios de recogida (11) están instalados de tal manera que sirven para recoger al menos una porción del fluido absorbente que cae desde dichos puntos más altos, al tiempo que se esparce en forma de paraguas.

2. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dicha área de sección transversal aumentada de la parte superior de la torre de absorción es de tal magnitud, que el gas de escape fluye a una velocidad de no menos que 5 m/s.

3. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 2, en el cual dicha área de sección transversal es tal, que dicha velocidad se encuentran en el intervalo entre 5 y 15 m/s.

4. Un aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual dicho depósito de fluido (2) funciona como un tanque de oxidación para llevar a cabo la reacción de oxidación del fluido absorbente.

5. Un aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual dicho paso de circulación (12) para el retorno del fluido absorbente desde dichos medios de recogida (11) hasta dicho depósito de fluido (2) comprende un tubo o conducto de circulación protegido de la atmósfera.

6. Un aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual dicho paso de circulación (12) destinado al retorno del fluido absorbente desde dichos medios de recogida (11) hasta dicho depósito de fluido (2), tiene un extremo inferior que se extiende hacia abajo y queda sumergido en el fluido absorbente (3) dentro de dicho depósito, y en el cual se ha dispuesto un tubo o conducto de aire (20) conectado a dicho paso de circulación (12), de tal forma que se suministra al seno del fluido absorbente (3) contenido en dicho depósito de fluido (2) de forma simultánea con el retorno del fluido absorbente.

7. Un aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el cual se han dispuesto unos medios de recogida de humedad (10) en el interior de la torre (1), en una posición situada por encima de la sección de descarga en chorros del fluido absorbente de la misma, existiendo medios (21) por efecto de los cuales la humedad recogida se hace retornar al depósito de fluido.