ES2209469T3 - Procedimiento y dispositivo para la purificacion en humedo de corrientes gaseosas crudas. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la purificación de una corriente de gas crudo con ayuda de un líquido de lavado pulverizado, en la que se atomiza la corriente de gas crudo a través de una tobera híbrida, que no pulveriza uniformemente estas cantidades de líquido y cantidades de aire, en el caso de carga constante con una cantidad de líquido determinada y una cantidad de aire determinada, sino que cambia continuamente el modo de operación de manera pulsante, (41) con el líquido de lavado pulverizado, y a continuación se conduce a través de una o varias gargantas Venturi (7), con una pérdida de presión 30 mbar, preferentemente hasta 20 mbar.

Description

Procedimiento y dispositivo para la purificación en húmedo de corrientes gaseosas crudas.

Procedimiento y dispositivo para la purificación en húmedo de corrientes gaseosas crudas, en el que la corriente gaseosa circula a través de una garganta Venturi, que se pulveriza con un líquido de lavado mediante una tobera híbrida pulsante periódicamente.

Para la purificación en húmedo de corrientes gaseosas crudas, se emplean frecuentemente lavadores Venturi (US-A-4,152,126 y US-A-4,193,778). Estos están constituidos por un tubo de circulación con un estrechamiento, la garganta Venturi, y un dispositivo de alimentación, dispuesto sobre o en la garganta, para el líquido de lavado, en forma de una tobera de presión.

El polvo se puede enlazar hasta dar tamaños de partícula de 0,1 \mum. La separación de polvo se efectúa en tres fases: 1. las partículas inciden sobre la superficie de líquido, 2. estas se adhieren a la superficie de líquido, 3. se precipitan las gotas de líquido.

Es objeto de esta invención una mejora de la precipitación de polvo mediante una mejora de la fase 1. La fase 2. no es problemática, ya que en el contacto de la gota de líquido con el grano de polvo se puede contar siempre con una adición. La fase 3. se efectúa en un separador de líquido aislado, por ejemplo en un ciclón.

La precipitación de los granos de polvo en la fase 1. sobre las gotas de líquido se efectúa principalmente mediante precipitación por inercia en gotas lanzadas rápidamente. La precipitación por inercia es tanto mejor, cuanto mayor es la velocidad relativa entre gotas y grano de polvo, y cuanto más reducido es el diámetro de gota.

En un Venturi con humectado convencional, según tipo de tobera empleada (tobera unitaria, tobera binaria o tobera de vórtice) y presión previa de tobera, se generan gotas con un espectro de tamaños 30 - 2000 \mum. Todas estas gotas, en la proximidad de la tobera, tienen la misma velocidad inicial, que se sitúa, según presión de tobera, en el intervalo de 3 - 50 m/sec. En la garganta Venturi se descomponen estas gotas, relativamente grandes debido a la alta aceleración de gas y a la corriente de cizallamiento en la garganta Venturi, y se fluidizan mediante turbulencias. Las gotas, ahora reducidas, y la alta dispersión de velocidad de las gotitas en cantidad y dirección relativa a la corriente gaseosa, permiten la reunión de muchas partículas de polvo con una superficie de líquido, lo que conduce a un alto rendimiento de precipitación de polvo en la superficie de líquido. La precipitación de gotitas de líquido cargadas con polvo como condensado se efectúa entonces en un separador de líquidos. El rendimiento de separación se mide como proporción al contenido de componentes a precipitar en el gas puro tras la purificación en húmedo, y en el gas crudo antes de la purificación en húmedo.

En el caso de lavadores Venturi con humectado convencional, el rendimiento de precipitación depende de la medida en la que se pulverizan las gotas de líquido de lavado en la garganta Venturi, se fluidizan con el gas crudo, de modo que inciden y se precipitan la mayor cantidad posible de partículas de polvo sobre las superficies de líquido. Las fuerzas de cizallamiento y el grado de fluidizado de la mezcla de gas crudo-líquido en la garganta Venturi disminuye con el tamaño de la garganta Venturi. El tamaño de la garganta Venturi y la velocidad de la corriente gaseosa cruda proporcionan la pérdida de presión de Venturi de la corriente gaseosa cruda. La pérdida de presión aumenta con disminución de la garganta Venturi y aumento de la corriente gaseosa cruda. El rendimiento de precipitación aumenta con pérdida de presión de Venturi creciente.

En todos los lavadores Venturi conocidos es desventajoso que sólo una alta pérdida de presión de Venturi conduce a un buen rendimiento de precipitación. Los lavadores Venturi típicos se accionan a partir de 20 - 30 mbar de pérdida de presión hasta 150 mbar de pérdida de presión. Una alta pérdida de presión significa una alta demanda energética, para conseguir la potencia de bomba necesaria para la corriente gaseosa cruda.

Además es desventajoso que, en el caso de una modificación del paso de gas crudo en el caso de tamaño fijo de la garganta Venturi, debido a la velocidad modificada del gas crudo, se modifica la pérdida de presión de Venturi. En la DE-A-43 31 301 se describe un lavador Venturi de ranura tubular, que tiene, por consiguiente, dos gargantas Venturi ajustables. El lavador Venturi de ranura tubular presenta una ranura tubular con sección transversal aproximadamente rectangular. Aguas abajo tras esta ranura tubular, por encima del depósito de decantación del lavador, está dispuesto un cuerpo de desplazamiento, que se extiende a través de la longitud de ranura total, y está alojado de manera desplazable hacia la ranura tubular, y fuera de ésta. Entre las paredes de la ranura tubular y la pared de desplazamiento se producen dos gargantas Venturi que transcurren paralelamente. Mediante traslado del cuerpo de desplazamiento, son ajustables las secciones transversales de estas dos gargantas Venturi. Como dispositivo de alimentación para el líquido de lavado se proponen toberas de vórtice.

El inconveniente de esta solución para el control de la pérdida de presión consiste en que éste está sujeto al desgaste mecánico, y se debe guiar el dispositivo del ajuste en especial a través del depósito de decantación por debajo de las gargantas Venturi, lo que conduce a problemas de compactado.

La tarea de la invención es conseguir altos rendimientos de precipitación en un lavador Venturi, sin pérdidas de presión, o con pérdida de presión reducidas, y poner a disposición una posibilidad sencilla de control del rendimiento de precipitación. Tal control es necesario en especial en el caso de medidas de modificación retroactiva, que conducen a un paso de gas más elevado.

La solución del problema según la invención consiste en un procedimiento y en un dispositivo para la purificación de una corriente gaseosa cruda con ayuda de un líquido de lavado pulverizado.

Conforme al procedimiento según la invención se pulveriza la corriente gaseosa cruda a través de una tobera híbrida con el líquido de lavado atomizado, y a continuación se conduce, con una pérdida de presión hasta 30 mbar, preferentemente, hasta 20 mbar, a través de una o varias gargantas Venturi. Una tobera híbrida es conocida en sí por la DE-A-43 15 385.

Se alimenta una tobera híbrida de manera constante con un líquido de lavado y un gas como agente auxiliar de pulverizado. Los conductos de líquido y gas están unidos a una primera cámara de resonancia, que está post-conectada al menos a una cámara de resonancia adicional a través de un obturador. La última cámara de resonancia, visto en el sentido de circulación, está unida con el orificio de salida de la tobera híbrida.

A modo de ejemplo, se puede emplear aire o gas inerte como agente auxiliar de pulverizado.

La tobera híbrida puede adoptar tanto el modo de operación de una tobera de presión, como también el modo de operación de una tobera binaria. Lo característico en la tobera híbrida es que, en el caso de alimentación constante con una determinada cantidad de líquido y una determinada cantidad de aire, no pulveriza uniformemente estas cantidades de líquido y cantidades de aire, sino que cambia constantemente el modo de operación de manera pulsante.

En el funcionamiento de toberas de presión se generan continuamente gotas con un diámetro medio de gota relativamente grande. El diámetro medio de gota se determina esencialmente por el tamaño del orificio de salida de la tobera. Se determina el alcance de una gota mediante su impulso inicial. La velocidad inicial de las gotas es igual para todas las gotas. Debido a su masa más elevada, las gotas grandes tienen un impulso inicial más elevado y, por consiguiente, un alcance más elevado. Un 99% de la cantidad de líquido pulverizado se forma mediante gotas cuyos diámetros se diferencian hasta en una proporción de 1 : 20.

Una tobera binaria se diferencia de una tobera de presión porque se alimenta adicionalmente con aire. Se generan continuamente gotas con un diámetro medio de gota reducido en comparación con la tobera de presión. El diámetro medio de gota se determina mediante proporción de corriente cuantitativa de aire de pulverizador respecto a líquido en la tobera, y se reduce con cantidad creciente de aire de pulverizador. El alcance de una gota se determina mediante el impulso del aire de pulverizador y la transferencia de este impulso a un enjambre de gotas completo. Como en la tobera de presión, un 99% de la cantidad de líquido pulverizado se forma mediante gotas cuyos diámetros se diferencian entre sí hasta en una proporción de 1 : 20.

El cambio pulsante del modo de operación en el caso de tobera híbrida puede tener lugar, dependientemente de la frecuencia de pulsación, entre el modo de tobera de presión y un modo binario, o entre diferentes modos binarios, que se diferencian por la cantidad de aire de pulverizador alimentado.

El cambio pulsante del modo de operación, en el caso de alimentación constante temporalmente de la tobera híbrida con aire comprimido y líquido, se genera debido a los procesos de ensayo periódicos en la propia tobera híbrida (autopulsación).

La pulsación tiene lugar preferentemente con una frecuencia de 5 a 70 Hz, de modo especialmente preferente de 10 a 20 Hz. La frecuencia se determina mediante la proporción de tamaño de la primera cámara de resonancia en el sentido de la circulación detrás del punto en el que el líquido entra en la primera cámara de resonancia, respecto al tamaño de la segunda cámara de resonancia. Mediante modificación del punto de entrada del líquido en la primera cámara de resonancia se puede variar el volumen de esta cámara de resonancia en el sentido de la circulación, y con ello la frecuencia. Cuanto más reducido es el volumen de la primera cámara de resonancia en el sentido de la circulación en proporción respecto al tamaño de la segunda cámara de resonancia, tanto más elevada es la frecuencia de pulsación.

Mediante la salida pulsante a partir de la tobera híbrida se genera un ancho espectro de tamaños de gota y velocidades de gota. También gotas del mismo tamaño pueden tener velocidades que difieren en gran medida, completamente en contrapartida a las toberas convencionales. En el impulso alternante se genera un cono de pulverizado con gotas groseras, con gran diámetro medio de gota y gran alcance, y un cono de pulverizado con gotas finas, con diámetro medio de gota reducido y alcance reducido. El espectro de gota generado desprende proporciones de tamaño de gotas de hasta 1: 1000.

La fracción de líquido y aire en el chorro de pulverizado saliente se modifica hasta aproximadamente 20 Hz, de manera periódica, entre los valores extremos 0% a 100% de fracción de líquido, en el caso de frecuencia de pulsación reducidas. Con frecuencias de pulsación más elevadas se reduce la amplitud hasta que la fracción de líquido en el intervalo de 70 Hz varía periódicamente sólo a un entre un 45% y un 55%.

Mediante la pulsación se genera un estado de pulverizado estacionario, de modo que en el chorro de pulverizado siempre están presentes localmente circulaciones de avance. De este modo se consiguen el desmenuzado de gotitas y las turbulencias ya entre el dispositivo para la alimentación de líquido de lavado y la garganta Venturi, y no sólo en la garganta Venturi. Por lo tanto, el tamaño de la garganta Venturi, y la pérdida de presión de Venturi dependiente del mismo, no tiene apenas influencia sobre el rendimiento de precipitación, y el lavador Venturi se puede accionar sin pérdida de presión en la garganta Venturi. Venturi ya no sirve para el desmenuzado y fluidizado de gotitas. El especto de tamaños de gotita, velocidades de gotita y formas de gotita, generado a través de la tobera híbrida, conduce a una precipitación de polvo especialmente efectiva en la garganta Venturi.

El rendimiento de precipitación en una garganta Venturi, en el caso de alimentación constante de tobera de híbrido con líquido, se puede controlar mediante la cantidad alimentada de aire comprimido en la tobera híbrida, y mediante la frecuencia de pulsación.

La cantidad de aire pulverizado alimentado en la tobera híbrida para una determinada cantidad de agua es proporcional al aporte energético específico inducido con ello en la tobera híbrida (energía de pulverizado). Mediante variación de la cantidad de aire de pulverizado alimentado en la tobera híbrida se puede ajustar la alimentación de energía a un valor en el intervalo de 0,5 kWh/1000 m^{3} de gas a 50 kWh/1000 cm^{3} de gas, preferentemente 1 kWh/1000 m^{3} de gas a 30 kWh/1000 cm^{3} de gas.

El dispositivo según la invención está constituido por un tubo de circulación en el que se encuentran una o varias gargantas Venturi, y una o varias toberas híbridas, que están dispuestas aguas arriba de las gargantas Venturi. La distancia de las toberas híbridas respecto a la garganta o las gargantas Venturi puede ser ajustable. La distancia entre tobera híbrida y gargantas Venturi se puede optimizar con respecto al rendimiento de precipitación alcanzado.

La distancia entre la salida de tobera y la mitad de una garganta Venturi situada aguas abajo, se puede seleccionar de modo que la superficie de la garganta Venturi, situada por debajo de la tobera híbrida, esté cubierta por el chorro de pulverizado de la tobera híbrida, preferentemente en un 110%.

En una forma preferente de realización del dispositivo según la invención se forman una o varias gargantas Venturi mediante al menos dos cilindros paralelos, que están dispuestos horizontalmente en un plano en yuxtaposición, y estando asignado al menos una tobera híbrida respectivamente en cada garganta. De modo especialmente preferente, se forman las gargantas Venturi mediante los cilindros paralelos en combinación con uno o varios cuerpos de desplazamiento, que están dispuestos aguas abajo de los cilindros paralelos. Los cuerpos de desplazamiento pueden ser móviles axialmente.

Un sistema de medida a la salida del precipitador de gotas, post-conectado al Venturi para la precipitación de gotas de agua cargadas de polvo, puede controlar la cantidad de aire comprimido y la frecuencia de pulsación en la tobera híbrida en dependencia del grado de precipitación.

Una ventaja del procedimiento según la invención consiste en que se puede efectuar un control sencillo del rendimiento de precipitación mediante control de la cantidad de gas de la frecuencia en la tobera híbrida. No existe el peligro de obturación del lavador Venturi a través de una ranura Venturi estrecha, como se requiere para altos rendimientos de precipitación con lavadores Venturi convencionales. Tampoco en la propia tobera híbrida existe un peligro de aglomerado de productos sólidos debido a la pulsación.

La cantidad de líquido de lavado requerida se reduce claramente frente a los sistemas convencionales.

Sorprendentemente, el rendimiento de precipitación, que se produce con el lavador Venturi según la invención con la tobera híbrida, en comparación, es claramente más elevada que con humectado convencional.

El lavador Venturi según la invención con tobera híbrida se puede emplear para la eliminación de polvo en húmedo de gas de escape cargado con polvo, o para la precipitación de SO_{2}, u otros componentes gaseosos a partir de gases de escape.

Ejemplos y dibujos

A continuación se explica la invención más detalladamente por medio de dibujos y ejemplos de ejecución.

Muestran:

la figura 1 tobera híbrida con pulverizado característico, representado de manera esquematizada.

la figura 2 vista en perspectiva de un lavador Venturi de ranura tubular con ciclón post-conectado.

la figura 3 diagrama de circulación de la disposición de ensayo para la eliminación de polvo en húmedo con el lavador Venturi.

la figura 4 corte del tubo de circulación de un lavador Venturi de ranura tubular con tobera de presión convencional.

la figura 5 corte del tubo de circulación de un lavador Venturi de ranura tubular con tobera híbrida.

la figura 6 dependencia del rendimiento de precipitación de polvo de la pérdida de presión en el lavador Venturi para tobera de presión y tobera híbrida.

la figura 7 dependencia del rendimiento de precipitación de polvo de la energía de pulverizado en el lavador Venturi con tobera híbrida.

la figura 8 lavador Venturi de ranura tubular con ocho gargantas Venturi.

la figura 9 dependencia del rendimiento de precipitación de polvo de la pérdida de presión en el lavador Venturi para tobera de presión y tobera híbrida con el lavador con ocho gargantas Venturi.

la figura 10 diagrama de circulación de la disposición de ensayo para la absorción de Venturi con el lavador Venturi.

La figura 1 muestra una tobera híbrida. Se alimenta la tobera híbrida con el líquido de lavado mediante el tubo distribuidor de líquido 101. Se introduce el líquido en el primer espacio de resonancia 103. El primer espacio de resonancia 103 es variable en su tamaño mediante el tubo distribuidor de líquido 101, móvil de manera relativa al tubo externo de la tobera híbrida. El agente auxiliar de pulverizado, por ejemplo aire comprimido o vapor, se introduce a través de la alimentación 102, y se conduce igualmente al espacio de resonancia 103. El segundo espacio de resonancia 105 se encuentra, separado a través del obturador 104, tras el primer espacio de resonancia 103. El segundo espacio de resonancia 105 tiene un tamaño fijo. Tras el segundo espacio de resonancia 105 se encuentra la cabeza de pulverizado 107, separada mediante el obturador 106. El pulverizado con la tobera híbrida está indicado esquemáticamente. Periódicamente se genera pulverizado grosero 108, alternantemente con pulverizado fino 109.

Ejemplo 1

Para la comparación de rendimiento de precipitación de un lavador Venturi convencional y según la invención, se empleo un lavador con dos gargantas Venturi ajustables, que se había concebido para un paso teórico de 150 m^{3}/h de aire de escape. La figura 2 muestra una vista en perspectiva de tal lavado Venturi 1 con ciclón post-conectado para la precipitación de agua 2, y un humectado de agua convencional 3. La ranura tubular 4, aproximadamente rectangular, se forma por dos cilindros 5.

Bajo la ranura tubular está dispuesto un cuerpo de desplazamiento 6, que se extiende a través de la longitud de ranura total, y está alojado de manera desplazable hacia la ranura tubular 4, y fuera de ésta. Entre las paredes del cilindro 5 y la pared del desplazador 6 se producen ambas gargantas Venturi 7, que se desarrollan paralelamente en yuxtaposición. El gas puro abandona el lavador Venturi con el agua nebulizada, y llega al ciclón 2, donde se precipita el agua, y se evacua a través de la descarga de agua 8, y el gas purificado abandona el ciclón a través de la salida 9.

La figura 3 muestra un diagrama de circulación de la estructura de ensayo.

Con el ventilador 28 se succionan 2.000 m^{3}/h de aire ambiental 29. En este aire ambiental se alimentó una mezcla de polvo-aire, dosificándose el polvo a través de gravimetría, por medio de una balanza de dosificación 21, en un inyector 22 alimentado con aire propulsor 26. Se empleó como polvo de ensayo 27 Sillitin Z 86 blanco (dióxido de silicio) con un diámetro de grano medio de 1,7 \mum. Con ayuda del soplador 24 se extrajo una corriente parcial de gas crudo formado a partir de aire ambiental y mezcla de polvo-aire, y se succionó con un vacío hasta un máximo de 100 mbar a través del lavador Venturi 1. En el lavador Venturi se cargó la tobera 3 con agua a través de la alimentación 36. Se empleó como agua de lavado agua de operación con un contenido en sales de 500 mg/l. Se midieron volumen y presión de agua alimentada con los aparatos 32 y 35. Adicionalmente se cargó la tobera híbrida con aire comprimido a partir de la alimentación 27, midiéndose presión y volumen a través de los aparatos de medida 33 y 34. Se determinó la pérdida de presión Venturi con el aparato de medida \Deltap_{1} y la pérdida de presión en el ciclón con el aparato de medida \Deltap_{2}.

Se condujo el agua de lavado al canal de eliminación de agua residual 38 junto con el polvo precipitado en el ciclón 2, y se alimentó el gas purificado, junto con el gas crudo, al sistema de descarga de aire a través del lavador de rotación de una etapa 23.

Para la medida continua del contenido en polvo del gas puro se empleó un fotómetro de luz dispersa 30 de la firma Sigrist en la salida del ciclón.

La figura 4 muestra un corte del tupo de circulación de un lavador Venturi de ranura tubular con una tobera de presión convencional (Nº 460.683 de la firma Lechler) 31, que está dispuesta por encima de la ranura tubular 4. La tobera de presión tiene un diagrama de pulverizado de cono macizo con un ángulo de pulverizado de 45ºC. Se seleccionó la posición en el tubo de soplado de modo que se humedeció la sección transversal de tubo total en la zona de la ranura tubular. El rendimiento de paso de la tobera a 3 bar de descenso de presión ascendía a 353 l/h. El diámetro medio de gota en el pulverizado de esta tobera de presión se situaba en 270 \mum, con un paso de agua de 280 l/h.

La figura 5 muestra un corte del tubo de circulación 43 de un lavador Venturi de ranura tubular con una tobera híbrida 41, que está dispuesta por encima de la ranura tubular 4. La tobera híbrida 41 está asentada en una lanza de pulverizado 42, en el centro del eje, en el tubo de circulación 43. La distancia a la ranura tubular es variable, y la posición de la tobera en relación a las paredes tubulares del tubo de circulación se puede ajustar mediante una barra de centrado 44. El aire comprimido se puede alimentar a través del orificio 45, y el líquido a través del orificio 46. La tobera híbrida genera un diagrama de pulverizado en abanico, en forma de un rectángulo estrecho. El ángulo de pulverizado entre los ángulos anchos del rectángulo asciende a 18º y entre los lados estrechos, según tobera empleada, entre 40 y 160º, consiguiéndose el mejor rendimiento de precipitado a 160º. La distancia de la ranura tubular estaba ajustada de modo que la ranura se cubrió en un 110% por el chorro de pulverizado.

La figura 6 muestra la dependencia medida del rendimiento de precipitación de polvo \eta en % de la pérdida de presión en Venturi \Deltap_{Venturi} y, y del contenido en polvo del gas crudo en el caso de un paso de gas crudo de 100 m^{3}/h, un paso de agua en la tobera de presión de v\Deltap_{1} v_{WD} = 280 l/h y un paso de agua en la tobera híbrida de v_{WZ} = 150 l/h. El rendimiento de precipitación con la tobera de presión aumenta con pérdida de presión de Venturi ascendente en gran medida, mientras que el rendimiento de precipitación con la tobera híbrida es dependiente de la pérdida de presión de Venturi sólo de manera insignificante.

Las velocidades de precipitación absolutas en el caso de un contenido de polvo en gas crudo de 250 mg/m^{3} se sitúan, para la tobera de presión, en un 84% en el caso de 11 mbar de pérdida de presión Venturi, y en un 92,5% en el caso de 54 mbar de pérdida de presión.

En el caso del mismo contenido en polvo del gas crudo, la tobera híbrida en la zona de pérdida de presión total de 1 a 93 mbar alcanza un rendimiento de precipitación de un 99 a un 99,5%. En este caso, la cantidad de agua requerida en la tobera de presión con 280 l/h, asciende casi al doble de la cantidad de agua requerida con la tobera híbrida, de 150 l/h.

En el caso de contenidos en polvo del gas crudo más elevados, por ejemplo de 550 mg/m^{3}, las velocidades de precipitación con la tobera de presión son algo más elevadas en total, pero no alcanzan, con diferencia, el rendimiento de precipitación que se consiguió con la tobera híbrida.

La figura 7 muestra como aumenta la velocidad de precipitación con la tobera híbrida, en el caso de carga con una cantidad de agua determinada (40, 80, 120, 150, 270 l/h) con alimentación de energía creciente W a través del aire de pulverizado. La cantidad de precipitación se puede controlar, por consiguiente, mediante la cantidad de aire de pulverizado, que es proporcional a la alimentación de energía. El descenso de presión en el Venturi ascendía a 0 mbar, es decir, la ranura Venturi estaba abierta ampliamente. El paso de gas a través del Venturi en el ensayo representado ascendía a Venturi, lo que condujo a rendimientos de precipitación algo más reducidos que en la figura 6. El contenido en gas del gas crudo ascendía a 250 mg/m^{3} como en la figura 6.

Ejemplo 2

En la estructura de ensayo representada en la figura 3 se representa otro lavador Venturi de ranura tubular, que está diseñado para un paso de aproximadamente 1000 m^{3}/h, y presenta ocho gargantas Venturi, en lugar del lavador Venturi del ejemplo 1. Este otro lavador esta representado en la figura 8. Este presenta, del lado de soplado, cuatro ranuras tubulares 4 (ranuras primarias), que se forman mediante cinco cuerpos cilíndricos 5. Por debajo de la ranura primaria están dispuestos cuatro cuerpos de desplazamiento 6, de modo que se forman ocho ranuras Venturi 7. Los cuerpos de desplazamiento están alojados sobre un tubo, que es desplazable axialmente por medio de un vástago roscado no representado. De este modo es posible modificar en su tamaño el total de ocho ranuras Venturi, y ajustar de este modo la pérdida de presión del lavador Venturi. Por encima de las ranuras primarias se encuentras cuatro toberas híbridas 74, que se pueden accionar en funcionamiento de presión (sólo con líquido) o como toberas híbridas. A través de las alimentaciones 81 se alimenta a las toberas el líquido de lavado, y a través de las alimentaciones 82 se alimenta a las toberas híbridas, en caso necesario, el aire comprimido. Las toberas tienen un esquema de pulverizado en forma de abanico, y cubren completamente con el pulverizado las ranuras primarias situadas por debajo en cada caso. La máxima pérdida de presión ajustable mediante la modificación de tamaños de las gargantas Venturi asciende, en este lavador Venturi, a 23 mbar.

En la figura 9 se aplican los resultados de medida como grado de precipitación \eta en % a través de la pérdida de Venturi, que se ha alcanzado en el funcionamiento de toberas de presión y en el funcionamiento de toberas híbridas con el lavador Venturi representado en la figura 8. El gas crudo estaba cargado con 380 mg/m^{3} del polvo. Las corrientes de gas crudo se situaban en 900 m^{3}/h a 1100 m^{3}/h. Además, como comparación, se registran como líneas discontinuas los resultados se alcanzaron con el lavador Venturi del ejemplo 1.

En la figura 9 se muestra el mismo comportamiento que en los ensayos con el lavador Venturi del ejemplo 1. Las velocidades de precipitación en el funcionamiento de toberas de presión (zona rayada) aumentan fuertemente con pérdida de presión de Venturi creciente. Esta dependencia es independiente del número de toberas y ranuras tubulares empleadas. Se alcanzaron las máximas velocidades de precipitación en el caso de empleo de dos toberas y dos ranuras con un máximo posible de pérdida de presión de Venturi de un 92,2%. En este caso, la proporción de líquido pulverizado (L) respecto a cantidad de gas crudo (G) L/G ascendía a = 2,9 l/m^{3}. Es decir, se pudo purificar un gas crudo cargado con 380 mg/m^{3} en el caso de una pérdida de presión de Venturi de 23 mbar, a 30 mg/m^{3}. La cantidad de agua empleada en este caso en ambas toberas ascendía a 2900 l/h en el caso de 1000 m^{3}/h de paso de gas crudo.

En el funcionamiento de toberas híbridas se accionó el lavador Venturi con cuatro toberas de dos o cuatro ranuras tubulares, bajo variación de la proporción de líquido pulverizado (L) respecto a la cantidad de gas crudo (G), y con diferentes pérdidas de presión en las toberas.

En la figura 9, como también ya en la figura 6, se muestra que la velocidad de precipitación en el funcionamiento de toberas híbridas es casi independiente de la pérdida de presión Venturi, y en total es claramente más elevada que en el funcionamiento de tobera de presión. Las medidas siguieron directamente a las medidas llevadas a cabo en el ejemplo 1, que están representadas como línea a trazos en el caso de \eta = 99%.

Además, los resultados muestran que la velocidad de precipitación en la tobera en el funcionamiento de toberas híbridas aumenta con presión de tobera creciente \Deltap_{\text{Düsc}}. Se ajustó la presión de toberas a los valores 2 bar, 3,5 bar, 5,3 bar, 5,5 bar y 5,6 bar. La proporción de L/G se varió entre 0,4 y 1,7 l/m^{3}, y se sitúa con ello siempre por debajo de L/G = 2,9 l/m^{3} en el funcionamiento de toberas de presión.

Con las toberas híbridas se pudo purificar un gas cargado con 380 mg/m^{3} a 5,3 bar de presión previa de tobera con L/G = 0,8 l/m^{3} y sin pérdida de presión de Venturi, a 3,8 mg/m^{3}. En este caso se consumió en total una cantidad de agua de 800 l/h en las cuatro toberas, en el caso de un paso de gas crudo de 1000 m^{3}/h.

Ejemplo 3

Se purificó gas de escape de SO_{2} con el lavador Venturi de ranura tubular.

La figura 10 muestra el diagrama de circulación de una instalación de ensayo con el Venturi de ranura tubular 1 del ejemplo 2, diseñada para 1000 m^{3}/h de aire de escape. Se recorre el lavador Venturi 1, un aire de escape sintético constituido por aire ambiental 201 y mezcla que contiene SO_{2} (SAL).

En un mezclador estático 92 se añade con mezclado al aire mixto 202, a partir de la rejilla de aire comprimido SO_{2} desde una botella de gas a presión 91. Se indica la corriente volumétrica de SO_{2} por medio de un flujómetro de partículas en suspensión F1. El aire mixto que contiene SO_{2} circula sin presión en el conducto de alimentación 99 del lavador Venturi, y se mezcla en el conducto 203 con el aire ambiental hasta la entrada en el lavador. El aire ambiental y el aire mixto que contiene SO_{2} forman el aire de escape sintético (SAL). El paso de SAL y la concentración de SO_{2}se determinan, en caso necesario, por medio del tubo de Prandtl, y aparato de medida IR (URAS 3E, firma Hartmann y Braun) 205. La medida de corriente volumétrica se efectúa correspondientemente a los criterios determinados en DIN 2066.

A partir del depósito de decantación del lavador 98' se alimenta la disolución de absorción, con una bomba regulada por número de revoluciones 100, a las toberas de pulverizado 39 en la cabeza del lavador Venturi. Se miden corriente volumétrica, valores de pH y presión continuamente con los aparatos de medida pH, Fl_{w} y p_{w}. En caso necesario, se mantiene el valor de pH en un intervalo conveniente para la absorción mediante adición de lejía de NaOH. Para la carga de toberas con aire se alimenta aire comprimido con la presión P_{L} a través del conducto de alimentación 204.

Tras el humectado del aire ambiental que contiene SO_{2} en el lavador Venturi 1, las gotas de líquido precipitados llegan al depósito de decantación del absorbedor 98'. También el líquido precipitado en el ciclón 2 llega al depósito de decantación del absorbedor 98, que está unido con el depósito de decantación del absorbedor 98'. El gas purificado se alimenta a un lavador de rotación de una etapa 23, antes de emitirse a la atmósfera a través del sistema de aire de escape propio de la firma.

Se determinó la pérdida de presión de Venturi con el aparato de medida \Deltap_{1}, y la pérdida de presión en el ciclón con el aparto de medida \Deltap_{2}.

Se empleó como lavador Venturi 1 el lavador representado en la figura 8, estando cubiertas ambas ranuras externas, próximas a la pared tubular. El humectado de ambas ranuras tubulares próximas al eje se efectuó con las cuatro, o con dos toberas instaladas por encima de las ranuras primarias próximas al eje. Se emplearon como toberas las toberas híbridas, y como comparación toberas binarias comerciales (firma Lechler, serie KSD, tamaño 1 x 150.008 y 1 x 150.013).

En el caso de toberas binarias, el pulverizado tiene lugar en dos fases. El líquido alimentado se pulveriza en primer lugar de manera centrada con una tobera de presión bajo formación de un cono hueco, con un ángulo de pulverizado de 100ºC. El aire del pulverizador que sale con vórtice a partir de una ranura anular dispuesta en la proximidad de la tobera de presión reduce referentemente las gotas mayores generadas con el pulverizado a presión. Si en lugar del aire del pulverizador se conduce agua a través de la ranura anular, a partir de la ranura anular se producen ocho chorros de pulverizado correspondientemente a la generación de vórtice a través de la ranura. Cada chorro aislado está constituido esencialmente por gotas de hasta 1 mm de tamaño, y está rodeado por una nube de gotas más reducidas. El ángulo entre dos chorros de pulverizado que salen en oposición asciende a 40º. En el caso del mismo descenso de presión en la tobera, se produce una proporción de agua pulverizada de manera centrada respecto a agua de anillo anular pulverizada de 1: 4,5.

La concentración en SO_{2} del gas crudo ascendía a 100 mg/m^{3} o 500 mg/m^{3} antes de la entrada en el lavador Venturi. El paso total a través del absorbedor ascendía a 1000 m^{3}/h.

La tobera híbrida alcanzó un grado de precipitación de un 99% en ambas concentraciones de SO_{2}, a una presión de tobera de 5,5 bar y una presión de líquido pulverizado respecto a cantidad de gas crudo de L/G = 0,9 l/m^{3} y sin pérdida de presión en el lavador Venturi. La tobera binaria convencional alcanzó, con los mismos parámetros y a una concentración de SO_{2} en el gas crudo de 100 mg/m^{3} un rendimiento de precipitación de un 95,5%.

En el caso de pérdidas de presión en el lavador Venturi hasta 23 mbar, se mantuvo constante el rendimiento de precipitación con la tobera híbrida. Con la tobera binaria, éste oscilaba entre un 95,5% y un 93%.

Claims (9)

1. Procedimiento para la purificación de una corriente de gas crudo con ayuda de un líquido de lavado pulverizado, en la que se atomiza la corriente de gas crudo a través de una tobera híbrida, que no pulveriza uniformemente estas cantidades de líquido y cantidades de aire, en el caso de carga constante con una cantidad de líquido determinada y una cantidad de aire determinada, sino que cambia continuamente el modo de operación de manera pulsante, (41) con el líquido de lavado pulverizado, y a continuación se conduce a través de una o varias gargantas Venturi (7), con una pérdida de presión 30 mbar, referentemente hasta 20 mbar.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la frecuencia de pulsación de la tobera híbrida asciende a 5 hasta 70 Hz, preferentemente 10 a 20 Hz.

3. Dispositivo para la purificación de gas crudo, en especial para la puesta en práctica del procedimiento según las reivindicaciones 1 a 2, constituido por un tubo de circulación (43), encontrándose una o varias gargantas Venturi (7) en el tubo de circulación (43), y estando dispuesta una o varias toberas híbridas, que no pulverizan uniformemente estas cantidades de líquido y cantidades de aire, en el caso de carga constante con una cantidad de líquido determinada y una cantidad de aire determinada, sino que varían continuamente el modo de operación de manera pulsante (41), aguas arriba de las gargantas Venturi.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque la tobera híbrida (41) está constituida por un primer espacio de resonancia (103), en el que desemboca un tubo distribuidor de líquido (101), y la alimentación (102) para un agente auxiliar de pulverizado, y un segundo espacio de resonancia subsiguiente (105), que está separado del primer espacio de resonancia (103) a través de un obturador (104), y una cabeza de pulverizado (107) que sigue al segundo espacio de resonancia, que está separada del segundo espacio de resonancia (105) a través de un obturador adicional (106).

5. Dispositivo según las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque el punto de entrada para líquido en la primera cámara de resonancia (103) de la tobera híbrida es ajustable de manera variable.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 3 a 4, caracterizado porque la tobera híbrida (41) es ajustable con respecto a su distancia de la garganta Venturi (7).

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque una o varias gargantas Venturi (7) se forman mediante al menos dos cilindros paralelos (5), están dispuestas horizontalmente en un plano en yuxtaposición, y cada garganta (7) está asignada respectivamente al menos a una tobera híbrida (41).

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 3 a 7, caracterizado porque las gargantas Venturi se forman mediante cilindros paralelos (5) en combinación con uno o varios cuerpos de desplazamiento (6), que están dispuestos aguas abajo de los cilindros paralelos (5).

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque los cuerpos de desplazamiento (6) son móviles axialmente.