ES2287999T3 - Agente para retirar un componente acido, metodo para su produccion y metodo para retirar componentes acidos. - Google Patents
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Abstract
Un agente para retirar un componente ácido que comprende polvo de hidrogenocarbonato sódico que tiene un diámetro de partícula medio basado en volumen de 1 a 9 mim medido mediante difracción de láser y un método de dispersión, en el que el polvo de hidrogenocarbonato sódico tiene una distribución del tamaño de poro medida por el método de penetración de mercurio, en el que el volumen de poros que tienen diámetros de poro dentro de un intervalo de 1 a 10 mim es de al menos 0, 4 cm3/g.
Description
Agente para retirar un componente ácido, método
para su producción y método para retirar componentes ácidos.
La presente invención se refiere a un agente
para retirar un componente ácido para un gas, un método para
producirlo y método para retirar componentes ácidos de un gas.
Se conoce el uso de cal apagada como agente para
retirar un componente ácido, para absorber y retirar cloruro de
hidrógeno o un óxido de azufre en un gas de escape descargado, por
ejemplo, de un incinerador de residuos. En dicho caso, la cal
apagada se dispersa en la trayectoria de descarga del gas de escape
desde el incinerador a una región que tiene temperaturas de 150 a
300ºC, seguido de la recogida de un filtro de bolsa o un colector de
polvo eléctrico, donde los componentes ácidos se retiran.
Sin embargo, es necesario usar cal apagada en
una cantidad excesiva de 3 a 4 cantidades equivalentes respecto a
los equivalentes de reacción, con lo que la cantidad de polvo a
limpiar aumentará. Adicionalmente el polvo se solidifica mediante
hormigón, y se acaba con el polvo solidificado en el sitio de
vertido para la evacuación final. El producto de reacción de
cloruro de hidrógeno y cal apagada es un cloruro cálcico que es
soluble en agua, por lo que el producto de reacción puede
eliminarse disolviéndolo en agua. Sin embargo, algo de la cal
apagada añadida en exceso formará cal viva que es insoluble en agua,
y en consecuencia solo podrá obtenerse una pequeña cantidad de los
efectos de reducción de polvo mediante agua. Adicionalmente, se
formaran escamas de calcio durante el tratamiento de una solución
acuosa de cloruro cálcico en el sitio de evacuación final, lo que
provoca problemas.
Adicionalmente se ha conocido el uso de
hidrogenocarbonato sódico como agente para retirar un componente
ácido en lugar de cal apagada. En dicho caso, el hidrogenocarbonato
sódico no reaccionado formará carbonato sódico que es soluble en
agua y en consecuencia es eficaz para reducir el polvo. Por ejemplo,
el documento EP740577 describe un agente para retirar un componente
ácido que comprende una composición que contiene hidrogenocarbonato
sódico en una cantidad mayor del 98% en peso y carbonato sódico en
una cantidad menor del 2% en peso. Se describe que el diámetro de
partícula medio de la composición es como mucho de 50 \mum,
preferiblemente de 10 a 30 \mum.
Sin embargo, el hidrogenocarbonato sódico es
caro comparado con la cal apagada y por lo tanto se desea
suministrar hidrogenocarbonato sódico que tiene una alta
reactividad y presenta efectos con una menor cantidad, a escala
industrial a un bajo coste. Adicionalmente, es deseable que el
agente de retirada de un componente ácido pueda usarse sin instalar
un recuperador de polvo, puede inyectarse de forma fácil y estable a
un gas a tratar, puede dispersarse bien en el gas, la velocidad de
reacción es alta, y es posible una conservación a largo plazo en un
tanque de almacenamiento o cámara de existencias en el sitio de
operación.
Adicionalmente, el trióxido de azufre contenido
en un gas de escape producido por ejemplo el funcionamiento de una
caldera con combustible que contiene un contenido de azufre,
reaccionará con el vapor de agua contenido en el gas de escape para
formar una niebla de ácido sulfúrico, que formará humo blanco, humo
violeta o gases blancos cuando se descarga en el aire, y provocará
la contaminación del aire. Por consiguiente, para retirar el
componente de trióxido de azufre, se ha empleado para añadir
previamente una suspensión que tiene por ejemplo un óxido o
hidróxido de calcio o magnesio disperso en un disolvente orgánico al
combustible, para evitar la formación del trióxido de azufre o,
para neutralizar el trióxido de azufre después de la combustión. Sin
embargo, con dicho métodos, es probable que las adiciones se
depositen sobre un cambiador de calor en la caldera, y cuando una
gran cantidad de aditivos se depositan sobre la misma, el
funcionamiento de la caldera se verá impedido, y por consiguiente es
difícil de usar una gran cantidad de aditivos.
Adicionalmente, para retirar activamente
trióxido de azufre en un conducto de humos, se ha empleado el
inyectar un polvo del óxido o hidróxido mencionado anteriormente o
una suspensión del mismo, al conducto de humos después de que el
gas de escape haya pasado a través de un precalentador de aire. Sin
embargo, en el caso en el que propio polvo se inyecte por este
método, como un polvo fino que tiene una mala fluidez se descarga
desde el tanque de almacenamiento, y el polvo se inyecta por
ejemplo mediante un alimentador de tornillo como un aparato de
transporte de polvo de desplazamiento positivo, la cuantitatividad
será mala, y es probable que no se obtenga un efecto estable.
Adicionalmente, en el caso de inyectar la suspensión, es probable
que el polvo contenido en la suspensión se deposite sobre y atasque
la tubería de transporte para inyectar la suspensión, de esta
manera el método puede realizarse difícilmente de forma estable.
Como el agente para retirar un componente ácido
por ejemplo de una planta de incineración de residuos,
convencionalmente se ha usado cal apagada. Aunque la cal apagada
puede estar disponible a un bajo coste hay problemas vista de la
evacuación de residuos tal como un aumento del polvo insoluble en
agua a evacuar o la generación de escamas de calcio en el agua de
filtración en el sitio de evacuación final. Adicionalmente, en el
caso de usar hidrogenocarbonato sódico, como es caro, es necesario
aumentar la eficacia de reacción y reducir la cantidad a usar.
Adicionalmente, cuando la cantidad a usar puede reducirse, un
aparato equipado puede dimensionarse a la baja y el polvo a tratar
puede reducirse.
Por otro lado, en el caso de usar por ejemplo
óxido de magnesio para retirar los componentes ácidos en una
caldera de gas de escape, tal como trióxido de azufre o una niebla
de ácido sulfúrico basada en el trióxido de azufre (en los sucesivo
en este documento se denominarán de forma genérica componente
SO_{3}), como el óxido de magnesio también tiene una baja
eficacia de reacción, es necesario de añadir una cantidad excesiva
de óxido de magnesio. En dicho caso, el óxido de magnesio no
reaccionado permanecerá en el conducto de humos, y puede provocar
problemas en el tratamiento posterior, ya que el óxido de magnesio
tiene una baja solubilidad en agua. Adicionalmente, es difícil
cuantificar la cantidad de inyección del polvo, y en consecuencia se
ha deseado desarrollar un agente para retirar un componente ácido
que puede pulverizarse sobre el conducto de humos de forma estable y
cuantitativa.
El documento
US-A-5.424.077 describe una
composición de sal de bicarbonato co-micronizada que
es una mezcla de ingredientes que tienen un tamaño de partícula
entre aproximadamente 0,01 - 1,0 micrómetros.
El documento de DE 196 21 492 A1 describe un
proceso para reducir el contenido de dioxinas y furano en el gas
residual y el uso del polvo restante en el filtro.
El documento WO 95/19835 describe una
composición reactiva en polvo sólida para purificar una gas que
contiene cloruro de hidrógeno, que incluye el 98% en peso de
bicarbonato sódico y menos del 2% en peso de monocarbonato sódico,
y que tiene una distribución de tamaño de partícula definida por un
diámetro de partícula medio de menos de 0,050 mm y una pendiente
del tamaño de partícula de menos de 5.
En estas circunstancias, un objeto de la
presente invención es proporcionar industrialmente un agente para
retirar un componente ácido que puede retirar eficazmente
componentes ácidos tales como cloruro de hidrógeno, oxido de azufre
tal como SO_{3}, oxido de nitrógeno o cloruro de hidrógeno de un
gas de escape, con lo que la evacuación de residuos puede
realizarse fácilmente, y que pueda reducir la cantidad de
residuos.
La solución del problema técnico anterior se
consigue proporcionando el tema caracterizado en las
reivindicaciones.
En particular, la presente solicitud proporciona
una agente para retirar un componente ácido que comprende
hidrogenocarbonato sódico que tiene un diámetro partícula medio
basado en volumen de 1 a 9 \mum medido por difracción láser y un
método de dispersión, en el que el hidrogenocarbonato sódico tiene
una distribución de poros en su lecho en polvo medido por un método
de penetración de mercurio en el que el volumen de poros que tienen
diámetros dentro de un intervalo de 1 a 10 \mum es al menos 0,4
cm^{3}/g.
Del agente de retirada de un componente ácido de
la presente invención, el diámetro de partícula medio del
hidrogenocarbonato sódico está representado por el valor del
diámetro de partícula medio basado en volumen medido usando
difracción de láser y un analizador del tamaño de partícula por
dispersión. En lo sucesivo en este documento el diámetro de
partícula medio estará representado por el valor medido por este
método, a menos que se especifique otra cosa en la presente memoria
descriptiva, el diámetro de partícula medio se mide usando un
Microtrack FRA9220 fabricado por NIKKISO CO., LTD. Para un examen
complementario, un diámetro de partícula medio basado en volumen
significa lo mismo que un diámetro de partícula medio basado en
masa, por que el hidrogenocarbonato sódico tiene una densidad
homogénea.
El agente para retirar un componente ácido de la
presente invención reacciona con los componentes ácidos presentes
en un gas, y retira los componentes ácidos de dicho gas. Los
componentes ácidos a retirar no están particularmente limitados, y
el agente para retirar un componente ácido de la presente invención
puede aplicarse a diversos componentes tales como cloruro de
hidrógeno, dióxido de azufre, trióxido de azufre, fluoruro de
hidrógeno y óxidos de nitrógeno. Particularmente cuando el agente
para retirar un componente ácido de la presente invención se aplica
a un compuesto que contiene cloruro tal como cloruro de hidrógeno, o
a un componente de SO_{3}, la eficacia de reacción es alta, y es
fácil manejarlo, comparado con uno convencional. Ahora la presente
invención se explicará con referencia a cloruro de hidrógeno. Sin
embargo, lo mismo se aplica a los otros componentes ácidos.
Usando hidrogenocarbonato sódico, cuando las
partículas de hidrogenocarbonato sódico se convierten en carbonato
sódico por calcinación, las partículas se hacen porosas, y
reaccionan eficazmente con cloruro de hidrógeno, con lo que el
cloruro de hidrógeno puede retirarse eficazmente. Los presentes
inventores han medido y observado en detalle los tamaños de
partícula, distribuciones de poro y formas de hidrogenocarbonato
sódico y carbonato sódico antes y después de la calcinación y han
descubierto que las características de reacción de la estructura
porosa obtenida cuando las partículas se hacen porosas, con cloruro
de hidrógeno, están afectadas sensiblemente por el tamaño de
partícula medio del hidrogenocarbonato sódico, y se ha realizado la
presente invención.
En el agente para retirar un componente ácido de
la presente invención, el diámetro de partícula medio del
hidrogenocarbonato sódico esta dentro de un intervalo de 1 a 9
\mum. Si el diámetro de partícula medio del hidrogenocarbonato
sódico es mayor de 9 \mum, cuando el hidrogenocarbonato sódico se
calcina para formar carbonato sódico, se obtendrán partículas de
carbonato sódico esponjosas que tienen poros finos con diámetro de
como mucho varias decenas de nanómetros, aunque se mantiene el
perfil de la superficie externa del hidrogenocarbonato sódico. Por
otro lado, si el diámetro de partícula medio del hidrogenocarbonato
sódico es como mucho de 9 \mum, se formarán poros que tienen
diámetros relativamente grandes de tamaños de partícula, y en
consecuencia las superficies de las partículas se harán
significativamente escabrosas y se obtendrán perfiles
irregulares.
La característica de la presente invención
reside en el hecho de que el hidrogenocarbonato sódico que tiene un
diámetro de partícula medio de como mucho 9 \mum se calcina para
producir carbonato sódico, puede obtenerse la estructura de poro
especial mencionada anteriormente, y dicha estructura de poro es
extremadamente eficaz para absorción de un gas ácido. En la técnica
anterior, aunque se ha descrito un ejemplo para absorción de un gas
ácido mediante hidrogenocarbonato sódico que tiene un gran tamaño de
partícula, el hidrogenocarbonato sódico que tiene un diámetro de
partícula medio de como mucho 9 \mum no se ha empleado, y no se
sabía que la estructura porosa y la forma de la partícula del
carbonato sódico cambian después de la calcinación cuando el
diámetro de partícula del hidrogenocarbonato sódico se hace
pequeño.
Los presentes inventores han estimado que cuando
las partículas se dispersan en la corriente de aire, o cuando las
partículas se atrapan mediante un filtro de bolsa para formar un
lecho de partículas depositadas, y los gases de los componentes
ácidos tales como cloruro de hidrógeno se hacen pasar a través de
las partículas, es probable que la difusión de los componentes
ácidos en las superficies de las partículas y la reacción entre los
componentes ácidos con las partículas tenga lugar mediante la forma
mencionada anteriormente, con lo que puede acelerarse una buena
reacción con los componentes ácidos. El diámetro de partícula medio
del hidrogenocarbonato sódico es más preferiblemente como mucho de
8 \mum.
El límite inferior del diámetro de partícula
medio del hidrogenocarbonato sódico no está particularmente limitado
en vista de la reactividad con los componentes ácidos. Sin embargo,
si el diámetro de partícula medio es menor de 1 \mum, las
partículas tenderán a adherirse entre sí, y no puede mantenerse una
fluidez adecuada incluso aunque se use junto con un agente
anti-aglutinante, como se ha mencionado
anteriormente en este documento, o puede ser necesario añadir una
gran cantidad del agente anti-aglutinante.
Adicionalmente, para la producción industrial los costes de
operación y equipos necesarios para la molienda pueden ser
excesivos.
El hidrogenocarbonato sódico en el agente para
retirar un componente ácido de la presente invención, tiene una
distribución de poros en su lecho en polvo medida mediante un método
de penetración de mercurio, en el que el volumen de poros que
tienen diámetros de poro de 1 a 10 \mum es de al menos 0,4
cm^{3}/g. En la presente memoria descriptiva, la distribución de
poros en el lecho en polvo medida mediante un método de penetración
de mercurio, está representada por el valor medido mediante un
método de penetración de mercurio con respecto al lecho en polvo
del hidrogenocarbonato sódico. Específicamente, la medida se realiza
con respecto a un lecho en polvo lleno agitando ligeramente 0,25 g
del polvo desde una espátula en una celda cilíndrica con un diámetro
de 15 mm y una altura de 30 mm. En lo sucesivo en este documento el
volumen de poros estará representado por el valor medido por este
método a menos que se especifique otra cosa. Adicionalmente, el
hidrogenocarbonato sódico en el agente para retirar un componente
ácido de la presente invención es preferiblemente tal que cuando se
calcina a 200ºC durante 1 hora, el carbonato sódico resultante tiene
las mismas características de polvo que el hidrogenocarbonato
sódico. Es en concreto, el carbonato sódico obtenido tiene una
distribución de poros en su lecho en polvo medida mediante un
método de penetración de mercurio en el que el volumen de poros que
tienen diámetros de poro dentro de un intervalo de 1 a 10 \mum es
de al menos 0,4 cm^{3}/g.
La operación de calcinación para convertir el
hidrogenocarbonato sódico en carbonato sódico se realiza de manera
que 5 g del hidrogenocarbonato sódico se dispersan de forma fina
sobre una placa de laboratorio con un diámetro de 60 mm calentada
previamente a aproximadamente 200ºC, que después se deja en un
secador con circulación de aire caliente mantenido a 200ºC, y la
placa de laboratorio se sacó después de 1 hora.
Cuando el volumen de poros del
hidrogenocarbonato sódico y el carbonato sódico que tienen diámetros
de poro dentro un intervalo de 1 a 10 \mum está dentro del
intervalo especificado anteriormente, puede obtenerse un alto
efecto para retirar los componentes ácidos. Aunque el mecanismo de
aparición del efecto no se entiende claramente, se considera que la
facilidad de la difusión de los componentes ácidos en el agente para
retirar un componente ácido está correlacionada con el volumen de
poros que tiene diámetros de poro dentro de un intervalo de 1 a 10
\mum. En concreto, se considera que en el agente para retirar un
componente ácido de la presente invención, como el diámetro de
partícula medio del hidrogenocarbonato sódico es como mucho de 9
\mum, cuando el hidrogenocarbonato sódico se convierte en
carbonato sódico, es probable que se formen poros que tienen
diámetros mayores de al menos 1 \mum, con lo que las partículas se
harán significativamente escabrosas y presentarán perfiles
irregulares, y en consecuencia la difusión del gas tendrá lugar
fácilmente.
Si el diámetro de partícula medio del
hidrogenocarbonato sódico es mayor de 9 \mum, en el carbonato
sódico resultante, los poros que tienen diámetros de al menos 1
\mum no se formarán, o se formarán pero en una pequeña
proporción. Por ejemplo, cuando el hidrogenocarbonato sódico que
tiene un diámetro particular medio de 83 \mum se calcina a 200ºC
durante 1 hora, el carbonato sódico resultante tiene un volumen de
poros que tiene diámetros de poros 0,1 a 1,0 \mum de 0,30
cm^{3}/g, y un volumen de poros que tiene diámetros de poros de
1,0 a 10 \mum de 0,04 cm^{3}/g. Adicionalmente cuando el
hidrogenocarbonato sódico que tiene un diámetro de partícula medio
de 21 \mum se calcina a 200ºC durante 1 hora, el carbonato sódico
resultante tiene un volumen de poros que tienen diámetros de poro
de 0,1 a 1,0 \mum de 0,28 cm^{3}/g y un volumen de poros que
tienen diámetros de poro de 1,0 a 10 \mum de 0,24 cm^{3}/g.
En concreto, la mayoría de los poros tienen
diámetros de poro de 0,1 a 1,0 \mum y la forma es tal que las
partículas tiene poros relativamente finos. En consecuencia, es
necesario que los componentes ácidos se difundan en una trayectoria
fina y larga, con lo que la difusión de los componentes ácidos
tardará en suceder, siendo desventajoso esto para la reacción. Por
otro lado, el volumen de poros que tienen diámetro de poro de 0,1 a
10 \mum, que se considera que son eficaces para retirar los
componentes ácidos en un corto periodo de tiempo, es menor de 0,4
cm^{3}/g, y en consecuencia los rendimientos para la absorción de
los componentes ácidos tienden a ser malos.
Cuando el hidrogenocarbonato sódico se calcina a
una temperatura de al menos 100ºC se convierte en carbonato sódico.
Por ejemplo, con respecto a hidrogenocarbonato sódico y el carbonato
sódico resultante obtenido por calcinación del hidrogenocarbonato
sódico a 200ºC durante una hora, no se observa un cambio
significativo en el tamaño de partícula medio antes y después de la
calcinación. Específicamente, con respecto al hidrogenocarbonato
sódico que tiene un diámetro de partícula medio en un intervalo de
0,7 a 50 \mum como han observado los presentes inventores se ha
confirmado que el diámetro de partícula medio no cambia
significativamente antes y después de la calcinación.
La diferencia en el volumen verdadero entre
hidrogenocarbonato sódico (peso molecular: 84,01, densidad: 2,19
cm^{3}/g) y carbonato sódico (peso molecular: 105,99, densidad:
2,53 cm^{3}/g) que puede obtenerse a partir de dicho
hidrogenocarbonato sódico es de 0,33 cm^{3}/g basada en el peso
del carbonato sódico. En concreto, cuando el hidrogenocarbonato
sódico se convierte en carbonato sódico mientras se mantiene la
forma externa, el volumen de poros del carbonato sódico es de 0,33
cm^{3}/g. Cuando el carbonato sódico reacciona con cloruro de
hidrógeno para formar cloruro sódico (peso molecular: 58,44,
densidad: 2,161 cm^{3}/g), el volumen verdadero aumentara
ligeramente, con lo que el volumen de poros disminuirá. Sin embargo,
aún queda un volumen de poros de 0,19 cm^{3}/g de acuerdo con el
cálculo. Esta es una razón por la que el hidrogenocarbonato sódico
tiene una alta reactividad comparado con un agente de retirada de
un componente ácido de tipo calcio tal como cal apagada, y es
esencialmente ventajoso.
Con respecto a un agente de retirada de un
componente ácido convencional de tipo calcio, el agente de retirada
de un componente ácido usado en exceso durante el proceso para
tratar los componentes ácidos, producirá sales de calcio insolubles
en agua además de cloruro cálcico, que producirá un residuo sólido.
Por otro lado, con respecto al agente para retirar un componente
ácido de la presente invención, el producto en el proceso para
tratar los componentes ácidos es, por ejemplo, fundamentalmente
cloruro sódico y carbonato sódico en el caso de cloruro de
hidrógeno. Por consiguiente, cuando se separan de las cenizas de,
por ejemplo, otros metales pesados, pueden disolverse en agua y
tratarse, con lo que la cantidad de residuo sólido puede reducirse.
Aunque un agente para retirar un componente ácido de tipo potasio
también es ventajoso en este punto, el agente de retirada de un
componente ácido de tipo potasio tiene una alta absorción de
humedad. Adicionalmente, también en vista del precio de compra, es
más ventajoso emplear hidrogenocarbonato sódico.
En el dibujo adjunto, la figura 1 es un diagrama
de flujo que ilustra un método convencional para tratar un gas de
escape obtenido por combustión en una caldera.
Ahora, la presente invención se describirá en
detalle con referencia a las realizaciones preferidas.
El agente para retirar un componente ácido de la
presente invención puede producirse, por ejemplo, moliendo
hidrogenocarbonato sódico que tiene un diámetro de partícula medio
de al menos 50 \mum para que tenga un diámetro de partícula medio
de como mucho 9 \mum. El método de molienda puede ser molienda en
seco o molienda en húmedo.
En el caso de molienda en seco, se prefiere usar
por ejemplo un molino de tipo impacto (molienda por ejemplo
mediante una paleta rotatoria a alta velocidad), un molino de chorro
(molienda mediante una corriente de aire de impacto) o un molino de
bolas. Se prefiere mejor moler el hidrogenocarbonato sódico mediante
un molino de tipo impacto equipado con un clasificador de aire,
para clasificar las partículas descargadas desde el molino y
devolver las partículas grandes al molino, ya que el
hidrogenocarbonato sódico que tiene un tamaño de partícula deseado
puede obtenerse con un alto rendimiento. Adicionalmente, se prefiere
también usar un molino de chorro, ya que es adecuado para moler
para obtener partículas finas, y el hidrogenocarbonato sódico que
tiene un tamaño de partícula deseado puede obtenerse con un alto
rendimiento sin retirar partículas grandes por tamizado.
En el caso de molienda en húmedo se prefiere
usar por ejemplo un molino de perlas de agitación o un molino de
bolas. Se prefiere particularmente dispersar hidrogenocarbonato
sódico en el líquido que no disuelve sustancialmente nada de
hidrogenocarbonato sódico y que no se desnaturalizará para obtener
una suspensión, para someter dicha suspensión a molienda en húmedo
mediante un molino de perlas de agitación o un molino de bolas, y
separar el hidrogenocarbonato sódico resultante, seguido de secado,
ya que puede obtenerse hidrogenocarbonato sódico que tiene un
pequeño tamaño partícula. Como el líquido que no disuelve
sustancialmente el hidrogenocarbonato sódico, se prefiere un
líquido que no se desnaturalice por la alcalinidad del
hidrogenocarbonato sódico, y que tenga una baja viscosidad.
Dicho líquido puede ser por ejemplo metanol,
etanol, acetona o C_{4}F_{9}OCH_{3}. El líquido que no
disuelve sustancialmente nada de hidrogenocarbonato sódico es
preferiblemente uno que tiene una solubilidad de hidrógeno sódico
de como mucho el 3% en masa, mas preferiblemente uno que tiene una
solubilidad de como mucho el 1% en masa.
El agente para retirar un ácido de la presente
invención puede contener, además de hidrogenocarbonato sódico que
tiene un diámetro de partícula medio de 1 a 9 \mum, otro
componente para retirar un componente ácido tal como
hidrogenocarbonato potásico, cal apaga, carbonato cálcico o zeolita,
absorbente tal como carbono activado, o un agente
anti-aglutinante tal como sílice o tierras
diatomeas. El hidrogenocarbonato sódico que tiene un diámetro de
partícula medio de 1 a 9 \mum está contenido en una cantidad de
preferiblemente al menos el 80% en masa en el agente para retirar un
componente ácido.
El agente para retirar un componente ácido de la
presente invención coagulará cuando se conserva durante un periodo
de tiempo prolongado ya que el hidrogenocarbonato sódico que tiene
un pequeño tamaño de partícula se usa para ello comparado con uno
convencional. Aunque el agente para retirar un componente ácido de
la presente invención puede suministrarse directamente a un gas a
tratar desde un tanque de almacenamiento, se teme la posibilidad de
que cuando el hidrogenocarbonato sódico coagule, la fluidez como
polvo tienda a disminuir y la descarga desde el tanque de
almacenamiento se deteriorará, o la dispersión en un conducto de
humos se deteriorará, con lo que la reactividad con los componentes
ácidos disminuirá. Por consiguiente, se prefiere añadir un agente
anti-aglutinante al agente de retirada del
componente ácido. Mediante la adicción del agente
anti-aglutinante, la fluidez se mantendrá, y el
almacenamiento del agente para retirar un componente ácido en el
tanque de almacenamiento puede hacerse posible.
Como agente anti-aglutinante, se
prefiere sílice en polvo tal como sílice pirógena o carbón blanco,
un carbonato de magnesio básico, carbonato cálcico o tierras
diatomeas. Se prefiere particularmente un anhídrido silícico fino
denominado sílice pirógena, ya que los efectos pueden obtenerse con
una pequeña cantidad. El contenido del agente
anti-aglutinante es preferiblemente del 0,1 al 5% en
masa, particularmente preferiblemente del 0,3 a 2% en masa, basado
en la cantidad total del agente para retirar un componente ácido
incluyendo el agente anti-aglutinante, aunque la
cantidad óptima depende del grado de molienda o condiciones de
almacenamiento del hidrogenocarbonato sódico.
Como la sílice pirógena, está disponible una que
tiene un tratamiento hidrófobo aplicado a la misma, y una hidrófila
que no tiene tratamiento hidrófobo aplicado a la misma. Cuando se
usa una sílice hidrófoba que tiene un tratamiento hidrófobo
aplicado a la misma, aunque la fluidez del agente para retirar un
componente ácido en el gas mejora, una pequeña cantidad del agente
para retirar un componente ácido flotará sobre el agua cuando se
disuelve en agua después del tratamiento de los componentes ácidos.
Por consiguiente, se prefiere emplear una sílice pirógena hidrófila
por ejemplo para tratamiento de un gas de escape en una caldera
equipada con un aparato de tratamiento en húmedo del gas de
escape.
Adicionalmente, para evitar la coagulación del
agente para retirar un componente ácido de la presente invención,
además de los métodos mencionados anteriormente, puede mencionarse
un método de añadir del 10 al 30% en masa de hidrogenocarbonato
sódico que tiene un diámetro de partícula medio de al menos 50
\mum. El agente para retirar un componente ácido que puede
obtenerse por este método contiene preferiblemente
hidrogenocarbonato sódico que tiene dos picos dentro de los
intervalos de 1 a 9 \mum y de 50 a 200 \mum en una distribución
del diámetro de partícula medio basada en volumen medida mediante
difracción láser y un analizador del tamaño de partícula por
dispersión, y que tiene hidrogenocarbonato sódico que tiene tamaños
de partícula mayores de 44 \mum en una cantidad del 10 al 30% en
peso basado en la cantidad total. En lugar de medir la cantidad que
supera los 44 \mum mediante difracción de láser y analizador del
tamaño de partícula por dispersión, puede medirse una cantidad de
partículas de gran tamaño mediante un método de tamizado basado en
porcentaje de masa. Debido a que el cristal de hidrogenocarbonato
sódico no es poroso o hueco, el porcentaje en masa puede ser el
mismo valor que el porcentaje en volumen. En concreto, una cantidad
mayor de 45 \mum se mide mediante un método de tamizado que
emplea un tamiz cuyo tamaño de malla es de 45 \mum. Cuando se
emplea este método de tamizado, el agente para retirar un
componente ácido de la presente invención es el contenido de
hidrogenocarbonato sódico con tamaño de partícula mayor de 45 \mum
es preferiblemente del 10 al 30% en masa basado en el agente para
retirar un componente ácido, y es preferible que la curva de
frecuencia de distribución de tamaño de este agente de retirada de
un componente ácido, medida mediante difracción de láser y
analizador del tamaño de partícula por dispersión, tenga dos picos,
uno que está en el intervalo de 1 a 9 \mum y otro en el intervalo
de 50 a 200 \mum.
El contenido de hidrogenocarbonato sódico que
tiene un diámetro de partícula medio de 50 a 200 \mum es
preferiblemente del 10 al 30% en masa basado en el agente para
retirar un componente ácido. Si el contenido de hidrogenocarbonato
sódico que tiene un diámetro de partícula medio de 50 a 200 \mum
es menor del 10% en masa, no hay efecto sustancial para mejorar la
fluidez que pueda obtenerse. Si el contenido del hidrogenocarbonato
sódico que tiene un diámetro de partícula medio de 50 a 200 \mum,
es mayor del 30% en masa, la eficacia para retirar los componentes
ácidos puede deteriorarse.
En el caso en el que hidrogenocarbonato sódico
que tiene dicho gran diámetro de partícula medio se añada, el
propio agente para retirar un componente ácido (el
hidrogenocarbonato sódico que tiene un diámetro de partícula medio
de 1 a 9 \mum y el hidrogenocarbonato sódico que tiene un diámetro
de partícula media de 50 a 200 \mum) o un producto de reacción
del mismo con gases ácidos se disolverá en agua. Por consiguiente,
el contenido insoluble en agua después del tratamiento de los
componentes ácidos puede reducirse y la generación de polvo debido
al agente anti-aglutinante en forma de polvos finos
puede suprimirse, comparado con el caso de usar un agente
anti-aglutinante que tiene una baja solubilidad en
agua tal como sílice en polvo de un carbonato de magnesio básico,
carbonato cálcico o tierra diatomeas. Adicionalmente, el
hidrogenocarbonato sódico que tiene un diámetro de partícula medio
de al menos 50 \mum puede usarse junto con el agente
anti-aglutinante tal como sílice pirógena. En dicho
caso como el contenido del agente anti-aglutinante
es preferiblemente del 0,1 al 5% en masa sobre la cantidad total
del agente para retirar un componente ácido incluyendo el agente
anti-aglutinante y el hidrogenocarbonato sódico que
tiene un diámetro de partícula medio de 50 a 200 \mum. En dicho
caso, la cantidad de adicción de agente
anti-aglutinante puede reducirse comparado con un
caso en el que no se añade nada de hidrogenocarbonato sódico que
tiene un diámetro de partícula medio de 50 a 200 \mum.
El gas que contiene los componentes ácidos que
puede tratarse mediante el agente para retirar un componente ácido
de la presente invención, puede ser por ejemplo un gas de escape que
contiene cloruro de hidrógeno o fluoruro de hidrógeno de por
ejemplo un incinerador para residuos industriales, residuos
domésticos o residuos médicos tales como cloruro de polivinilo, un
gas de escape que contiene óxidos de azufre, particularmente
trióxido de azufre, a partir de por ejemplo una caldera en una
estación térmica que usa combustible que contiene un contenido de
azufre tal como un combustible fósil, un gas de combustión que
contiene óxidos de nitrógeno, o un gas que tiene componentes ácidos
mezclados con el mismo como impurezas en el proceso de producción de
un producto.
Como el método para retirar los componentes
ácidos en el gas usando el agente para retirar un componente ácido
de la presente invención, se prefiere un método para dispersar el
agente para retirar un componente ácido de la presente invención en
el gas que contiene los componentes ácidos, seguido de la recogida
de un filtro de bolsa. En este método, una capa de filtro del
agente de retirada del componente se formará sobre la superficie
del filtro de bolsa, con lo que los componentes ácidos se retirarán
eficazmente. Aunque la temperatura del gas que contiene los
componentes ácidos es preferiblemente mayor que el punto de rocío
del ácido, la temperatura es preferiblemente baja en vista de la
supresión de la formación de dioxinas. Específicamente, es
preferiblemente de 100 a 200ºC.
Ahora, otro método especifico para retirar los
componentes ácidos en un gas usando el agente para retirar un
componente ácido de la presente invención se explicará con
referencia a un método de tratamiento de óxidos de azufre,
particularmente el componente SO_{3}, en un gas de escape
producido por combustión de combustible que contiene un contenido
de azufre en una caldera, con referencia en la figura 1. La figura 1
es un diagrama de flujo que ilustra un método convencional para
tratar un gas de escape obtenido por combustión en una caldera.
Un gas de escape que tiene una alta temperatura,
incinerado en una caldera 1, se transporta a un precalentador de
aire 2 a través de un primer conducto de humos 6, y se somete a
intercambio de calor con un aire para combustión transportado a la
caldera 1. Después, el gas de escape se transporta a un colector de
polvo eléctrico 3 a través de un segundo conducto de humos 7, y el
polvo contenido en el gas de escape se retira mediante electricidad
estática. El colector de polvo eléctrico 3 puede no usarse
dependiendo de los componentes contenidos en el gas de escape. El
gas de escape que pasa a través del colector de polvo eléctrico se
transporta a un desulfurador 4 a través de un tercer conducto de
humos 8, y por ejemplo el SO_{2} se retira por ejemplo mediante
una suspensión de hidróxido de magnesio. Después, el gas de escape
se transporta a una chimenea 5 a través de un cuarto conducto de
humos 9, y se descarga desde la chimenea 5.
Cuando el gas de escape se descarga como se ha
mencionado anteriormente, puede aparecer el fenómeno de que una
gran corriente de humo blanco o humo violeta se eleve desde la
chimenea 5. Se considera que esto está causado fundamentalmente por
la niebla de ácido sulfúrico formada por reacción del SO_{3}
contenido en el gas de escape con el vapor de agua contenido en la
atmósfera o el gas de combustión en los conductos de humos o el
desulfurador 4. Por consiguiente, la generación de humo blanco o
humo violeta puede evitarse añadiendo el agente para retirar un
componente ácido de la presente invención al gas de escape, para
retirar el SO_{3} y la niebla de ácido sulfúrico.
En el proceso mencionado anteriormente, el polvo
de hidrogenocarbonato sódico se añade al menos uno de los cuatro
conductos de humos, y el conducto de humos al que se añade el polvo,
se selecciona opcionalmente dependiendo del propósito. Para retirar
el componente SO_{3}, se prefiere añadir el agente para retirar un
componente ácido a un conducto de humos antes del desulfurador, y
se prefiere particularmente añadir el agente al tercer conducto de
humos 8. El gas en el conducto de humos se mantiene preferiblemente
a al menos 60ºC.
Adicionalmente, añadiendo el agente para retirar
un componente ácido al segundo conducto de humos 7 entre el
precalentador de aire 2 y el colector de polvo eléctrico 3, puede
suprimirse la caída de polvo ácido, puede suprimirse el fallo de
carga del colector de polvo eléctrico 3, y puede reducirse el
amoniaco. En el caso de suprimir la caída de polvo ácido, se
prefiere añadir el agente para retirar un componente ácido de una
cantidad del 1 al 10% de masa a la cantidad de polvo.
En el caso de retirar el componente SO_{3} del
gas de escape mencionado anteriormente, el polvo de
hidrogenocarbonato sódico se añade en una cantidad preferiblemente
del 0,5 al 5% de la cantidad equivalente, particularmente
preferiblemente de 2 a 4 veces la cantidad equivalente al componente
SO_{3} contenido en el gas. Si es menos de 0,5 la cantidad
equivalente, el componente el componente SO_{3} no puede retirarse
adecuadamente. Sin embargo, el hidrogenocarbonato sódico en la
presente invención tiene una alta eficacia de reacción comparado
por ejemplo con hidróxido de magnesio, y por consiguiente
aproximadamente 5 veces la cantidad equivalente del
hidrogenocarbonato sódico pueden retirar casi completamente el
componente SO_{3}.
Adicionalmente, para dicho proceso, es eficaz
añadir el agente anti-aglutinante para realizar
suavemente la descarga del hidrogenocarbonato sódico desde el
tanque de almacenamiento para suministrar cuantitativamente el
agente para retirar un componente ácido al conducto de humos, y
dispersar suavemente el hidrogenocarbonato sódico en el conducto de
humos. Particularmente la presencia del agente
anti-aglutinante puede suprimir la coagulación del
hidrogenocarbonato sódico, con lo que el hidrogenocarbonato sódico
puede dispersarse bien en el gas. Como resultado, puede mantenerse
una alta eficacia de reacción.
En dicho caso, el agente
anti-aglutinante es preferiblemente partículas finas
que tienen un diámetro de partícula medio de 0,005 a 0,1 \mum.
Cuando las partículas finas que tienen dicho intervalo de tamaño en
partícula medio se añaden como agente
anti-aglutinante, dichas partículas finas se
adhieren a la superficie de las partículas de hidrogenocarbonato
sódico, con lo que puede evitarse la coagulación de las partículas
de hidrogenocarbonato sódico a otras partículas.
\newpage
Adicionalmente, como se ha mencionado
anteriormente, se prefiere sílice como agente
anti-aglutinante contenido en el agente para
retirar un componente ácido, en algunos casos, sílice hidrófila que
tiene una buena dispersabilidad en agua se prefiere
particularmente. Aunque la sílice hidrófoba tiene mayores efectos
para mejorar la fluidez del hidrogenocarbonato sódico que la sílice
hidrófila, en una torre de absorción en un desulfurador de gases de
chimenea en una caldera, por ejemplo, la sílice hidrófoba puede
coagular sobre la superficie del agua existente para formar una
capa sobre la misma, y la capa puede provocar espuma. Como la sílice
tiene hidrofilicidad cuando no se somete a un tratamiento
hidrófobo, particularmente la sílice pirógena que no tiene
tratamiento hidrófobo aplicado a la misma, puede usarse
adecuadamente como agente anti-aglutinante en este
caso.
Por otro lado, en el caso de tratar el gas en
seco, no se dará el problema mencionado anteriormente aunque la
sílice hidrófoba esté contenida como agente
anti-aglutinante. Adicionalmente, como el contenido
de sílice hidrófoba que flota sobre agua después del tratamiento de
gas de escape es pequeño, cuando el agente para retirar un
componente ácido que contiene sílice hidrófoba se usa por ejemplo el
tratamiento del gas de escape en una planta de incineración de
deshechos, el polvo resultante puede tratarse disolviendo en agua.
En dicho caso, los componentes flotantes pueden retirarse por
ejemplo por filtración.
Ahora, la presente invención se describirá con
mayor detalle con referencia a los ejemplos. Sin embargo, debe
entenderse que la presente invención no se restringe de ninguna
manera a dichos ejemplos específicos.
Hidrógeno carbonato sódico que tiene un diámetro
de partícula medio de 92 \mum (fabricado por Asahi Glass Company
Ltd., lo mismo se aplica posteriormente en este documento) se molió
mediante un molino de impacto equipado con un clasificador de aire
(pulverizador ACM modelo ACM10A, fabricado por HOSOKAWA MICRON
CORP.), mientras clasificaba el hidrogenocarbonato sódico
descargado del molino, y devolvía las partículas grandes al molino
de nuevo, para obtener hidrogenocarbonato sódico que tiene un
diámetro de partícula medio de 9 \mum. Mediante esta molienda,
150 kg de hidrogenocarbonato sódico se molieron para que tuvieran el
tamaño de partícula medio mencionado anteriormente en una hora, y
no se empleó retirada de partículas grandes por tamizado.
(Ejemplo
comparativo)
500 kg de hidrogenocarbonato sódico que tiene un
diámetro de partícula medio de 92 \mum se sometieron a molienda
fina durante una hora mediante un molino de púas rotatorio a alta
velocidad (molino Jiyu modelo M-5, fabricado por
Nara Machinery Co., Ltd.) para moler por impulso y repulsión entre
una púa unida a un disco rotatorio a una alta velocidad y una púa
unida al disco fijo, y las partículas grandes se retiraron mediante
un tamiz con una abertura de tamiz de 180 \mum, para obtener
hidrogenocarbonato sódico que tenía un diámetro de partícula medio
de 38 \mum. El rendimiento fue del 83%. Aunque las grandes
partículas pueden devolverse al molino para realizar de nuevo la
molienda, el proceso se complicará comparado con la molienda en el
Ejemplo 1. Adicionalmente, para la clasificación industrial de una
gran cantidad de partículas usando un tamiz, el límite inferior del
tamaño de partícula es de sustancialmente aproximadamente 45 \mum,
y el hidrogenocarbonato sódico que tiene un tamaño de partícula de
como mucho 9 \mum puede obtenerse difícilmente.
(Ejemplo
comparativo)
1000 kg de hidrogenocarbonato sódico que tiene
un diámetro de partícula medio de 92 \mum se sometió a molienda
fina durante 1 hora en un molino de martillo rotatorio a una alta
velocidad (Atomizer modelo c-20, fabricado por Fuji
Paudal Co., Ltd.) para moler mediante un martillo rotatorio a una
alta velocidad, y las partículas grandes se retiraron mediante un
tamiz con una abertura de tamiz de 100 \mum, para obtener
hidrogenocarbonato sódico que tiene un diámetro de partícula medio
de 28 \mum. El rendimiento fue del 8%.
6 kg de hidrogenocarbonato sódico que tiene un
diámetro de partícula medio de 92 \mum se sometieron a molienda
fina durante 1 hora mediante un molino de chorro (molino de chorro
Single Track modelo STJ-200, fabricado por Seishin
Kogyo), para obtener hidrogenocarbonato sódico que tiene un diámetro
de partícula medio de 4 \mum. No se requirió la retirada de
partículas grandes por tamizado, y casi toda la cantidad pudo
obtenerse como un producto.
Hidrogenocarbonato sódico que tiene un diámetro
de partícula medio de 92 \mum se sometió a molienda en húmedo
usando un molino de bolas de alúmina. El molino de bolas era un
molino de bolas de escala experimental que tenía un volumen interno
de 866 cm^{3}, y 430 cm^{3} o 782 g en masa de bolas de alúmina
que tenían diámetros de 10 a 15 mm se pusieron en su interior. 60 g
del hidrogenocarbonato sódico mencionado anteriormente y 200 g de
etanol se pusieron en su interior, y la operación se realizó a 100
rpm durante 24 horas, para obtener una suspensión de un polvo fino
de hidrogenocarbonato sódico. La suspensión obtenida de
hidrogenocarbonato sódico se puso finamente en una cuba de acero
inoxidable, seguido de ventilación secando mediante un secador a
prueba de explosión durante 5 horas, para obtener hidrogenocarbonato
sódico que tiene un diámetro de partícula medio de 8 \mum.
180 g de hidrogenocarbonato sódico que tiene un
diámetro medio de 92 \mum se dispersó en 600 g de
C_{4}F_{9}OCH_{3}, seguido de molienda en húmedo usando un
molino de perlas de agitación para obtener una suspensión de polvo
fino de hidrogenocarbonato sódico. El molino de perlas de agitación
tenía un volumen interno de 1.400 cm^{3}, estaba hecho de
zirconia y tenía 1.120 cm^{3} de volumen aparente de perlas de
zirconia que tenían un diámetro medio de 0,65 mm puestas en su
interior. La pulverización se realizó a 2.500 rpm durante 20
minutos. La suspensión del hidrogenocarbonato sódico se puso
finamente en una cuba de acero inoxidable, seguido de secado por
ventilación en un secador de 40ºC durante 5 horas, para obtener
hidrogenocarbonato sódico que tenía un diámetro de partícula medio
de
1,5 \mum
1,5 \mum
(Ejemplo
comparativo)
Una suspensión de hidrogenocarbonato sódico se
obtuvo de la misma manera que en el Ejemplo 6 excepto que se usaron
perlas de zirconia que tenían un diámetro medio de 0,3 mm, y la
molienda se realizó durante 30 minutos. El secado se realizó de la
misma manera que en el Ejemplo 6, para obtener hidrogenocarbonato
sódico que tenía un diámetro de partícula medio de 0,5 \mum.
Una distribución de poro en el lecho en polvo de
hidrogenocarbonato sódico que tiene un diámetro de partícula medio
de 9 \mum, obtenido en el Ejemplo 1, se midió usando un aparato de
medida de tamaño de poro de tipo de penetración de mercurio
(Micromeritic Poresizer 9310, fabricado por Shimadzu Corp.). Los
resultados se muestran en la Tabla 1 representados mediante los
volúmenes de poros que tienen un diámetro de poro de menos de 0,01
\mum, de 0,01 a 0,1 \mum, de 0,1 a 1 \mum, de 1 a 10 \mum y
por encima de 10 \mum. Adicionalmente, con respecto a este
hidrogenocarbonato sódico, la distribución de tamaño de poros se
midió también mediante un método de absorción de nitrógeno. La
medida del método de absorción de nitrógeno se realizó usando un
aparato de medida de la distribución del tamaño de poro de tipo de
medida de la cantidad de absorción de gas nitrógeno (Bellsoap 28,
fabricado por Nipón Bell). Los resultados se muestran en la Tabla 1
de la misma manera.
En la Tabla 1, el volumen de poros mediante el
método de mercurio es un volumen de poros medido mediante el método
de penetración de mercurio, y el volumen de poros mediante el método
de nitrógeno es un volumen de poros medido mediante el método de
absorción de nitrógeno. Con respecto al volumen de poros mediante el
método de nitrógeno, las partes con los diámetros de poros de al
menos 1 \mum pueden no medirse, y están representadas como
"-" en la Tabla 1. Lo mismo se aplica a la siguiente Tabla
2.
\vskip1.000000\baselineskip
A partir de la Tabla 1, se descubrió que la
mayoría de los poros en este hidrogenocarbonato sódico tenían
diámetros de poro de 1 a 10 \mum medido mediante el método de
penetración de mercurio.
Se confirmó que sustancialmente no había poros
que tuvieran un diámetro de poro de menos de 0,1 \mum que
estuvieran presentes, a partir del volumen de poros por el método
mercurio y el volumen de poros por el método de nitrógeno.
Este hidrogenocarbonato sódico se dejó en un
secador de temperatura constante de 200ºC durante 1 hora para
calcinación, con lo que se obtuvo carbonato sódico que tenía un
diámetro de partícula medio de 9 \mum. Con respecto al carbonato
sódico, la distribución del tamaño de poros se midió de la misma
manera que para el hidrógeno de carbonato sódico mencionado
anteriormente, y los resultados se muestran en la Tabla 2.
A partir de la Tabla 2, se descubrió que la
mayoría de los poros en el carbonato sódico tenían también diámetros
de poro de 1 a 10 \mum. Se confirmó que aunque una pequeña
cantidad de poros que tienen diámetros de poro de 0,1 a 1 \mum
estaban presentes en el carbonato sódico, sustancialmente no había
poros que tuvieran un diámetro de poro de menos de 0,1 \mum
presentes, a partir del volumen de poros por el método de mercurio
y el volumen de poros por el método de nitrógeno.
Adicionalmente, con respecto al
hidrogenocarbonato sódico y el carbonato sódico, las formas de las
partículas se observaron mediante un microscopio electrónico, con
lo que la superficie de las partículas de hidrogenocarbonato sódico
era suave, y la superficie de las partículas de carbonato sódico
tenía partes cóncavas con diámetros internos de un nivel de 1 \mum
a varios \mum.
Después, con respecto a cada uno de los
hidrogenocarbonatos sódicos obtenidos en los Ejemplos de 2 a 7, la
distribución del tamaño de poros se midió de la misma manera que en
el Ejemplo 1. El volumen de poros que tienen diámetro de poros de
0,1 a 1 \mum medido por el método de penetración de mercurio y el
volumen de poros que tienen diámetros de poros de 1 a 10 \mum
medido por el método de penetración de mercurio, se representan
como un volumen de poro A y un volumen de poro B, respectivamente, y
el volumen de poro A y el volumen de poro B solo se muestran en la
Tabla 3. En la Tabla 3, los Ejemplos que incluyen el Ejemplo 1 se
disponen en el orden del diámetro de partícula medio del
hidrogenocarbonato sódico de manera que el más pequeño aparece
primero. Se confirmó que en los hidrogenocarbonatos sódicos
obtenidos en los Ejemplos 2 a 7, sustancialmente no había presentes
poros que tuvieran un diámetro de poro menor de 0,1 \mum, a partir
tanto del volumen de poros por el método de mercurio como el volumen
de poros por el método de nitrógeno.
Después, cada uno de los hidrogenocarbonatos
sódicos obtenidos en los Ejemplos 2 a 7 se dejó a una temperatura
en un secador a temperatura constante a 200ºC de la misma manera que
en el Ejemplo 1, y con respecto al carbonato sódico obtenido, la
distribución de poros se midió de la misma manera que en el Ejemplo
1. Entre los resultados obtenidos, el volumen de poro A y el
volumen de poro B solos se muestran en la Tabla 4. En la Tabla 4,
los ejemplos incluyendo el Ejemplo 1 se disponen en orden de
diámetro de partícula medio del carbonato sódico obtenido a partir
del hidrogenocarbonato sódico de manera que el más pequeño aparece
primero. Se confirmó que en los carbonatos sódicos, sustancialmente
no había presentes poros que tuvieran un diámetro de poro de menos
de 0,1 \mum, a partir tanto del volumen de poros por el método de
mercurio como el volumen de poros por el método de nitrógeno.
Con respecto a cada uno de los
hidrogenocarbonato sódicos después de la molienda obtenida en los
Ejemplos 1 a 7, los rendimientos de absorción de componentes ácidos
se evaluaron de la siguiente manera. 30 g de hidrogenocarbonato
sódico se introdujeron en una tubería de fluororresina (diámetro
interno: 50 mm, longitud: 100 mm) mantenida longitudinalmente y
ambos extremos se sellaron con una tela de fibra de vidrio. El aire
calentado a 200ºC se hizo pasar a través de la tubería desde la
parte inferior hacia la parte superior, a través de la tela de
fibra de vidrio, y antes de que el aire pasara a través de la tela
de fibra de vidrio, se inyectó cloruro de hidrógeno gaseoso al mismo
para obtener una concentración de 600 ppm en volumen.
\newpage
La cantidad total de cloruro de hidrógeno
inyectado era como mucho dos veces el peso de reacción teórico del
cloruro de hidrógeno con el carbonato sódico cuando todo el
hidrogenocarbonato sódico como muestra se convirtió en el carbonato
sódico. El caudal de aire era de 1 m/s para la selección del lecho
de relleno de hidrogenocarbonato sódico. El carbonato sódico se
sacó de la tubería, y la cantidad de carbonato sódico no reaccionado
se obtuvo por valoración de neutralización con ácido clorhídrico 1
N, para obtener la velocidad de absorción de cloruro de hidrógeno.
Los resultados se muestran en la Tabla 5. En la Tabla 5, los
Ejemplos se disponen en orden del diámetro de partícula medio del
hidrogenocarbonato sódico de manera que el más pequeño aparece
primero.
Se consiguió una alta velocidad de retirada del
91% con el agente para retirar un componente ácido en el Ejemplo 1,
mientras que la velocidad de retirada era menor en los Ejemplos 2 y
3. Se estima que en los Ejemplos 2 y 3, comparados con el Ejemplo
1, los poros que tenían diámetros de poro de 0,1 a 1,0 \mum
permanecían, y los poros que tenían diámetros de poro de 1 a 10
\mum no se desarrollaron adecuadamente, con lo que la difusión
del cloruro de hidrógeno gaseoso era la etapa determinante de la
velocidad, y la velocidad de absorción del cloruro de hidrógeno
gaseoso era baja. Prácticamente, se confirmó que las partículas de
los Ejemplos 2 y 3 tenían orificios de 0,1 a 1,0 \mum sobre la
superficie en una forma esponjosa, observado mediante microscopio
de barrido electrónico. Adicionalmente, la baja velocidad de
retirada del cloruro de hidrógeno gas en el Ejemplo 7 se estima que
puede atribuirse al hecho de que el agente para retirar un
componente ácido está en forma de partículas finas que era probable
que coagularan entre sí, dando así uniformidad a la estructura
empaquetada formada en el relleno de la tubería y en consecuencia
el cloruro de hidrógeno gaseoso pasará brevemente por el lecho de
relleno de hidrogenocarbonato sódico.
Al hidrogenocarbonato sódico sometido a molienda
fina en el Ejemplo 1, sílice pirógena hidrófoba que tenía un
diámetro de partícula medio de 0,01 \mum (Leoroseal
MT-10, fabricado por Tokuyama Corp.) como agente
anti-aglutinante, se le añadió con una cantidad del
1,0% más basado en la cantidad total de la mezcla, seguido de
mezcla. La evaluación se realizó mediante un aparato de medida de la
cohesión del lecho en polvo de tipo inclinado (Cohetester, fabricado
por HOSOKAWA MICRON CORP.) usando una celda de dos piezas.
En concreto, la muestra se envasó en una celda
de dos piezas que comprende dos cilindros (diámetro interno: 50 mm,
altura: 20 mm) unido entre sí en las bases, y se aplicó presión a la
misma con una carga de pre-compactación de 8,8 x
10^{3} Pa, para comprimir los lechos en polvo. Un cilindro de la
celda se estiró en una dirección perpendicular a los ejes del
cilindro a una velocidad de 2 mm/min., se aplicó tensión de cizalla
al lecho en polvo en la base, y se midió la resistencia a tracción
a rotura del lecho en polvo. El hidrogenocarbonato sódico al que se
había añadido agente anti-aglutinante tenía una
resistencia a tracción de 0,9 x 10^{2} Pa, mientras que el
hidrogenocarbonato sódico al que no se había añadido agente
anti-aglutinante tenía una resistencia a tracción
de 4,3 x 10^{2} Pa. La resistencia a tracción a rotura medida de
la misma manera con diferentes cantidades de adicción del
anti-aglutinante se muestra en la Tabla 6 mediante
unidades de Pa.
Como el agente anti-aglutinante,
se usaron carbón blanco que tenía un diámetro de partícula medio de
11,8 \mum (Tokusil GU-N, fabricado por Tokuyama
Corp.) y un carbonato de magnesio básico que tenía un diámetro de
partícula medio de 9,6 \mum (fabricado por Asahi Glass Co., Ltd.),
y las resistencias a tracción a rotura del lecho en polvo se
midieron de la misma manera, y los resultados se muestran en la
Tabla 6. Es evidente que la adicción de la sílice pirógena era más
eficaz.
Adicionalmente, 500 kg de cada uno de los
hidrogenocarbonatos sódicos se envasaron en un recipiente flexible,
y las condiciones después de 60 días se observaron, no observándose
coagulación con respecto a los hidrogenocarbonatos sódicos que
tenían el 1% en masa de sílice pirógena añadida a los mismos. Por un
lado, las partes coaguladas dimensionadas en primer lugar se
observaron con respecto a los hidrogenocarbonatos sódicos que no
tenían sílice pirógena añadida a los mismos.
El hidrogenocarbonato sódico que tenía un
diámetro de partícula medio de 8 \mum y el hidrogenocarbonato
sódico que tenía un diámetro de partícula medio de 92 \mum del
Ejemplo 5 se mezclaron con una proporción como se muestra en la
Tabla 7, y la resistencia a tracción a rotura del lecho en polvo se
midió de la misma manera que en el Ejemplo 8. Los resultados se
muestran en la Tabla 7. Medido mediante difracción de láser y
analizador del tamaño de partícula por dispersión, ambas mezclas
tenían dos picos, uno está en el intervalo de 1 a 9 \mum y otro
está en el intervalo de 50 a 200 \mum. La determinación de una
cantidad que pasa un tamiz con un tamaño de malla de 45 \mum se
realiza como se indica a continuación.
Empleando un agitador rotatorio
ro-tap y cinco tamices cuyos diámetros internos son
de 200 mm y cada uno con un tamaño de malla de 250 \mum, 150
\mum, 105 \mum, 75 \mum y 45 \mum, y esos tamices se
superponen en orden de tamaño de malla de manera que el tamaño de
malla más grande se pone encima, 100 g de hidrogenocarbonato sódico
se cargan en el tamiz superior con tamaño de malla de 250 \mum,
después se agita 15 minutos. Con esto se mide la distribución del
tamaño de partícula basado en masa. Mediante esta distribución del
tamaño de partícula, se calcula una cantidad que pasa un tamiz con
tamaño de malla de 45 \mum.
\vskip1.000000\baselineskip
Para confirmar los efectos para retirar un
componente de SO_{3} en un gas por adicción de hidrogenocarbonato
sódico, se realiza un ensayo usando un gas de escape formado por la
combustión de combustible en una caldera. Específicamente, un gas
de escape se trató en el siguiente proceso, y a un conducto de humos
entre un precalentador de aire y un desulfurador, se añadió una
mezcla que comprende el hidrogenocarbonato sódico que tenía un
diámetro de partícula medio de 9 \mum obtenido en el Ejemplo 1,
en una cantidad como se muestra en la Tabla 8 y sílice pirógena
hidrófila que tenía un diámetro de partícula medio de 0,01 \mum
(Leoroseal QS-102, fabricado por Tokuyama Corp.) en
una cantidad del 1% en masa basado en el hidrogenocarbonato sódico,
con agitación por aire. Después, una corriente de humo blanco
(incluyendo humo violeta) debido a la niebla de ácido sulfúrico
descargado desde una chimenea se observó visualmente, y se realizó
la evaluación. En la Tabla 8 se muestra el Ejemplo Comparativo en el
que no se añadió polvo de hidrogenocarbonato sódico.
En la Tabla 8, la cantidad de adicción de
hidrogenocarbonato sódico se representó mediante la proporción
equivalente para SO_{3} contenido en el gas de escape antes de
transportarlo al desulfurador (antes de ponerle en contacto con
vapor de agua para formar la niebla de ácido sulfúrico). La
temperatura del gas en el conducto de humos entre el precalentador
de aire y el desulfurador era de 158ºC.
Proceso: Un gas de escape que tenía una
alta temperatura quemado en la caldera se transportó al
precalentador de aire a través del conducto de humos, para realizar
el intercambio de calor con el aire para combustión, y el gas de
escape se transportó al desulfurador a través del siguiente conducto
de humos para retirar por ejemplo SO_{2} mediante una suspensión
de hidróxido de magnesio, y el gas de escape se transportó a la
chimenea a través del siguiente conducto de humos, y se descargó
desde la chimenea.
La caldera a usar y la composición del gas de
escape fueron las siguientes.
Modelo: caldera Benson de reflujo forzado,
cantidad de evaporación: 83 t/h, temperatura de vapor: 520ºC,
presión de vapor: 13,7 MPa.
O_{2}: 4,5%,
SO_{2}: 1.400 ppm, SO_{3}: 20
ppm.
(Ejemplo
comparativo)
El ensayo se realizó de la misma manera que en
el Ejemplo 10 excepto que se usó el hidrogenocarbonato sódico que
tenía un diámetro de partícula medio de 26 \mum en lugar del
hidrogenocarbonato sódico que tenía un diámetro de partícula medio
de 9 \mum. Los resultados se muestran en la Tabla 9.
El agente para retirar un componente ácido de la
presente invención puede usarse eficazmente industrialmente para
retirar componentes ácidos, particularmente un componente de cloruro
de hidrógeno y un componente de SO_{3}, en un gas de escape. En
la presente invención, la reactividad del agente para retirar un
componente ácido con cloruro de hidrógeno gaseoso o el componente
SO_{3} es excelente, y por consiguiente el cloruro de hidrógeno
gaseoso o el componente de SO_{3} puede retirarse adecuadamente
por absorción con una pequeña cantidad del agente para retirar un
componente ácido. Adicionalmente, el cloruro sódico como un producto
de reacción o carbonato sódico no reaccionado es soluble en agua,
con lo que el polvo después de la retirada de los componentes
ácidos en el gas de escape pueden separarse y retirarse del cloruro
sódico, disolviendo el polvo en agua de manera que los metales
pesados se depositan selectivamente en forma de hidróxidos, sulfuros
o carbonatos, o por intercambio de iones. En consecuencia, la
cantidad de residuo puede reducirse significativamente.
En concreto, el agente para retirar un
componente ácido de la presente invención puede retirar eficazmente
componentes ácidos en un gas de escape descargado por ejemplo a
partir de una planta de incineración de residuos, particularmente
cloruro de hidrógeno o un componente de SO_{3} contenido en la
combustión de un gas de escape desde una caldera, y reducir el
residuo quemado o el humo violeta gaseoso a generar, y puede reducir
significativamente la carga sobre el medio ambiente.
Claims (14)
1. Un agente para retirar un componente ácido
que comprende polvo de hidrogenocarbonato sódico que tiene un
diámetro de partícula medio basado en volumen de 1 a 9 \mum medido
mediante difracción de láser y un método de dispersión, en el que
el polvo de hidrogenocarbonato sódico tiene una distribución del
tamaño de poro medida por el método de penetración de mercurio, en
el que el volumen de poros que tienen diámetros de poro dentro de un
intervalo de 1 a 10 \mum es de al menos 0,4 cm^{3}/g.
2. El agente para retirar un componente ácido de
acuerdo con la reivindicación 1, en el que el hidrogenocarbonato
sódico es tal que cuando se calcina a 200ºC durante 1 hora, el polvo
de carbonato sódico tiene una distribución de tamaño de poro medido
por el método de penetración de mercurio, en el que el volumen de
poros que tienen diámetros de poros dentro de un intervalo de 1 a 10
\mum es al menos 0,4 cm^{3}/g.
3. El agente para retirar un componente ácido de
acuerdo con la reivindicación 1 o 2 que comprende hidrogenocarbonato
sódico que tiene dos picos dentro de los intervalos de 1 a 9 \mum
y de 50 a 200 \mum en una distribución del tamaño de partícula
medio basado en volumen medido por difracción de láser y método de
dispersión, y que tiene una masa de partículas con tamaños de
partícula mayores de 45 \mum del 10 al 30% basado en la masa total
medida por el método de tamizado.
4. El agente para retirar un componente ácido de
acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que contiene un agente
anti-aglutinante.
5. El agente para retirar un componente ácido de
acuerdo con la reivindicación 4 en el que el agente
anti-aglutinante es sílice.
6. El agente para retirar un componente ácido de
acuerdo con la reivindicación 4, en el que el agente para retirar un
componente ácido contiene sílice hidrófila como agente
anti-aglutinante.
7. El agente para retirar un componente ácido de
acuerdo con la reivindicación 4, en el que el agente para retirar un
componente ácido contiene sílice hidrófoba como agente
anti-aglutinante.
8. El agente para retirar un componente ácido de
acuerdo con la reivindicación 7 para retirar componentes ácidos en
un gas de escape en una planta de incineración de residuos.
9. El agente para retirar un componente ácido de
acuerdo con la reivindicación 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 u 8, en el que
los componentes ácidos a retirar son cloruro de hidrógeno y/o un
componente de SO_{3}.
10. Un método para producir el agente para
retirar un componente ácido como se ha definido en una de la
reivindicaciones 1 a 9, que comprende moler hidrogenocarbonato
sódico mediante un molino de tipo impacto equipado con un
clasificador de aire, mientras se clasifican las partículas
descargadas desde el molino y se devuelven las partículas grandes al
molino.
11. Un método para producir el agente para
retirar un componente ácido como se ha definido en una de las
reivindicaciones 1 a 9, que comprende moler hidrogenocarbonato
sódico mediante un molino de chorro.
12. Un método para producir el agente para
retirar un componente ácido como se ha definido en una de las
reivindicaciones 1 a 9, que comprende dispersar hidrogenocarbonato
sódico en un líquido que no disuelve sustancialmente nada de
hidrogenocarbonato sódico para obtener una suspensión, sometiendo
dicha suspensión a molido en húmedo en un molino de perlas de
agitación o un molino de bolas y separando el hidrogenocarbonato
sódico resultante, seguido de secado.
13. Un método para retirar componentes ácidos en
un gas, que comprende dispersar el agente para retirar un
componente ácido como se ha definido en la reivindicación 1, 2, 3,
4, 5, 6, 7, 8 ó 9, en un gas a tratar, seguido de la recogida
mediante un filtro de bolsa.
14. Un método para retirar componentes ácidos en
un gas, que comprende añadir el agente para retirar un componente
ácido como se ha definido en la reivindicación 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
8 ó 9, a un gas a al menos 60ºC que contiene un componente de
SO_{3}, para retirar el componente de SO_{3} en el gas.
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