ES2361299T3 - Procedimiento y dispositivo para la separación de dióxido sulfuroso de un gas. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la separación del dióxido sulfuroso de un gas (4, 504, 604) por medio de un líquido acuoso de absorción (8, 508, 608); procedimiento éste en el que el gas (4, 504, 604) se hace pasar en el sentido ascendente por una placa horizontal perforada (20, 520, 620) en la cual está prevista una capa fluida (24) del líquido de absorción (, 508, 608), y este procedimiento está caracterizado porque el líquido de absorción (8, 508, 608) es conducido sobre la placa perforada (20, 520, 620) desde una zona de entrada (14, 514, 614) hasta una zona de salida (28, 528, 628), en la que el líquido de absorción (8, 508, 608) es recogido para ser obligado a fluir en el sentido descendente hasta un depósito (6, 506, 606) para el líquido de absorción (8, 508, 608); el gas (4, 504, 604) es conducido, en primer lugar, por una zona de contacto (44) en la que el mismo es puesto en contacto con el líquido de absorción (8, 508, 608) que desde la zona de salida (28, 528, 628) fluye en el sentido descendente hasta el depósito (6, 506, 606) y, a continuación, el gas (4, 504, 604) es conducido en el sentido ascendente a través de la placa perforada (20, 520, 620) así como por la capa fluida (24) que en ésta última está prevista para la separación del dióxido sulfuroso.
Description
Procedimiento y dispositivo para la separación
de dióxido sulfuroso de un gas.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la separación del dióxido sulfuroso de un gas por
medio de un líquido acuoso de absorción; procedimiento éste en el
cual el gas es conducido hacia arriba a través de una placa
perforada que es principalmente horizontal y en la que se encuentra
una capa fluida del líquido de absorción.
La presente invención se refiere, asimismo, a un
dispositivo para la separación del dióxido sulfuroso de un gas por
medio de un líquido acuoso de absorción; dispositivo éste que
comprende lo siguiente: Una entrada para el gas que contiene el
dióxido sulfuroso así como una salida para el gas del cual ha sido
separado el dióxido sulfuroso; una placa perforada que es
principalmente horizontal y la cual está situada entre la entrada y
la salida, y la misma está prevista para permitir que el gas con
contenido en dióxido sulfuro pueda pasar desde abajo para sostener
por la cara superior de la placa una capa fluida del líquido de
absorción; un recipiente para el líquido de absorción; por lo menos
un conducto de entrada que comunica este recipiente con la cara
superior de la placa perforada; como asimismo comprende este
dispositivo por lo menos un medio para conducir el líquido de
absorción desde el recipiente y a través del conducto de entrada
hasta la cara superior de la placa perforada así como a lo largo de
esta placa.
El dióxido sulfuroso es un gas que se forma por
la oxidación de materiales que contienen azufre como son, por
ejemplo, el carbón; el petróleo; el gas natural; unos desperdicios,
tanto industriales como domésticos; la turba, etc. etc. El dióxido
sulfuroso se puede formar también en base a un producto residual en
los procesos químicos como son, por ejemplo, los procesos
metalúrgicos. Normalmente, no es permitido emitir grandes cantidades
de dióxido sulfuroso hacia la atmósfera, lo cual significa que se
hace necesario algún tipo de depuración. Un ejemplo de ello consiste
en la depuración de los gases de escape en las centrales de energía
así como en otras plantas de combustión. El gas de escape, que se
forma por la combustión en las plantas de esta clase, es normalmente
depurado, entre otras maneras también mediante la absorción del
dióxido sulfuroso dentro de un líquido de absorción. Este líquido de
absorción puede contener, por ejemplo, agua así como una ó bien
varias de las sustancias como son la cal viva, la piedra caliza, la
dolomita; una solución de hidróxido sódico así como unas sustancias
similares que sean apropiadas para la absorción del dióxido
sulfuroso. Los gases de escape pueden ser depurados, por ejemplo,
dentro de una torre rodadora, según lo revelado en la Patente
Europea Núm. EP 0 162 536, ó bien por medio de una bandeja
perforada, según lo revelado en la Patente Núm. 5 246 471 de los
Estados Unidos. Sin embargo, se ha puesto de manifiesto que estos
dispositivos para la depuración de gases, en particular de los gases
de escape, consumen una gran cantidad de energía cuando unas
elevadas cantidades del líquido de absorción han de ser bombeadas a
una presión relativamente alta.
Las Patentes Núms. 4 099 925, 5 660 616 y 4 239
515 de los Estados Unidos así como la Patente Internacional Núm. WO
96/00 122 describen unos aparatos de depuración con un reducido
consumo en energía. El gas de escape es conducido hacia arriba a
través de una placa perforada sobre la cual está prevista una capa
fluida de un líquido de absorción.
Si el gas de escape no está saturado de vapor de
agua, el agua se evaporará del líquido de absorción y puede así ser
añadida al gas de escape durante el proceso de depuración. Se ha
descubierto que esta evaporación se produce parcialmente al pasar el
gas de escape por la placa perforada. Un problema consiste, sin
embargo, en el hecho de que unas sustancias - como, por ejemplo, la
cal viva, la piedra caliza, el yeso, el sulfito cálcico, el sulfato
sódico, etc., etc., que se encuentran de forma disuelta ó suspendida
dentro del líquido de absorción - tienen la tendencia de evaporarse
y ser precipitadas en la cara inferior de la placa perforada así
como dentro de los agujeros de la misma. Esto hace que se incremente
la caída de presión a través de la placa perforada y se produce una
variación en la caída de presión por todo el área de esta placa.
Esto tiene por resultado un incrementado consumo de energía, a causa
de la caída de presión, al igual que una más reducida absorción del
dióxido sulfuroso, debido a la desigual distribución del gas de
escape dentro de la capa del líquido de absorción sobre la placa
perforada. La solución de este problema según el anterior estado de
la técnica consiste en disponer, por delante del aparato de
depuración con la placa perforada, un refrigerador en la forma de
una separada torre rodadora, por ejemplo, del tipo revelado en la
Patente Núm. 5 753 012 de los Estados Unidos. Hacia el interior de
la separada torre rodadora - a la que se introduce, en primer lugar,
el gas de escape - es inyectado un líquido acuoso en la misma
relación (también denominada ratio L/G = líquido/gas) como la
existente entre el flujo del líquido de absorción y el flujo del gas
de escape, por regla general de aproximadamente 0,2 hasta 1 litro de
líquido por m^{3} de gas de escape, así como a una presión que es
tan elevada que el líquido sea pulverizado y pueda saturar el gas de
escape con vapor de agua. Una vez saturado el gas de escape con el
vapor de agua, el primero puede ser pasado a través de la placa
perforada sin correr el riesgo de que se precipiten unas sustancias
sólidas. Una separada torre rociadora representa, sin embargo, una
solución complicada que, además, consumo mucha energía, aparte de
comprender bombas, tuberías, depósitos, sistemas de control así como
ta propia torre separada. Además, al ser empleada una torre
rociadora de este tipo, se pueden formar unas partículas
semi-secas que se adhieren en la cara inferior de la
placa perforada. Por consiguiente, algunas veces se hace necesario
prever un sistema para un lavado intermitente de la cara inferior de
esta placa perforada.
Por este motivo, la presente invención tiene el
objeto de proporcionar un más eficiente procedimiento para la
separación del dióxido sulfuroso según el cual puedan ser eliminados
ó ser reducidos en gran medida los inconvenientes anteriormente
mencionados en relación con el estado anterior de la técnica.
De acuerdo con la presente invención, este
objeto es conseguido por medio de un procedimiento que es del tipo
mencionado al principio, y el mismo está caracterizado por el hecho
de que el líquido de absorción es conducido sobre la placa
perforada, desde una zona de entrada hasta una zona de salida en la
que el líquido de absorción es acumulado para ser obligado a pasar
en el sentido descendente hacia un recipiente para el líquido de
absorción, mientras que el gas es conducido, en primer lugar, a
través de una zona de contacto dentro de la cual el mismo es puesto
en contacto con el líquido de absorción que desde la zona de salida
fluye hacia abajo hasta el recipiente y, a continuación, el gas se
hace pasar hacia arriba, a través de la placa perforada y de la capa
fluida, prevista en la placa para la separación del dióxido
sulfuroso. Dentro de la zona de contacto, el gas es saturado
sustancialmente con vapor de agua, con lo cual se reduce el riesgo
de una precipitación sobre la placa perforada. Esta zona de contacto
permite también la absorción del dióxido sulfuroso. Al tener lugar
la absorción del dióxido sulfuroso en las dos fases - es decir,
dentro de la zona de contacto, en primer lugar, y después en la capa
de líquido de absorción, prevista sobre la placa perforada - será
mejorada la absorción total del dióxido sulfuroso. Teniendo en
cuenta que el líquido de absorción fluye primero sobre la placa
perforada para luego alcanzar la zona de contacto, queda
proporcionada una contra-corriente que favorece la
absorción.
Según una preferida forma de realización es así
que al líquido de absorción es añadido un agente absorbente elegido
entre la cal viva, la piedra caliza ó entre unas suspensiones de
éstas. La cal viva y la piedra caliza son unos convenientes agentes
absorbentes desde el punto de vista económico, habida cuenta de que
el dióxido sulfuroso ha de ser separado dentro de un gran flujo de
gas de escape. Un líquido de absorción, que contiene la cal viva ó
la piedra caliza, es presentado en forma de una suspensión de
sustancias sólidas, debido a la limitada solubilidad de los
componentes incluidos como son la piedra caliza, el yeso y el
sulfito cálcico. Según el procedimiento de la presente invención
existe ahora un menor riesgo de que las sustancias sólidas dentro de
la referida suspensión se puedan adherir en la placa perforada y
originen así un atascamiento en la misma.
La superficie del líquido de absorción dentro
del recipiente está situada, de una manera conveniente, a un nivel
que se encuentra por debajo de la zona de contacto, y entre la
superficie del líquido de absorción y la zona de salida queda
proporcionado un conducto de paso a través del cual es conducido el
gas, mientras que un parámetro - representativo del nivel de la
superficie del líquido de absorción y, por consiguiente, de la
altura de este conducto de paso - está siendo controlado de tal
manera que la velocidad media del gas dentro de este conducto de
paso esté dentro de la gama de 5 hasta 35 mtrs/seg. Se ha
descubierto que dentro de esta gama se pueden conseguir una más
reducida caída de presión así como un buen contacto entre el gas y
el líquido de absorción y, por lo tanto, un grado satisfactorio de
la saturación en relación con el contenido de agua del gas. Por
regularse la altura de este conducto de paso existe la posibilidad
de mantener, al variar el flujo del gas, la velocidad del gas dentro
de la gama deseada.
Según una preferida forma de realización resulta
que la zona de salida comprende una caja de salida con por lo menos
un medio de distribución para distribuir dentro de la zona de
contacto el líquido, que fluye desde la zona de salida hacia el
recipiente, y la relación entre la presión hidrostática dentro de la
caja de salida y la presión diferencial dentro del gas - entre un
primer punto, situado inmediatamente antes de la zona de contacto, y
un segundo punto situado por encima de la capa fluyente del líquido
de absorción en la placa perforada - es controlada de tal modo que
la referida presión hidrostática sea mayor que la mencionada presión
diferencial dentro del gas. Con ello queda asegurado que el gas no
podrá fluir hacia el interior de la caja de salida y que el líquido
fluya del medio de distribución hacia fuera y entra así en contacto
con el gas dentro de la zona de contacto. Se prefiere aún más que la
referida relación entre la presión hidrostática y la mencionada
presión diferencial dentro del gas sea controlada de tal manera que
el líquido de absorción, que sale del medio de distribución, tenga
una velocidad de 0,2 hasta 3 mtrs/seg. Al tener el líquido de
absorción esta velocidad, se puede conseguir un más eficiente
contacto entre el gas y el líquido de absorción dentro de la zona de
contacto. La presión hidrostática, necesaria para conseguir estas
velocidades, es relativamente reducida, lo cual redunda en un bajo
consumo de energía. Esto es debido a que una elevada presión
hidrostática dentro de la caja de salida surte el efecto de poder
conseguir una mayor altura de elevación para el líquido de absorción
que ha de ser retornado desde el recipiente hasta la zona de
entrada.
Según otra preferida forma para la realización
es así que el gas no será saturado antes de ser el mismo introducido
en la zona de contacto y que este gas está siendo sustancialmente
saturado de vapor de agua al entrar el mismo - dentro de la zona de
contacto - en contacto con el líquido de absorción que fluye en el
sentido descendente. Esta saturación con el vapor de agua reduce
considerablemente el riesgo de que cualquiera de las sustancias, que
están disueltas ó suspendidas dentro del líquido de absorción, pueda
ser precipitada por la cara inferior de la placa perforada y pueda
originar así problemas de una incrementada caída de presión en la
placa perforada.
Otro objeto de la presente invención consiste en
proporcionar un dispositivo sencillo para la separación del dióxido
sulfuroso; dispositivo éste con cual sean eliminados ó reducidos de
una manera considerable los inconvenientes relacionados con el
anterior estado de la técnica. De acuerdo con la presente Invención,
este objeto es conseguido por medio de un dispositivo que es del
tipo mencionado al principio y que está caracterizado por el hecho
de que el mismo comprende también por lo menos una caja de salida
para la acumulación del líquido de absorción que fluye por encima de
la placa perforada, como asimismo comprende este dispositivo por lo
menos un medio de distribución que está previsto para que el gas,
que es aportado al dispositivo a través de su entrada, pueda entrar
en contacto con el líquido - que fluye desde la caja de salida hasta
el recipiente - antes de que el gas pueda pasar por la placa
perforada.
De una manera conveniente, este medio de
distribución comprende por lo menos una tobera. Las toberas, que
pueden estar diseñadas de distintas formas, son muchas veces
apropiadas para producir un chorro del líquido de absorción, del
cual la mayor parte alcanza el recipiente mientras que una parte más
pequeña del chorro está siendo arrastrada por el gas, produciendo el
líquido de absorción un buen contacto con el gas. La mayoría de los
tipos de toberas están diseñadas para facilitar una más reducida
caída de presión así como una buena distribución del líquido y un
menor riesgo de atascamiento. Es sobre todo preferible que las
dimensiones características de las toberas - como, por ejemplo, el
más pequeño diámetro del agujero ó la más reducida anchura del
espacio intermedio - sean de 1 hasta 8 cms. Estos tamaños de las
toberas tienen por resultado una buena distribución, una más
reducida caída de presión así como un apropiado tamaño de las
pequeñas gotas que se forman por el contacto con el líquido de
absorción. Por el mencionado contacto con el líquido de absorción,
las pequeñas gotas adquieren unos tamaños que están dentro de una
amplia gama. Esta gama de tamaños puede abarcar cierta cantidad de
pequeñas gotas, que se evaporan rápidamente al entrar las mismas en
contacto con un gas que no se encuentra saturado de vapor de agua.
Sin embargo, la mayor parte del líquido no será arrastrada por el
gas, sino la misma cae hacia el interior del recipiente.
La caja de salida comprende, convenientemente,
un fondo que está situado por debajo del nivel de la cara superior
de la placa perforada. Un fondo, situado de este modo, facilita de
una manera eficiente una presión hidrostática que es lo
suficientemente elevada para poder conseguir la deseada velocidad
del líquido a partir del medio de distribución.
Según una preferida forma para la realización
resulta que la superficie del líquido dentro del recipiente se
encuentra por debajo de la caja de salida, y así queda proporcionado
un conducto de paso entre la superficie del líquido de absorción y
la caja de salida. Esta forma de realización permite efectuar una
variación en este conducto de paso por modificarse el nivel de la
superficie del líquido de absorción dentro del recipiente. Al mismo
tiempo es conseguido un conveniente dispositivo acumulador con el
que el líquido de absorción, que ha atravesado el referido conducto
de paso, será acumulado fácilmente dentro del recipiente. La
superficie del líquido de absorción, en conjunto con el líquido de
absorción, que fluye desde el medio de distribución hacia, abajo,
proporcionan un eficiente sellado del conducto de paso, el cual
reduce el riesgo de que el gas pueda pasar por éste último sin
entrar en contacto con el líquido de absorción. Sobre todo es
preferible que la superficie del líquido de absorción dentro del
recipiente se extienda por debajo de principalmente toda la placa
perforada. Esto tiene la ventaja de que dentro del recipiente se
pueden acumular tanto el líquido de absorción, que fluye a partir
del medio de distribución, como el líquido de absorción que a través
de los agujeros de la placa perforada puede fluir hacia abajo. Sobre
todo al estar el flujo del gas más pequeño que el flujo para el cual
ha sido diseñado el dispositivo, resulta que una parte considerable
de la capa, que es fluida sobre la placa perforada, fluirá a través
de los agujeros de la placa perforada hacia abajo. Al extenderse la
superficie del líquido dentro del recipiente por debajo de la
superficie de la placa perforada en su conjunto, todo el líquido de
absorción, que a través del medio de distribución y de los agujeros
de la placa perforada fluye hacia abajo, será de este modo recogido
dentro del recipiente, y esto sin que sea necesario ningún medio
auxiliar como pueden ser unas bombas y sus tuberías.
Según un preferida forma para la realización es
así que un borde rebosador se encuentra dispuesto entre la placa
perforada y la caja de salida. Este borde rebosador proporciona un
determinado y más pequeño grosor de la capa que es fluida sobre la
placa perforada. Esto es especialmente conveniente en el caso de un
más reducido flujo de gas habida cuenta de que, sin este borde
rebosadero, existiría el peligro de que la caja de salida pudiera
desviar toda esta capa fluida.
De acuerdo con otra preferida forma para la
realización resulta que la caja de salida comprende un medio de
control - como, por ejemplo, unas placas de orificios - para regular
la velocidad del flujo de líquido que pasa a través del medio de
distribución. Este medio de control puede ser empleado para regular
la función de la caja de salida con respecto al modo de operación de
la corriente, de tal manera que a las distintas velocidades de flujo
del gas pueda ser conseguido el más eficiente funcionamiento del
dispositivo.
El referido medio para aportar el líquido de
absorción a la cara superior de la placa perforada comprende, de
forma preferente, una bomba de tipo mamut. Esta bomba mamut permite
el transporte del líquido de absorción así como, simultáneamente, la
oxidación de cualquier sustancia oxidable - como, por ejemplo, los
sulfitos -que se pueda presentar dentro del líquido. Una ventaja
especial de la bomba mamut en el dispositivo según la presente
invención consiste en el hecho de que, al tratarse de un mayor flujo
de gas, dentro del conducto de paso es normalmente necesaria una
elevada altura así como, al mismo tiempo, un alto grado de oxidación
de sulfitos. Las características de la bomba mamut proporcionan,
asimismo, una gran capacidad de oxidación a un mayor flujo del
líquido de absorción, la cual es necesaria para conseguir una
elevada altura dentro del conducto de paso.
Para ventilar el líquido de absorción, una zona
de ventilación está dispuesta, de una manera conveniente, entre la
placa perforada y el medio de distribución. La ventilación conduce a
un aumento en la densidad del líquido de absorción, lo cual
incrementa la presión hidrostática dentro de la caja de salida. Una
incrementada presión hidrostática puede ser aprovechada para
aumentar la velocidad del líquido a través del medio de
distribución. Gracias a la ventilación existe, asimismo, la
posibilidad de reducir la profundidad de la caja de salida a una
presión hidrostática constante.
A continuación, la presente invención está
descrita con más detalles a través de un número de formas de
realización y con referencia a los planos adjuntos, en los
cuales:
La Figura 1 muestra una esquematizada vista
lateral de sección del dispositivo de la presente invención;
La Figura 2 indica, a escala de aumento, la
vista lateral de sección de aquella parte del dispositivo, la que en
la Figura 1 está marcada con II;
La Figura 3a muestra la vista en planta del
fondo de una caja de salida, indicada en las Figuras 1 y 2;
La Figura 3b indica la vista en planta de una
forma de realización alternativa para el fondo indicado en la Figura
3a;
La Figura 4a muestra la vista lateral de sección
de una caja de salida provista de un borde rebosadero;
La Figura 4b indica la vista en planta del fondo
que está indicado en la Figura 3a y el cual está provisto de una
placa de orificios;
La Figura 5a muestra la vista lateral de sección
de una forma de realización de la presente invención en forma de un
dispositivo circular;
La Figura 5b indica la vista en planta del
dispositivo indicado en la Figura 5a, la cual está realizada en
sección a lo largo de la línea V-V;
La Figura 6a muestra la vista lateral de sección
de todavía otra forma de realización de la presente invención en
forma de otro dispositivo circular; mientras que
La Figura 6b indica la vista en planta del
dispositivo indicado en la Figura 6a, la cual está realizada en
sección a lo largo de la línea VI-VI.
La Figura 1 muestra un dispositivo 1 conforme a
la presente invención. Este dispositivo 1 comprende una entrada 2
para el gas de escape 4 procedente de una caldera (no indicada). La
parte inferior del dispositivo 1 constituye un depósito 6 que está
previsto para contener un líquido de absorción 8. Este dispositivo 1
comprende también una bomba de tipo mamut 10 para conducir el
líquido de absorción 8 desde el depósito 6 y a través de un conducto
de entrada 12 hacia una zona de entrada 14. La bomba mamut 10 se
compone de un tubo 16 que transporta un aire comprimido desde el
recipiente de aire comprimido (no indicado), como asimismo comprende
esta bomba un determinado número de toberas de aire comprimido 18
para distribuir el aire comprimido dentro del líquido de absorción
8. La zona de entrada 14 se comunica con una placa perforada 20*
Esta placa perforada 20 está prevista para sostener por su cara
superior 22 una capa 24 del líquido de absorción 8, la cual fluye
sobre la capa superior 22. La placa perforada 20 comprende una
cantidad de agujeros 26 que están distribuidos de manera uniforme y
a través de los mismos pueden pasar los gases de escape 4. La
proyección de toda la superficie horizontal de la placa perforada 20
se encuentra dentro de las paredes del depósito 6 y de tal modo que
el líquido de absorción 8, que gotea por los agujeros 26 de la placa
perforada 20 hacia abajo, pueda ser eficientemente recogido dentro
del depósito 6. El dispositivo 1 comprende, además, una zona de
salida 28 que se comunica con la cara superior 22 de la placa
perforada 20. Esta zona de salida 28 se encuentra situada por un
extremo de la placa perforada 20, en frente de la zona de entrada
14, así como a una distancia L desde la zona de entrada 14. La zona
de salida 28 comprende una caja de salida 30 para recoger el líquido
de absorción 8 que fluye en forma de la capa 24 sobre la placa
perforada 20. Esta caja de salida 30 tiene un fondo 32 que está
equipado con un medio de distribución en forma de las toberas 34.
Entre el fondo 32 de la caja de salida 30 y la superficie 36 del
líquido de absorción dentro del depósito 6 existe un conducto de
paso que tiene forma de un espacio intermedio 38 y por el cual
pueden pasar los gases de escape 4. El gas 40, que ya ha pasado por
el dispositivo 1, es conducido por una salida 42 para gas a efectos
de un tratamiento posterior (no indicado) que puede comprender, por
ejemplo, la separación de pequeñas gotas del gas así como el
recalentamiento del gas a una temperatura por encima de la
temperatura de saturación para el vapor de agua. El líquido de
absorción 8 consiste principalmente en una mezcla de agua, de piedra
caliza - que es aportada al depósito desde un recipiente (no
indicado) de una suspensión de piedra caliza - de yeso y del sulfito
cálcico que se forma al separarse el dióxido sulfuroso del gas de
escape 4. El líquido de absorción 8 puede ser preparado, por
ejemplo, en la manera descrita en la Patente Internacional Núm. WO
96/00122.
Por consiguiente, y de acuerdo con el
procedimiento de la presente invención, un gas de escape 4 es
conducido por el conducto de entrada 2 hacia el espacio intermedio
38. Dentro de este el espacio intermedio 38, el líquido de absorción
8 es añadido a través de las toberas 34. A continuación, el líquido
de absorción 8 es puesto en contacto con el gas de escape 4 para ser
mezclado con el mismo, por lo cual se constituye una zona de
contacto 44. Dentro de esta zona de contacto 44, el líquido de
absorción 8 se evapora parcialmente, y el gas de escape 4 queda
sustancialmente saturado con el vapor de agua. Por lo tanto, al ser
el gas de escape 4 dentro de la zona de contacto 44 puesto en
contacto con principalmente toda la cantidad del líquido de
absorción 8, que fluye por la cara superior 22 de la placa perforada
20, en el gas es obtenido un grado satisfactorio de saturación.
Después, el gas de escape 4 es transportado ulteriormente hacia un
espacio 46, situado entre la superficie 36 del líquido de absorción
y la placa perforada 20. El gas de escape 4, que tras su paso por el
espacio intermedio 38 se encuentra sustancialmente saturado,
contiene también unas pequeñas gotas del líquido de absorción 8, las
cuales son arrastradas desde la zona de contacto 44. Estas
arrastradas pequeñas gotas producirán sobre la cara inferior 47 de
la placa perforada un efecto de barrido que reduce el riesgo de una
precipitación de sustancias sólidas, tanto sobre la cara inferior 47
de la placa perforada 20 como dentro de los agujeros 26.
Seguidamente, el gas de escape 4 se hace pasar por los agujeros 26
en la placa perforada 20, y este gas es dispersado al entrar el
mismo en contacto con la capa fluida 24 del líquido de absorción 8
en la cara superior 22 de la placa perforada 20, siendo separado del
gas de escape 4 el dióxido sulfuroso que está disuelto dentro del
líquido de absorción 8. A continuación, el gas 40, del cual ya ha
sido separado el dióxido sulfuroso, sale del dispositivo a través de
la salida de gas 42.
Las burbujas de aire comprimido, formadas por
las toberas 18 de la bomba mamut 10, reducen la densidad del líquido
de absorción 8 dentro del conducto de entrada 12. Por lo tanto, el
líquido de absorción 8 fluirá en el sentido ascendente dentro del
conducto de entrada 12 y alcanza la zona de entrada 14 para fluir
sobre la cara superior 22 de la placa perforada 20; lugar éste en el
que este líquido absorbe el dióxido sulfuroso del gas de escape 4.
Durante la absorción del dióxido sulfuroso se forman dentro del
líquido de absorción 8 unos iones de sulfito. Una elevada
concentración de estos iones de sulfito no es conveniente, teniendo
en cuenta que con ello se incrementa el riesgo de una precipitación
así como de la incrustación del sulfito cálcico. A la vista de que
la bomba mamut 10 aporta el aire, dentro del conducto de entrada 12
tendrá lugar una fuerte oxidación de los iones de sulfito, al mismo
tiempo que el líquido de absorción 8 está siendo transportado hacia
arriba. Si se hace necesaria una oxidación ulterior, en la cercanía
del fondo del depósito 6 puede estar instalado un dispositivo de
oxidación 48 que es alimentado con el aire comprimido procedente de
un recipiente de aire comprimido (no indicado). Una vez que el
líquido de absorción 8 haya inundado por completo la placa perforada
20, el mismo es conducido hacia la zona de salida 28. Dentro de esta
zona de salida 28 no se hace entrar ninguna burbuja del gas de.
escape 4 en el líquido de absorción 8, por lo que el líquido de
absorción 8 puede ser ventilado en mayor ó menor grado, lo cual
impone un incremento en su densidad. El líquido de absorción es
recogido dentro de la caja de salida 30, y el mismo fluye luego de
las toberas 34 hacia fuera para entrar en contacto con el gas de
escape 4 así como para ser evaporado parcialmente. Aquella parte del
líquido de absorción 8, la cual no se ha evaporado y la que sale de
las toberas 34, choca con la superficie líquida 36 y se mezcla con
el líquido de absorción dentro del depósito 6.
Como consecuencia, el líquido de absorción 8
será conducido por encima de la cara superior 22 de la placa
perforada 20 para luego ser retornado, a través de la zona de
contacto 44, al depósito 6 y ser tratado con aire a efectos de la
oxidación de sulfitos, antes de que este líquido de absorción sea
conducido de nuevo hacia la cara superior 22 de la placa perforada
20. Por consiguiente, queda proporcionado un proceso de
contra-corriente con el que el líquido de absorción
8 -que en la cara superior 22 de la placa perforada 20 acaba de
absorber el dióxido sulfuroso y, por lo tanto, ya ha entrado en
contacto con el gas depurado 40 - es conducido hacia la zona de
contacto 44 dentro de la cual el mismo entra en contacto con el gas
de escape sin depurar 4. Teniendo en cuenta que el gas de escape
no-depurado 4 contiene unas mayores cantidades del
dióxido sulfuroso que el gas ya depurado 40, también dentro de la
zona de contacto 44 se produce una considerable absorción adicional
del dióxido sulfuroso, debido a este proceso de la
contra-corriente, y esto a pesar del hecho de que el
líquido de absorción 8 ya había absorbido grandes cantidades de
dióxido sulfuroso en la placa perforada 20. Por consiguiente, este
proceso de la contra-corriente tiene por resultado
que el dispositivo 1 tenga así una mayor capacidad para la absorción
del dióxido sulfuroso, en comparación con el estado anterior de la
técnica así como cuando unas cantidades comparables del líquido de
absorción fluyan sobre la placa perforada 20.
La Figura 2 indica, a escala de aumento, aquella
parte de la Figura 1, la cual está marcada con II. Tal como puede
ser apreciado, el gas de escape 4 incidirá en la superficie 36 del
líquido y el mismo forma una superficie 50 que se extiende hacia
abajo, en la cercanía de la entrada 2 para el gas de escape 4. La
aparición exacta de esta superficie varía en función de la velocidad
del flujo del gas 4 así como del diseño exacto del dispositivo 1 y,
por lo tanto, la presentación de la superficie 50, indicada en la
Figura 2, ha de ser considerada como un ejemplo esquematizado. El
gas de escape 4 también Incidirá en un flujo 35 del líquido de
absorción 8, el cual sale de las toberas 34, de tal manera que este
flujo 35 ya no es vertical sino será desviado por su parte superior.
Para el flujo 35 es importante que el mismo sea tan fuerte en
relación con el tamaño de las pequeñas gotas y con su velocidad que
por todo el trayecto quede proporcionada una cortina del líquido de
absorción 8, desde la caja de salida 30 hasta la superficie 36 del
líquido de absorción. El espacio 38, situado entre la superficie 36
del líquido de absorción y la caja de salida 30, tiene por las
toberas 34 una altura H que es controlada por el nivel del líquido
de absorción dentro del depósito 6, es decir, por el nivel de la
superficie 36 del líquido, A cierto flujo del gas de escape 4, una
determinada altura H tendrá por resultado una correspondiente
velocidad del gas 4 dentro del espacio intermedio 38. Se ha
descubierto que esta velocidad del gas no debe superior a 35
mtrs/seg., aproximadamente. A una mayor velocidad del gas se
incrementa dentro del espacio intermedio 38 la caída de presión. Un
inconveniente aún más importante de unas velocidades mayores
consiste en el hecho de que el gas de escape 4 arrastraría la mayor
parte del líquido de absorción 8 que sale de las toberas 34. Esto
hace que se incremente la caída de presión dentro del espacio 46 y
que se llenen los agujeros 26 con el líquido de absorción, con lo
cual aumenta también la caída de presión dentro de los agujeros. La
velocidad del gas dentro del espacio intermedio 38 debe ser mayor de
aproximadamente 5 mtrs/seg. Con el fin de asegurar un buen contacto
entre el gas de escape 4 y el líquido de absorción 8, que es
distribuido por medio de las toberas 34, se ha descubierto que - tal
como en el caso representado en la Figura 2 en el que la superficie
36 del líquido dentro del depósito 6 se extiende por la misma
superficie horizontal como lo hace la placa perforada 20 - la altura
H es la apropiada en por lo menos aproximadamente un 10% de la
longitud del lecho, es decir, de la longitud L desde la zona de
entrada 14 hasta la zona de salida 28. El flujo del aire comprimido
hacia la bomba mamut 10 es regulado para ajustar la altura H a un
valor que sea apropiado para el actual modo de funcionamiento. Con
un aumento en el flujo del gas de escape 4 queda incrementado el
flujo de aire de la bomba mamut 10, lo cual hace aumentar, asimismo,
el flujo del líquido de absorción 8 hacia la zona de entrada 14.
Debido a ello, se incrementa el grosor de la capa 24 y se reduce la
cantidad del líquido dentro del depósito 6 como se incrementa,
asimismo, la altura H. Por consiguiente, la velocidad del gas dentro
del espacio intermedio 38 puede ser mantenida dentro de la gama
deseada. Al mismo tiempo, una más gruesa capa 24 permite una
suficiente absorción del dióxido sulfuroso también a un mayor flujo
del gas de
escape 4.
escape 4.
La caja de salida 30 está diseñada de tal manera
que de las toberas 34 pueda salir el deseado flujo del líquido de
absorción 8. Para impedir que el gas de escape 4 pueda pasar por las
toberas 34, en vez de pasar por los agujeros 26, ha de tener la caja
de salida 30 una determinada presión hidrostática P_{1}. Una
presión diferencial dP_{r} dentro del gas de escape puede ser
medida en un punto A, que se encuentra directamente por delante de
la zona de contacto 44, y en un punto B que está situado
directamente por encima de la capa 24. La presión hidrostática
P_{1} dentro de la caja de salida 30 puede entonces ser calculada
como la altura h_{1}, es decir, calculada desde el fondo 32 de la
caja de salida 30 hasta un punto S en la superficie del líquido de
absorción 8, el cual está situado justamente por encima del fondo
32, y ser multiplicada por la densidad del líquido dentro de la caja
de salida 30 así como por la aceleración de gravedad g.
El líquido de absorción 8, que sale de las
toberas 34, ha de tener una determinada velocidad para facilitar un
buen contacto entre este líquido y el gas de escape 4 dentro de la
zona de contacto 44. Se ha descubierto que puede ser conveniente una
velocidad del líquido de 0,2 hasta 3 mtrs/seg. Para proporcionar
esta velocidad del líquido, resulta que la presión hidrostática
P_{1} dentro de la caja de salida 30 ha de ser considerablemente
mayor que la presión diferencial dP_{r}. Se ha puesto de
manifiesto que una altura h_{1}, que es por lo menos
aproximadamente 100 mms. más alta que la altura necesaria para
solamente igualar la presión diferencial dP_{r}, es la altura
apropiada para proporcionar la referida velocidad del líquido.
También ha de entenderse que, al tratarse de una más reducida altura
H, dentro del espacio intermedio 38 habrá una elevada caída de
presión la cual incrementa la presión diferencial dP_{r} que, en
cambio, requiere una más elevada altura h_{1} dentro de la caja de
salida 30.
El líquido de absorción 8 dentro de la capa 24
contendrá una cantidad relativamente elevada de burbujas de gas. Es
deseable que la altura h_{1} sea la más reducida posible
cumpliendo, no obstante, con las condiciones anteriormente indicadas
y teniendo en cuenta que la diferencia del nivel H_{1} entre la
cara inferior 47 de la placa perforada 20 y la superficie 36 del
líquido - el cual ha de ser generado por la bomba mamut 10 para
conseguir la deseada altura H dentro del espacio intermedio 38 -
será entonces más pequeña, lo cual reduce el consumo de aire
comprimido en la bomba mamut 10. Al ser la presión hidrostática
P_{1} dentro de la caja de salida 30 proporcional al producto
entre la altura h_{1} y la densidad del líquido de absorción 8
dentro de la caja de salida 30, para obtener la misma presión
hidrostática hace falta incrementar la densidad al ser reducida la
altura h_{1}. Para esta finalidad, la velocidad del líquido
vertical en el sentido descendente dentro de la caja de salida 30
debe, ser, de forma conveniente, de aproximadamente 0,1 hasta 1
mtro./seg., con preferencia de 0,5 mtro./seg., aproximadamente. Se
ha descubierto que una velocidad de este tipo es la apropiada para
proporcionar una ventilación satisfactoria del líquido, la cual
aumenta la densidad del mismo. Para esta misma finalidad está
prevista una zona de ventilación 51 entre la caja de salida 30 y el
agujero 27 de la placa perforada 20, el cual es el último agujero,
visto en la dirección de flujo P de la capa fluida 24. Al fluir el
líquido de absorción 8 sobre la zona de ventilación 51 salen del
líquido de absorción 8 unas burbujas de gas, lo cual hace que se
incremente la densidad,
La totalidad del flujo del líquido de absorción,
que pasa por encima de la placa perforada 20, es empleada para
entrar en contacto con el gas de escape 4 dentro de la zona de
contacto 44. Una relación apropiada (también denominada ratio L/G =
Líquido/Gas) entre el flujo del líquido de absorción sobre la placa
perforada 20 en forma de la capa fluida 24 y el flujo del gas de
escape 4 a través de la capa 24, prevista en la placa perforada 20,
es de 10 hasta 50 litros de líquido de absorción por m^{3} del gas
de escape. Al entrar este flujo relativamente grande del líquido de
absorción en contacto con el gas de escape 4 dentro de la zona de
contacto 44, dentro de ésta última se consiguen una satisfactoria
saturación del gas de escape con vapor de agua así como una
considerable absorción del dióxido sulfuroso.
La Figura 3a muestra el fondo 32 de la caja de
salida 30, visto el mismo a lo largo de la línea
III-III, indicada en la Figura 2. Este fondo 32 está
equipado con una primera fila de toberas 52, dispuestas en el
sentido horizontal del flujo del gas de escape 4, así como con una
segunda fila de toberas 54, dispuestas en la misma dirección del
flujo. Las toberas tienen la forma de los agujeros circulares 55 y
56, respectivamente. Estos agujeros circulares, 55 y 56, pueden ser
de una configuración cilíndrica ó bien un extremo de los mismos
puede estar redondeado, achaflanado ó puede ser de cualquier otra
forma apropiada para toberas. El diámetro más pequeño D - es decir,
la sección transversal más reducida de los agujeros, 55 y 56 - ha de
ser de aproximadamente 1 hasta 8. cms., con preferencia de 1 hasta 5
cms., aproximadamente. Al ser el diámetro del agujero Inferior a 1
cm., se forman unas pequeñas gotas al entrar el líquido de absorción
8 en contacto con el gas de escape 4, y estas gotas son tan pequeñas
que las mismas pueden fácilmente y en gran medida ser arrastradas
por el gas de escape 4, lo cual produce dentro del espacio 46 así
como en los agujeros 26 la incrementada caída de presión
anteriormente mencionada. Al ser empleados unos agujeros, 55 y 56,
con un diámetro mayor de 8 cms., se produce un contacto insuficiente
entre el líquido de absorción 8 y el gas de escape 4, lo cual tiene
por efecto una insuficiente saturación del gas de escape con el
vapor de agua. Tal como esto puede ser observado en la Figura 3a,
los agujeros 55 dentro de la fila 52 se encuentran desplazados con
respecto a los agujeros 56 situados dentro de la fila 54. Esto está
previsto con el fin de conseguir la cobertura y el contacto óptimos
entre el líquido de absorción 8 y el gas de escape 4, de tal modo
que ni una pizca del gas de escape 4 pueda pasar por la zona de
contacto 44 sin que sea abastecida del vapor de agua.
La Figura 3b muestra una forma de realización
alternativa para la caja de salida 30 indicada en la Figura 3a. Esta
caja de salida 130, indicada en la Figura 3b, comprende un fondo 132
que está equipado con un primer espacio intermedio 152, previsto en
el sentido horizontal del flujo del gas de escape 4, así como con un
segundo paso intermedio 154, situado en la misma dirección del
flujo. Estos dos espacios intermedios, 152 y 154, se solapan entre
sí y de tal manera que ni una pizca del gas de escape 4 pueda pasar
por la zona de contacto 44 sin que entre en contacto con el líquido
de absorción 8. Los espacios intermedios, 152 y 154, pueden tener
una sección transversal rectangular ó pueden estar redondeados,
achaflanados ó ser de otra configuración apropiada para toberas por
su entrada y/ó salida. La anchura más pequeña del hueco V- es decir,
la sección transversal más pequeña del espacio intermedio, 152 y 154
- ha de ser de aproximadamente 1 hasta 5 cms., por la misma razón
como la mencionada anteriormente en relación con los agujeros
circulares, 55 y 56.
La Figura 4a indica una forma de realización
alternativa para la caja de salida indicada en la Figura 2. Durante
el funcionamiento a baja carga - es decir, al ser el flujo del gas
de escape 4 inferior al flujo para el cual ha sido diseñado el
dispositivo 1 - se presenta algunas veces el problema de que la
capa.24 fluya sobre la placa perforada 20 a una velocidad demasiado
elevada. Esto es debido al hecho de que, al reducirse el flujo del
gas, también decae la presión diferencial dP_{r}. Como
consecuencia, se incrementa la velocidad del flujo dentro de las
toberas 34 y, por consiguiente, la capa 24 queda más rápidamente
drenada a través de la caja de salida 30. Para proporcionar, en
estas circunstancias, una capa 24 que sea lo suficientemente gruesa
para el necesario grado de la absorción del dióxido sulfuroso, debe
ser incrementado el flujo de aire comprimido dentro de la bomba
mamut 10, lo cual hace subir los costos de operación durante un
funcionamiento a baja carga. Esta es la razón por la cual la forma
de realización de la caja de salida 230, indicada en la Figura 4a,
comprende un borde rebosadero 258. Durante un funcionamiento a carga
normal- es decir, con un flujo normal del gas de escape 4 - el nivel
normal 224 de la capa 24 no se verá afectado por este borde
rebosadero 258. Sin embargo, durante un funcionamiento a baja carga
- es decir, con un más reducido flujo del gas de escape 4 - el nivel
de baja carga 225 de la capa 24 será, debido al borde rebosadero
258, considerablemente más elevado que el nivel 227 dentro de la
caja de salida 230. El más bajo nivel 227 dentro de la caja de
salida 230 reduce, asimismo, la presión hidrostática y, por lo
tanto, también la velocidad a la que el líquido de absorción 8 fluye
de la caja de salida 230 hacia fuera. Como consecuencia, se consigue
una compensación con la que el flujo del líquido de la caja de
salida 230 hacia Hiera queda compensado por el nivel 227. Por
consiguiente, el hecho de que la capa 24 puede alcanzar, gracias al
borde rebosadero 258, el nivel 225 hace posible reducir, durante el
funcionamiento a baja carga, el consumo de aire comprimido en la
bomba mamut 10.
La Figura 4b muestra otra forma de realización
alternativa para el fondo indicado en la Figura 3a. La caja de
salida 430, indicada en Ja Figura 4b en su vista en planta,
comprende un fondo 432 que está provisto de los agujeros circulares,
455 y 456, en una manera similar a la indicada en la Figura 3a.
Directamente por encima del fondo 432 de la caja de salida 430 está
prevista una placa de orificios 458. Esta placa de orificios 458,
que puede estar desplazada en relación con el fondo 432, tiene unos
orificios circulares, 459 y 460, que son análogos a los agujeros 455
y 456, respectivamente. Por un desplazamiento de la placa de
orificios 458 es, por lo tanto, posible proporcionar una mayor ó una
menor reducción de las respectivas aberturas de los agujeros, 455 y
456. Existe, por consiguiente, la posibilidad de reducir los
agujeros, 455 y 456, para así reducir el flujo del líquido de
absorción 8 de la caja de salida 430 hacia fuera.
La Figura 5a indica una forma de realización
circular para un dispositivo 501 según la presente invención, En la
Figura 5b, el dispositivo 501 de la Figura 5a está indicado en una
vista de sección transversal, realizada a lo largo de la línea
V-V. Este dispositivo 501 comprende una entrada
central 502 para el gas 504. La parte inferior del dispositivo 501
está constituida por un depósito 506 que está previsto para contener
un líquido de absorción 508. Este dispositivo 501 comprende, además,
una bomba mamut 510 para conducir el líquido de absorción 508 desde
el depósito 506 a través de un conducto de entrada 512 hacia una
zona de entrada 514. Esta zona de entrada 514 comprende ocho tubos
515 que conducen el líquido de. absorción 508 hacia una placa
perforada 520 que es del tipo como anteriormente descrito. La placa
perforada 520 tiene una multitud de agujeros 526 que están
uniformemente distribuidos y de los cuales se han indicado en la
Figura 5b solamente algunos, y a través de los mismos puede pasar el
gas de escape 504. El dispositivo 501 comprende, además, una zona de
salida 528 que se comunica con la cara superior de la placa
perforada 520. Esta zona de salida 528 comprende una caja de salida
530 para recoger el líquido de absorción 508 que fluye sobre la
placa perforada 520. La caja de salida 530, que se extiende
alrededor de la entrada 502, está convenientemente diseñada, en la
manera anteriormente descrita en relación con las cajas de salida.
Entre el fondo de la caja de salida 530 y una superficie 536 del
líquido de. absorción dentro del depósito 506 existe un hueco de
paso en forma de un espacio intermedio 538 a través del cual puede
pasar el gas de escape 504. El gas 540, que ha pasado por el
dispositivo 501, es conducido a través de una salida de gas 542
hacia un tratamiento posterior (no indicado). Como alternativa, el
conducto 512, que está situado de forma central, así como los tubos
515 pueden estar sustituidos por una multitud de bombas mamut como,
por ejemplo, por seis bombas dispuestas a lo largo de la periferia
exterior de la placa perforada 520.
La Figura 6a muestra todavía otra forma más para
la realización de un dispositivo 601 según la presente invención. En
la Figura 6b, el dispositivo de la Figura 6a está indicado en una
vista de sección transversal, realizada a lo largo de la línea
VI-VI. Este dispositivo 601 comprende una entrada
602 para el gas de escape 604, la cual está dispuesta por un lado
del mismo. La parte inferior del dispositivo 601 consiste en un
depósito 606 que está previsto para contener un líquido de absorción
608. El dispositivo 601 comprende también una bomba mamut 610 para
conducir el líquido de absorción 608 desde el depósito 606 a través
de un conducto central de entrada 612 hacia una zona de entrada 614.
Esta zona de entrada 614 conduce el líquido de absorción 608 hacia
una placa perforada 620 que es del mismo tipo como anteriormente
descrito. La placa perforada 620 comprende cierta cantidad de unos
agujeros 626 que están distribuidos de manera uniforme y de los
cuales se han indicado en la Figura 6b solamente algunos y a través
de los mismos puede pasar el gas de escape 604. Este dispositivo 601
comprende, además, una zona de salida 628 que se comunica con la
cara superior de la placa perforada 620. La zona de salida 628
comprende una caja de salida 630 para la recogida del líquido de
absorción 608 que fluye sobre la placa perforada 620. Esta zona de
salida 630 está diseñada de forma conveniente y en la manera
anteriormente descrita en relación con las cajas de salida. Entre el
fondo de la caja de salida 630 y una superficie 636 del líquido de
absorción dentro del depósito 606 existe un hueco de paso en forma
de un espacio intermedio 638 a través del cual puede pasar el gas de
escape 604. El gas 640, que ha pasado por el dispositivo 601, es
conducido a través de una salida central de gas 642 hacia un
tratamiento posterior
(no indicado).
(no indicado).
Es evidente que son posibles toda una serie de
modificaciones de las formas de realización anteriormente descritas
de la presente invención, tal como la misma queda definida en las
reivindicaciones del anexo.
La absorción del dióxido sulfuroso puede ser
llevada a efecto empleándose para ella un gran número de líquidos de
absorción distintos. Los ejemplos de las sustancias que, mezcladas
con agua, son apropiadas para la separación del dióxido sulfuroso
son las piedras calizas, la cal viva, la dolomita, el hidróxido
sódico, etc., etc. Por consiguiente, el dispositivo no se encuentra
limitado a una composición particular para el líquido de
absorción.
El dispositivo según la presente invención puede
estar diseñado de distintas formas. Aparte de un diseño circular
como anteriormente descrito, también pueden pensarse en unos
dispositivos rectangulares, cuadrados así como de una conformación
sectorial.
Las bombas de tipo mamut pueden estar
sustituidas por otros tipos de bomba como, por ejemplo, por unas
bombas de hélice. Se prefieren, sin embargo, sobre todo las bombas
mamut debido al efecto simultáneo de la oxidación. Existe también la
posibilidad de prever que un determinado número de pequeñas bombas
mamut conduzcan el líquido de absorción hacia la placa perforada. En
algunas formas de realización del dispositiva es esto preferible,
teniendo en cuenta que sobre la cara superior de la placa perforada
puede así ser conseguida una más uniforme distribución del líquido
de absorción.
La placa perforada puede estar diseñada de
varias formas distintas, y la misma puede estar hecha de diferentes
materiales. Una forma especialmente preferida para la realización de
una tal placa perforada está descrita en la Patente Internacional
Núm. WO 96/00122. Al ser empleadas unas placas perforadas hechas de
un material de polímeros, el gas entrante ha de tener una
temperatura más baja con el fin de no dañar la placa perforada, y
esto puede ser conseguido por medio de la presente invención. La
zona de contacto puede estar provista de unos medios que favorecen
el contacto entre el gas y el líquido. Estos medios pueden
consistir, por ejemplo, en unas rejillas verticales ó en mezcladores
estáticos. No obstante, muchas veces es preferible emplear un diseño
abierto, es decir, un diseño en el cual la zona de contacto no tiene
ninguna parte componente que pudiera originar un atascamiento y, por
lo tanto, una incrementada caída de presión dentro del espacio
existente entre la caja de salida y la superficie del líquido de
absorción dentro del depósito.
Las anteriores formas de realización son
empleadas en la depuración de los gases de escape procedentes de una
caldera con combustión de carbón. Es evidente que la presente
invención también pueda ser empleada para otros procesos en los que
el dióxido sulfuroso ha de ser separado de un gas. Algunos ejemplos
de tales procesos pueden ser la combustión con
fuel-oil, con turba, con un combustible biológico y
con desperdicios, tanto de tipo industrial como doméstico; unos
procesos metalúrgicos como la fabricación de acero y de cobre; unos
procesos en la producción de hormigón así como los procesos de
refino como, por ejemplo, el refino de petróleo y de gas natural.
Este dispositivo también puede ser empleado para la absorción de
otras sustancias, conjuntamente con el dióxido sulfuroso. Algunos
ejemplos de estas sustancias son los halogenuros de hidrógeno como
el cloruro de hidrógeno, el fluoruro de hidrógeno, el bromuro de
hidrógeno y el ioduro de hidrógeno, los bromuros; los metales
pesados como el mercurio así como otras sustancias compuestas.
Tal como anteriormente mencionado, la zona de
contacto 44 permite tanto una saturación del gas de escape 4 con el
vapor de agua como la absorción del dióxido sulfuroso del gas de
escape 4. No obstante, la presente invención también puede ser
aplicada si solamente es deseada dentro de la zona de contacto 44
una saturación del gas de escape 4 con el vapor de agua y, al estar
el gas de escape 4 ya saturado del vapor de agua, si es deseada
solamente la absorción del dióxido sulfuroso dentro de la zona de
contacto 44 así como si al mismo tiempo se desea efectuar tanto la
saturación del gas de escape 4 con el vapor de agua como la
separación del dióxido sulfuroso del gas de escape 4 dentro de la
zona de contacto 44.
Ejemplo
Este ejemplo se refiere a un ensayo piloto hecho
con un dispositivo del tipo anteriormente descrito con referencia a
las Figuras 1, 2 y 3a.
La longitud de lecho L del dispositivo era de
aproximadamente 3 metros. La placa perforada 20, que estaba hecha de
polipropileno, tenía un grosor de 30 mms. así como una zona exenta
de agujeros la cual era del 3,6%, aproximadamente, y los agujeros 26
tenían un diámetro de 22 mms. Estos agujeros 26 estaban achaflanados
por la cara inferior 47 de la placa perforada 20. Una piedra caliza
- con un tamaño de granulación tal qué el 96%, aproximadamente,
pasaba por una malla de 44 \mum - ha sido suministrada al depósito
6 en forma de una suspensión acuosa con un 25% de peso. Al depósito
6 ha sido añadida más agua. Durante el funcionamiento, el líquido de
absorción 8 dentro del depósito contenía aproximadamente un 15% de
peso de sustancias sólidas, y el mismo tenía un valor pH de 4.5,
aproximadamente.
Ha sido depurado el gas de escape 4 procedente
de una central de energía con combustión de
fuel-oil, entrando el gas, que no estaba saturado de
vapor de agua, con una temperatura de aproximadamente 191 grados y
con una concentración en dióxido sulfuroso de 732 ppms.,
aproximadamente. El gas de escape 4 ha sido conducido por la entrada
2 hasta llegar al espacio intermedio 38. La superficie 36 del
líquido dentro del depósito 6 ha sido regulada a un nivel tal que la
velocidad del gas dentro del espacio intermedio 38 fuera de 12
mtrs./seg. A esta velocidad del gas, la altura H representaba el 15%
de la longitud L del lecho. La presión diferencial entre el punto A
y el punto B ha sido estimada en 4.600 Pa. La altura h_{1} dentro
de la caja de salida 30 era de 700 mms., correspondiente a una
presión hidrostática de 6.000 Pa, aproximadamente. Los agujeros
circulares, 55 y 56, en el fondo de la caja de salida tenían un
diámetro de aproximadamente 2 cms. La cantidad de los agujeros
circulares, 55 y 56, ha sido elegida de tal manera que la velocidad
del líquido, que a la presión hidrostática salía de los agujeros, 55
y 56, era de 1,5 mtrs./seg., aproximadamente. En la medida en la que
esto podía ser juzgado por una inspección ocular, el gas 4
arrastraba aproximadamente un 10% del líquido de absorción que salía
de los agujeros circulares, 55 y 56, por el fondo 32 de la caja de
salida 30, mientras que la parte restante del líquido de absorción
llegaba a la superficie 36 del líquido. Durante el ensayo no se han
detectado ningún atascamiento en los agujeros 26 de la placa
perforada, ni una incrustación en la cara inferior 47 de la placa
perforada 20. Sin embargo, por esta cara inferior 47 podía ser
observado un distinto efecto de lavado, producido por el líquido de
absorción que era arrastrado por el gas de escape 4. Unas mediciones
ponían de manifiesto que el gas 4 tenía una temperatura de
aproximadamente 57 grados C. directamente por debajo de la placa
perforada 20 y que el mismo estaba sustancialmente saturado del
vapor de agua. El gas 40, que sale del dispositivo 1, tenía una
temperatura de aproximadamente 55 grados C., y el mismo contenía
aproximadamente 6 ppms. de dióxido sulfuroso.
Claims (16)
1. Procedimiento para la separación del dióxido
sulfuroso de un gas (4, 504, 604) por medio de un líquido acuoso de
absorción (8, 508, 608); procedimiento éste en el que el gas (4,
504, 604) se hace pasar en el sentido ascendente por una placa
horizontal perforada (20, 520, 620) en la cual está prevista una
capa fluida (24) del líquido de absorción (, 508, 608), y este
procedimiento está caracterizado porque el líquido de
absorción (8, 508, 608) es conducido sobre la placa perforada (20,
520, 620) desde una zona de entrada (14, 514, 614) hasta una zona de
salida (28, 528, 628), en la que el líquido de absorción (8, 508,
608) es recogido para ser obligado a fluir en el sentido descendente
hasta un depósito (6, 506, 606) para el líquido de absorción (8,
508, 608); el gas (4, 504, 604) es conducido, en primer lugar, por
una zona de contacto (44) en la que el mismo es puesto en contacto
con el líquido de absorción (8, 508, 608) que desde la zona de
salida (28, 528, 628) fluye en el sentido descendente hasta el
depósito (6, 506, 606) y, a continuación, el gas (4, 504, 604) es
conducido en el sentido ascendente a través de la placa perforada
(20, 520, 620) así como por la capa fluida (24) que en ésta última
está prevista para la separación del dióxido sulfuroso.
2. Procedimiento conforme a la reivindicación 1)
en el cual al líquido de absorción es añadido un agente absorbente
que es elegido entre la cal viva y la piedra caliza y de
suspensiones de las mismas.
3. Procedimiento conforme a las reivindicaciones
1) ó 2) en el cual la superficie (36, 536, 636) del líquido de
absorción dentro del depósito (6, 506, 606) se encuentra a un nivel
situado por debajo de la zona de contacto (44) y un espacio de paso
(38, 538, 638), a través del cual puede ser conducido el gas (4,
504, 604), queda proporcionado entre la superficie (36, 536, 636)
del líquido de absorción y la zona de salida (28, 528, 628),
mientras que un parámetro - representativo del nivel de la
superficie (36, 536, 636) del líquido de absorción y, por
consiguiente, también de la altura (H) del espacio de paso (38, 538,
638) - está siendo controlado de tal manera que la velocidad media
del gas (4, 504, 604) dentro del espacio de paso (38, 538, 638) se
encuentre dentro de la gama de 5 hasta 35 mtrs./seg.
4. Procedimiento conforme a una cualquiera de
las reivindicaciones anteriores y en el cual la zona de salida (28,
528, 628) comprende una caja de salida (30, 530, 630) con por lo
menos un medio de distribución (34) para distribuir dentro de la
zona de contacto (44) el líquido que fluye desde la zona de salida
(28, 528, 628) hasta el depósito (6, 506, 606), mientras que la
relación entre la presión hidrostática dentro de la caja de salida
(30, 530, 630) y la presión diferencial del gas - medida entre un
primer punto (A), situado directamente por delante de la zona de
contacto (44), y un segundo punto (B), situado sobre la capa fluida
(24) del líquido de absorción (8, 508, 608) en la placa perforada
(20, 520, 620) - es controlada de tal modo que la referida presión
hidrostática sea mayor que la mencionada presión diferencial dentro
del gas.
5. Procedimiento conforme a la reivindicación 4)
en el cual la referida relación entre la presión hidrostática y la
mencionada presión diferencial dentro del gas es controlada de tal
manera que al líquido de absorción (8, 508, 608), que sale del medio
de distribución (34), es concedida una velocidad de 0,2 hasta 3
mtrs./seg.
6. Procedimiento conforme a una cualquiera de
las reivindicaciones anteriores y en el cual el gas se encuentra sin
saturar antes de ser introducido en la zona de contacto (44), y este
gas queda sustancial mente saturado con el vapor de agua al entrar
el mismo dentro de la zona de contacto (44) en contacto con el
líquido de absorción (8) que fluye hacia abajo.
7. Dispositivo para la separación del dióxido
sulfuroso de un gas (4, 504. 604) por medio de un líquido acuoso de
absorción (8, 508, 608); dispositivo éste que comprende:
a) Una entrada (2, 502, 602) para el gas (4,
504, 604), que contiene el dióxido sulfuroso, así como una salida
(42, 542, 642) para el gas (40, 540, 640) del cual ha sido separado
el dióxido sulfuroso
b) Una placa horizontal perforada (20, 520,
620), situada entre la entrada (2, 502, 602) y la salida (42, 542,
642) y la cual está prevista para permitir que el gas con contenido
en dióxido sulfuroso pueda pasar desde abajo y pueda sostener en la
cara superior (22) de la placa una capa fluida (24) del líquido de
absorción (8, 508, 608);
c) Un depósito (6,506, 606) para el líquido de
absorción (8, 508, 608);
d) Por lo menos un conducto de entrada (12, 512,
612) que une el depósito (6, 506, 606) con la cara superior (22) de
la placa perforada (20, 520, 620); así como
e) Por lo menos un medio (10, 510, 610) para
conducir el líquido de absorción (8, 508, 608) desde el depósito (6,
506, 606) a través del conducto de entrada (12, 512, 612) hasta la
cara superior (22) de la placa perforada (20, 520, 620) así como a
lo largo de la placa perforada (20, 520, 620);
Dispositivo éste que está caracterizado
porque el mismo comprende, además,
f) Por lo menos una caja de salida (30, 530,
630) para recoger el líquido de absorción (8, 508, 608) que fluye
sobre la placa perforada (20, 520, 620); así como
g) Por lo menos un medio de distribución (34)
que está previsto para que el gas (4, 504, 604), que a través de la
entrada (2, 502, 602) es aportado al dispositivo, pueda entrar en
contacto con el líquido (8, 508, 608), que fluye desde la caja de
salida (30, 530, 630) hasta el depósito (6, 506, 606), y esto antes
de que este gas pueda pasar por la placa perforada (20, 520,
620).
8. Dispositivo conforme a la reivindicación 7)
en el cual el medio de distribución (34) comprende por lo menos una
tobera (55, 56,152,154).
9. Dispositivo conforme a la reivindicación 8)
en el cual la medida característica de la tobera (55, 56,
152, 154) - como, por ejemplo, el más pequeño diámetro (D) del
agujero ó la más reducida anchura (V) del espacio intermedio - es de
1 hasta 8 cms.
10. Dispositivo conforme a una cualquiera de las
reivindicaciones 7) hasta 9) y en el cual la caja de salida (30,
530, 630) comprende un fondo (32) que está situado por debajo del
nivel de la cara superior (22) de la placa perforada (20, 520,
620).
11. Dispositivo conforme a una cualquiera de las
reivindicaciones 7) hasta 10) y en el cual la superficie (36, 536,
636) del líquido dentro del depósito (6, 506, 606) se encuentra por
debajo de la caja de salida (30, 530, 630) y queda proporcionado un
espacio de paso (38, 538, 638) entre la superficie (36, 536, 636)
del líquido de absorción y la caja de salida (30, 530, 630).
12. Dispositivo conforme a la reivindicación 11)
en el cual la superficie (36, 536, 636) del líquido de absorción
dentro del depósito (6, 506, 606) también se extiende por debajo de
principalmente toda la placa perforada (20, 520, 620).
13. Dispositivo conforme a una cualquiera de las
reivindicaciones 7) hasta 12) y en el cual un borde rebosador (258)
está dispuesto entre la placa perforada (20) y la caja de salida
(230).
14. Dispositivo conforme a una cualquiera de las
reivindicaciones 7) hasta 13) y en el cual la caja de salida (430)
comprende un medio de control - como, por ejemplo, unas placas de
orificios (458) - para regular la velocidad del flujo de líquido a
través del medio de distribución (459, 460).
15. Dispositivo conforme a una cualquiera de las
reivindicaciones 7) hasta 14) y en el cual el referido medio para
conducir el líquido de absorción (8, 508, 608) hacia la capa
superior (22) de la placa perforada (20, 520, 620) comprende una
bomba de tipo mamut (10, 510, 610).
16. Dispositivo conforme a una cualquiera de las
reivindicaciones 7) hasta. 15) y en el cual una zona de ventilación
(51) para ventilar el líquido de absorción (8) está prevista entre
la placa perforada (20) y el medio de distribución (34).
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