ES2418536T9 - Procedimiento para el tratamiento de gases de escape que contienen óxidos de azufre - Google Patents

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Description

Procedimiento para el tratamiento de gases de escape que contienen óxidos de azufre
La presente invención se refiere al campo técnico del tratamiento de gases de escape que contienen óxidos de azufre, en particular gases de escape procedentes de instalaciones de combustión industriales, los denominados gases de humo, o gases de escape procedentes de procesos industriales, tales como por ejemplo la producción de acero (por ejemplo gases de alto horno, etc.).
En particular la presente invención se refiere a un procedimiento para el tratamiento de gases de escape que contienen óxidos de azufre, en particular procedentes de instalaciones de combustión industriales, tales como gases de humo, o procedentes de procesos industriales, con el fin de la eliminación y/o separación de los óxidos de azufre
o con el fin de la reducción del contenido de óxido de azufre así como a un dispositivo para la realización del procedimiento.
Por gases de humo se entiende en general los gases de escape de instalaciones a gran escala de combustión industriales, fijas, tales como por ejemplo centrales eléctricas de gas y de carbón o plantas de incineración de basuras. Estos gases de escape contiene sustancias peligrosas para el medio ambiente y para la salud y por lo tanto deben limpiarse, sin olvidar el cumplimento de las condiciones legales.
En el caso de las sustancias gaseosas o fácilmente volátiles con un potencial de riesgo nada insignificante para el ser humano y el medio ambiente, que se generan habitualmente en procesos de combustión, se trata en particular de óxidos del carbono, del nitrógeno, del azufre así como de cloruro de hidrógeno. En el caso de los óxidos de carbono se trata del dióxido de carbono conocido como gas invernadero así como del monóxido de carbono muy tóxico, que se corresponde en su toxicidad por ejemplo a la del ácido cianhídrico. Los óxidos nítricos, óxidos de azufre y el cloruro de hidrógeno son así mismo en parte tóxicos y, todos ellos, al contacto con agua, forman ácidos que como la denominada lluvia ácida, llevan a una acidificación excesiva del suelo. Además, los óxidos nítricos se convierten en nitratos en la atmósfera y así llevan a una fertilización excesiva o eutroficación de las aguas. Otros constituyentes de los gases de humo son polvo fino, negro de humo y cenizas volantes, que pueden estar cargadas con efecto cancerígeno y con metales pesados así como desempeñar un papel en la generación de esmog. Además, durante los procesos de combustión se generan con frecuencia también compuestos orgánicos tales como por ejemplo dioxinas altamente tóxicas o VOC (Volatile Organic Compounds, es decir compuestos orgánicos volátiles), que son responsables de la formación del ozono a nivel del suelo.
En el estado de la técnica se conocen procedimientos con los que pueden eliminarse de los gases de humo las sustancias mencionadas anteriormente, a excepción del dióxido de carbono, o con los que puede reducirse claramente su porcentaje.
De este modo, se mantiene bajo el porcentaje del monóxido de carbono en los gases de humo mediante un control dirigido de la combustión. Además el monóxido de carbono que se genera puede recircularse a la cámara de combustión o puede convertirse en una fase de quemador posterior en dióxido de carbono.
De forma muy similar, el porcentaje de los óxidos nítricos en los gases de humo puede mantenerse bajo mediante el control de las condiciones en las que tiene lugar la combustión. Sin embargo, alternativamente puede realizarse también una reducción de los óxidos nítricos con compuestos que contienen nitrógeno, tales como por ejemplo amoniaco o urea, para dar nitrógeno elemental mediante inyección o pulverización de las sustancias que contienen nitrógeno en la cámara de combustión a aproximadamente 900 ºC o mediante una reacción siguiente, activada catalíticamente.
Polvo fino, negro de humo y cenizas volantes pueden separarse mediante un sistema de filtro, tal como por ejemplo filtro tubular o electrofiltro, a partir de los gases de humo, mientras que los compuestos orgánicos volátiles (VOC) pueden eliminarse mediante absorción sobre carbón activado o mediante condensación.
Para la separación de los óxidos de azufre a partir de los gases de humo se conoce en el estado de la técnica una pluralidad de procedimientos. Se diferencia principalmente entre procedimientos regenerativos y no regenerativos. Un procedimiento regenerativo para la desulfuración de gases de humo es por ejemplo el procedimiento de Wellman-Lord, que convierte el dióxido de azufre a partir del gas de humo con una solución de sulfito de sodio en hidrogenosulfuro de sodio. Mediante el calentamiento posterior del hidrogenosulfuro de sodio se libera de nuevo el dióxido de azufre y puede aprovecharse el sulfito de sodio a continuación para la nueva absorción de dióxido de azufre. Sin embargo, en conjunto, la importancia de los procedimientos regenerativos es extraordinariamente baja en comparación con los procedimientos no regenerativos.
Todos los procedimientos no regenerativos se refieren a unir óxidos de azufre mediante reacción química como sulfatos. Esto se produce en el lavado de cal en forma de yeso (CaSO4 · 2 H2O), en la sorción seca en forma de sulfato de sodio y en el procedimiento de amoniaco REA (procedimiento de Walther) en forma de sulfato de amonio.
Los procedimientos del estado de la técnica para la separación o eliminación de óxidos de azufre a partir de gases de humo tienen sin excepción desventajas graves. La sorción seca, en cuyo transcurso se hacen reaccionar los
óxidos de azufre con hidrogenocarbonato de sodio, es muy efectiva, pero debido al hidrogenocarbonato de sodio de costes relativamente elevados no puede realizarse de forma económica. Estos costes encarecen el proceso en el que se producen los gases de humo que contienen azufre, y por lo tanto finalmente también los productos producidos.
El lavado de cal, que funciona con una solución o dispersión de hidróxido de calcio, puede realizarse de forma claramente más económica, no obstante ni con mucho tan eficaz como la sorción seca. Con ello se necesitan grandes cantidades de sustancia que a su vez hacen costoso y caro el proceso. También se producen aguas residuales, que a su vez deben depurarse o desecharse.
El procedimiento de amoniaco-REA no tiene una gran importancia técnica, dado reúne las desventajas de los procedimientos mencionados anteriormente. No obstante, el sulfato de obtenido puede utilizarse como fertilizante.
También gases de escape procedentes de procesos industriales, tales como por ejemplo la producción de acero (por ejemplo gases de escape procedentes de la cocción química o tratamiento de banda de sinterización, gases de tragante procedentes del proceso alto horno, etc.), pueden contener cantidades significativas de óxidos de azufre. Hasta el momento, en este contexto, no se conoce en cambio ningún procedimiento eficaz para la separación de los óxidos de azufre a partir de los gases de escape correspondientes de estos procesos industriales. Con frecuencia, las sustancias nocivas se añaden al agua residual tras la conversión en forma de sal o se eliminan de otra manera, de modo que a partir de ellas no puede generarse ningún producto ni materia prima nuevos, lo que es desventajoso desde el punto de vista tanto económico como ecológico.
El documento EP 0 366 182 A1 se refiere a un procedimiento para la eliminación de residuos industriales que contienen sulfato de sodio, mezclándose el sulfato de sodio del residuo con una sal de calcio. El sulfato de calcio que se produce a este respecto se introduce en una solución madre de sal de roca y se almacena en la misma. En contrapartida se transporta una solución acuosa de sal de roca o solución de cloruro de sodio a partir de la solución madre de sal de roca.
Además, el documento EP 0 005 301 A1 se refiere a un procedimiento para la eliminación de óxidos de azufren a partir de gas de escape de combustión, circulando el gas de escape a través de una zona de reacción, que funciona a modo de secador por pulverización. En las zonas de reacción se pulveriza un líquido de limpieza, que se compone de una solución acuosa de sosa y/o bicarbonato de sodio. En las zonas de reacción se evapora prácticamente por completo el contenido de agua del líquido de limpieza por la capacidad calorífica del gas de escape y a continuación se conduce el gas de escape a través de un filtro. A partir de las zonas de reacción y el filtro se extraen productos sólidos libres de agua, que se componen de al menos el 75 por ciento en peso de sulfito de sodio, sulfato de sodio y cloruro de sodio. Estos sólidos se elaboran adicionalmente para dar sosa. Con este fin disuelven los productos sólidos, se oxida sultfito para dar sulfato, de modo que se genera una solución que contiene sulfato de sodio y cloruro de sodio.
La presente invención se basa ahora en el objetivo de proporcionar un procedimiento para la desulfuración de gases de humo u otros gases de escape que contienen óxido de azufre o un procedimiento para el tratamiento de gases de escape que contienen óxidos de azufre, en particular gases de escape procedentes de instalaciones de combustión industriales o gases de escape procedentes de procesos industriales (tales como por ejemplo la producción de acero), con el fin de la eliminación y/o separación de los óxidos de azufre o con el fin de la reducción del contenido de óxido de azufre, que evite al menos en su mayor parte las desventajas expuestas anteriormente de los procedimientos del estado de la técnica o que al menos las atenúe.
Para conseguir objetivo expuesto anteriormente, la presente invención, según un primer aspecto de la invención, propone un procedimiento de acuerdo con la reivindicación de patente 1; otras configuraciones ventajosas son objeto de las reivindicaciones dependientes correspondientes.
Otro objeto de la presente invención es, según un segundo aspecto de la invención, un dispositivo para la realización del procedimiento de acuerdo con la invención de acuerdo con la reivindicación de patente 12; otras configuraciones ventajosas son objeto de la reivindicación de patente correspondiente. Otras configuraciones ventajosas son objeto de la reivindicación de patente correspondiente.
Se entiende que configuraciones y formas de realización especiales, que se describen sólo en relación con un aspecto de la invención, también son válidas de manera correspondiente con respecto a los otros aspectos de la invención, sin que esto se describa expresamente, siempre que caigan dentro de las reivindicaciones.
Por lo demás es válido que el experto puede apartarse según la aplicación o dependiendo del caso individual de los datos de números, valores o intervalos expuestos a continuación, sin que abandone el contexto de la presente invención siempre que esto caiga dentro del texto de las reivindicaciones.
Por lo tanto, es objetivo de la presente invención - según un primer aspecto de la presente invención - un procedimiento para el tratamiento de gases de escape que contienen óxidos de azufre, en particular gases de escape procedentes de instalaciones de combustión industriales, en particular gases de humo, o gases de escape procedentes de procesos industriales, con el fin de la eliminación y/o separación de los óxidos de azufre o con el fin
de la reducción del contenido de óxido de azufre, comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas de procedimiento:
(a)
hacer reaccionar los óxidos de azufre procedentes de los gases de escape a tratar con hidrogenocarbonato de sodio en condiciones oxidantes y/o en presencia de oxígeno para generar sulfato de sodio, inyectándose y/o pulverizándose hidrogenocarbonato de sodio en forma de polvo en distribución fina a temperaturas en el intervalo de 100 a 300 ºC en la corriente de los gases de escape que contienen los óxidos de azufre; entonces
(b)
hacer reaccionar el sulfato de sodio obtenido en la etapa de procedimiento (a) con cloruro de calcio para generar sulfato de calcio y cloruro de sodio, llevándose el sulfato de sodio sólido obtenido en la etapa de procedimiento (a) a una dispersión o solución acuosa, que entonces se pone en contacto con una dispersión o solución acuosa de cloruro de calcio, y se separa el sulfato de calcio obtenido en la etapa de procedimiento (b) y se expulsa del procedimiento; a continuación
(c)
hacer reaccionar el cloruro de sodio obtenido en la etapa de procedimiento (b) en forma de una dispersión o solución acuosa para dar hidrogenocarbonato de sodio con la adición de y/o la puesta en contacto con dióxido de carbono gaseoso y amoniaco con la formación de cloruro de amonio como producto de reacción adicional, seguido de una recirculación del hidrogenocarbonato de sodio resultante a la etapa de procedimiento (a); entonces
(d)
hacer reaccionar el cloruro de amonio obtenido en la etapa de procedimiento (c) para dar amoniaco y cloruro de calcio, seguido de una recirculación del amoniaco resultante a la etapa de procedimiento (c) y de una recirculación del cloruro de calcio resultante a la etapa de procedimiento (b), haciéndose reaccionar una dispersión o solución acuosa del cloruro de amonio con la adición de y/o la puesta en contacto con hidróxido de calcio.
Por el término "alcalinos" se entenderán en el contexto de la presente invención los elementos del primer grupo principal del sistema periódico de los elementos, denominados también metales alcalinos, que se compone de los elementos litio (Li), sodio (Na), potasio (K), rubidio (Rb) y cesio (Cs) o sus cationes.
Las etapas de procedimiento (a), (b), (c) y (d) del procedimiento de acuerdo con la invención se representan y explican a continuación mediante las reacciones (1), (2), (3) y (4).
En la etapa de procedimiento (a) tiene lugar la conversión descrita en la reacción (1) de hidrogenocarbonato de sodio (NaHCO3) con dióxido de azufre (SO2) en presencia de oxígeno (O2) para dar sulfato de sodio (Na2SO4), dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O):
Además en la etapa de procedimiento (b) tiene lugar la conversión representada en la reacción (2) de sulfato de sodio con cloruro de calcio (CaCl2) en presencia de agua para dar dihidrato de sulfato de calcio (yeso, CaSO4 - 2 H2O) y cloruro de sodio, (NaCl):
Las etapas de procedimiento individuales del procedimiento de acuerdo con la invención se realizan en general a presión atmosférica, es decir a presiones de aproximadamente 0,1 MPa, siendo posible una realización del procedimiento en principio también a presiones reducidas o elevadas.
En el contexto de la presente invención como hidrogenocarbonato alcalino se utiliza hidrogenocarbonato de sodio y/o en la etapa de procedimiento (a) como sulfato alcalino se obtiene sulfato de sodio y en la etapa de procedimiento
(b) como halogenuro alcalino se obtiene cloruro de sodio.
La realización del procedimiento de acuerdo con la invención con compuestos alcalinos que contienen sodio se prefiere en particular con respecto a las reactividades y solubilidades de los compuestos alcalinos así como los costes que se generan en la adquisición o con respecto a la realización del proceso.
De acuerdo con la invención la etapa de procedimiento (a) se realiza en fase sólida. En particular, la etapa de procedimiento (a) se realiza de tal manera que los gases de escape que contienen los óxidos de azufre se ponen en contacto en condiciones oxidantes y/o en presencia de oxígeno con hidrogenocarbonato de sodio sólido, en particular poniéndose en contacto el hidrogenocarbonato de sodio en forma de polvo en distribución fina con los óxidos de azufre, en particular inyectándose y/o pulverizándose en la corriente de los gases de escape que contienen los óxidos de azufre. La realización de la etapa de procedimiento (a) en fase sólida lleva a un grado especialmente alto de separación de óxidos de azufre, y el sulfato alcalino que se genera puede recogerse y tratarse
adicionalmente de manera sencilla, sin que generarse aguas residuales, que deben depurarse de forma costosa.
Además, la etapa de procedimiento (a) de acuerdo con la invención se realiza en fase sólida y/o la etapa de procedimiento (a) se realiza de tal manera que los gases de escape que contienen los óxidos de azufre se ponen en contacto en condiciones oxidantes y/o en presencia de oxígeno con hidrogenocarbonato de sodio sólido, poniéndose en contacto los gases de escape que contienen óxidos de azufre en estado aún caliente con el hidrogenocarbonato de sodio en forma de polvo.
En cuanto se refiere a la temperatura de los gases de escape que contienen óxidos de azufre en estado aún caliente, ésta puede variar en amplios intervalos en el contexto de la presente invención. De acuerdo con la invención, la temperatura de los gases de escape que contienen los óxidos de azufre se encuentra en el intervalo de 100 ºC a 300 ºC. En este intervalo de temperatura se da una conversión óptima de los óxidos de azufre con el hidrogenocarbonato de sodio en forma de polvo, pudiendo reaccionar en particular con el uso de hidrogenocarbonato de sodio el mismo al contacto con los gases de escape en estado caliente para dar carbonato de alcalino finamente distribuido. Mediante la generación de partículas más finas con grandes superficies específicas se consigue una conversión casi completa del hidrogenocarbonato de sodio utilizado con los óxidos de azufre. Sin embargo, según la aplicación o dependiendo del caso individual, no se descarta apartarse de los valores de temperatura mencionados anteriormente, sin que se abandone el contexto de la presente invención; la decisión está en el saber competente o en el juicio del experto dedicado a este campo.
Además, de acuerdo con la invención es especialmente ventajoso cuando en la etapa de procedimiento (b) el sulfato de sodio en forma de una dispersión o solución acuosa se pone en contacto con una dispersión o solución acuosa del cloruro de calcio. Además está previsto que el sulfato de sodio obtenido en la etapa de procedimiento (a), en particular sólido, se lleve y/o se transfiera a una dispersión o solución acuosa, que entonces con se pone en contacto con una dispersión o solución acuosa del cloruro de calcio. Mediante la dispersión o solución del sulfato de sodio, preferentemente en agua, pueden separarse de nuevo del sulfato alcalino, por ejemplo mediante flotación, los residuos de combustión sólidos arrastrados durante la separación de los óxidos de azufre, en particular en forma de polvo fino, negro de humo y cenizas volantes.
De acuerdo con la invención, se separa el sulfato de calcio obtenido en la etapa de procedimiento (b) y/o se expulsa del procedimiento. Siempre que la etapa de procedimiento (b) se realice en medio acuoso, entonces el sulfato de calcio que se genera se produce en forma de yeso. El yeso obtenido durante la desulfuración de gases de humo es altamente puro y se conoce también con el nombre yeso REA (yeso de instalaciones de desulfuración de gas de humo) y encuentra múltiples aplicaciones tales como en el campo de la industria de la construcción, pudiendo mencionarse en este caso en particular paneles de revestimiento de yeso, los denominados paneles de yeso REA.
En cuanto se refiere al intervalo de temperatura en el que se realiza la etapa de procedimiento (b), entonces éste puede variar también en amplios intervalos. En general la temperatura durante la realización de la etapa de procedimiento (b) se encuentra en el intervalo de 10 ºC a 90 ºC, en particular de 15 ºC a 60 ºC, preferentemente de 20 ºC a 40 ºC. En este intervalo de temperatura el rendimiento de la conversión es óptimo o puede separarse sin más el sulfato de calcio obtenido. No obstante, según la aplicación o dependiendo del caso individual no se descarta desviarse de los valores mencionados anteriormente, sin que se abandone el contexto de la presente invención; la decisión se encuentra en el saber competente o en el juicio del experto dedicado a este campo.
Además, de acuerdo con la invención se hace reaccionar el cloruro de sodio obtenido en la etapa de procedimiento
(b) en una etapa de procedimiento (c) posterior para dar hidrogenocarbonato de sodio.
A este respecto está previsto que el cloruro de sodio se haga reaccionar con la adición de o puesta en contacto con dióxido de carbono y amoniaco para dar hidrogenocarbonato de sodio.
En este contexto, en la etapa de procedimiento (c) el cloruro de sodio se utiliza en forma de una dispersión o solución acuosa. Igualmente, de acuerdo con la invención está previsto que el dióxido de carbono y el amoniaco se utilicen en forma gaseosa.
En la etapa de procedimiento (c), la conversión representada en la reacción (3) de cloruro de sodio con dióxido de carbono (CO2) y amoniaco (NH3) tiene lugar en medio acuoso para dar hidrogenocarbonato de amonio (NaHCO3) y cloruro de amonio (NH4Cl):
De acuerdo con la invención, el hidrogenocarbonato de sodio en la etapa de procedimiento (c) se recircula a la etapa de procedimiento (a), en particular tras la separación, preferentemente precipitación, a partir de la mezcla de reacción resultante al final de la etapa de procedimiento (c).
Según una forma de realización preferida, el dióxido de carbono utilizado en la etapa de procedimiento (c) procede de los gases de escape a tratar, en particular después de la concentración del contenido de dióxido de carbono en
los gases de escape a tratar, preferentemente hasta al menos el 50 % en volumen, en particular al menos 80 % en volumen, con respecto a los gases de escape. Cuando el dióxido de carbono necesario para la formación del hidrogenocarbonato de sodio procede de los gases de escape, no es necesario adquirirlo adicionalmente, lo que ahorra costes. Además puede distribuirse de forma neutra así el equilibrio de dióxido de carbono del procedimiento de acuerdo con la invención con respecto a las reacciones químicas neutral, es decir, durante la reacción que transcurre se libera tanto dióxido de carbono como se une durante la formación del hidrogenocarbonato de sodio.
Alternativamente, el dióxido de carbono necesario para la producción del hidrogenocarbonato de sodio puede alimentarse sin embargo también a partir de una fuente externa. En este caso, el dióxido de carbono puede proceder por ejemplo de procesos de separación del aire o de licuefacción del aire. A este respecto, el dióxido de carbono puede utilizarse en concentraciones de más del 90 en volumen, con respecto al volumen de gas usado.
En cuanto se refiere a las temperaturas en las que se realiza la etapa de procedimiento (c) del procedimiento de acuerdo con la invención, entonces éstas pueden variar en amplios intervalos. En general la etapa de procedimiento
(c)
puede realizarse a temperaturas de como máximo 60 ºC. En particular la etapa de procedimiento (c) puede realizarse a temperaturas en el intervalo de 10 a 60 ºC, en particular de 20 a 60 ºC. Este intervalo de temperatura es en particular ventajoso cuando en la etapa de procedimiento (c) se forma hidrogenocarbonato de sodio. Hidrogenocarbonatos alcalinos, en particular hidrogenocarbonato de sodio, reaccionan a temperaturas más altas para dar los carbonatos alcalinos correspondientes. No obstante según la aplicación o dependiendo del caso individual no se descarta desviarse de los valores mencionados anteriormente.
Con respecto al procedimiento de acuerdo con la invención, en la etapa de procedimiento (c) se forma cloruro de amonio como producto de reacción adicional. A este respecto está previsto que el cloruro de amonio formado en la etapa de procedimiento (c) como producto de reacción adicional exista en forma de una dispersión o solución acuosa. De acuerdo con la invención, el cloruro de amonio en particular su dispersión o solución acuosa, se hace reaccionar en una etapa de procedimiento (d) posterior para dar amoniaco y cloruro de calcio. A este respecto está previsto que el cloruro de amonio en particular su dispersión o solución acuosa, se haga reaccionar con la adición de
o puesta en contacto con hidróxido de calcio para dar amoniaco y cloruro de calcio.
Además, de acuerdo con la invención está previsto que el amoniaco obtenido en la etapa de procedimiento (d) se recircule a la etapa de procedimiento (c). Además está así mismo previsto que el cloruro de calcio obtenido en la etapa de procedimiento (d) se recircule a la etapa de procedimiento (b).
La etapa de procedimiento (d) se ilustra a continuación mediante la reacción (4), en la que tiene lugar la reacción de cloruro de amonio (NH4Cl) con hidróxido de calcio (Ca(OH)2) para dar cloruro de calcio (CaCl2), amoniaco (NH3) y agua:
Las temperaturas a las que se realiza la etapa de procedimiento (d) opcional del procedimiento de acuerdo con la invención, pueden variar en el contexto de la presente invención en amplios intervalos. En general la etapa de procedimiento (d) puede realizarse a temperaturas de 20 a 100 ºC, en particular de 50 a 95 ºC, preferentemente de 80 a 90 ºC. En este intervalo de temperatura puede eliminarse el amoniaco de manera especialmente efectiva a partir del medio preferentemente acuoso. No obstante según la aplicación o dependiendo del caso individual no se descarta desviarse de los valores mencionados anteriormente.
En el contexto de la presente invención ha resultado especialmente ventajoso cuando las temperaturas necesarias para la realización de la etapa de procedimiento (d) se generan mediante la hidratación fuertemente exotérmica de la cal calcinada (óxido de calcio, CaO) para dar cal apagada o lechada de cal (hidróxido de calcio, Ca(OH)2). De esta manera se evita un calentamiento externo de costes extremadamente altos.
De acuerdo con la invención, los gases de escape a tratar pueden contener como óxidos de azufre dióxido de azufre y/o trióxido de azufre.
Sin embargo también es posible que los gases de escape a tratar contengan junto con óxidos de azufre también otros gases ácidos, en particular haluros de hidrógeno, tales como cloruro de hidrógeno. A este respecto puede estar previsto que los gases ácidos, en particular el haluro de hidrógeno, preferentemente cloruro de hidrógeno se hagan reaccionar en la etapa de procedimiento (a) del procedimiento de acuerdo con la invención con el hidrogenocarbonato de sodio.
De acuerdo con la invención pueden hacerse reaccionar los gases ácidos, en particular el haluro de hidrógeno, preferentemente cloruro de hidrógeno, para dar cloruro de sodio. A este respecto puede estar previsto que el cloruro de sodio se utiliza en la etapa de procedimiento (c). A este respecto puede estar previsto también que el cloruro de sodio se utilice tras pasar la etapa de procedimiento (b) en la etapa de procedimiento (c).
El cloruro de sodio se forma según esta forma de realización en la etapa de procedimiento (a) al mismo tiempo con los sulfatos de sodio que se producen durante la separación de óxidos de azufre y se recoge junto con los mismos y se trata adicionalmente. El cloruro de sodio puede dispersarse o disolverse a este respecto tal como el sulfato de sodio y purificarse de residuos de combustión sólidos. Durante la reacción posterior con cloruro de calcio en la etapa de procedimiento (b) reacciona al menos esencialmente sólo el sulfato de sodio, haciéndose reaccionar en particular para dar cloruro de sodio. El cloruro de sodio que procede de la etapa de procedimiento (a) se desprende a este respecto no modificado de la etapa de procedimiento (b) y sólo se hace reaccionar en la etapa de procedimiento (c) junto con el cloruro de sodio desprendido en la etapa de procedimiento (b) a partir del sulfato de sodio.
En general, en particular durante la reacción de los gases ácidos, en particular del haluro de hidrógeno, preferentemente cloruro de hidrógeno, en la etapa de procedimiento (a) con hidrogenocarbonato de sodio se generan dióxido de carbono y agua como productos de reacción adicionales.
La reacción de los gases ácidos con hidrogenocarbonato de sodio en la etapa de procedimiento (a) se ilustra a continuación en la reacción (5) mediante la conversión de hidrogenocarbonato de sodio (NaHCO3) con cloruro de hidrógeno (HCl) para dar cloruro de sodio (NaCl), dióxido de carbono (CO2) y agua:
Según una forma de realización especial de la presente invención, el procedimiento de acuerdo con la invención se acopla y/o se combina con un procedimiento de disnitrificación con el fin de la eliminación y/o separación de los óxidos nítricos igualmente presentes en los gases de escape a tratar o con el fin de la reducción del contenido de óxido nítrico.
A este respecto puede estar previsto que el procedimiento de disnitrificación se realice aguas arriba o aguas abajo con respecto al procedimiento de acuerdo con la invención. Los procedimientos de disnitrificación realizados aguas arriba se realizan en general en condiciones no catalíticas a altas temperaturas; en particular el contenido de óxido nítrico se minimiza mediante la elección de las condiciones de combustión adecuadas. Además, los óxidos nítricos pueden hacerse reaccionar mediante inyección de por ejemplo amoniaco o urea directamente en la cámara de combustión en una comproporcionación para dar nitrógeno elemental. Los procedimientos de disnitrificación aguas abajo proceden así mismo de una reducción de los óxidos nítricos mediante comproporcionación con amoniaco o urea; debido a las temperaturas esencialmente menores estas reacciones transcurren sin embargo prioritariamente con activación catalítica.
La representación de la única figura muestra esquemáticamente, además de la representación esquemática del dispositivo que se describe a continuación de acuerdo con la invención, un desarrollo esquematizado del procedimiento de acuerdo con la invención, tal como se describió anteriormente. Las particularidades se expusieron ya detalladamente, de modo que ahora puede remitirse a las realizaciones respectivas.
Otro objeto de la presente invención, según un segundo aspecto de la presente invención, es un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 12, en el que otras configuraciones, en particular ventajosas, son objeto de la reivindicación dependiente correspondiente.
El dispositivo de acuerdo con la invención es, tal como se indicó anteriormente, está representado esquemáticamente en la representación de la única figura junto con un desarrollo del procedimiento de acuerdo con la invención.
La representación de la única figura muestra por lo tanto en representación esquemática el dispositivo de acuerdo con la invención para el tratamiento de gases de escape que contienen óxidos de azufre, en particular gases de escape procedentes de instalaciones de combustión industriales, en particular gases de humo, o gases de escape procedentes de procesos industriales, con el fin de la eliminación y/o separación de los óxidos de azufre o con el fin de la reducción del contenido de óxido de azufre, en particular un dispositivo para la realización del procedimiento de acuerdo con la invención descrito anteriormente, comprendiendo el dispositivo:
-
un reactor 1 para hacer reaccionar los óxidos de azufre procedentes de los gases de escape a tratar para dar sulfato de sodio mediante inyección de hidrogenocarbonato de sodio en forma de polvo (= "reactor de sulfato alcalino");
-
aguas abajo del reactor 1 un reactor 2 para la reacción del sulfato de sodio obtenido en el reactor 1 dispuesto aguas arriba del reactor 2 para dar sulfato de calcio en forma de yeso y cloruro de sodio (= "reactor de sulfato de calcio");
-
aguas abajo del reactor 2 un reactor 3 para la reacción del cloruro de sodio obtenido en el reactor 2 dispuesto aguas arriba del reactor 3 para dar hidrogenocarbonato de sodio y cloruro de amonio, comprendiendo el reactor 3 una unidad 5 para la recirculación del hidrogenocarbonato de sodio obtenido al reactor 1 así como unidades para la introducción de dióxido de carbono por un lado y amoniaco por otro lado (= "reactor de (hidrogeno)carbonato alcalino");
-
aguas abajo del reactor 3 un reactor 4 para la reacción del cloruro de amonio obtenido en el reactor 3 dispuesto aguas arriba del reactor 4 para dar amoniaco y cloruro de calcio, comprendiendo el reactor 4 una unidad 6 para la recirculación del amoniaco obtenido al reactor 3 y una unidad 7 para la recirculación del cloruro de calcio obtenido al reactor 2.
5 Según una forma de realización preferida del dispositivo de acuerdo con la invención, el reactor 1 puede hacerse funcionar por separado del resto de los reactores 2, 3 y opcionalmente 4.
A este respecto, de acuerdo con la invención puede estar previsto en particular que el reactor 1 pueda hacerse funcionar como instalación desacoplada del resto de los reactores 2, 3 y opcionalmente 4 y/o descentralizada con respecto a los mismos. La reacción de los gases de escape a tratar en el reactor 1 con hidrogenocarbonato de sodio
10 puede estar por lo tanto separada espacialmente de las otras partes del dispositivo y etapas de procedimiento.
Para detalles extensos para el dispositivo de acuerdo con la invención puede remitirse a las realizaciones anteriores con respecto al procedimiento de acuerdo con la invención, que son válidos de manera correspondiente con respecto al dispositivo de acuerdo con la invención.
El procedimiento de acuerdo con la invención, incluyendo el dispositivo de acuerdo con la invención para su 15 realización, tiene una serie de ventajas, que lo distinguen con respecto al estado de la técnica:
el procedimiento de acuerdo con la invención es esencialmente económico y más rentable que los procedimientos conocidos hasta ahora del estado de la técnica. Une la eficacia de sorción seca de óxido de azufre mediante hidrogenocarbonatos o carbonatos alcalinos con las ventajas en cuanto al coste de una separación a base de cal. Para la realización del procedimiento deben adquirirse, si alguno, únicamente cal viva
20 y opcionalmente dióxido de carbono, cuando éste no se obtiene a partir de los gases de humo. La tasa de separación de los óxidos de azufre se encuentra en el procedimiento de acuerdo con la invención al 100 %, mientras que los procedimientos de desulfuración a base de cal tienen tasas de separación sólo de aproximadamente el 10 %.
El amoniaco perjudicial para el medio ambiente se desplaza a proceso de recirculación y así no llega al medio
25 ambiente o no tiene que eliminarse de manera costosa. Los compuestos que contienen cloruro se desplazan así mismo en un proceso de recirculación y por lo tanto, así mismo, no contaminan el agua residual o el medio ambiente.
También el hidrogenocarbonato necesario para la separación de óxidos de azufre se usa en un proceso de pseudocirculación. Por un lado se consume durante la separación o eliminación, por otro lado se recupera en el
30 transcurso del procedimiento la misma cantidad de hidrogenocarbonato, de modo que no existe un consumo neto de estas sustancias caras. Como "producto de desecho" se genera yeso, que puede representa a su vez una materia prima y que puede venderse como material de construcción.
En todo el procedimiento no se genera nada de aguas residuales que deban eliminarse o tratarse de manera costosa.
35 En el procedimiento de acuerdo con la invención no se utiliza ni se genera ninguna sustancia peligrosa y/o difícil de manipular.

Claims (10)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para el tratamiento de gases de escape que contienen óxidos de azufre, en particular gases de escape procedentes de instalaciones de combustión industriales, en particular gases de humo, o gases de escape procedentes de procesos industriales, con el fin de la eliminación y/o separación de los óxidos de azufre o con el fin
    5 de la reducción del contenido de óxido de azufre, caracterizado por las siguientes etapas de procedimiento:
    (a) hacer reaccionar los óxidos de azufre procedentes de los gases de escape a tratar con hidrogenocarbonato de sodio en condiciones oxidantes y/o en presencia de oxígeno para generar sulfato de sodio, inyectándose y/o pulverizándose hidrogenocarbonato de sodio en forma de polvo en distribución fina a temperaturas en el intervalo de 100 a 300 ºC en la corriente de los gases de escape que contienen los óxidos de azufre; después
    10 (b) hacer reaccionar el sulfato de sodio obtenido en la etapa de procedimiento (a) con cloruro de calcio para generar sulfato de calcio y cloruro de sodio, llevándose el sulfato de sodio sólido obtenido en la etapa de procedimiento (a) a una dispersión o solución acuosa, que después se pone en contacto con una dispersión o solución acuosa de cloruro de calcio, y se separa el sulfato de calcio obtenido en la etapa de procedimiento (b) y se expulsa del procedimiento; a continuación
    15 (c) hacer reaccionar el cloruro de sodio obtenido en la etapa de procedimiento (b) en forma de una dispersión o solución acuosa para dar hidrogenocarbonato de sodio con la adición de y/o la puesta en contacto con dióxido de carbono gaseoso y amoniaco con la formación de cloruro de amonio como producto de reacción adicional, seguido de una recirculación del hidrogenocarbonato de sodio resultante a la etapa de procedimiento (a); después
    20 (d) hacer reaccionar el cloruro de amonio obtenido en la etapa de procedimiento (c) para dar amoniaco y cloruro de calcio, seguido de una recirculación del amoniaco resultante a la etapa de procedimiento (c) y de una recirculación del cloruro de calcio resultante a la etapa de procedimiento (b), haciéndose reaccionar una dispersión o solución acuosa del cloruro de amonio con la adición de y/o la puesta en contacto con hidróxido de calcio.
    25 2. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la etapa de procedimiento (b) se realiza a temperaturas de 10 a 90 ºC, en particular de 15 a 60 ºC, preferentemente de 20 a 40 ºC.
  2. 3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el amoniaco se utiliza en forma gaseosa.
    30 4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dióxido de carbono utilizado en la etapa de procedimiento (c) procede de los gases de escape a tratar, en particular después de la concentración del contenido de dióxido de carbono en los gases de escape a tratar, preferentemente hasta al menos el 50 % en volumen, en particular al menos el 80 % en volumen, con respecto a los gases de escape.
  3. 5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la etapa de
    35 procedimiento (c) se realiza a temperaturas de como máximo 60 ºC, en particular en el intervalo de 10 a 60 ºC, en particular de 20 a 60 ºC.
  4. 6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la etapa de procedimiento (d) se realiza a temperaturas de 20 a 100 ºC, en particular de 50 a 95 ºC, preferentemente de 80 a 90 ºC.
    40 7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los gases de escape a tratar contienen como óxidos de azufre dióxido de azufre y/o trióxido de azufre.
  5. 8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los gases de escape a tratar además de con óxidos de azufre contienen también otros gases ácidos, en particular haluro de hidrógeno, tal como cloruro de hidrógeno, en particular haciéndose reaccionar los gases ácidos, en particular el haluro de
    45 hidrógeno, preferentemente cloruro de hidrógeno, en la etapa de procedimiento (a) con el hidrogenocarbonato de sodio.
  6. 9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque los gases ácidos, en particular el haluro de hidrógeno, preferentemente cloruro de hidrógeno, se hacen reaccionar para dar cloruro de sodio, en particular utilizándose el cloruro de sodio en la etapa de procedimiento (c), en particular tras pasar la etapa de procedimiento
    50 (b).
  7. 10.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8 o 9, caracterizado porque como productos de reacción adicionales se generan dióxido de carbono y agua.
  8. 11.
    Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el procedimiento se acopla y/o se combina con un procedimiento de disnitrificación con el fin de la eliminación y/o separación de los
    55 óxidos nítricos igualmente presentes en los gases de escape a tratar o con el fin de la reducción del contenido de óxido nítrico, en particular realizándose el procedimiento de disnitrificación aguas arriba o aguas abajo del procedimiento.
  9. 12. Dispositivo para el tratamiento de gases de escape que contienen óxidos de azufre, en particular gases de escape procedentes de instalaciones de combustión industriales, en particular gases de humo, o gases de escape procedentes de procesos industriales, con el fin de la eliminación y/o separación de los óxidos de azufre o con el fin
    5 de la reducción del contenido de óxido de azufre, caracterizado porque el dispositivo comprende:
    -
    un reactor 1 para hacer reaccionar los óxidos de azufre procedentes de los gases de escape a tratar para dar sulfato de sodio mediante inyección de hidrogenocarbonato de sodio en forma de polvo;
    -
    aguas abajo del reactor 1 un reactor 2 para la reacción del sulfato de sodio obtenido en el reactor 1 dispuesto aguas arriba del reactor 2 para dar sulfato de calcio en forma de yeso y cloruro de sodio;
    10 - aguas abajo del reactor 2 un reactor 3 para la reacción del cloruro de sodio obtenido en el reactor 2 dispuesto aguas arriba del reactor 3 para dar hidrogenocarbonato de sodio y cloruro de amonio, comprendiendo el reactor 3 una unidad (5) para la recirculación del hidrogenocarbonato de sodio obtenido al reactor 1 así como unidades para la introducción de dióxido de carbono por un lado y amoniaco por otro lado;
    -
    aguas abajo del reactor 3 un reactor 4 para la reacción del cloruro de amonio obtenido en el reactor 3
    15 dispuesto aguas arriba del reactor 4 para dar amoniaco y cloruro de calcio, comprendiendo el reactor 4 una unidad (6) para la recirculación del amoniaco obtenido al reactor 3 y una unidad (7) para la recirculación del cloruro de calcio obtenido al reactor 2.
  10. 13. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque el reactor 1 puede hacerse funcionar por
    separado del resto de los reactores, 2, 3 y dado el caso 4, en particular como instalación desacoplada del resto de 20 los reactores 2, 3 y dado el caso 4 y/o descentralizada con respecto a los mismos.
    ���������������
    y dado
    Dado el caso
    el caso
    dado el
    también R (5)
    caso HCl
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