IT9067327A1

IT9067327A1 - Procedimento per il trattamento di gas di scarico della combustione

Info

Publication number: IT9067327A1
Application number: IT067327A
Authority: IT
Inventors: Toshio Hama; Akio Hirotsune; Michio Ito; Toshiharu Kobayashi; Yoshimasa Miura; Etsuo Ogino; Noboru Okigami; Shigenori Onitsuka
Original assignee: Hitachi Shipbuilding Eng Co
Priority date: 1989-05-06
Filing date: 1990-05-03
Publication date: 1991-11-03
Also published as: IT9067327A0; IT1240462B; CN1047042A; DE4014388A1; GB2232972A; GB2232972B; GB9009921D0; KR920007857B1; KR900017647A

Description

La presente invenzione si riferisca procedimento per eliminare gli ossidi di azoto (NOx), gli ossidi di zolfo (SOx) e il cloruro di idrogeno (HCl) da gas di scarico provenienti dal caldaie, forni, inceneritori di rifiuti urbani, inceneritoridi residui industriali e altri inceneritori di residui, e più particolarmente ad un procedimento semplificato ed efficace per trattare gas di scarico, il quale sia in grado di eliminare sia NOx che SOx contemporaneamente mediante un metodo a secco o di rimuovere tre tipi di composti,cioè NOx, SOx e HCl,contemporaneamente mediante un metodo a secco.

Il procedimento di assorbimento in NH3, il procedimento di assorbimento in acido acetico. il procedimento con acido nitrico/acido solforico e analoghi procedimenti a umido sono già conosciuti per la rimozione sia di NOx che di SOx contemporaneamente. Inoltre, i procedimenti a secco sinora proposti comprendono il procedimento a carbone attivato e un procedimento che ricorre alla irradiazione con raggi di elettroni. Tuttavia, questi procedimenti a umido sono relativamente lenti nella efficienza di rimozione di NOx e perciò non sono stati messi in uso sebbene su di essi siano stati fatti numerosi studi, mentre i procedimenti a secco devono ancora essere messi in pratica essenzialmente a causa di problemi economici.

D'altra parte, non è stata effettuata alcuna ricerca sulla rimozione simultanea dei tre tipi di composti, cioè NOx, SOx e HCl, sebbene questa tecnica sia richiesta per trattare gas di scarico provenienti da inceneritori di rifiuti.

Le tecniche per la rimozione simultanea dei due o dei tre tipi di composti citati, se affermata. porterebbe a vantaggi incalcolabili rispetto agli apparecchi e all'economia, mentre tecniche affermate non sono ancora state sinora sviluppate. Conseguentemente, NOx, SOx e HCl vengono rimossi con procedimenti individuali eccetto che SOx e HCl, che sono gas acidi dello stesso genere, vengono invariabilmente rimossi contemporaneamente nel caso del trattamento a umido che verrà descritto in seguito. D'altra parte, NOx ha una reattività bassa e non è perciò rimuovile insieme con SOx e/oppure HCl anche quando si ricorre al trattamento a umido.

Il procedimento di riduzione catalitica selettiva, in cui si impiega ammoniaca gassosa come agente riducente in presenza di catalizzatore di ossido di titanio/vanadio viene impiegato essenzialmente per rimuovere NOx e ha trovato vasta applicazione. Pureconosciuto è il procedimento di denitrazione non-catalitica, in cui ammoniaca viene introdotta in un gas di scarico avente una temperatura elevata di almeno circa 900°C per ridurre NOx in assenza di catalizzatore per la rimozione. Questo procedimento di denitrazione viene effettuato talvolta impiegando, oltre ad ammoniaca, composti che producono ammoniaca per decomposizione termica, quali carbonato di ammonio, urea, form ato di ammonio e ossalato di ammonio. Tuttavia, il procedimento richiede una quantità di agente riducente eccessivamente superiore al procedimento di riduzione catalitica e tuttavia ottiene un'efficienza di denitrazione di soltanto sino a circa il 50%. Conseguentemente, il pròcedimento non è stato sostanzialmente impiegato per grosse caldaie, quali quelle degli impianti delle centrali termoelettriche, ma ha trovato soltanto un limitato impiego in casi speciali, quali per inceneritori di rifiuti. Sebbene il procedimento di riduzione catalitica selettiva venga in parecchi casi utilizzato, questo procedimento richiede un reattore catalitico, necessita di sofisticata abilità di lavoro ed è perciò economicamente svantaggioso. Così, è risultato desiderabile provvedere un procedimento semplice ed economico diverso dai precedenti procedimenti.

D'altra parte, il procedimento a umido a base di calce/gesso viene prevalentemente impiegato per rimuovere SOx, viene attuato in Giappone e in altri paesi ed è una tecnica affermata, Tuttavia, questo procedimento, che utilizza una sospensione di calce, riduce la temperatura del gas di scarico a circa 60°C. La riduzione della temperatura comporta l'inconveniente di inibire la diffusione del gas di scarico attraverso l'atmosfera per produrre fumo bianco. Il pròcedimento a umido richiede acqua per il trattamento e un'apparecchiatura per il trattamento dell'effluente. Per queste ragioni, si desidera profondamente sviluppare un procedimento a secco che possa essere attuato senza impiegare acqua. Per soddisfare a questa richiesta, sono state effettuate ricerche sul metodo di insufflamento di calce, in cui carbonato di calcio finemente suddiviso o calcare viene insufflato direttamente nel gas di scarico, e un procedimento in cui una sospensione di calce viene insufflata nel gas di scarico per evaporare l'acqua dalla sospensione con il calore sensibile del gas di scarico e fare così in modo che la calce agisca in forma di particelle solide. Tuttavia, il primo metodo richiede una temperatura di reazione di almeno circa 1000°C, ha una efficienza di rimozione di SOx di soltanto meno del 50% e non è stato realizzato in pratica. Viceversa, il secondo procedimento può essere attuato a temperature relativamente basse, raggiunge una efficienza di rimozione di SOx dal 60 all'80% ed è stato perciò utilizzato in pratica essenzialmente nella Germania Occidentale e negli Stati Uniti.

Per la rimozione di HCl, è in corso di studio un procedimento a secco che utilizza il metodo di insufflamento di calce per l'impiego con inceneritori di rifiuti o simili. Questo metodo raggiunge un'efficienza di rimozione dell'HCl relativamente elevata poiché HCl è più reattivo di SOx e a causa delle proprietà fisiche del CaCl2 prodotto dalla reazione di HCl con calcare (a differenza di CaSO4, il prodotto ha un punto di fusione relativamente basso che riduce la possibilità che la reazione cessi a causa degli involucri formati sopra le superfici delle particelle di calcare). Tuttavia, il metodo di insufflamento di calce, naturalmente non è in grado di rimuovere NOx Conseguentemente, nel caso in cui sia neces sario rimuovere sia NOx che SOx oppure tutti NOx, SOx e HCl contemporaneamente, i procedimenti di denitrazione e desolforazione vengono effettuati con o senza rimozione di HCl in combinazione.

Sono state proposte e attuate in pratica varie combinazioni di denitrazione e desolfurazione. Tra queste, la più comune è la combinazione del procedimento di riduzione catalitica selettiva e il procedimento a umido a base di calce/gesso. Questa combinazione è eccellente in quanto raggiunge una elevata efficienza di denitrazione e una elevata efficienza di desolforazione. Tuttavia, il procedimento combinato non è sempre soddisfacente,poiché la combinazione di due procedimenti rende complesso il processo globale e inoltre poiché la desolforazione viene effettuata a umido. Come esempio della rimozione contemporanea di NOx, SOx e HCl per il trattamento di gas di scarico da inceneritori di rifiuti urbani, è stata realizzata la combinazione del procedimento di denitrazione non-catalitica (procedimento di insufflamento di HH3) e procedimento di assorbimento in alcali a umido (per assorbire e rimuovere SOx e HCl contemporaneamente), ma questa combinazione presenta gli stessi problemi della combinazione descritta di denitrazione/desolforazione.

La situazione precedente indica che i procedimenti a secco sono quelli più desiderabili per la rimozione di NOx, SOx e HCl. Per esempio, il metodo di lnsufflamento di calce o simile procedimento a secco sarebbe ideale se il procedimento potesse essere realizzato ad una temperatura di reazione inferiore a quella attualmente possibile e fosse in grado di rimuovere HCl insieme con NOx e SOx quando il gas di scarico contiene HCl.

La presente invenzione provvede un procedimento a secco per trattare gas di scarico della combustione, il quale è molto semplice ed effi cace e in grado di rimuovere simultaneamente sia NOx che SOx, oppure simultaneamente rimuovere tre tipi di composti, cioè NOx, SOx e HCl.

Più specificamente, la presente invenzione provvede un procedimento per il trattamento di un gas di scarico della combustione insufflando un agente di trattamento del gas di scarico nel gas di scarico nell'intervallo di temperatura da 600 a 900°C, l'agente di trattamento comprendendo un composto desolforante scelto dal gruppo costituito da carbonato di calcio e idrossido di calcio, e un composto denitrante scelto dal gruppo costituito da bromuro di ammonio e urea.

Secondo una forma di realizzazione dell'invenzione, il composto di desolforazione e il composto di denitrazione sono ognuno in forma di particelle fini. Questi composti possono essere in forma di una miscela o diversamente. Secondo un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, l'agente di trattamento del gas di scarico è in forma di una sospensione acquosa preparata dal composto di desolforazione e urea, oppure in forma di fini particelle ottenute preparando una sospensione acquosa dal composto di desolforazione e urea, essiccando la sospensione e suddividendo finemente il solido risultante di composto di desolforazione impregnato con urea, oppure in forma di una sospensione preparata nuovamente dall'agente di trattamento in forma di fini particelle.

Quando il presente procedimento viene attuato al di sotto del limite inferiore dell'intervallo di temperatura del gas di scarico (cioè 600°C), è difficile raggiungere una desiderata efficienza di rimozione di SOx a causa di una velocità ridotta della reazione. Viceversa, temperature al di sopra del limite superiore di 900°C, tendono a portare ad una accresciuta quantità di NOx. non riuscendo a rimuovere sostanzialmente NOx. Conseguentemente, la temperatura alla quale l'agente di trattamento deve essere insufflato nel gas di scarico è limitata all'intervallo da 600°C a 900°C.

Il procedimento secondo la presente invenzione è adatto a trattare gas di scarico della combustione a temperature molto inferiori della combinazione del procedimento di denitrazione per riduzione catalitica selettiva e del procedimento a umido a base di calce/gesso (che, in termini esatti, è un procedimento per rimuovere SOx ma è in grado di rimuovere HCl insieme con SOx quando HCl è presente in combinazione con questo). In effetti, il presente procedimento rimuove NOx, SOx e HCl con efficienze notevolmente elevate mediante un semplice trattamento ad una sola fase senza liberare fumo bianco.

La figura 1 è un grafico di flusso che illustra un metodo di prova;

la figura 2 è un grafico che illustra la relazione tra il rapporto Ca/S e l'efficienza di denitrazione; e

la figura 3 è un grafico che illustra la relazione tra il rapporto Ca/S e l'efficienza di desolforazione.

In un primo modo preferito di realizazione della presente invenzione, un composto di desolforazione scelto dal gruppo costituito da carbonato di calcio e idrossido di sodio e un composto di denitrazione scelto dal gruppo costituito da bromuro di ammonio e urea vengono insufflati un gas di scarico nell'intervallo di temperatura da 600 a 900°C.

Questi composti sono ognuno preferibilmente in forma di fini particelle. Combinazioni preferìte del composto di desolforazione e del composto di denitrazione sono:

a) carbonato di calcio e bromuro di ammonio, b) carbonato di calcio e urea, c) carbonato di calcio, bromuro di ammonio·. e urea, e d) idrossido di calcio e urea.

In una seconda forma preferita di realizzazione della presente invenzione. un agente di trattamento del gas di scarico in forma di una sospensione acquosa viene insufflato in un gas di scarico nell'intervallo di temperatura da 600 a 900°C, la sospensione acquosa essendo preparata da urea e da un composto di desolforazione scelto dal gruppo costituito da carbonato di calcio e idrossido di calcio.

In una terza forma preferita di realizzazione della presente invenzione, un agente di trattamento del gas di scarico viene insufflato in un gas di scarico nell'intervallo di temperatura da 600 a 900°C, l'agente di trattamento essendo in forma di fini particelle ottenute preparando una sospensione acquosa da urea e da un composto di desolforazione scelto dal gruppo costituito da carbonato di calcio e idrossido di calcio, essiccando la sospensione e suddividendo finemente il solido risultante di composto di desolforazione impregnato con urea, oppure in forma di una sospensione acquosa delle fini particelle.

La temperatura di reazione del presente procedimento è nell'intervallo da 600°C a 900°C, preferibilmente nell'intervallo da 700°C a 800°C.

L'agente di trattamento del gas di scarico in forma di una sospensione acquosa preparata da urea e dal composto di desolforazione, l'agente di trattamento del gas di scarico in forma di fini particelle di composto di desolforazione impregnato con urea, e l'agente di trattamento del gas di scarico in forma di una sospensione acquosa preparata dall'agente in particelle fini, sono equivalenti come prestazione poiché la sospensione insufflata del gas di scarico libera l'acqua quasi istantaneamente per evaporazione in modo da diventare particelle di composto di desolforazione impregnato con urea e si trasforma in ossido di calcio.

Dapprima, verrà descritto il procedimento secondo l'invenzione quale realizzato per rimuovere SOx.

Il metodo convenzionale di insufflamento di calce richiede una temperatura di reazione di almeno 1000°C, come già stabilito, e tuttavia non riesce ad ottenere una elevata efficienza di desolforazione anche a tale elevata temperatura. Presumibilmente, la ragione è che le superfici di fini particelle di ossido di calcio formate dalla decomposizione del carbonato di calcio si ricoprono con involucri di solfato di calcio formati dalla reazione dell'ossido di calcio e di SOx, per cui la diffusione di SOx nell'agente di desolfurazione viene successivamente impedita cosi da ostacolare la reazione. Nel caso in cui l'agente di trattamento impiegato sia uno ottenuto preparando una sospensione acquosa da urea e dall'agente di desolforazione, essiccando la sospensione e suddividendo finemente il solido risultante di composto di desolforazione impregnato con urea, si ritiene che il composto di desolforazione reagisca con l'urea nel corso della decomposizione del composto per fornire una sostanza a basso punto di fusione, la quale attiva la superficie dell'ossido di calcio. In effetti l'impiego del composto di desolforazione impregnato con urea finemente suddiviso come agente di trattamento ottiene una efficienza di desolforazione maggiore della combinazione di composto di desolforazione finemente suddiviso e di composto di denitrazione finemente suddiviso.

Il prodotto della reazione di rimozione di SOx secondo il presente procedimento è il solfato di calcio, e non viene prodotto solfito di calcio o solfato di ammonio.

Successivamente, verrà descritto il procedimento secondo l'invenzione quale viene realizzato per rimuovere NOx dal gas di scarico.

La reazione di rimozione di NOx secondo il procedimento non produce un prodotto solido a differenza della rimozione di SOx, ma decompone NOx in H2 e N2 ad opera del composto di denitrazione. Con il procedimento convenzionale di denitrazione non-catalitica in cui NOx viene rimosso mediante un composto contenente ammoniaca in assenza di catalizzatore, viene scelto un intervallo di temperatura elevato superiore a 900°C, viceversa il procedimento secondo l'invenzione è caratterizzato dal fatto che l'intervallo della temperatura di reazione è sino a 900°C. Temperature superiori a 900°C sono eccessivamente elevate per il procedimento di denitrazione convenzionale non-catalitico, permettendo l'ossidazione e la combustione dell'ammoniaca per dare viceversa luogo ad una reazione che forma NOx e portando cosi ad una tendenza ad una accresciuta concentrazione di NOx. Nell'intervallo da 600°C a 900°C, il procedimento convenzionale di denitrazione non catalitica è basso come efficienza di rimozione di NOx e inefficace. Anche se la denitrazione viene eseguita in modo più efficace, l'efficienza di rimozione di NOx ottenuta è di soltanto circa il 50%. Viceversa, il presente procedimento rimuove NOx con una elevata efficienza di almeno il 90%.

Inoltre, il composto di desolforazione impregnato con urea finemente suddiviso impiegato come agente di trattamento raggiunge una efficienza di denitrazione maggiore della miscela di composto di denitrazione finemente suddiviso e di composto di desolforazione finemente suddiviso. Ciò sembra indicare che il carbonato di calcio o l'idrossido di calcio non è semplicemente un assorbitore di SOx ma funziona in modo da favorire efficacemente la reazione tra NOx e urea.

HCl è più reattivo di SOx, reagisce con il composto di desolforazione e può essere rimosso pertanto con una efficienza relativamente elevata.

In un apparecchio reale, l'agente di trattamento del gas di scarico viene insufflato in un gas di scarico della combuazione, liberato da una caldaia, un forno, un inceneritore di rifiuti urbani, un inceneritore di scarti o simili e raggiunge una temperatura nell'intervallo da 600 a 900°C,dopo essere passato attraverso un gruppo di scambiatori di calore. Il gas di scarico viene successivamente raffreddato ad una temperatura alla quale sia utilizzabile un collettore di polveri, quale un ciclone o un filtro a sacchi. Il prodotto, cioè solfato di calcio o cloruro di calcio, viene intrappolato nel collettore di polvere per la rimozione.

Caldaie, forni, inceneritori, ecc..sono originalmente provvisti di un gruppo di scambiatori di calore ed anche di un collettore di poiquale un ciclone o un filtro a sacchi cosicché NOx

mediante il procedimento a secco semplicemente provvedendo un dispositivo per applicare l'agente di trattamento del gas di scarico.

ESEMPI

La presente invenzione verrà descritta in seguito con riferimento agli esempi ed ai disegni. La figura 1 illustra un apparecchio sperimentale per realizzare il procedimento secondo l'invenzione e il flusso del procedimento. Con riferimento alla figura 1, l'apparecchio sperimentale comprende essenzialmente, disposti lungo la direzione di flusso del gas di scarico, un forno di combustione 1 avente un diametro interno di 350 mm e una altezza di 450 mm, un camera di reazione 3 avente un diametro interno di 330 mm e un'altezza di 4 metri, un riscaldatore 4 per riscaldare l'aria con il calore del gas di scarico, un refrigerante 5 per raffreddare il gas di scarico e un filtro a sacchi 6 per rimuovere la polvere dal gas di scarico.

Dapprima, carbone polverizzato viene bruciato mediante un bruciatore in un forno di combustione 1. La velocità di combustione del carbone polverizzato nel forno di combustione 1 è sino ad un massimo di 10 kg/ora (quando si brucia soltanto carbone), mentre propano,che aiuta la combustione può essere bruciato insieme con una combustione a basso carico di carbone. Regolando il rapporto di combustibile, la temperatura della camera di reazione 3 e la quantità di NOx da produrre vengono controllate. Inoltre, la concentrazione di SO2 gassosa e la concentrazione di HCl gassoso del gas di scarico sono controllabili regolando le velocità di SO2 gassosa e di HCl gassoso da iniettare.

Il gas di scarico prodotto nel forno di combustione l entra nella camera di reazione 3 che è provvista sul lato a valle del forno 1 per la denitrazione, la desolforazione e la rimozione di HCl. La camera di reazione 3 può essere controllata ad una temperatura prescritta mediante riscaldatori elettrici 2 provvisti intorno alla camera.

L'agente di trattamento del gas di scarico, quando in forma di particelle, viene insufflato nella camera di reazione 3 mentre viene trascinato nella corrente di aria attraverso una apertura di alimentazione 11 provvista sulla sommità della camera. L'agente di trattamento, quando in forma di una sospensione, viene iniettato in forma atomizzata entro la camera,pure attraverso l'apertura 11. Quando il composto di desolforazione e il composto di denitrazione devono essere applicati individualmente, uno di questi viene introdotto attraverso l'apertura 11 e l'altro attraverso una sottostante apertura 12. Il gas di scarico che scorre fuori dalla camera di reazione 3 viene fatto passare attraverso il riscaldatore dell'aria 4, in cui il calore del gas viene ricuperato da aria di raffreddamento, per cui il gas viene raffreddato. Il gas viene successivamente ulteriormente raffreddato nel refrigerante del gas 5 con acqua di raffreddamento.

Le concentrazioni di O2, NOx e SOx del gas di scarico vengono misurate da un analizzatore 7 disposto all'uscita della camera di reazione 1 e da un analizzatore 8 disposto all'uscita del filtro a sacco 6. Le misure della concentrazione di NOx, come pure SOx, dagli analizzatori 7, 8, sono uguali; è stato riconosciuto che nessuna delle due sostanze partecipa ad una qualsiasi reazione tra gli analizzatori. La quantità di HCl viene determinata mediante analisi chimica a umido. I valori ottenuti dai rispettivi analizzatori differiscono considerevolmente: il valore dall'analizzatore è più basso. Ciò indica che HCl può reagire con CaO nell'intervallo di bassa temperatura per ottenere un miglioramento nella efficienza di rimozione di HCl globale. La figura 1 illustra ulteriormente termometri 9 e un flussimetro 10, Esempio Comparativo 1 In questo esempio comparativo, viene attuato il metodo convenzionale di insufflamento di calce per chiarire le caratteristiche del presente procedimento quale attuato negli esempi dell'invenzione che seguono, Impiegando l'apparecchio della figura 1, carbonato di calcio finemente suddiviso che serve come agente di trattamento del gas di scarico viene introdotto nel gas di scarico attraverso l'apertura 11. La tabella 1 illustra le efficienze di desolforazione e le efficienze di denitrazione ottenute in questo esempio. Carbone viene bruciato da solo {10 kg/ora) soltanto nel caso di una temperatura di reazione di 1300°C. Carbone e gas propano vengono impiegati congiuntamente alle temperatura di reazione di 1100°C e 800°C. Tuttavia, la concentrazione di SO2 nel gas di scarico viene regolata a circa 900 ppm in tutti i casi. La concentrazione di NOx del gas di scarico è circa 230 ppm durante la combustione a combustibile singolo o 400-600 ppm durante la combustione a due combustibili. La concentrazione di O2 del gas di scarico è circa 6% durante la combustione a combustibile singolo o 9-11% durante la combustione a due combustibili.

Come è evidente dalla tabella 1, nelle condizioni scelte si è ottenuta una efficienza di rimozione di SOx di circa l'80%, ma è ottenibile un effetto di desolforazione piccolo o nullo quando la temperatura di reazione seende a 800°C. D'altra parte, l'efficienza di denitrazione è naturalmente in ogni caso lo 0%.

Esempio 1

Impiegando l'apparecchio della figura 1, una miscela di carbonato di calcio finemente suddiviso e di bromuro di ammonio finemente suddiviso che serve come agente di trattamento del gas di scarico viene insufflata in un gas di scarico attraverso l'apertura 11 e provata per la rimozione simultanea di SOx e NOx. L'apparecchio, in questo esempio, viene fatto funzionare nelle condizioni seguenti.

Combustibile bruciato: miscela propano/carbone polverizzato (0,64 Nm /ora di propano, 3,24 kg/ora di carbone) Rapporto di aria: 1,81 (concentrazione in ossigeno del gas di scarico: 9,4%) Quantità di gas di scarico: 70 Nm /ora Concentrazione in NOx del gas di scarico: 260 ppm Concentrazione in SO2 del gas di scarico: 485 ppm Tempo di reazione: 4,5 secondi Temperatura di reazione: 775°C Rapporto di miscelazione carbonato di calcio/bromuro di ammonio:1:1 (in peso).

I risultati della prova vengono forniti nella tabella 2, che rivela come si sia ottenuta una rimozione efficiente di SOx alla temperatura inferiore e una rimozione di NOx, sebbene nessuno di questi risultati fosse stato ottenuto nell'esempio comparativo 1.

Esempio 2

Impiegando l'apparecchio della figura 1, una miscela di carbonato di calcio finemente suddiviso e di urea finemente suddivisa (tipo reagente industriale 1) che serve come agente ài trattamento del gas di scarico viene insufflata in un gas di scarico attraverso l'apertura 11 e provata per la simultanea rimozione di SOx e NOx. L'apparecchio, in questo esempio, viene

fatto funzionare nelle seguenti condizioni.

Combustibile bruciato: miscela propano/carbone 3 polverizzato (0,64 Nm /ora di propano, 2,37 kg/ora di carbone) Rapporto di aria: 2,10 (concentrazione in ossigeno de1 gas dijscarico: lj.,0%)

3

Quantità di gas di scarico: 63 Nm /ora Concentrazione in NOx del gas di scarico: 209 ppm Concentrazione di SO2 del gas di scarico: 568 ppm Tempo di reazione: 5,0 secondi Temperatura di reazione: 765°C Rapporto di miscelazione carbonato di calcio/ urea: 1:1 (in peso).

I risultati delle prove vengono forniti nella tabella 3, che dimostra come il presente procedimento ottenga elevate efficienze di rimozione di SOx alle temperatura inferiori e a rapporti molari inferiori e, nello stesso' tempo. efficienze di denitrazione superiori rispetto al procedimento convenzionale di denitrazione non-catalitica.

Esempio 3

L'apparecchio della figura 1 viene fatto funzionare nelle stesse condizioni dell'esempio 1, con l'eccezione che si introduce l'agente di triattamento del gas di scarico in una quantità di 0,49 kg/ora e si varia la temperatura di reazione soltanto per determinare l'efficienza di desolforazione e l'efficienza di denitrazione ottenute. La temperatura di reazione viene regolata controllando la corrente fatta passare attraverso i riscaldatori 2 per la camera di reazione 3.

La tabella 4 illustra i risultati, rivelando che la temperatura di reazione di 600°C porta ad una efficienza di desolforazione e ad una efficienza di denitrazione che sono inferiori dei valori corrispondenti ottenuti nell'esempio 1. A 950°C, si è ottenuta una elevata effi.cienz.a di desolforazione, ma la efficienza di denitrazione è negativa, indicando la produzione di NOx. Esempio 4 Impiegando l'apparecchio della figura 1, una miscela di carbonato di calcio finemente suddiviso e di bromuro di ammonio finemente suddiviso viene insufflata in un gas di scarico attraverso l'apertura 11 e provata per la rimozione di NOx. In questa prova, come combustibile viene impiegato soltanto propano senza iniettare alcuna SO2 cosicché non si verifica alcuna reazione di desolforazione.

Le. condizioni di funzionamento del forno di combustione e l'efficienza di denitrazione ottenute in questo esempio vengono fornite nella tabella 5, Come è evidente dalla tabella, la temperatura di reazione di 1000°C porta ad una efficienza di denitrazione negativa poiché la combustione del bromuro di ammonio contenuto nell'agente di trattamento del gas di scarico aumenta la concentrazione in NOx da 30 ppm a 100 ppm.

La reazione ad una temperatura di 765°C diminuisce la concentrazione in NOx da 62 ppm a 25 ppm (efficienza di denitrazione: 58,3%).

Esempio 5

L'apparecchio della figura 1 viene fatto funzionare nelle stesse condizioni dell'esempio 2, eccetto che l'agente di trattamento del gas di scarico viene sostituito da una miscela di carbonato di calcio, bromuro di ammonio e urea (nel rapporto di 1:0,5:0,5 in peso), che viene introdotta in una quantità di 0,27 Kg/ora.

L'operazione raggiunge un'efficienza di desolforazione, del 75,7% ed una efficienza di denitrazione del 79,0%, ognuna delle quali è maggiore del corrispondente valore raggiunto dalla combinazione di carbonato di calcio e urea nell'esempio 2.

Esempio comparativo 2

Si ripete il procedimento dell'esempio comparativo 1 facendo funzionare l'apparecchio della figura 1 nelle stesse condizioni dell'esempio comparativo 1, eccetto che l'idrossido di calcio finemente suddiviso che serve come agente di desolforazione viene insufflato nel gas di scarico attraverso l'apertura 11.

Risultano analogamente raggiungibili in condizioni scelte efficienze di desolforazione di circa 80%, mentre la reazione produce un effetto di desolforazione piccolo o nullo quando effettuata ad una temperatura ridotta di 800°C. Viceversa l'efficienza di denitrazione è in ogni caso 0%.

Esempio 6

L'apparecchio della figura 1 viene fatto funzionare nelle stesse condizioni dell'esempio 1, eccetto che una miscela di idrossido di calcio finemente suddiviso e di urea finemente suddivisa (nel rapporto di 1:1 in peso) che serve come agente di trattamento del gas di scarico viene insufflata nel gas di scarico attraverso l'apertura 11.

I risultati della prova sono forniti nella tabella 6, che dimostra come vengano ottenute una efficiente rimozione di SOx alla temperatura inferiore e una rimozione di NOx, mentre nessuno di questi risultati è stato raggiunto nell'esempio comparativo 1 Esempio 7 In questo esempio, un agente di desolforazione e un agente di denitrazione vengono iniettati attraverso aperture separate.

Impiegando l'apparecchio della figura 1, urea finemente suddivisa che serve come agente di denitrazione e idrossido di calcio finemente suddiviso che serve come agente di desolforazione vengono insufflati nel gas di scarico attraverso l'apertura 11 e l'apertura 12, rispettivamente, e provati per la simultanea rimozione di SOx e NOx. In questo esempio, l'apparecchio viene fatto funzionare nelle stesse condizioni dell'esempio 6, eccetto che l'urea e l'idrossido di calcio vengono iniettati ognuno in una quantità di 0,3 Kg/ora.

L'οperazione realizza una efficienza di denitrazione del 95,0% ed una efficienza di desolforazione dell'86,0%, rimuovendo così efficientemente SOx alla temperatura inferiore e rimuovendo NOx.

Esempio comparativo 3

Anche in questo esempio comparativo viene attuato il metodo convenzionale d'insufflamento di calce per chiarire le caratteristiche degli esempi seguenti secondo l'invenzione.

Carbonato di calcio finemente suddiviso che serve come agente di trattamento del gas di scarico viene introdotto nel gas di scarico impiegando l'apparecchio della figura 1, nelle seguenti condizioni di prova.

Combustibile bruciato: miscela propano/carbone polverizzato (0,64 Nm /ora di propano, 3,24 kg/ora di carbone)

Rapporto di aria: 1,81 (concentrazione in O2 del gas di scarico: 9,4%)

3.

Quantità di gas di scarico:70 Nm /ora

Concentrazione in Nox del gas di scarico: 300 ppm Concentrazione in SO2 del gas di scarico: 900 ppm

Tempo di reazione: 4-5 secondi

I risultati delle prove vengono forniti sotto,

Così, l'efficienza di desolforazione ottenuta alla temperatura di reazione di 800°C è il 15%. Ciò indica che il metodo di insufflamento di calce effettuato a tale bassa temperatura non permette di ottenere una utile efficienza di desolforazione. L'efficienza di denitrazione è naturalmente 0%

Esempio 8

Viene preparato un agente di trattamento del gas di scarico nel modo seguente. Dieci kg di carbonato di calcio commerciale (dimensione media delle particelle 12 micrometri) vengono pesati e collocati in un grosso recipiente di acciaio inossidabile. D'altra parte, 1 kg di urea, tipo reagente 1, viene pesato e sciolto in quattro litri di acqua. La soluzione acquosa di urea viene introdotta nel recipiente e accuratamente mescolata con il carbonato di calcio per ottenere una miscela in forma di una sospensione. La sospensione contenuta nel recipiente di acciaio inossidabile viene posta in un essiccatore e lasciata in riposo per una notte ad una temperatura di 110°C per evaporare l'acqua. In conseguenza della rimozione dell'acqua, la sospensione diventa un solido, che è schiacciabile in modo relativamente facile. Il carbonato di calcio impregnato con urea così ottenuto, viene frantumato in un mortaio e quindi fatto passare attraverso un setaccio avente una dimensione di aperture di 0,3 mm. Il prodotto particellare così preparato è carbonato di calcio finemente suddiviso contenente circa 10% di urea. Il prodotto viene impiegato come agente di trattamento del gas di scarico per la prova seguente.

Impiegando l'apparecchio della figura 1, l'agente di trattamento del gas di scarico viene insufflato nel gas di scarico e provato per la simultanea rimozione di SOx e NOx nelle condizioni fornite in seguito. Le figure 2 e 3 illustrano i risultati della prova ottenuti.

Combustibile bruciato: miscela propano/carbone polverizzato (0,65 Nm /ora di propano, 2,12 kg/ora di carbone) Rapporto di aria: 1,86 (concentrazione in O2 del gas di scarico: 11,0%.

Quantità di gas di scarico: 56 Nm /ora Concentrazione in NOx del gas di scarico: 200 ppm Concentrazione in SO2 del gas di scarico: 900 ppm Tempo di reazione: 6 secondi Temperatura di reazione: 800°C.

La figura 2 è un grafico che illustra la relazione tra il rapporto Ca/S e l'efficienza di denitrazione, e la figura 3 è un grafico che illustra la relazione tra il rapporto Ca/S e l'efficienza di desolforazione. Con riferimento a questi grafici, le curve A rappresentano i risultati delle prove ottenuti mediante l'impiego dell'agente di trattamento del gas di scarico preparato come sopra, e le curve B rappresentano i risultati delle prove ottenute applicando una miscela di carbonato di calcio, con dimensione media delle particelle di 12 micrometri, e urea finemente suddivisa (tipo reagente 1, dimensione delle particelle da circa 10 a circa 30 micrometri) in un rapporto tra urea e carbonato di 4:1.

Anche in quest'ultimo caso, si ottengono efficienze di desolforazione ed efficienze di denitrazione che non sono in alcun modo raggiungibili con il metodo di insufflamento di carbonato di calcio (esempio comparativo 3) effettuato ad una temperatura di 800°C, mentre il primo caso realizza una denitrazione e una desolforazione più efficaci. Specialmente, i notevoli aumenti nella efficienza di denitrazione fanno pensare che la reazione di denitrazione proceda in modo più efficace tramite una attività reciproca con il carbonato di calcio a differenza della denitrazione non-catalitica.

Esempio 9 L'agente di trattamento del gas di scarico impiegato nell'esempio 8 viene trasformato nuovamente in una sospensione acquosa al 20%, la quale viene quindi spruzzata nella camera di reazione 3 esattamente nelle stesse condizioni dell'esempio 8. Conseguentemente, la reazione raggiunge una efficienza di denitrazione del 55% ed una efficienza di desolforazione del 60% ad un rappor-

Esempio 10

finemente suddiviso preparato nell'esempio 8 viene provato per denitrazione, desolforazione, e rimozione di HCl approssimativamente nelle stesse condizioni dell'esempio 8, aggiungendo HCl al gas di scarico.

Le condizioni di prova differenti da quelle dell'esempio 8, sono le seguenti:

Concentrazione di HCl: 800 ppm Concentrazione di SOx; 200 ppm Concentrazione di NOx: 200 ppm Rapporto Ca/(S+2C1): A.

La prova raggiunge una efficienza di denitrazione del 50%, una efficienza di desolforazione del 75% ed una efficienza di rimozione di HCl del 98%. L'efficienza di rimozione di HCl determinata analizzando campioni ottenuti dal condotto

-a monte del filtro a sacco 6 dell'apparecchio è il 65%. Ciò indica che l'HCl è rimovibile a temperature considerevolmente basse, per esempio, a circa 120°C.

Esemplo comparativo A

Si ripete il procedimento di prova dell'esempio comparativo 3 nelle stesse condizioni dell'esempio comparativo 3 con l'eccezione che si impiega idrossido di calcio finemente suddiviso come agente di trattamento del gas di scarico invece del carbonato di calcio. Vengono forniti sotto 1 risultati della prova.

La reazione ad una temperatura di 800°C raggiunge una desolforazione del 10%. Ciò indica che il metodo di insufflamento di calce effettuato ad una tale bassa temperatura non riesce ad ottenere una utile efficienza di desolforazione. L'efficienza di denitrazione è naturalmente 0%. Esempio 11 Viene preparato un agente di trattamento del gas di scarico con lo stesso procedimento dell'esempio 8, con l'eccezione che si impiega idrossido di calcio commerciale (dimensione media delle particelle 20 micrometri) invece del carbonato di calcio. Si ripete il procedimento di prova nell'esempio 8 nelle stesse condizioni

cosi ottenuto. Nelle figure 2 e 3, le curve A rappresentano i risultati della prova.

Questi grafici dimostrano che l'agente di

trattamento del gas di scarico del presente esempio, come quello preparato nell'esempio 8,presenta elevati effetti di denitrazione e desolforazio-

Esempio 12

Una quantità di 20 kg di idrossido di calcio e 5 kg di urea vengono sciolti in 75 kg di acqua per ottenere una sospensione. Si ripete il pronedimento di prova dell'esempio 8 nelle stesse condizioni dell'esempio 8, eccetto che l'agente di trattamento del gas di scarico cosi preparato in forma di una sospensione viene spruzzato nella

La reazione realizza una efficienza di denitrazione del 70% e una efficienza di desolforazio Tabella 1

Tabella 2

Tabella 3

Tabella 4

Tabella 5

Tabella 6

Claims

RIVENDICAZIONI - Procedimento per il trattamente di un gas. di scarico della combustione insufflando un agente di trattamento del gas di scarico nel gas di scarico nell'intervallo di temperatura da 600 a 900°C, l'agente di trattamento comprendendo un composto di desolforazione scelto dal gruppo costituito da carbonato di calcio e idrossido di calcio, e un composto di denitrazione scelto dal gruppo costituito da bromuro di ammonio e urea.
Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui il composto di desolforazione e il composto di denitrazione sono ognuno in forma di fini particelle.
Procedimento secondo la rivendicazione agente di trattamento del gas di scarico è in forma di una miscela di composto di desolforazione e di composto di denitrazione.
4. - Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui l'agente di trattamento del gas di scarico comprende il composto di desolforazione e il composto di denitrazione che non sono in forma di una loro miscela.
5. - Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui l'agente di trattamento del gas di scarico è in forma di una sospensione acquosa preparata dal composto di desolforazione e urea. - Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui l'agente di trattamento del gas di scarico è in forma di particelle fini ottenute preparando una sospensione acquosa dal composto di desolforazione e urea, essiccando la sospensione e suddividendo finemente il solido risultante di composto di desolforazione impregnato con urea. - Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui l'agente di trattamento del gas di scarico è in forma di una sospensione preparata nuovamente dalle particelle fini secondo la rivendicazione
6. Agente di trattamento del gas di scarico ottenuto preparando una sospensione acquosa un composto di desolforazione e urea, essiccardo la sospensione e suddividendo finemente il impregnato con urea.