ITRM940444A1

ITRM940444A1 - "procedimento e impianto di desolforazione di fumi"

Info

Publication number: ITRM940444A1
Application number: IT94RM000444A
Authority: IT
Inventors: Masaki Minemoto; Yoshihiro Kita; Shigekazu Hatano; Kazutaka Tomimatsu; Shinichi Takimoto
Original assignee: Mitsubishi Heavy Ind Ltd
Priority date: 1993-07-12
Filing date: 1994-07-08
Publication date: 1996-01-08
Also published as: KR950002840A; KR0125122B1; JP2994913B2; JPH0724252A; ITRM940444A0; IT1272321B; CN1102357A; CN1048188C

Abstract

Secondo una forma di esecuzione della presente invenzione, della magnesia ottenuto mediante cottura leggera (MgO) viene utilizzato come agente di desolforazione e viene alimentata ad un serbatoio di una sostanza assorbente, previsto nella parte inferiore di una torre di desolforazione, introducendo l'agente di desolforazione in detto serbatoio, direttamente, sottoforma di MgO, senza sottoporlo a trattamenti di idratazione.Secondo un'altra forma di esecuzione, della polvere di ossido di magnesio viene spruzzata in un condotto (65) attraverso il quale passa il gas contenente SOx. La polvere di ossido di magnesio viene trasportata sino alla torre di assorbimento (49), mentre l'SO3, presente nei fumi viene assorbito. All'interno della torre di assorbimento (49), l'ossido di magnesio viene raccolto mediante contatto con un liquido circolante introdotto da una linea di spruzzatura (47). Il liquido circolante cade lungo la torre di assorbimento (49), assorbendo contemporaneamente l'SO2 presente nei fumi.(FIGG. 1 e 12).

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo:

"PROCEDIMENTO E IMPIANTO DI DESOLFORAZIONE DI FUMI"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce a procedimenti a umido di desolforazione di fumi e a impianti per eliminare l'SO presente nei fumi o simili,

Come esempi di un procedimento di desolforazione di fumi, si può menzionare il procedimento di desolforazione di fumi che utilizza il magnesio e che è stato utilizzato dalla tecnica convenzionale.

Questo procedimento di desolforazione di fumi che uti lizza il magnesio, verrà descritto qui di seguito. Anzi tutto,alcuni termini tecnici utilizzati in questa descrizione, verranno definiti in modo preciso.

Magnesite: minerale costituito principalmente da MgC03.

Magnesia ottenuta da cottura leggera: MgO che è stato ottenuto dalla calcinazione della magnesite ad una temperatura relativamente bassa compresa tra circa 800 e 1100°C

Magnesio di acqua di mare: Mg(OH)2 che è stato ottenuto mediante sintesi dalla componente amara della acqua di mare

Idromagnesio : Mg(0H)2 che è stato ottenuto dalla idra tazione della magnesia da cottura leggera

Il procedimento di assorbimento di S02 secondo la tecnica convenzionale di desolforazione dei fumi, che utilizza il magnesio, è discusso qui di seguito. Il procedimento convenzionale di desolforazione di fumi che utilizza il magnesio, costituisce un procedimento a umido di desolforazione che impiega Mg(0H)2 come sostanza assorbente, e le reazioni di base per l'assorbimento dell'SOg, sono le seguenti:

Il liquido di rifiuto della desolforazione viene completamente ossidato dall'aria secondo l'equazione (4), dopodiché esso viene filtrato e scaricato.

Il procedimento di desolforazione dei fumi che utiliz za il magnesio non richiede particolari mezzi per un trattamento successivo, poiché il liquido di rifiuto della desolforazione può essere scaricato nei fiumi o nel mare dopo l'ossidazione con l'aria e la filtrazione.

Quindi, questo metodo presenta il vantaggio di avere un basso costo iniziale, rispetto al procedimento di desolforazione dei fumi che utilizza il calcio. Inoltre, poiché non si depositano le sostanze CaCO , CaSO4 o simili, nel sistema di tubazioni, le operazioni di manutenzione possono essere effettuate facilmente e si può ottenere un'efficienza elevata di desolforazione.

Per queste ragioni, questo impianto di desolforazione di fumi viene utilizzato ampiamente per le caldaie di impianti di energia elettrica indipendenti di dimensioni medie o ridotte. Tuttavia, il magnesio di acqua di mare utilizzato come agente di desolforazione è costoso .

Di conseguenza, attualmente, dopo che la magnesia ottenuta da cottura leggera è stata prodotta dalla calcinazione della magnesite e dopo che essa è stata macinata, classificata e idratata, l'idromagnesio così formato viene utilizzato per ottenere una riduzione del costo dell'agente di desolforazione (e quindi una riduzione del costo di esercizio).

Verranno ora descritti alcuni esempi di impianti per il procedimento convenzionale di desolforazione dei gas che utilizza il magnesio, facendo riferimento ai diagrammi schematici del ciclo di trattamento relativi alle Figg, 3 e 4. La Fig. 3 mostra un impianto nel quale il gas e la sostanza liquida assorbente vengono a contatto in controcorrente, mentre la Fig. 4 mostra un impianto nel quale detti elementi giungono a contatto con correnti rivolte nella stessa direzione. La costruzione di base dì questi impianti è la seguente: (1) Raffreddamento del gas

Nel condotto di entrata 22 di una torre di desolforazione 21 dì un gas di scarico di una caldaia, una parte di una sostanza assorbente liquida 24 che si trova all’interno di una torre di assorbimento 23, viene spruzzata in modo da raffreddare il gas di scarico della caldaia,sino a quando il gas è saturo dì acqua. Il gas di scarico della caldaia è indicato dal numero 25.

(2) Alimentazione di una sostanza liquida assorbente Una miscela 26 di un agente di desolforazione e di acqua è alimentata, con regolazione del pH, ad un ser batoio 23 della sostanza assorbente, previsto nella parte inferiore della torre di desolforazione.

(3) Assorbimento del gas S02

La sostanza assorbente liquida 24 che si trova allo interno del serbatoio 23 viene spruzzata nel gas di scarico 25 della caldaia che è stato introdotto nella torre di desolforazione. La sostanza assorbente liqui da spruzzata, assorbe l'SO2 presente nel gas e cade nel serbatoio 23 della sostanza assorbente liquida. (4) Scarico del gas desolforato

Mentre esso attraversa la torre di desolforazione 21, il gas di scarico 25 della caldaia giunge a contatto con la sostanza liquida assorbente. Quindi,esso viene raffreddato, e desolforato, e quindi scaricato attra verso un'uscita 27. Il numero di riferimento 28 indi ca un letto riempito.

(5) Soffiatura dell'aria nella parte inferiore della torre di desolforazione

Per impedire la sedimentazione e il deposito di particelle di polvere di fuliggine contenute nel gas di scarico della caldaia e per regolare la concentrazione di ioni solfito (S03 ) nella sostanza liquida assorbente 24 che si trova nella parte inferiore della torre di desolforazione, dell'aria viene introdotta per mezzo di una soffiante 29.

(6) Scarico del liquido di rifiuto della desolforazione

Prima di alimentare una nuova sostanza liquida assorbente 26 al serbatoio 23 della sostanza assorbente previsto nella parte inferiore della torre di desolforazione, viene tolta dal serbatoio 23 la sostanza liquida assorbente già usata. Tale sostanza liquida assorbente prelevata dalla torre di assorbibimento , viene ossidata con aria in una torre di ossidazione 30, per ridurre in modo sufficiente la sua richiesta (domanda) di ossigeno (COD, Chemical oxygen demand),e tale sostanza liquida viene filtrata e quindi scarica ta come liquido di rifiuto 31.

Adesso verrà descritto un impianto convenzionale per l'alimentazione di una sostanza liquida assorbente ad una torre di desolforazione, facendo riferimento al diagramma schematico del ciclo di trattamento di Fig. 2.

(1) Dispersione della magnesia ottenuta da cottura leggera, in acqua

La magnesia da cottura leggera contenuta in un serbatoio 1 di stoccaggio di MgO e l'acqua proveniente da una linea di alimentazione d’acqua 2, vengono introdotte assieme in un serbatoio di dissoluzione 3 di MgO, tramite le tubazioni 10 e 11 rispettivamente, e tali sostanze vengono mescolate per mezzo di un agita tore 4.

(2) Riduzione delle dimensioni delle particelle di magnesia ottenuta da cottura leggera

La dispersione della magnesia da cottura leggera allo interno del serbatoio 3 di dissoluzione di MgO, viene trasferita in un serbatoio di sedimentazione 6 per mezzo di una tubazione 14. Nel serbatoio di sedimenta zione 6, le particelle di dimensione maggiore costituite da magnesia da cottura leggera,vengono separate tramite sedimentazione e vengono trasferite in un dispositivo (mulino) di macinazione a umido 7 per mezzo di una tubazione 15, con lo scopo di ridurne le dimensioni .

(3) Produzione di idromagnesio mediante idratazione Il liquido che contiene particelle fini di magnesia ottenuta da cottura leggera, le quali non sono state separate dal liquido nel serbatoio di sedimentazione 6, e il liquido contenente le particelle di magnesia da cottura leggera che sono state ridotte di dimensioni nel dispositivo di macinazione a umido 7, vengono introdotte in un serbatoio 8 di idratazione del MgO, tramite le tubazioni 16 e 17 rispettivamente. Il liquido contenente la magnesia da cottura leggera, introdotto nel serbatoio 8 di idratazione dell'MgO, viene riscaldato e agitato di continuo per diverse ore per mezzo di un agitatore 9, per ottenere 1'idromagnesio .

(A) Alimentazione del liquido contenente 1'idromagnesio, nella torre di desolforazione

L'agente di desolforazione è completamente disidratato nel serbatoio 8 di idratazione dell'MgO, e lo idromagnesio così formato viene introdotto, tramite una tubazione 12, in un serbatoio della sostanza assorbente 23 previsto nella parte inferiore della torre di desolforazione.

Come detto sopra, il passaggio dall'utilizzo del magnesio di acqua di mare impiegato convenzionalmente, all'utilizzo di magnesia da cottura leggera, meno costosa, è sempre più frequente, alfine di ridurre i costi dell'agente di desolforazione, che formano una gran parte dei costi di esercizio.

Tuttavia, quando viene utilizzata della magnesia da cottura leggera come agente di desolforazione, è necessario soddisfare alle seguenti due condizioni, prima che l'agente di desolforazione venga alimentato al serbatoio della sostanza assorbente previsto nella parte inferiore della torre di desolforazione.

(i) Le dimensioni delle particelle di magnesia ottenuta da cottura leggera, devono essere ridotte.

(ii) La magnesia da cottura leggera deve essere trasformata in idromagnesio

Per soddisfare a queste condizioni, il serbatoio di sedimentazione 6, il dispositivo di macinazione a umido 7, il serbatoio di idratazione dell'MgO 8 (compren dente un serbatoio di grande capacità, dispositivi di riscaldamento e di conservazione del calore, e un agi tatore), e le tubazioni e le pompe installate tra que sti mezzi, costituiscono tutti degli elementi essenziali, mentre ciò non avviene per un impianto che utilizza magnesio di acqua di mare come agente di desolforazione. Ciò provoca,in modo svantaggioso, un aumen to del costo iniziale e della superficie di ingombro in piano. Come riferimento,vengono illustrati in Fig. 10 i risultati della misurazione della distribuzione dimensionale delle particelle di magnesio di acqua di mare, costituito quasi esclusivamente da Mg(0H)2 , e i risultati della misurazione della distribuzione dimensionale delle particelle di un prodotto commerciale costituito da magnesia ottenuta da cottura leggera, comprendente quasi esclusivamente MgO , vengono mostrati in Fig. 11.

Tra gli impianti convenzionali di desolforazione dei fumi che utilizzano il magnesio, è noto in particolare un impianto che utilizza come sostanza assorbente l'idrossido di magnesio. La struttura di questo impianto è mostrata in Fig. 13. In questo impianto, i fumi vengono umidificati e raffreddati mediante una linea di raffreddamento 40, sino a quando viene quasi raggiunto il punto di rugiada dell'acqua, dopodiché essi vengono inviati verso una torre di assorbimento 48, nella quale una sostanza liquida assorbente viene spruzzata per assorbire in modo efficace l’SO3 , tramite una reazione gas-liquido, la sostanza assorbente liquida essendo alimentata attraverso una linea di circolazione 47 della sostanza assorbente liquida, la reazione gas-liquido essendo favorita dalla presenza di un letto riempito 48.

Nel caso in cui il gas di scarico contiene SO3 , lo impianto convenzionale di desolforazione a umido trasforma l'SO3 in una nebbia fine durante la fase di raffreddamento. Di conseguenza, l'SO3 può essere eliminato solamente tramite contatto tra il liquido e la nebbia, e ciò porta a un'efficienza ridotta di eliminazione dell' SO3. Per questa ragione, la nebbia di SO3 prodotta nell'impianto di desolforazione dei fumi, anziché essere eliminata,viene scaricata. In alcuni casi, viene quindi installato un filtro elettrostatico del tipo a umido 43, per eliminare l'SO3 , in corrispondenza dell'uscita dall'impianto di desolforazione dei fumi.

In Fig. 13, il numero di riferimento 41 indica un ser batoio di alimentazione di idrossido di magnesio. A partire da questo serbatoio 41, l'idrossido di magnesio viene alimentato ad una torre di assorbimento 49, per mezzo di una pompa di alimentazione 42 dell'idros sido di magnesio. Il numero di riferimento 50 indica una pompa di alimentazione del liquido circolante ver so la lìnea di spruzzatura 47 del liquido circolante e verso la linea di raffreddamento 40.

I numeri di riferimento 51,44 e 53 indicano un'unità di trattamento dell'acqua di rifiuto, un camino o fumaiolo, e una soffiante di ossidazione rispettivamente.

In alcuni casi,1'ossido di magnesio viene utilizzato come sostanza assorbente. In questi casi,tuttavia, l'ossido di magnesio viene trasformato in idrossido di magnesio, e quest'ultimo viene utilizzato come assorbente .

Di conseguenza, se l'ossido di magnesio viene utilizzato come sostanza assorbente,agli impianti convenzio nali richiedono dei mezzi per idratare l'ossido di ma gnesio in modo da trasformarlo in idrossido di magnesio. Quindi.anche se il costo di esercizio può essere ridotto rispetto al caso in cui viene utilizzato lo idrossido di magnesio come sostanza assorbente,esiste un costo dovuto ai mezzi di idratazione necessari. La presente invenzione ha lo scopo di risolvere i pro blemi sopra trattati, ed essa si propone di mettere a disposizione un procedimento più semplice di desolforazione dei fumi, che utilizza magnesia ottenuta da cottura leggera (MgO) come agente di desolforazione, l'impianto dell'invenzione essendo tale da non richie dere un serbatoio di sedimentazione, un dispositivo (mulino) di macinazione ad umido, e un serbatoio di idratazione dell'MgO.

Per raggiungere gli scopi suddetti, la presente inven zione mette a disposizione un procedimento di desolfo razione dei fumi, che utilizza magnesia ottenuta da cottura leggera come agente di desolforazione, e che comprende la fase di alimentazione dell'agente di desolforazione verso un serbatoio della sostanza assorbente previsto nella parte inferiore della torre di desolforazione, l'agente di desolforazione essendo introdotto nella torre di desolforazione direttamente sottoforma di MgO, senza sottoporre quest'ultimo a qualsiasi tipo di trattamento di idratazione.

Come descritto sopra, nei procedimenti convenzionali era necessario soddisfare alle seguenti due condizioni, per poter utilizzare la magnesia ottenuta da cottura leggera:

(i) le dimensioni delle particelle di magnesia da cot tura leggera dovevano essere ridotte.

(ii) La magnesia ottenuta da cottura leggera doveva essere trasformata in idromagnesio Mg (OH) Il motivo di queste condizioni, risiede nel fatto che si vuole alimentare al serbatoio della sostanza assor bente disposto nella parte inferiore della torre di desolforazione, un agente di desolforazione che abbia le stesse proprietà del magnesio di acqua di mare che è stato sinora utilizzato ampiamente.

Come mostrato in Fig. 11, un prodotto commerciale di magnesia ottenuta da cottura leggera,presenta una dimensione media delle particelle di circa 20 μm, che è notevolmente maggiore (di diversi micron) rispetto a quella del magnesio di acqua di mare. Inoltre, la sua distribuzione delle dimensioni delle particelle è più ampia. (Un prodotto commerciale di magnesia ottenuta da cottura leggera,avente dimensioni delle particelle più uniformi e più piccole è costoso e non ha valore come surrogato per il magnesio di acqua di mare). Di conseguenza, dei mezzi costosi come ad esempio un dispositivo di macinazione a umido, sono necessari. Per poter trovare un procedimento chimico, e non meccanico per la riduzione delle dimensioni della magnesia ottenuta da cottura leggera e per confermare che la trasformazione della magnesia da cottura leggera in idromagnesio non è necessaria, gli inventori della presente invenzione hanno effettuato diversi esperimenti .

(1) Gli ioni solfito (SO ) sono efficaci per la riduzione delle dimensioni della magnesia da cottura leggera .

(i) Esperimento 1: La relazione tra le dimensioni delle particelle di magnesia ottenuta da cottura leggera e la velocità di dissoluzione della stessa, è stata confermata.

Per misurare la velocità di dissoluzione della magnesia ottenuta da cottura leggera, si è proceduto come segue: 200 millimetridi acqua depurata sono stati man tenuti ad una temperatura di 50°C e sono stati rimescolati di continuo mediante un agitatore con 180 giri al minuto. Quindi, 18 millimoli (come Mg) di magne sia da cottura leggera,con dimensioni delle particelle note in partenza e con una composizione nota, sono stati pesati e aggiunti all'acqua. Quindi, 2N H2SO4 è stato aggiunto per mantenere costante il pH del liquido al valore di 6.0. (Poiché la dissoluzione in acqua della magnesia ottenuta da cottura leggera porta ad una soluzione alcalina,la quantità di acido richiesta per neutralizzare la soluzione, costituisce un'indica zione sulla quantità della magnesia da cottura leggera che si è disciolta). Quindi, è stato registrato il periodo di tempo tra 11istante nel quale la magnesia da cottura leggera è stata aggiunta, sino all’istante in cui 1'80% di MgO si è disciolto,tale MgO costituen tuendo la componente principale (90% e oltre) della magnesia ottenuta da cottura leggera. Come risultato, si è ottenuta la relazione tra le dimensioni delle particelle di magnesia da cottura leggera e la veloci tà di dissoluzione della stessa,come mostrato in Fig. 5. Da questa figura si può notare che la velocità di dissoluzione della magnesia da cottura leggera, diven ta maggiore al diminuire delle dimensioni delle partii celle .

(ii) Esperimento 2: E’ stato confermato che la dissoluzione di magnesia da cottura leggera era favorita dall 'aggiunta di ioni solfito (SO ).

E' stata impiegata la stessa procedura descritta nell'Esperimento 1, per la misurazione della velocità di dissoluzione della magnesia ottenuta da cottura leggera, fatta eccezione per il fatto che, prima di aggiungere la magnesia da cottura leggera, si è aggiunta una quantità nota di Ma2SO3 (cioè (SO ) alla acqua depurata. Quindi, una quantità prefissata di magnesia da cottura leggera avente una dimensione media delle particelle di 17 μm e una composizione nota, è stata aggiunta a detta mìscela.e il tempo richiesto per la dissoluzione è stato registrato. Come risultato, si è ottenuta una relazione tra la concentrazione di SO nel liquido e la velocità di dissoluzione della magnesia ottenuta da cottura leggera, come mostrato in Fig. 6. Si può notare da questa figura, che la velocità di dissoluzione della magnesia ottenuta da cottura leggera, diventa maggiore quando la concentrazione di SO nel liquido aumenta.

In assenza di SSO ,il tempo richiesto per la dissoluzione era di 34 minuti.

Le condizioni per la dissoluzione dell'MgO, impiegate con riferimento alla Fig. 6, erano le seguenti:

1) Temperatura del liquido: 50°C

2) pH del liquido: 6.0

3) Quantità di MgO disciolta: 90 mmol/1

4) Velocità dell'agitatore: 180 giri al minuto.

La magnesia da cottura leggera (MgO) utilizzata, era la seguente:

1) Nome: Sobuekure KDB (marchio registrato)

2) Dimensione media delle particelle: 17 μm.

Se nell’esempio 1 viene utilizzato del magnesio di acqua di mare avente una dimensione media delle particelle di 3.5 μm,allora il tempo richiesto per disciogliere l'MgiOH)2 che costituisce la sua componen te principale (903⁄4 e oltre), era di 1.5 sino a 2.0 minuti. Per ottenere un tempo di dissoluzione uguale, per la magnesia ottenuta da cottura leggera, e avente una dimensione media delle particelle di 17 pm, allora,come si può notare dalla Fig. 6, la concentrazione di SO nel liquido non deve essere inferiore a 10 millimoli per litro,

Si ritiene che la magnesia da cottura leggera abbia una struttura cristallina romboedrica, e la riduzione delle sue dimensioni è stata effettuata secondo i metodi convenzionali, mediante una combinazione tra la idratazione e l'uso di mezzi meccanici,e ciò richiede una grande quantità di calore e un lungo periodo di reazione .

Negli impianti attuali di desolforazione di fumi, che utilizzano il magnesio, si forma una quantità suffid ente di MgSO (cioè SO ) per la riduzione delle dimensioni della magnesia da cottura leggera, e tale quantità è presente nel serbatoio della sostanza di assorbimento previsto nella parte inferiore della tor re di desolforazione, come descritto precedentemente riguardo al procedimento di assorbimento di SO2· L'MgSO è una sostanza che è indispensabile nella sostanza liquida assorbente, anche per l'ottenimento di un'efficienza elevata di desolforazione (vedi Fig. 7). Negli impianti attuali,la concentrazione di MgSO3, nella sostanza liquida assorbente viene regolata in modo da non essere inferiore a 10 millimoli per litro. Inoltre, la sostanza liquida assorbente nella parte inferiore della torre di desolforazione, presen ta una temperatura di circa 60°C, ed è adatta per la dissoluzione poiché giunge a contatto con i gas di scarico caldi di una caldaia.

Le condizioni di funzionamento (e quelle dei calcoli di simulazione) adottate in Fig. 7,erano le seguenti: 1) Concentrazione di SO2 nel gas di scarico: 1200 ppm 2) Portata del gas di scarico: 2 x 10 Nm /h

3) Portata della sostanza liquida assorbente circolan te: 2000 m/h

4) pH della sostanza liquida assorbente: 6.5

5) Temperatura interna della torre di assorbimento:

60°C

6) Riempimento: HEILEX-500

7) Diametro del letto riempito: 7.4 m u

8) Altezza del letto riempito: 2.4 m H

(2) La trasformazione della magnesia ottenuta da cottura leggera in idromagnesio non è necessariamente ri chiesta per l'assorbimento di SO2·

Esperimento 3: La capacità della magnesia da cottura leggera, relativamente all'assorbimento del gas SO2, è stata confrontata con quella del magnesio di acqua di mare.

La prova è stata eseguita come segue: una bottiglia di vetro, di assorbimento, contenente 100 mi di acqua depurata (a temperatura ambiente), è stata messa a disposizione, e l’acqua è stata agitata di continuo mediante un agitatore, ad una velocità di 180 giri al minuto- Quindi, 41.15 millimoli (come Mg) di magnesio di acqua di mare oppure magnesia da cottura leggera, sono stati aggiunti dopo una preventiva pesatura. Un gas standard, contenente 4800 ppm di S02 in N2, è stato fatto gorgogliare attraverso il liquido, allo interno della bottiglia di assorbimento ad una porta ta di 1.48 N litri al minuto, e le variazioni nel tempo ,relative al pH del liquido e alla concentrazione di SO2 nel liquido, sono state registrate dopo il gorgogliamento .

I risultati della prova per quanto riguarda la magnesia ottenuta da cottura leggera, vengono mostrati in Fig. 8, e quelli per il magnesio di acqua di mare, in Fig. 9. Un confronto mostra che entrambe le sostanze avevano sostanzialmente la stessa capacità di assorbimento del gas SO2. Cioè, una mole di Mg in ciascun agente di desolforazione, assorbiva circa 2 moli di SO

Cioè, è stato dimostrato che la trasformazione di magnesia da cottura leggera in idromagnesio non è neces sariamente una condizione richiesta per l'assorbimento del gas SO2·

Un altro scopo della presente invenzione, è quello di mettere a disposizione un impianto di desolforazione a umido dei fumi, il quale consente di eliminare in modo efficace l'SO3 presente nel gas di scarico, utilizzando ossido di magnesio come sostanza assorbente, e senza richiedere apparecchiature per l'idratazione dell'ossido di magnesio.

Un altro scopo ancora della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un impianto di desol. fonazione a umido dei fumi, avente una torre di assor bimento che è capace di aumentare la reattività dello ossido di magnesio.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un procedimento di desolforazione a umido dei fumi, utilizzando uno qualsiasi degli impianti sopra descritti, in modo tale da ottenere una eliminazione stabile ed efficiente dell' SOx senza creare problemi di incrostazione o simili.

Per raggiungere gli scopi sopra descritti, la presen te invenzione mette a disposizione un impianto di de solforazione di fumi a umido, che consente il tratta mento di gas di scarico (contenenti sia SO2 che SO3) provenienti da una caldaia di combustione di olio pe sante o simili, e mediante il quale l'ossido di magnesio (MgO) in polvere direttamente spruzzato nel condotto è utilizzato come mezzo per eliminare il gas SO3 , e questa polvere viene successivamente raccolta da un liquido circolante all'interno di una torre di assorbimento a umido, e viene utilizzata sottoforma di impasto, come sostanza di assorbimento per il gas SOx .

Inoltre, per utilizzare la polvere di MgO in modo efficiente per l'assorbimento a umido dell'SOx , la MgO viene direttamente raccolta da un liquido circolante contenente ioni solfito, anziché essere idratata per ottenere l'idrossido di magnesio [Mg(OH)2 ] .

Come risultato, la solubilità della MgO aumenta e la sua attività come sostanza assorbente aumenta.

Un impianto di desolforazione di fumi del tipo a umido, secondo un’altra forma di esecuzione della presente invenzione, comprende oltre ai mezzi sopra descrit ti, anche dei mezzi che impediscono l'ossidazione e che sono collegati con la torre di assorbimento in mo do da assicurare la presenza di una determinata quan tità di ioni solfito nel liquido circolante. Questi mezzi per impedire l'ossidazione, possono comprendere un dispositivo per diminuire la portata di aria ossidante alimentata verso la parte inferiore della torre di assorbimento, quando la concentrazione degli ioni solfito nel liquido circolante è minore.

Inoltre, la quantità di ossido di magnesio iniettata, viene regolata in base alla concentrazione di SO2 nel gas di scarico, e in funzione della portata del gas, e del pH del liquido all'interno della torre di assor bimento .

L'ossido di magnesio formato mediante calcinazione del carbonato di magnesio,si può trovare in commercio ad un costo relativamente basso.

Inoltre, esso è presente sul mercato sottoforma di polvere fine avente dimensione delle particelle pari a 10 sino a diverse decine di micron.

Nel caso di caldaie, il punto in cui la polvere viene spruzzata, è il condotto di uscita di un preriscaldatore d'aria. Il punto di spruzzatura deve essere vantaggiosamente scelto in modo che la temperatura è com presa tra 150 e 200°C, cioè maggiore del punto di rugiada acido. In modo da assicurare un tempo sufficien te per la reazione solido-gas, è preferibile che il punto di spruzzatura sia situato a monte della torre di assorbimento a umido, in una posizione la più lontana possibile.

Di solito, il gas all'interno del condotto ha una velocità non inferiore a 15 m/sec. Quindi, l'ossido di magnesio di tipo commerciale, viene trasportato verso la torre di assorbimento a umido disposta a valle, senza depositarsi.

D’altra parte, la quantità di ossido di magnesio aggiunta, può essere scelta in modo da essere pressoché equivalente alla quantità di SO2, in modo tale da ren dere possibile un rapporto equivalente sufficientemen te elevato, rispetto all' SO3. (Se il rapporto molare di MgO rispetto a SO2 viene regolato in modo da essere uguale a 1, allora il rapporto molare tra MgO e SO3 sarà prossimo a 50, poiché SO è presente in una quantità uguale a circa 1'1-2% rispetto alla quantità di S02.)

Quindi, anche se la reazione tra MgO e SO3 è una reazione solido-gas ,ci si può aspettare che una efficien za sufficientemente elevata di eliminazione dell'SO3 si ottiene aumentando il rapporto tra MgO e SO3,

L 'SO3 reagisce con l'MgO per formare il solfato di magnesio (MgS04).

Quindi, della polvere di MgO che non ha preso parte alla reazione e la polvere parzialmente trasformata in solfato di magnesio.vengono introdotte nella torre di assorbimento a umido,dove esse giungono a contatto con il liquido circolante e vengono incorporate in esso ,formando un impasto diluito. Bisogna notare che, poiché l'MgSO4 presenta una solubilità elevata, esso viene disciolto nel liquido circolante senza causare problemi di incrostazioni .

A valle della torre di assorbimento a umido, questo impianto è sostanzialmente lo stesso di un impianto convenzionale che utilizza idrossido di magnesio. Tut tavia, per impedire otturazioni dovute alla polvere di ossido di magnesio, è preferibile utilizzare una torre di assorbimento del tipo con corrente diretta verso il basso e inoltre è preferibile scegliere un rapporto gas-liquido sufficientemente elevato.

Inoltre, quando sono previsti mezzi che impediscono l 'ossidazione ,all'interno del serbatoio della sostan za assorbente, secondo la presente invenzione, l'impianto può essere fatto funzionare in modo tale che una quantità prefissata di ioni solfito è sicuramente presente nel liquido circolante, allo scopo di aumentare la reattività dell'ossido di magnesio. Come risultato, la dissoluzione dell'ossido di magnesio viene favorita, in modo da permettere un assorbimento stabile di SO2.

Inoltre, se si utilizza un procedimento nel quale lo ossido di magnesio viene aggiunto in una quantità che è regolata in base alla concentrazione di SOx nel gas e in base alla portata del gas e al pH del liquido all'interno della torre di assorbimento, in modo da essere compresa in una determinata regione, nell'impianto della presente invenzione, allora si può ottenere un'efficienza di eliminazione costante, malgrado la variazione delle concentrazioni di S02 e SO3 , sen za creare problemi di incrostazioni o simili.

I disegni mostrano:

Fig. 1, un diagramma schematico del ciclo di trattamento, che illustra un procedimento di alimentazione di una sostanza assorbente, secondo una prima forma di esecuzione della presente invenzione;

Fig. 2 è un diagramma schematico del ciclo di trattamento, che illustra una forma di esecuzione del proce dimento convenzionale di alimentazione di una sostanza assorbente alla torre di desolforazione;

Fig. 3, è un diagramma schematico del ciclo di tratta mento che illustra una forma di esecuzione di un impianto convenzionale di desolforazione di fumi, che impiega il magnesio;

Fig. 4 è un diagramma schematico del ciclo di trattamento, che mostra un'altra forma di esecuzione dello impianto convenzionale di desolforazione di fumi, che fa uso del magnesio;

Fig. 5 è un grafico che mostra la relazione esistente tra la dimensione media delle particelle di MgO e il tempo richiesto per la dissoluzione;

Fig. 6 è un grafico che mostra la relazione esistente tra la quantità di SO presente, e il tempo richie sto per la reazione dell'MgO;

Fig. 7 è un grafico che mostra la relazione tra la concentrazione di SO nella sostanza liquida assor bente, e l'efficienza di desolforazione;

Fig. 8 è un grafico che mostra le proprietà di assorbimento del gas SO2 di un liquido contenente MgO.

Fig. 9 è un grafico che mostra le proprietà di assorbimento del gas SO2 di un liquido contenente Mg(OH)2; Fig. 10 è un diagramma che mostra i risultati della misurazione della distribuzione dimensionale delle particelle per il magnesio di acqua di mare;

Fig. 11 è un diagramma che mostra i risultati della misurazione della distribuzione dimensionale delle particelle, nel caso di magnesia ottenuta da cottura leggera;

Fig. 12 è un diagramma schematico che mostra, parzial mente in sezione, la struttura di un impianto di desolforazione di fumi, a umido, secondo una seconda forma di esecuzione della presente invenzione; e Fig. 13 è un diagramma schematico che mostra, parzial mente in sezione, la struttura di un impianto di desolforazione di fumi,convenzionale ,che utilizza idros sido di magnesio.

Una prima forma di esecuzione della presente invenzio ne viene descritta facendo riferimento alla Fig. 1. (1) Dispersione della magnesia ottenuta da cottura leggera, in acqua

La magnesia ottenuta da cottura leggera, all'interno di un serbatoio di stoccaggio 1 di MgO, e l'acqua proveniente da una linea di alimentazione d'acqua 2, vengono introdotte in un serbatoio 3 di dissoluzione di MgO, attraverso due tubazioni 10 e 11 rispettivamente, e tali sostanze vengono mescolate per mezzo di un agitatore 4.

(2) Alimentazione della dispersione di magnesia da cottura leggera, in una torre di desolforazione

Il liquido che si trova all'interno del serbatoio 3 di dissoluzione della MgO, viene introdotto per mezzo di un condotto 12, in un serbatoio 5 della sostanza assorbente ,previsto nella parte inferiore della torre di desolforazione. (Di solito sono presenti quantità di ioni solfito (SO ) pari a diverse decine di millimoli per litro, all'interno del serbatoio 5 della sostanza assorbente, e la magnesia da cottura leggera si discioglie come conseguenza della riduzione delle dimensioni delle particelle, le quali assuraeranno una dimensi one circa uguale a quella del magneslo di acqua di mare convenzionalmente usato come agente di desolforazione. La magnesia ottenuta da cot tura leggera, che si è disciolta, ha una capacità di assorbimento del gas SO2, che può essere paragonata a quella del magnesio di acqua di mare.)

(3) Quando la concentrazione di SO nel serbatoio 5 della sostanza assorbente è bassa, allora la veloci tà di riduzione delle dimensioni (o velocità di disso luzione) delle particelle di magnesia ottenuta da cot tura leggera e che sono state introdotte dal serbatoio 3 di dissoluzione dell'MgO nel serbatoio 5 della sostanza assorbente passando attraverso la tubazione 12, è così bassa che il tempo di permanenza nel serba toio 5 della sostanza assorbente deve essere aumentato. In questo caso,è necessario rimettere in ciclo il liquido contenuto nel serbatoio 5 della sostanza assorbente, verso il serbatoio 3 di dissoluzione dello MgO, facendolo passare attraverso la tubazione 13.

Quando, secondo la presente invenzione, si utilizza della magnesia ottenuta da cottura leggera come agente di desolforazione, la necessità di mezzi come un serbatoio di sedimentazione, un dispositivo di macina zione a umido e un serbatoio di idratazione dell'MgO, possono essere eliminati, alimentando invece la magne sia ottenuta da cottura leggera, direttamente verso il serbatoio della sostanza assorbente.

Quindi ,l'impianto è notevolmente semplificato, così come avviene per l'impianto che utilizza magnesio di acqua di mare come agente di desolforazione. Questo porta ad una riduzione della superficie di ingombro in piano per i mezzi di desolforazione, e una riduzio ne del costo iniziale, e inoltre si avrà anche una riduzione dell'energia elettrica consumata, a causa dell'eliminazione di riscaldatori e pompe. Inoltre, il funzionamento ,la manutenzione e la revisione dello impianto, sono facilitati.

Verrà adesso descritta una seconda forma di esecuzione della presente invenzione, facendo in particolare riferimento alla Fig. 12, che illustra un altro impianto di desolforazione dei fumi che fa uso di ossido di magnesio.

In Fig. 12, le parti simili a quelle mostrate in Fig. 13 vengono indicate dagli stessi numeri di riferimento, e per questo tali parti non verranno descritte di nuovo .

In Fig. 12, un gas contenente SO {cioè SO2 e SO ) passa attraverso un condotto 65, nel quale la polvere di ossido di magnesio viene alimentata attraverso un ugello 66, tale polvere avendo dimensioni delle parti celle pari a 10 sino a diverse decine di micron. Più in particolare, la polvere di magnesio che si trova in una tramoggia di stoccaggio 61, viene prelevata in diverse porzioni, tramite un alimentatore, e quindi essa viene pressurizzata tramite mezzi adeguati come ad esempio un convogliatore a getto 63, che alimenta la polvere nella corrente di fumi all'interno del con dotto 65. Il numero di riferimento 64 indica una sof fiante. E' preferibile spruzzare l'ossido di magnesio in modo uniforme, nei fumi di scarico. L'ossido di ma gnesio spruzzato viene trasportato direttamente nella torre 49 di assorbimento a umido, mentre tale polvere "galleggia" nella massa di fumi di scarico, e in tal modo la polvere assorbe l'SO3 . L'ossido di magnesio introdotto nella torre di assorbimento 49 viene raccolto mediante contatto con una grande quantità di li_ quido circolante spruzzato attraverso una linea di spruzzatura 47. Poiché l'ossido di magnesio presenta dimensioni delle particelle pari a 10 μm o oltre,esso può essere immediatamente raccolto dallo spruzzo di liquido .

Il liquido circolante cade attraverso la torre 49 di assorbimento, in modo tale che si avrà un contatto gas-liquido con l'SO2 .

Per aumentare l'efficienza del contatto gas-liquido, è utile mettere a disposizione un letto riempito 48.

Questo letto riempito 48 deve essere realizzato in modo da non provocare accumulo di depositi, ad esempio, esso deve costituire una griglia. Il liquido cir colante viene rimesso in ciclo dalla parte inferiore della torre di assorbimento per mezzo di una pompa 50 di circolazione del liquido. In modo simile a quanto avviene per gli impianti di desolforazione dei fumi convenzionali che utilizzano idrossido di magnesio, l'acqua viene alimentata dall'esterno, in modo tale che la concentraziqne di sale nel liquido non aumenta eccessivamente, mentre una parte del liquido viene prelevata e trasferita ad un'unità 51 di trattamento dell'acqua di rifiuto.

Per essere sicuri che una quantità maggiore di una quantità prefissata di ioni solfito sia presente nel liquido circolante, la concentrazione di ioni solfito nel liquido circolante viene rivelata tramite un sensore 78 di rilevamento della concentrazione dello ione solfito. Se la concentrazione dello ione solfito si abbassa,allora la portata di aria ossidante alimen tata nella parte inferiore della torre di assorbimen to, tramite un ugello di ossidazione 72, viene controllata per mezzo di una valvola di regolazione 79, in modo tale che l'ossidazione effettuata da una soffiante di ossidazione 73 viene impedita.

La presenza di ioni solfito nel liquido rende possibi le l'aumento dell'attività dell'MgO, sino a raggiunge re lo stesso livello dell'idrossido di magnesio convenzionale Mg (OH) costituisce un impasto Anche se la portata di aria ossidante viene automaticamente regolata nella Fig. 12, essa può essere regolata manualmente nei casi in cui l'impianto viene fat to funzionare con condizioni di carico note a priori.

La portata della polvere di MgO viene regolata da una unità dì comando 74 in base a segnali trasmessi da un sensore 76 di misurazione della concentrazione di SOx nel gas e in base ad un sensore 77 di misurazione della portata del gas, in modo tale che la polvere di MgO viene alimentata con una portata che corrisponde al carico momentaneo di SOx . Inoltre, per prevenire problemi di incrostazioni o simili, all'interno della torre di assorbimento 49, viene trasmesso un segnale da un misuratore del pH 75, all'unità di comando 74,e questo segnale viene utilizzato per rego lare la portata della polvere di MgO.

Nell'impianto di desolforazione di fumi del tipo a umido, che utilizza ossido di magnesio,e che è costruì to secondo la presente invenzione,come descritto sopra nei particolari,i gas S0X possono essere eliminati soffiando polvere di ossido di magnesio direttamen mente nel condotto in funzione della concentrazione di SOx del gas,inoltre, sia il rifornimento di sostan za assorbente che il recupero della polvere, possono essere ottenuti raccogliendo la polvere di ossido di magnesio diffuso (disperso) nel condotto, tramite spruzzatura del liquido circolante, allo stesso modo come avviene per una torre di assorbimento del tipo convenzionale a umido.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento di desolforazione di fumi, caratteriz zato dal fatto che viene utilizzata della magnesia ot tenuta da cottura leggera,come agente di desolforazio ne,e comprendente una fase di alimentazione dell'agen te di desolforazione, ad un serbatoio della sostanza assorbente, il quale è previsto nella parte inferiore di una torre di desolforazione, detto agente di desol forazione essendo introdotto direttamente in detto serbatoio sottoforma di MgO senza essere sottoposto a qualsiasi tipo di trattamento di idratazione.
2. Impianto di desolforazione di fumi, a umido, che utilizza ossido di magnesio come sostanza assorbente, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di spruzzatura dell'ossido di magnesio i quali spruzzano polvere di ossido di magnesio direttamente nei fumi, per effettuare una reazione solido-gas tra una parte dell'ossido di magnesio e il gas SO3 presente nei fumi, e una torre di assorbimento a umido disposta a valle rispetto ai mezzi di spruzzatura dell'ossido di magnesio, tale da raccogliere la polvere di ossido di magnesio e il prodotto di reazione tra l'ossido di magnesio e l'SO3 per mezzo di un liquido circolante, detta torre essendo allo stesso tempo utilizzata per assorbire il gas SO2 nel liquido circolante tramite una reazione gas-liquido.
3. Impianto di desolforazione dei fumi, a umido, secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre mezzi che impediscono l'ossida zione, in modo da eliminare l'ossidazione all'interno della torre di assorbimento, per assicurare una quantità di ioni solfito superiore a una quantità prefissata, nel liquido circolante.
4. Procedimento di desolforazione di fumi, a umido, che utilizza l'impianto delle rivendicazioni 2 e 3, caratterizzato dal fatto che la quantità di ossido di magnesio iniettato viene regolata in funzione della concentrazione di SO2 nei fumi, in funzione della portata dei fumi, e in funzione del pH del liquido all'interno della torre di assorbimento.