MXPA03003010A - Sistemas y procesos para la remocion de contaminantes de una corriente de gas. - Google Patents
Sistemas y procesos para la remocion de contaminantes de una corriente de gas.Info
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Abstract
Sistemas y procesos para la remocion en humedo y combinaciones de remocion en humedo y en seco de contaminantes objetivo, de oxidos de azufre, oxidos de nitrogeno, y oxidos de carbono de la combustion y otros gases de proceso industrial y procesos que utilizan el sistema. Los oxidos de manganeso son utilizados como el sorbente principal en el sistema para la remocion o captura de contaminantes. En la remocion en humedo, los oxidos de manganeso son mezclados en una suspension o lechada, la cual es introducida en zonas de reaccion del sistema. En la remocion en seco, los oxidos de manganeso son introducidos desde alimentadores en las zonas de reaccion del sistema, por donde son puestos en contacto con un gas del cual los contaminantes van a ser removidos. La remocion puede ocurrir en sistemas de una sola etapa, de dos etapas o etapas multiples con al menos una de las zonas de reaccion siendo un depurador en humedo. Puede utilizarse una variedad de depuradores en seco en combinacion con sistemas de remocion en humedo y en seco. Los parametros de proceso, particularmente la presion diferencial del sistema, son controlados por controles electronicos para mantener una presion diferencial del sistema minima, y para verificar y ajustar las eficiencias de remocion de contaminantes. El sorbente que reacciono puede ser removido de las zonas de accion y reaccion para su reciclaje o ser reciclado para ser regenerado con subproductos utiles y comercializables que sean recuperados durante la regeneracion.
Description
SISTEMAS Y PROCESOS PARA LA REMOCION DE CONTAMINANTES DE UNA CORRIENTE DE GAS Campo de la Invención La invención se relaciona con los sistemas y procesos para la remoción de contaminantes, como óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, óxidos de carbono, sulfuros totalmente reducidos, cenizas volantes, compuestos de mercurio y mercurio elemental de gases generados a partir de la combustión de combustibles fósiles y otros gases de proceso con control electrónico de los parámetros de operación, como, la presión diferencial a través del sistema, la temperatura del gas y eficiencia de remoción. Los sistemas y procesos de la invención emplean óxidos de manganeso como el sorbente principal para efectuar la remoción de contaminantes, como los óxidos de azufre y/u óxidos de nitrógeno, y pueden emplear además otros materiales sorbentes y aditivos químicos por separado y en conjunto con óxidos de manganesos para efectuar la remoción de otros contaminantes objetivo, por ejemplo, utilizando alúmina para remover mercurio .
Antecedentes de la Invención Durante la combustión de combustibles que contienen compuestos de azufre, se producen óxidos de azufre (S0X) , como el dióxido de azufre (S02) y trióxido de azufre (S03) como resultado de la oxidación del azufre. Algunos combustibles pueden contener compuestos de nitrógeno que contribuyen a la formación de óxidos de nitrógeno (N0X) , los cuales se forman principalmente a altas temperaturas por la reacción del nitrógeno y el oxígeno del aire utilizado para la reacción con el combustible. Se reporta que esos compuestos de reacción, S0X y N0X forman ácidos que pueden contribuir a la "lluvia ácida" . Las regulaciones federales y estatales dictan la cantidad de esos y otros contaminantes, gue pueden ser emitidos. Las regulaciones se están volviendo más estrictas y los operadores de plantas están enfrentando mayores dificultades para cumplir con los requerimientos reguladores. Han sido desarrolladas muchas tecnologías para la reducción de S0X y NOx, pero unas cuantas pueden remover ambos tipos de contaminantes simultáneamente en un proceso en seco o lograr de manera confiable niveles de reducción baratos . En el pasado, para cumplir con los requerimientos reguladores, las plantas de energía que queman hulla, han empleado con frecuencia un proceso de depuración, el cual, comúnmente utiliza compuestos de calcio para reaccionar con el S0X para formar yeso. Este producto residual normalmente es desechado como una suspensión líquida voluminosa en un embalse, y finalmente es tapada con una barrera de arcilla, la cual es entonces cubierta con una capa superficial de tierra una vez que la suspensión se deshidrata con el tiempo. De manera alternativa, algunos operadores de plantas de energía han elegido quemar hulla que contiene cantidades mucho menores de azufre para reducir las cantidades de S0X emitidas a la atmósfera. En el caso del N0X, los operadores con frecuencia eligen disminuir la temperatura a la cual es quemada la hulla. Esto a su vez disminuye la cantidad de N0X producido, y por lo tanto emitido; sin embargo, la combustión a baja temperatura no utiliza todo el valor calórico de la hulla, dando como resultado pérdidas de eficiencia. Las plantas de turbina normalmente utilizan gas natural, el cual contiene pocos o ningunos compuestos de azufre, para impulsar las turbinas, y por lo tanto no se emite virtualmente S0K. Por otro lado, a la temperatura que las turbinas son operadas de manera común, se produce N0X sustancial. Además de los procesos de Reducción Catalítica Selectiva (RCS) para la conversión de N0X a nitrógeno, vapor de agua y oxígeno, los cuales pueden ser descargados de manera segura, algunos operadores eligen reducir la temperatura a la cual las turbinas son operadas, y por lo tanto reducen la cantidad de N0X emitido. Con temperaturas más bajas, no se logra la combustión calórica/valor calórico del gas natural, dando como resultado pérdidas de eficiencia.
Desafortunadamente para esos operadores, las regulaciones ambientales más nuevas requerirán una reducción aún mayor de emisiones de S0X y N0X, por lo que se necesitarán tecnologías de remoción más novedosas o más efectivas y/o reducciones adicionales en la eficiencia. Los operadores de las plantas de energía viejas que queman hulla, con frecuencia requieren de espacio para eliminar los residuos sólidos asociados con el uso de depuradores que utilizan compuestos de calcio para formar yeso. Los operadores de las plantas más nuevas elegirían eliminar el problema desde el principio si estuviera disponible la tecnología. Adicionalmente, todas las plantas de energía, nuevas y viejas, se enfrentan con el requerimiento de nuevas tecnologías para reducir aún más las emisiones de N0X y tendrán que resolver éste problema en un futuro cercano. De este modo, las plantas que actualmente satisfacen los requerimientos de emisiones de S0X se enfrentan con requerimientos más estrictos para la reducción de N0X para lo cual ha existido poca o ninguna tecnología económicamente factible disponible. Los óxidos de nitrógeno, que son contaminantes, son el óxido nítrico (NO) y dióxido de nitrógeno (N02) o su dímero (N204) . El óxido nítrico relativamente inerte es con frecuencia removido con mayor dificultad en relación al N02. El óxido de nitrógeno inferior, el óxido nitroso (N20) , no es 5 considerado contaminante a los niveles usualmente encontrados en el aire ambiental, o como es usualmente descargado de fuentes de emisión de aire. El óxido nítrico (NO) sin embargo; se oxida en la atmósfera para producir dióxido de nitrógeno (N02) . Los óxidos de azufre que son considerados como contaminantes son el dióxido de azufre (S02) y el trióxido de azufre (S03) . Las fuentes típicas de contaminantes de óxido de nitrógeno y azufre son los gases de las chimeneas de las plantas de energía, gases de escape de automóviles, gases de chimeneas de plantas de calentamiento, y emisiones de varios procesos industriales, como las operaciones de fusión y plantas de ácido nítrico y sulfúrico. Las emisiones de plantas de energía representan una fuente especialmente formidable de óxidos de nitrógeno y óxidos de azufre en virtud del muy grande tonelaje de esos contaminantes y las emisiones descargadas hacia la atmósfera anualmente. Además, debido a la baja concentración de esos contaminantes en esas emisiones, típicamente de 500 ppm o menos para los óxidos de nitrógeno y 3,000 ppm o menos para el dióxido de azufre, su remoción es difícil debido a que deben ser tratados volúmenes muy grandes de gas . De los pocos sistemas prácticos, que han sido propuestos hasta ahora para la remoción de óxidos de nitrógeno de los gases de combustión de plantas de energía, todos tienen ciertas desventajas. Han sido propuestos varios métodos para la remoción de dióxido de azufre de gases de combustión de plantas de energía, pero ellos tienen muchas desventajas. Por ejemplo, los sistemas de depuración en húmedo basados en materiales alcalinos acuosos, como soluciones de carbonato de sodio o sulfito de sodio, o suspensiones de magnesia, cal o cal viva, usualmente necesitan enfriar el gas de combustión a aproximadamente 55 °C para establecer una fase acuosa. A esas temperaturas, el gas tratado requiere recalentamiento para desarrollar suficiente flotabilidad para obtener un aumento adecuado de la columna de la chimenea. La Patente Estadounidense No. 4,369,167 enseña como remover gases contaminantes y metales en trazas con una suspensión de cal. Un método de depuración en húmedo que utiliza una solución de cal viva, es descrito en la Patente Estadounidense No. 5,199,263. Se ha efectuado considerable trabajo en un intento por reducir los contaminantes de NOx mediante la adición de catalizadores de combustión, usualmente compuestos organometálicos, al combustible durante la combustión. Sin embargo, los resultados de esos intentos han sido menos exitosos que la combustión en etapas. La oxidación de NOx a 2 es facilitada por el amoniaco, metano, et al., lo cual no es efectuado por el SOx como se describe en la Patente Estadounidense No. 4,112,053. La Patente Estadounidense No.
7 4,500,281 enseña las limitaciones de los catalizadores organometálicos para la remoción de NOx contra la combustión en etapas. El sulfuro de metal pesado con amoniaco es descrito para la reducción de NOx en gases de chimenea en la Patente Estadounidense No. 3,981,971. Muchos combustibles, y particularmente aquellos combustibles normalmente sólidos, como la hulla, lignita, etc., también contienen cantidades sustanciales de azufre unido con combustible con el resultado de que la combustión convencional produce cantidades sustanciales de contaminantes de SOx, los cuales son también objeto del control de contaminación. Ha sido la opinión general de los expertos en la técnica, que aquellas condiciones empleadas en la combustión en etapas, particularmente la combustión rica-pobre en dos etapas, para la reducción de NOx, disminuirá de igual modo los niveles de emisiones de SO*. Sin embargo, se ha encontrado que puede obtenerse poca o ninguna reducción en las emisiones de SOx en un proceso de combustión rico-pobre en dos etapas. En realidad, se ha encontrado que la presencia de cantidades sustanciales de azufre en un combustible también puede tener un efecto dañino sobre la reducción de NOx en un proceso rico-pobre en dos etapas. Se ha invertido un considerable esfuerzo en la remoción de azufre de combustibles normalmente sólidos, como la hulla, lignita, etc. Esos procesos incluyen la depuración 8 en húmedo de gases de chimenea de quemadores operados con hulla. Sin embargo,, esos sistemas son de capital intensivo, y la eliminación del lodo de sulfito húmedo, que es producido como resultado de las técnicas de depuración es también un problema. Los altos costos resultantes de las presiones diferenciales con frecuencia grandes, a través de un sistema de remoción de depuración en húmedo; las presiones diferenciales que exceden de una columna de agua (CA) de 76.2 centímetros (30 pulgadas) no son usuales. También, los gases de combustión deben ser recalentados después de la depuración para enviarlos a la chimenea, reduciendo de este modo la eficiencia del sistema. Ambas Patentes Estadounidenses No. 4,102,982 y 5,366,710 describen la depuración en húmedo de SOx y NOx. De acuerdo con otras técnicas, son utilizados depuradores de azufre, usualmente en quemadores de lecho fluidizado, para actuar como depuradores de azufre y convertir al mismo a compuestos sólidos los cuales son removidos con las cenizas. Los depuradores usuales en este tipo de operación incluyen cal viva (carbonato de calcio) y dolomita (carbonato de magnesio y calcio) debido a su disponibilidad y costo. Sin embargo, la técnicas de combustión son complejas y caras de operar y controlar; y el equipo de combustión es comparativamente caro. La disolución de hulla o materiales similares en un compuesto de sal 9 fundida es descrito en la Patente Estadounidense No. 4,033,113. La Patente Estadounidense No. 4,843,980 enseña el uso de una sal de metal alcalino durante la combustión de la hulla u otro material carbonaceo con mayor . eficiencia mediante la adición de un óxido de metal. Una adición de depurador de azufre corriente arriba de una zona de combustión es descrita en la Patente Estadounidense No. 4,500,281. La corriente de gas de combustión de una planta de energía que quema hulla es también una fuente principal de los gases ácidos acarreados por el aire, cenizas volantes, compuestos de mercurio y mercurio elemental en forma de ¦ vapor. La hulla contiene varios sulf ros, incluyendo el sulfuro de mercurio. El sulfuro de mercurio reacciona para formar mercurio elemental y SOx en la caldera de combustión. Al mismo tiempo o~ros sulfuros son oxidados a SOx y el nitrógeno en el aire de combustión es oxidado a NOx. Corriente abajo de la caldera, en los conductos y la chimenea del sistema de combustión, y a continuación en la atmósfera, parte del mercurio elemental es reoxidado, principalmente cloruro de mercurio (HgCl2) . Esto ocurre por reacciones con iones cloro o similares normalmente presentes en los gases de reacción de combustión que fluyen a través del sistema de combustión y una planta de energía que queme hulla .
10 Muchas de las plantas de energía emiten diariamente cantidades de hasta 0.4536 kilogramos (1 libra) de mercurio, como mercurio elemental y compuestos de mercurio. La concentración de mercurio en la corriente del gas de combustión es de aproximadamente 4.7 partes por billón (ppb) o 0.0047 partes por millón (ppm) . Los esfuerzos anteriores por remover el mercurio de corrientes de gases de combustión, antes de abandonar la chimenea de una planta de energía, incluyen: (a) inyección, en la corriente de gas de combustión, de partículas de carbón activado o sulfuro de sodio particulado o alúmina activada sin azufre; y (b) hacer fluir la corriente de gas de combustión a través de un lecho de partículas activadas. Cuando es empleada la inyección de partículas de carbón activado, el cloruro de mercurio en la corriente de gas es removido de la corriente de gas en un filtro de sacos y recolectado como parte de un polvo que contiene otros contaminantes en forma particulada. El cloruro mercúrico y otros compuestos de mercurio particulados que pueden estar en la corriente de gas pueden ser removidos fácilmente de la corriente de gas en un filtro de sacos a diferencia del mercurio elemental. La inyección de carbón activado para la remoción de mercurio junto con un lecho de partículas activadas se describe en la Patente Estadounidense No. 5,672,323.
11 Cuando la corriente de gas fluye a través de un lecho de partículas de carbón activado, los compuestos de mercurio son absorbidos sobre la superficie de las partículas de carbón activado y permanecen allí. El mercurio elemental, usualmente presente en forma de vapor en los gases de combustión, no es absorbido sobre el carbón activado en ningún grado sustancial sin primero ser oxidado en un compuesto de mercurio. La Patente Estadounidense No. 5,607,496 enseña la oxidación de mercurio y la absorción posterior a partículas y la utilización de alúmina como se describe aquí. La inyección de partículas de sulfuro de sodio puede ser utilizada para formar sulfuro mercúrico (HgS) , el cual es más fácilmente removible de la corriente de gas en un filtro de sacos que el mercurio elemental. La conversión del mercurio a un compuesto de sulfuro con la captura posterior en un separador de polvo se describe con detalle en la Patente Estadounidense No. 6,214,304. Esencialmente, todas las técnicas anteriores crean problemas de eliminación de residuos sólidos. Los sólidos o partículas, incluyendo las cenizas volantes, recolectados en el filtro de sacos y el carbón activado usado removido del lecho del carbón activado, contienen todos compuestos de mercurio y de este modo poseen problemas espaciales con respecto al entierro en vertederos donde la contaminación 12 estrictamente localizada de compuestos de mercurio es imperativa. La concentración de compuestos de mercurio en partículas o sólidos recolectados de un filtro de sacos es relativamente pequeña; por lo tanto, una muy pequeña cantidad de mercurio se dispersaría a través de volúmenes relativamente masivos de un vertedero, donde los sólidos o partículas del filtro de sacos sean descargados. Además, con respecto al carbón activado, ese material es relativamente barato, y una vez que las partículas de carbón activado usadas son removidas de un lecho adsorbente, no pueden ser fácilmente regeneradas y utilizadas fácilmente. En el proceso de alúmina activada, los compuestos de mercurio en la corriente de gas pueden ser adsorbidos y retenidos sobre la superficie de partículas activadas, pero la mayoría del mercurio elemental no se vera afectado. De este modo el mercurio elemental en la corriente del gas de combustión se oxida para formar compuestos de mercurio (por ejemplo cloruro mercúrico), y son empleados catalizadores para promover el proceso de oxidación. Sin embargo, esos procesos no capturan SOx y NOx. El uso de óxidos de manganeso para remover compuestos de azufre de corrientes de gas es conocido en la técnica. Se sabe que los óxidos de manganeso forman sulfatos de manganeso de SOx y nitratos de manganeso de NOx cuando se ponen en contacto con un gas que contiene esos contaminantes.
13 La Patente Estadounidense No. 1,851,312 describe un primer uso de óxidos de manganeso para remover compuestos de azufre de una corriente de gas de combustión. La Patente Estadounidense No. 3,150,923 describe un lecho seco de óxidos de manganeso para remover SOx. ün método húmedo para remover SOx con óxidos de manganeso es descrito en la Patente Estadounidense No. 2,984,545. Un filtro especial impregnado con óxido de manganeso para remover compuestos de azufre totalmente reducidos es descrito en la Patente Estadounidense No. 5,112,796. Otro método en la Patente Estadounidense No. 4,164,545, describe el uso de una resina de intercambio iónico para atrapar los productos de óxido de manganeso y S0X y N0X. El uso de ciertos tipos de óxidos de manganeso para remover S0X es descrito en las Patentes Estadounidenses Nos. 3,723,598 y 3,898,320. Algunos de los métodos conocidos para poner los óxidos de manganeso en contacto con una corriente de gas, es decir, suspensiones rociadas, lechos de mineral de manganeso o filtros especiales, han sido problemáticos. Aunque la técnica anterior enseña el uso de óxidos de manganeso para remover S0X y/o N0X no enseña un sistema o proceso adaptable que pueda capturar SOx y/o NOx y otros contaminantes con óxidos de manganeso y verificar y ajusfar los parámetros de operación del sistema, como lo son la presión diferencial, para proporcionar un control del sistema en tiempo real.
14 Los filtros de sacos han sido tradicionalmente utilizados como filtros para remover partículas de corrientes de gas de alto volumen. La Patente Estadounidense No. 4,954,324 describe un filtro de sacos utilizado como recolector de los productos generados a través del uso de amoniaco y bicarbonato de sodio para remover S0X y N0X de una corriente de gas. La Patente Estadounidense No. 4,925,633 describe un filtro de sacos como un sitio de reacción para S0X y N0X, con los reactivos, amoniaco y álcali. La Patente Estadounidense No. 4,581,219 describe un filtro de sacos como un reactor para la remoción altamente eficiente de S0X únicamente con un reactivo basado en calcio y una sal de metal alcalino. Aunque esa técnica anterior describe y enseña el uso de filtro de sacos para la remoción de partículas y como una cámara de reacción, no enseña el uso de un filtro de sacos en un sistema adaptable capaz de verificar y ajusfar los parámetros de operación del sistema, como la presión diferencial, para capturar S0X y/o N0X y otros contaminantes con óxidos de manganeso. En vista de los problemas mencionados anteriormente de los procesos conocidos para la remoción de S0X, N0X, compuestos de mercurio, y mercurio elemental así como otros contaminantes de gases de combustión, gases de proceso y otros gases residuales industriales, sería deseable proporcionar un proceso seco para la remoción de S0X y N0X así 15 como otros contaminantes de una corriente de gas. Además es deseable tener un proceso de remoción en seco que elimine los impactos ambientales de la eliminación de grandes volúmenes de sólidos y partículas que contengan mercurio y cantidades significativas del yeso generado durante el proceso de remoción en húmedo de S0X. Los procesos de remoción en húmedo pueden dar como resultado presiones diferenciales significativas a través de un sistema de remoción. Han sido observadas presiones diferenciales superiores a una columna de agua de 76.2 centímetros (30 pulgadas) en procesos de remoción en húmedo. Esas presiones diferenciales grandes son costosas debido a que debe ser derrochada una cantidad significativa de energía para contrarrestar la presión diferencial y proporcionar una corriente de gas residual con energía suficiente para que fluya hacia arriba y hacia fuera de una chimenea, ün sistema y un proceso que puedan lograr la remoción de contaminantes con una presión diferencial mínima o controlada a través del sistema serían por lo tanto deseables y baratos para la mayoría de los sectores industriales que procesan o emiten cantidades significativas de gases de combustión, gases de proceso y otros gases industriales. Los compuestos de calcio utilizados en los métodos de depuración en húmedo de S0X forman yeso en el proceso. Ellos son comprados y consumidos en cantidades significativas 16 y una vez que el yeso es formado los compuestos de calcio no pueden ser recuperados, al menos de manera barata. De este modo, seria deseable tener un método de remoción que emplee un sorbente que no únicamente pueda remover contaminantes de una corriente de gas sino que pueda ser regenerado, recuperado, y entonces reciclado o reutilizado para la remoción de contaminantes adicionales de una corriente de gas . Para hacer realidad esos sistemas y procesos, seria necesario incorporar controles de proceso y programas y sistemas de programación que puedan verificar y ajustar los parámetros de operación de estaciones de computadora en el sitio o en un lugar remoto a través de una interconexión con una red electrónica sofisticada que incorpore un procesador industrial. Esto permitirla a un técnico verificar y ajustar los parámetros de operación en tiempo real que proporcionen controles de los parámetros de operación como la presión diferencial del sistema y las tasas o velocidades de captura de contaminantes o eficiencias de remoción. Tal red seria deseable por su control en tiempo real y accesibilidad fuera del sitio. A la luz del incremento de la demanda de energía y a la escasez de energía reciente, sería deseable poner plantas de energía inhabilitadas a su utilidad operacional que hayan sido puestas fuera de servicio debido a que sus 17 embalses de yeso han alcanzado su capacidad. Esto seria logrado con reconversiones de un sistema que emplee un sorbente regenerable en un proceso de remoción en seco que no requiere el uso de compuestos de calcio. Ese sistema también seria fácilmente adaptado e incorporado en nuevas plantas de energía que pudieran estar entrando en línea. Las plantas de servicios públicos y las plantas de energía independientes actualmente en operación podrían fácilmente ser reconvertidas con ese sistema. Además, ese sistema podría ser de valor significativo al permitir que las fuentes de emisiones cumplan con los estándares de emisión o condiciones que permitan la calidad del aire. Con las reducciones en las emisiones de contaminantes como el N0X y S0X, podrían volverse disponibles créditos para emisiones comercializables o las áreas estatales o nacionales que no logren los estándares de calidad del aire ambiental pueden lograr alcanzar ese estado. Esos escenarios permitirían el desarrollo en áreas donde los requerimientos regulatorios anteriormente prohibían el desarrollo o expansión industrial . Los sistemas y procesos de la presente invención en sus diferentes modalidades pueden lograr y hacer realidad las ventajas como objetivos y beneficios deseables mencionados anteriormente .
18 Sumario de la Invención La invención está dirigida a un sistema adaptable para la remoción en húmedo y la remoción combinada en húmedo y en seco de S0X y/o N0X y/u otros contaminantes de gases y a procesos que empleen el sistema. En una modalidad de la invención del sistema adaptable para la remoción en húmedo de contaminantes objetivos de gases con presión diferencial mínima a través del sistema está comprendida de al menos una zona de reacción la cual es un depurador en húmedo. El depurador en húmedo es suministrado con una suspensión lechada acuosa ácida de un sorbente de óxidos de manganeso regenerables y está configurado para la introducción de un gas que contenga al menos un contaminante objetivo a una temperatura inferior al punto de ebullición de la suspensión o lechada. El gas se pone en contacto con el sorbente durante un tiempo suficiente para efectuar la captura del contaminante objetivo a un punto de referencia de la tasa de captura objetivo para el contaminante objetivo. El gas es separado sustancialmente del contaminante objetivo a través de la formación de un producto de reacción del contaminante objetivo y los óxidos- de manganeso. La zona de reacción está configurada además para permitir que el gas sea ventilado de la zona de reacción. La presión diferencial a través del sistema es regulada de modo que cualquier presión diferencial a través del sistema no sea mayor que un nivel predeterminado. El sistema puede tener un solo depurador en húmedo, o depuradores en húmedo múltiples en serie para la remoción de contaminantes objetivo. Un sistema de remoción de dos etapas, las dos zonas de reacción del sistema pueden ser ambas depuradores en húmedo, un depurador en húmedo seguido por un depurador en seco, o un depurador en seco seguido por un depurador en húmedo . En otra modalidad de la invención, el sistema es utilizado en procesos para la remoción de contaminantes objetivo de un flujo o corriente de gas. El gas que contiene un contaminante objetivo es introducido en la zona de reacción del sistema. El gas es puesto en contacto con el sorbente en la suspensión o lechada del sorbente del sistema durante un tiempo suficiente para efectuar la captura del contaminante objetivo en un punto de referencia de la tasa de captura objetivo para el contaminante objetivo a través de la formación de un producto de reacción del contaminante objetivo y óxidos de manganeso para separar sustancialmente el gas del contaminante objetivo; el gas es ventilado del- gas de la zona de reacción. Esos procesos pueden ser llevados a cabo en una sola zona de reacción o en zonas de reacción múltiples del sistema.
20 En otra modalidad de la invención un proceso para la regeneración de óxidos de manganeso de una solución que contiene aniones sulfato y nitrato y cationes de manganeso formados cuando el producto de reacción de la remoción SOx y NOx de un flujo de gas con sorbente de óxido de manganeso, comprende los pasos de: A. proporcionar primer y segundo intercambiadores de aniones que tienen una resina de intercambio aniónico cargada en ellos, la resina de intercambio aniónico tiene cloro en la posición de intercambio sobre la resina; B. hacer pasar una solución que contiene aniones sulfato y nitrato a través del primer intercambiador aniónico para eluir el cloro para formar cloruro de manganeso mientras se captura el anión sulfato sobre la resina; í C. hacer pasar la solución que contiene aniones nitrato a través del segundo intercambiador aniónico para hacer eluir el cloro para formar cloruro de manganeso mientras se captura el anión nitrato sobre la resina; y D. agregar un compuesto de carbonato o hidróxido soluble a la solución para precipitar carbonato de manganeso o hidróxido de manganeso; D. separar el carbonato de manganeso o hidróxido de manganeso de la solución; y E. calentar el carbonato de manganeso o hidróxido de manganeso para formar óxidos de manganeso regenerados.
Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es un diagrama de bloques esquemático que muestra un sistema de acuerdo a la invención. La Figura 2 es un diagrama de bloques esquemático que muestra un sistema de acuerdo a la invención. La Figura 3 es un diagrama de bloques esquemático que muestra un sistema de acuerdo a la invención. La Figura 4 es un diagrama de bloques que muestra un sistema de acuerdo a la invención. La Figura 5 es un diagrama de bloques que muestra un sistema de acuerdo a la invención. La Figura 6 es una vista en perspectiva de un filtro de sacos comercialmente disponible. La Figura 7 es una vista en elevación desde un extremo de un filtro de sacos comercialmente disponible. La Figura 8 es una vista plana superior de un filtro de sacos comercialmente disponible. La Figura 9 es una . vista en elevación lateral de un filtro de sacos comercialmente disponible. La Figura 10 es una vista en corte de un filtro de sacos invertido de acuerdo a la invención. La Figura 11 es una vista plana superior de un filtro de sacos invertido de acuerdo a la invención. La Figura 12 es un diagrama de flujo de un reactor de filtro de sacos de acuerdo a la invención.
22 La Figura 13 es un diagrama de bloques de un sistema de acuerdo a la invención. La Figura 14 es un diagrama de bloques de un sistema de acuerdo a la invención. La Figura 15 es un diagrama de bloques de un sistema de acuerdo a la invención. La Figura 16 es un diagrama de flujo de un sistema de control electrónico útil en la invención. La Figura 17 es la representación del tablero de control electrónico. La Figura 18 es la representación del tablero de control electrónico. La Figura 19 es la representación del tablero de control electrónico. La Figura 20 es un diagrama de bloques de un subelemento de control de acuerdo a la invención para regular la presión diferencial. La Figura 21 es un. subelemento de control de acuerdo a la invención para controlar la tasa de captura de SOx o NOx o la velocidad de alimentación de sorbente. La Figura 22 es un subelemento de control de acuerdo a la invención para controlar la temperatura de entrada del gas al filtro de sacos .
La Figura 23 es un subelemento de control de acuerdo a la invención para controlar la posición del venturi variable . La Figura 24 es un subelemento de control de acuerdo a la invención para controlar la tasa de captura de S0X o N0X, la presión diferencial y la velocidad de alimentación del sorbente. . La Figura 25 es un subelemento de control de acuerdo a la invención para controlar la tasa de captura de S0X o N0X, la presión diferencial, velocidad de alimentación de sorbente, y posición de venturi variable. La Figura 26 es un diagrama de bloques de un sistema y un proceso de acuerdo a la invención. La Figura 27 es un diagrama de bloques de un sistema y un proceso de acuerdo a la invención. La Figura 28 es un diagrama de bloques del sistema de acuerdo a la invención. La Figura 29 es una gráfica que gráfica los valores de N0X con el tiempo. La Figura 30 es una gráfica que gráfica los valores de N0X con el tiempo.
Descripción Detallada de la Invención La invención se relaciona con sistemas y procesos para la remoción de SOx y/o NOx asi como otros contaminantes, de una corriente de gas . En la invención, el gas que contiene S0X y/o N0X es introducido en la primera zona de reacción donde el gas es puesto en contacto con un sorbente de óxidos de manganeso regenerables y/u óxidos de. manganeso regenerados. El sorbente puede interactuar con los contaminantes en una corriente de gas como un catalizador, un reactivo, un absorbente o un adsorbente. Los óxidos de manganeso reaccionan con el S0K y el N0X para formar, respectivamente, sulfatos de manganeso y nitratos de manganeso . "Nitratos de manganeso" se utiliza aquí para referirse a e incluir las diferentes formas del nitrato de manganeso, sin importar la fórmula química, que puedan formarse a través de la reacción química entre el N0X y el sorbente e incluye las formas hidratadas también. De manera similar "sulfato de manganeso" se utiliza aquí para referirse a e incluir las diferentes formas del sulfato de manganeso, sin importar la fórmula que pueda formarse a través de la reacción química entre el S0X y el sorbente e incluye las formas hidratadas también. "Contaminantes objetivos" significa el contaminante o contaminantes objetivo de la remoción en el sistema. "Sustancialmente separados" significa que un contaminante ha sido removido de un gas a aproximadamente una tasa de captura objetivo debido a la interacción con un sorbente o remoción física en un separador de sólido-gas. Con respecto a los contaminantes removidos por la interacción con un sorbente, se contempla además que la remoción hasta una tasa de captura objetivo para ese contaminante puede comenzar en una primera zona de reacción y ser completada en una zona de reacción posterior. "Sorbente que reaccionó" significa que sorbente que ha interactuando con uno o más contaminantes en un gas en virtud de una reacción química, adsorción o absorción. El término no significa que todos los sitios reactivos o activos sobre el sorbente hayan sido utilizados puesto que todos esos sitios pueden en realidad no se utilizados. "Sorbente que no reaccionó" significa sorbente virgen que no ha interactuado con los contaminantes en un gas . Algunas de las zonas de reacción también pueden servir como separados sólido-gas liberando al gas de sólidos y partículas, como el sorbente, ya sea que haya reaccionado o no, cenizas volantes y compuestos de mercurio, para permitir que el gas sea separado sustancialmente de S0K y/o N0X y otros contaminantes a ser ventilados o purgados desde la zona de reacción y pasados a otra zona de reacción o encaminados hasta una chimenea para ser ventilados hacia la atmósfera. Los sólidos y partículas que incluyen al sorbente que reaccionó y que no reaccionó, las cenizas volantes y similares, son retenidos dentro de zonas de reacción que son separadores sólido-gas y pueden ser removidos posteriormente para su procesamiento adicional. Las zonas de reacción pueden ser sistemas de remoción de etapas múltiples los cuales incorporarían zonas de reacción adicionales. Las zonas de reacción utilizadas en la remoción en una sola etapa, en dos etapas o en etapas múltiples pueden ser un lecho fluidizado, un lecho seudofluidizado, una columna de reacción, un lecho fijo, un reactor de tubos/conductos, un lecho móvil, un filtro de sacos, un filtro de sacos invertido, un reactor de filtro de sacos, un reactor de serpentín y un ciclón/multiclón . Los gases que pueden ser procesados en la invención son en su mayoría gases que contienen S0X y/o N0X. Esos gases pueden ser generados por la combustión de combustibles fósiles en plantas de energía, plantas de calentamiento y varios procesos industriales, como lo son la producción de gránulos de taconita por plantas de taconita, refinerías e instalaciones productoras de petróleo, turbinas de gas y molinos de papel. La combustión para el calentamiento y otros pasos de proceso de esas instalaciones generan gases residuales o de combustión que contienen S0X y N0X en varias concentraciones, típicamente pero sin limitarse a 500 ppm o menos para el NO:í y 3000 ppm o menos para el SOx. Además, los gases pueden contener otros contaminantes removibles, como 27 cenizas Afolantes, y mercurio (Hg) , como Hg elemental en forma de vapor o compuestos de mercurio en forma particulada, en pequeñas concentraciones, por ejemplo, 0.0047 ppm (4.7 ppb) . Los gases pueden contener además sulfuro de hidrógeno y sulfuros totalmente reducidos (STR) y otros contaminantes. Esos gases pueden típicamente tener temperaturas que fluctúan típicamente de la temperatura ambiente hasta por debajo de las temperaturas de descomposición térmica de los nitratos de manganeso y hasta por debajo de las temperaturas de descomposición térmica de los sulfatos de manganeso. Los gases generalmente dentro de este intervalo de temperatura pueden ser procesados en el sistema de la invención. Los sorbentes principales que utiliza la invención son óxidos de manganeso, los cuales pueden ser encontrados en depósitos de mineral de manganeso o derivados sintéticamente. Los compuestos de manganeso de interés se encuentran en tres diferentes estados de oxidación de +2, +3, y +4; esto da lugar a una gama de fases multivalentes, las cuales proporcionan óxidos de manganeso con una gran diversidad de estructuras atómicas y de este modo de formas minerales. Los ejemplos de esas formas minerales incluyen, pero no se limitan a, pirolusita (Mn02) , ramsdelita (Mn02) , manganita (MnOOH o ??203·?20) , groutita (MnOOH) , y vernadita (??02·??20) por nombrar unos cuantos. Esto es reportado por Jerry E. Post en su artículo "Manganese Oxide Hiñerais : Crystal structures 28 and economic and environmental significance" , Proc. Nat'l. Acad. Sci, USA., Vol 96, pp. 3447-3454, Marzo 1999, la descripción del cual se incorpora aqui como referencia. Una de las más comunes de las diferentes formas de los óxidos de manganeso es el dióxido de manganeso, Mn02. La forma de la pirolusita de este mineral es con frecuencia la forma mineral principal en los depósitos de manganeso. La pirolusita está compuesta predominantemente del compuesto Mn02- Este óxido de manganeso exhibe al menos dos formas cristalinas. Una es la forma gamma, la cual es casi amorfa. La otra es una forma beta que exhibe una estructura cristalina pronunciada. Se pretende que el término "óxidos de manganeso" como se utiliza aqui, se refiera a, e incluya las diferentes formas del óxido de manganeso, sus formas hidratadas, y sus formas cristalinas, asi como al hidróxido de manganeso (por ejemplo, Mn(OH)2), etc. Con referencia a la remoción del S0K y/o N0X, las eficiencias de captura o remoción relativa de los óxidos de manganeso pueden ser comprendidas mediante los siguientes cálculos de las tasas de carga. Para evaluar la economía del sistema y el proceso de la invención, es necesario determinar las eficiencias de remoción de gas del sorbente. La eficiencia de captura de gas basada en los resultados de prueba puede ser calculada dividiendo el peso del gas removido por el peso del sorbente. Esto produce un cuadro 29 aproximado de la operación del sistema, pero no toma en consideración la estequiometria de la reacción o interferencia entre los gases reactivos en un sistema de gases múltiples. La relación de la captura de gas estequiométrica se describe más adelante. Para los propósitos de esta evaluación, las reacciones totales que se cree ocurren entre el sorbente, los óxidos de manganeso y el dióxido de azufre (S02) y el óxido nítrico (NO) se muestran a continuación, con los pesos moleculares mostrados encima de cada especie.
87 64 151 Mn02 (sólido) + S02 (gas) => MnS04 (sólido) (1 mol de Mn02 captura 1 mol de S02) 87 60 32 179 Mn02 (sólido) + 2NO + 02 (gas) => Mn(N03)2 (sólido) (1 mol de Mn02 captura 2 moles de NO) .
Esas reacciones pueden ocurrir en pasos múltiples,
Los pesos moleculares son mostrados encima de cada especie, Sobre la base de esas reacciones, la captura de gas 30 estequiométrica máxima teórica por peso de sorbente de Mn02 es la relación de los pesos moleculares de los productos contra los reactivos, la cual es del 73% para el S02 o 69% para el NO, para sistemas que contienen únicamente un gas reactivo. Para un sistema que contiene dos gases reactivos, dependiendo de las características de reacción, la captura de gas estequiométrica máxima será menor para ambos gases. Si se asume que las velocidades de reacción son iguales para ambos gases reactivos, la captura de gas estequiométrica máxima para cada gas deberá ser proporcional al porcentaje de cada gas presente. Por ejemplo, durante una prueba de 48 horas, dos gases reactivos, S02 y NO, estuvieron presentes a aproximadamente 430 ppm y 300 ppm, respectivamente. Los pesos totales de gases reactivos tratados fueron:
S02 = 44.65 kg (S8.45 Ib.) NO = 21.33 kg (47.02 Ib.) total = 65.98 kg (145.47 Ib.)
Por lo tanto, el S02 y el N02 representaron 67.7% y
32.3% respectivamente, de los gases reactivos presentes. Si la captura de gas estequiométrica máxima teórica para un sistema de un solo gas es corregida a esas proporciones de peso de gas reactivo, el porcentaje de captura máximo teórico para cada gas por peso de Mn02 es: 31 S02: (0.73 de un solo gas) x (0.67 para la prueba de 48 horas) = 0.489 = 48.9% NO: (0.69 de un solo gas) x (0.323 para la prueba de 48 horas) = 0.223 = 22.3% - Por lo tanto, los pesos máximos teóricos de gases capturados por 131.09 kg. (289 Ib.), por ejemplo, de sorbente para la prueba de 48 horas serian:
S02: (131.09 kg. (289 Ib.) de Sorbente) x (0.489) = 64.14 kg. (141.4 Ib.) de S02 NO: (131.09 kg. (289 Ib.) de Sorbente) x (0.323) = 44.61 kg. (98.35 Ib.) de NO
La captura de gas real experimentada en la prueba de 48 horas fue de 10.86 kg. (23.94 Ib.) de S02 y 1.95 kg.
(4.31 Ib.) de NO. Para el sistema de dos gases, la captura de gas estequiométrica fue:
S02: (10.86 kg. (23.94 Ib.) capturadas) /( 64.14 kg. (141.4 Ib.) de S02 posibles) = 16.9% (del máximo teórico) NO: (1.95 kg. (4.31 Ib.) capturadas) / (29.21 kg. (64.41 Ib.) posibles) = 6.69% (del máximo teórico)
Los óxidos de manganeso, una vez que reaccionaron con el SOx y NOx para formar sulfatos de manganeso y nitratos 32 de manganeso, respectivamente, pueden ser regenerados. Existen esencialmente dos métodos generales de regeneración, descomposición térmica y descomposición química. En la descomposición térmica, los sulfatos de manganeso y/o los nitratos de manganeso son calentados en una atmósfera oxidante, tras lo cual se forma óxido de manganeso y el dióxido de nitrógeno y/o el dióxido de azufre son desorbidos y capturados. El dióxido de nitrógeno o el dióxido de azufre capturados pueden hacerse reaccionar con otros compuestos químicos para producir productos comercializables . En la descomposición o regeneración química del óxido de manganeso, los sulfatos de manganeso y/o nitratos de manganeso son disueltos del sorbente utilizado en una suspensión acuosa ácida diluida a la cual, después de la separación y recuperación del solvente lavado, pueden ser agregados otros compuestos como álcalis o hidróxidos o carbonatos y el óxido de manganeso es precipitado de la solución y removido. La solución, ahora libre de óxidos de manganeso, puede ser encaminada para su procesamiento adicional o para la producción de productos comercializables como sulfatos y nitratos de álcali o amonio. La regeneración del óxido de manganeso y producción de productos útiles o comercializables a través de descomposición térmica o química, se discute mejor más adelante.
33 En el proceso de regeneración, los óxidos de manganeso regenerados están en forma de partículas y son definidos por la fórmula química MnOx, donde X es de aproximadamente 1.5 a 2.0. El proceso de regeneración puede ser diseñado para producir óxidos de manganeso que tengan un tamaño de partícula que fluctúa de 0.1 a 500 micrones. Los óxidos de manganeso en este intervalo son útiles en la invención. De manera preferible, los óxidos de manganeso tendrán un tamaño de partícula de menos de 300 micrones, y de manera más preferible de menos de 100 micrones. Los óxidos de manganeso regenerables y/u óxidos de manganeso regenerados son típicamente compuestos finos, pulverulentos, particulados . La reactividad de los sorbentes secos puede, en general, ser relacionada con su área superficial de partícula. La partícula o partículas tienen todas un peso, tamaño y forma, que en la mayoría de los casos son de forma inconsistente e irregular. En el caso de los polvos finos, con frecuencia es deseable saber cuanta área superficial exhibe una cantidad dada de polvo, especialmente para partículas que sean químicamente reactivas sobre superficies particuladas, o sean utilizadas como sorbentes, espesantes o cargas. (Usualmente, las mediciones de las propiedades del área superficial se efectúan para comparar varios polvos por razones de desempeño) . Las partículas pueden tener poros, 34 fisuras u otras caracteristicas microscópicas que contribuyan al área superficial. El método de BET (Brunauer-Emmett-Teller) es un método ampliamente aceptado para medir el área superficial de los polvos. Una muestra de polvo se expone a una prueba con un gas inerte, como el nitrógeno, a temperatura y presión dadas, y debido a que el tamaño de las moléculas de gas es conocida a esas condiciones, el método de BET determina que tanto gas de prueba cubre todas las superficies exteriores, poros y fisuras expuestas con esencialmente una capa de moléculas de gas sobre todas las partículas de la muestra de polvo. Opcionalmente, el analista puede utilizar otros gases de prueba como el helio, argón o kriptón; y puede variar de 1 a 3 presiones relativas, o más, para mejor exactitud. A partir de esto, se calcula una medida del área superficial total, y usualmente se reporta en unidades de metros cuadrados del área superficial de la partícula por gramo de muestra de polvo (n2/g) . De manera general, los polvos rugosos y lisos con frecuencia fluctúan en magnitudes de 0.001 a 0.1 m2/g de área superficial, y los polvos finos e irregulares fluctúan de 1 a 1000 m2/g. Puesto que las interacciones de un sorbente y el contaminante ocurren principalmente en la superficie de la partícula sorbente, el área superficial se correlaciona con la eficiencia de remoción. Los óxidos de manganeso útiles en la invención son 35 polvos finos e irregulares, y de este modo pueden tener un área superficial que fluctúa de 1 a 1000 m2/g. De manera preferible, el sorbente tendrá un área superficial mayor de 15 m2/g, y de manera más preferible de más de 20 m2/g. Con referencia a la Figura 1, es ilustrado en forma de diagrama de bloques un sistema de acuerdo a la invención. El sistema 10 puede ser visto como comprendido de un alimentador 20 y una primera zona de reacción 30 y una segunda zona de reacción 38. El alimentador 20 contendrá un suministro de sorbente de óxidos de manganeso regenerables y/u óxidos de manganeso regenerados. El alimentador 20 está configurado para manejar y alimentar óxidos de manganeso, los cuales, tras su regeneración, están en forma de partículas y definidos por la fórmula química MnOx, donde X es de aproximadamente 1.5 a 2.0. La primera zona de reacción 30 está configurada para la introducción del sorbente en un gas que contenga SOx y NOx. En una modalidad, la primera zona de reacción 30 puede ser una sección de tubos/conductos, posiblemente configurada como un lecho fluidizado, un lecho pseudofluidizado, una columna de reacción, un lecho fijo, un reactor de tubos/conductos, un lecho móvil, un filtro de sacos, un filtro de sacos invertido, un reactor de filtro de sacos, un reactor de serpentín y un ciclón/multiclón . La segunda zona de reacción 38, un lecho fluidizado, un lecho pseudofluidizado, una columna de reacción, un lecho fijo, un 36 reactor de tubos /conductos, un lecho móvil, un filtro de sacos, un filtro de sacos invertido, un reactor de filtro de sacos, un reactor de serpentín y un ciclón/multiclón. De manera preferible, la segunda zona de reacción es un filtro de sacos, como un filtro de sacos comercialmente disponible, un filtro de sacos invertido de acuerdo a la invención, o un reactor de filtro de sacos de acuerdo a la invención. El gas que contiene S0X y N0X, u otros contaminantes, proviene de una fuente de gas 15 externa al sistema. El gas es introducido en la primera zona de reacción 30 y es puesto en contacto con el sorbente introducido en la primera zona de reacción 30 desde el alimentador 20 y es puesto en contacto con el sorbente durante un tiempo suficiente para efectuar principalmente la captura de SOx a una tasa de captura de SOx objetivo. Para propósitos de discusión, y sin desear ceñirse a una interpretación estricta, con respecto a efectuar una cierta captura, se ha observado que los óxidos de manganeso pueden capturar más fácilmente SO2 en una corriente de gas ausente de NO y también pueden capturar más fácilmente NO en una corriente de gas ausente de S02, que cuando la corriente de gas contiene S02 y NO. La captura de SOx tiende a proceder a una velocidad mucho más rápida que la captura de NOx cuando los dos contaminantes están presentes en una corriente de gas.
37 El gas y el sorbente pueden ser introducidos por separado o mezclados antes de ser introducidos en la zona de reacción. Una vez que el gas y el sorbente han sido puestos en contacto durante un tiempo suficiente, el S0X es capturado haciendo reaccionar con el sorbente para formar sulfatos de manganeso para separar sustancialmente el gas del S0X. El gas sustancialmente separado de S0X pasa por la primera zona de reacción 30 a la segunda zona de reacción 38. La segunda zona de reacción 38 está configurada para la introducción del sorbente y el gas sustancialmente separado del SOx. La segunda zona de reacción 38, el gas es puesto en contacto adicionalmente con sorbente durante un tiempo suficiente para efectuar principalmente la captura de NOx a la tasa de captura de NOx objetivo. El NOx capturado se hace reaccionar con el sorbente para formar nitratos de manganeso para separar sustancialmente el gas del NOx. La segunda zona de reacción 38 está configurada además de modo que el gas que ha sido separado de manera sustancial del SOx y el NOx es liberado del sorbente que reaccionó y el que no reaccionó. El gas puede entonces ser ventilado desde la segunda zona de reacción 38 a una chimenea 40 donde el gas es liberado a la atmósfera . La presión diferencial a través del sistema reactor es regulada por un subelemento de control (no mostrado en la Figura 1) de modo que cualquier presión diferencial a través 38 del sistema no es mayor de un nivel predeterminado. Como se describió al final, el subelemento de control puede controlar otros parámetros del sistema como son la velocidad del alimentador, la tasa de captura de SQX y/o N0X, y la temperatura del gas de entrada en las zonas de reacción. De este modo, el sistema de la invención es altamente adaptable, y en otra modalidad, generalmente está comprendida de un alimentador 20, una primera zona de reacción 30, una segunda zona de reacción 38, y al menos un subelemento de control para regular los parámetros de proceso. En otra modalidad de la invención, el sistema está comprendido de un alimentador 20 como se describió anteriormente y una unidad de · reacción móvil 60 comprendida de al menos tres zonas de reacción interconectadas . Con referencia a la Figura 2, donde las zonas de reacción son tres filtros de sacos interconectados 62, 64, 66, la unidad de reacción modular puede ser comprendida. Los filtros de sacos 62, 64, 66, están conectados de modo que el gas que contenga SOx y/o NOx puede ser encaminado a través de cualquiera de los filtros de sacos, cualquiera de dos filtros de sacos en serie, o todos los al menos tres filtros de sacos en serie o en paralelo o cualquier combinación de en serie o en paralelo. Cada filtro de sacos está conectado por separado al alimentador 20 y a la fuente de gas externo 15. A través de esas conexiones, puede ser introducido sorbente y gas a 39 cada filtro de sacos donde puede ocurrir la captura de S0X y N0X cuando el gas sea puesto en contacto con el sorbente durante un tiempo suficiente para permitir la formación de sulfatos de manganeso, nitratos de manganeso, o ambos. El sistema en esta modalidad también puede incluir subelementos de control 50 (no mostrados) para regular los diferentes parámetros de proceso. La zona de reacción modular 60 no se limita " a filtros de sacos y puede ser cualquier combinación de sacos de reacción útiles en la invención.- Si los filtros de sacos son operados independientemente uno del otro, entonces la sección de tubos o conductos (tubos/conductos) que precede al filtro de sacos y que está conectada a una entrada de cada filtro de sacos transporta gas hacia cada filtro de sacos y está también configurada como una primera zona de reacción 30, un reactor de tubcs/conductos , en la cual el gas que contiene SOx y NOx fluye junto con el sorbente. El gas es mezclado con el sorbente en el reactor de tubo/conducto durante un tiempo suficiente para lograr la captura de S0X a una tasa de captura objetivo. En este modo, el sistema opera como se ilustra en la Figura 1, con cada filtro de sacos 62, 64, 66 siendo una segunda zona de reacción 38 en la cual el gas que ha sido sustancialmente separado del SOx pasa desde la primera zona de reacción 30, al reactor de tubos/conductos.
40 Con referencia a la Figura 3, se muestra otra modalidad de la invención. En esta modalidad, el sistema 10 está comprendido de un alimentador 20, y tres filtros de sacos 70, 76 y 78, un conducto común 73 y una válvula desviadora 74. El gas y el sorbente son introducidos en el primer filtro de sacos 70 el cual sirve como una primera zona de reacción del sistema de remoción de SOx/NOx de dos etapas donde ocurre principalmente la captura de SOx. El gas sustancialmente separado del S0X pasa entonces el primer filtro de sacos 70 al conducto común 73. Como se muestra en la Figura 3, el filtro común 73 tiene forma de Y, pero puede ser de cualquier forma que permita que el gas fluya del primer filtro de saco 72 y sea dirigido al segundo y tercer filtro de sacos 76, 78 cada uno de los cuales funcionan como la segunda zona de reacción del sistema de remoción de SOx/NOx en dos etapas. En el conducto común en formas de Y 73 puede observarse una válvula de desviación 74 ilustrada como una linea punteada en la horquilla de la "Y" . La válvula desviadora 74 está colocada en el conducto común 73 para dirigir el flujo de gas del primer filtro de sacos 70 al segundo filtro de sacos 76 y/o el tercer filtro de sacos 78. La válvula desviadora 74 tiene posiciones variables, en la primera posición el gas del primer filtro de sacos 70 es dirigido al segundo filtro de sacos 76, en la segunda 41 posición (variable) el gas del primer filtro de sacos 70 es dirigido a ambos del segundo y tercer filtro de sacos 76, 78 y en la tercera posición, como se ilustra en la Figura 3, el gas del primer filtro de sacos 70 es dirigido al tercer filtro de sacos 78. El gas que sale del segundo y tercer filtro de sacos 76 y 78 puede ser ventilado o purgado y dirigido para su procesamiento o manipulación adicional (por ejemplo, dirigido a la chimenea 40 o dirigido a un reactor posterior para la remoción de Hg) . El sistema de esta modalidad puede incorporar cualquier combinación de las zonas de reacción útil en la invención y no se pretende limitarse a los filtros de sacos. Sin embargo, cuando las zonas de reacción son filtros de sacos, el sistema ilustrado en la Figura 3 puede comprender además un circuito de carga fuera de linea 42. El circuito de carga fuera de linea 42 es puesto en uso después de que los filtros de sacos han sido impulsados para limpiarlos de la torta de filtración, de modo que el sorbente que haya reaccionado pueda ser removido para su reciclaje o regeneración. Puede existir más de un circuito de carga fuera de linea 423, como se ilustra en la Figura 3, cada uno conectado por separado a un filtro de sacos 76 y 78. El circuito de carga fuera de linea está conectado a un alimentador de sorbente y un filtro de sacos via un conducto del circuito de carga fuera de linea e incorpora un 42 ventilador para soplar aire mezclado con sorbente hacia los filtros de sacos 76 y 78 para precargar las bolsas filtrantes de tela en los filtros de sacos construyendo una torta de filtración sobre ellos. El aire que pasa a través de los sacos y la torta en ellos es ventilado o purgado desde el filtro de sacos . Cuando el filtro de sacos está listo para regresar a la línea, el circuito de carga fuera de línea puede ser cerrado o interrumpido y la válvula desviadora 74 movida a una posición para permitir el flujo de gas de proceso a través del filtro de sacos que esté siendo puesto nuevamente en línea . Cuando es capturado N0X por el sorbente, el sorbente no puede ser completamente cargado o utilizado, habiendo de este modo sitios reactivos remanentes. Aunque puede ya no ser efectivo como un sorbente eficiente para NOx en este punto, el sorbente puede tener sitios reactivos que pudieran ser utilizados eficientemente para la captura de SOx. De este modo, el sorbente que haya reaccionado o el sorbente que haya reaccionado con el NOx parcialmente en una segunda zona de reacción de un sistema de remoción de SOx/NOx de dos etapas sería removido de la segunda zona de reacción y alimentado en la primera zona de reacción para permitir la captura de SOx adicional, con, o cargando sobre, el sorbente. Esto haría disminuir la frecuencia a la cual sería necesaria la regeneración de sorbente y reduciría la cantidad de sorbente virgen o sin reaccionar que seria necesario introducir en la primera zona de reacción. Con referencia a la Figura 4 se ilustra en forma de diagrama de flujo de bloques un sistema de acuerdo a la invención que utiliza , la alimentación a contraflujo del sorbente que reaccionó con N0X. El sistema 10 está comprendido de una primera zona de reacción 30, una segunda zona de reacción 38, una alimentador 20 que contiene sorbente virgen o sin reaccionar, y un alimentador de sorbente que reaccionó con N0X 21. La primera zona de reacción 30 del sistema 10 está conectada a una fuente de gas externa 15 y el gas fluye de la fuente de gas externa 15 a la primera zona de reacción 30, desde la primera zona de reacción 30 hasta la segunda zona de reacción 38, y de la segunda zona de reacción 38 es ventilado hacia la chimenea 40 o dirigido a otra unidad del sistema como un reactor sorbente de mercurio (no mostrado) . El alimentador 20 puede alimentar sorbente virgen o sin reaccionar a la primera zona de reacción 30 y la segunda zona de reacción 38. El sorbente que reaccionó con NOx es removido de la segunda zona de reacción y es transportado de la segunda zona de reacción a la primera zona de reacción via el alimentador de sorbente que reaccionó con el NOx 21 donde el sorbente que reaccionó con el NOx con sitios de reacción disponibles es puesto en contacto además con un gas que contiene S0X y N0X para remover y capturar SOx.
El uso de los alimentadores de sorbente que reaccionó permite que el sorbente sea reciclado a una zona de reacción donde los sitios sin reaccionar sobre la superficie del sorbente puedan ser utilizados. A través de operaciones mecánicas de remoción del sorbente que reaccionó de una zona de reacción y regresando a la misma u otra zona de reacción, la cantidad de sorbente virgen o sin reaccionar que tiene que ser introducida en el sistema se reduce. Un sorbente puede ser reciclado de esta manera varias veces antes de que sea necesaria la regeneración debido a la reducción en los sitios de reacción disponibles sobre la superficie de partículas de sorbente. Esto representa ahorros de costos significativos y un uso más económico y completo del sorbente.' Durante la operación, las superficies de partículas sorbentes pueden obstruirse, por ejemplo, por compactación o aglomeración. La manipulación y manejo físico del sorbente que reaccionó reorienta las partículas volviendo la superficie no expuesta disponible para capturar contaminantes obj etivo . El reciclaje del sorbente que reaccionó de esta manera puede proceder como se muestra en la Figura 4 en contraflujo' como se discutió anteriormente. El reciclaje también puede proceder removiendo el sorbente que reaccionó de una zona de reacción que transporte éste a un alimentador de sorbente que reaccionó e introduciendo o reintroduciendo 45 el sorbente que reaccionó en la misma zona de reacción. Esto se muestra en la Figura 28, donde el alimentador de sorbente que reaccionó 21A recibe el sorbente que reaccionó transportado desde la primera zona de reacción 30. Además, el sorbente que reaccionó de la segunda zona de reacción 38 es transportado al alimentador de sorbente que reaccionó 21B y reintroducido en la segunda zona de reacción 38. Esto puede ser deseable donde un primer contaminante objetivo esté siendo capturado en la primera zona de reacción y un segundo contaminante objetivo esté siendo capturado en la segunda zona de reacción. Si, por ejemplo, está siendo capturado SOx en la primera zona de reacción 30, el sorbente que reaccionó con S0X cuando esté agotado o deje de ser efectivo para la remoción de SOx, puede entonces ser encaminado para su regeneración y la recuperación de sulfatos como sulfato de álcali o amonio, un producto comercial útil. De manera similar, si el NOx es el contaminante que está siendo capturado en la segunda zona de reacción 38, el sorbente que reaccionó con el NOx puede ser removido cuando éste deje de ser efectivo para la remoción de NOx y dirigido para su regeneración y recuperación para producir nitratos de álcali o amonio, nuevamente, subproductos comercialmente útiles. Las tasas de captura pueden ser afectadas por la temperatura de entrada del gas cuando éste entre a una zona de reacción y puede necesitar ser ajustada como enfriada o' 46 calentada para lograr la tasa de captura deseada de S0X y/o N0X. Esto puede lograrse con un intercambiador de calor. Como es ilustrado en la Figura 5, el sistema puede incluir además un intercambiador de calor que preceda a cada zona de reacción de un sistema de la invención. En la Figura 5, el sistema de la invención como se ilustra es sustancialmente el mismo que el de la ilustración de la Figura 1, que describe primera y segunda zonas de reacción 30 y 38, el alimentador 20, la fuente de gas externa 15 y una chimenea 40. En la Figura 5, han sido introducidos los intercambiadores de calor 72A, 72B en el sistema antes de cada zona de reacción. Los intercambiadores de calor 72A, 72B pueden ser utilizados para calentar o enfriar el flujo de gas antes de entrar a cada zona de reacción. Cuando el gas entra al sistema, si la temperatura del gas se encuentra por encima de la temperatura de descomposición térmica de los sulfatos de manganeso o nitratos de manganeso, los intercambiadores de calor 72?, 72B operarán para enfriar el gas a una temperatura deseada sobre la base de si la captura de S0X o la captura de NOx es el contaminante primario capturado en la zona de reacción. De manera similar, si el gas estuviera por debajo de una temperatura de referencia deseada, los intercambiadores de calor 72A, 72B operarían para calentar el gas a la temperatura deseada. Los intercambiadores de calor 72A, 72B pueden ser un enfriador gas a gas o una unidad calentadora, u 47 otros medios adecuados para lograr el calentamiento y enfriamiento de gases para asegurar la temperatura de entrada del gas a una temperatura objetivo o dentro de un intervalo aceptable . > Como se mencionó anteriormente, los gases que entran al sistema desde la fuente de gas externa 15 pueden ser cualquiera de una variedad de gases de proceso o industriales. Esos gases, cuando son generados, abarcan una gama de temperaturas. Debido a razones económicas simples y el diseño de varias plantas e instalaciones para el uso eficiente del calor residual que es capturado o transferido para proporcionar calor a varios procesos en una instalación, esos gases de instalación de proceso, típicamente tendrán una temperatura que fluctúa de 250°F a 350°F o 120°C a 180°C. En situaciones menos típicas, esos gases pueden tener temperaturas por encima de 1000°F, o 540°C. Los gases a esas temperaturas son fácilmente procesados y los sistemas de la invención y los intercambiadores de calor 72A, 72B pueden ser utilizados para mantener el gas dentro de esos intervalos de temperatura si se desea. El sistema también puede procesar gases a temperaturas mucho mayores, como de 1000°F o 540 °C. Para los propósitos de captura de SOx y NOx la temperatura del gas no deberá exceder, respectivamente, la temperatura de descomposición térmica de los sulfatos de manganeso y los nitratos de manganeso. Debido a las diferentes formas o 48 especies de esos sulfatos o nitratos, la temperatura de descomposición térmica dependería de las especies formadas durante- la captura. Se ha reportado que los sulfatos de manganeso pueden descomponerse térmicamente a temperaturas que se aproximan a 950 °C. De manera similar, se cree que los nitratos de manganeso se descomponen térmicamente a temperaturas que fluctúan hasta 260 °C. El sistema de la invención puede procesar gases que se aproximen a esas temperaturas de descomposición térmica. Pero, de manera más típica, el sistema en la práctica será operado a intervalos de temperatura que se aproximen a aquéllos de los gases de proceso de fuentes industriales. El calor o calor residual de los gases de proceso de una instalación puede ser utilizable en los procesos de regeneración y recuperación discutidos aquí más adelante. Además, el calor residual puede ser utilizado para los propósitos de precalentar el sorbente, lo cual sirve para "activar" el sorbente antes de introducirlo en una zona de reacción. Aunque el mecanismo de activación exacto es desconocido, se sabe de manera general que los óxidos de manganeso pueden ser "activados" con calor. De este modo, como puede observarse en la Figura 28, un sistema de acuerdo a la invención puede incluir además un precalentador de sorbente 22 el cual puede en realidad ser parte de o estar separado del alimentador de sorbente 20. La fuente de calor para el precalentador de sorbente puede ser cualquier fuente de calor, pero el calor residual de procesos de instalación puede ser utilizado de manera económicamente eficiente para este propósito. La tasa de captura de S0X y/o N0X puede ser regulada por la cantidad de sorbente alimentado a las zonas de reacción. Para regular la tasa de captura, son utilizados dispositivos medidores de gas, como los verificadores de emisión continua (VESS) , para medir la composición del gas en la entrada a la zona de reacción y en la salida de la zona de reacción. Con referencia a la Figura 14, el gas fluye desde la fuente de gas externa 15 y a lo largo de los VESS 80A donde es medida la composición del gas antes de entrar a la primera zona de reacción. Otro VESS 80B es proporcionado después de la primera zona de reacción 30 para medir la concentración de gas sustancialmente separado de SOx y/o NOx cuando éste pasa desde la primera zona de reacción 30. Como en la Figura 1, el gas puede ser ventilado a una chimenea 40, pasado a una segunda zona de reacción 38, u otra unidad del sistema para su procesamiento adicional. En el sistema de la invención, un filtro de sacos puede servir como zona de reacción, y/o como separador de sólido-gas, puesto que los filtros de sacos son separadores de sólido-gas. Un filtro de sacos convencional, comercialmente disponible 82 es descrito en las Figuras 6 50 hasta 9. La Figura 6 es una vista en perspectiva de un filtro de sacos 82. La Figura 7 es una vista en elevación desde un extremo que muestra un filtro de sacos 82. La Figura 8 es una vista plana superior de un filtro de sacos. La Figura 9 es una vista en elevación lateral de un filtro de sacos 82. Dentro del filtro de sacos 82 se encuentra una pluralidad de bolsas o sacos 88 también referidas como bolsas filtrantes de telas mostradas en las Figuras 7 hasta 9. Como puede observarse en las Figuras 7 hasta 9, el filtro de sacos 82 tiene una pluralidad de bolsas filtrantes de tela 88 suspendidas en él. Típicamente, ellas están suspendidas de un armazón o estructura de soporte en la parte superior del filtro de sacos 82. Las bolsas filtrantes 88 pueden ser de varias formas por ejemplo, cónicas o piramidales e incluir un armazón interno y un filtro de tela adecuado. Aquellos expertos en la técnica podrán seleccionar los materiales de la tela filtrante adecuados de aquéllos comercialmente disponibles. El gas y el sorbente atrapado entran al filtro de sacos 82 a través de la entrada de filtro de saco 92, mostrada en las Figuras 7 hasta 9, y en virtud de una presión diferencial aplicada, los gases son forzados a través de la tela de las bolsas o sacos 88 y los sorbentes atrapados son separados del gas formando una torta de filtración sobre la superficie de las bolsas 88. La torta de filtración así formada es un medio de reacción donde los contaminantes son puestos en contacto con y removidos por el sorbente. Los gases y sorbentes mezclados se mueven rápidamente hacia arriba y entran en contacto con la tela y/o la torta de filtración formada sobre ella. Las bolsas o sacos 88 están configuradas para permitir que los gases sean dirigidos de afuera hacia adentro de las bolsas o sacos hasta un conducto en la parte superior del filtro de sacos 82 y a continuación hacia la salida del filtro de sacos 98, mostradas en las Figuras 6 hasta 9. Mientras el filtro de sacos 82 está en operación, las bolsas filtrantes 88 pueden ser impulsadas periódicamente o agitadas de otro modo para ajustar la presión diferencial a través del filtro de sacos 82, lo cual libera algo de o toda la torta de filtración y permite que el gas fluya más libremente a través de la torta de filtración y las bolsas filtrantes de tela. Si la torta de filtración se deja engrosar demasiado, puede obtenerse como resultado un exceso de presión diferencial a través del filtro de sacos o el sistema de la invención. De este modo, la intensidad de impulso o frecuencia puede ser utilizada para regular o ajustar la presión diferencial. Cuando el filtro de sacos 82 es retirado de la linea, las bolsas 88 pueden ser impulsadas para liberar las bolsas 88 de virtualmente todo el sorbente que reaccionó y que no reaccionó de otro- modo no removido durante la operación normal. El sorbente que reaccionó y el 52 gue no reaccionó o la torta de filtración cae de las bolsas o sacos 88 por gravedad hacia la tolva 112 (véase en las Figuras 7 y 9) en el fondo del filtro de sacos 82 para su remoción posterior de la tolva del filtro de sacos 112. La remoción de la tolva 112 puede ser lograda con un transportador de tornillo o por otros medios apropiados, aún manualmente . Una torta de filtración más gruesa conducirá a un incremento en la eficiencia de remoción, pero al precio de energia extra requerida para forzar la fuente de gas externa a través de la zona de reacción. En un ejemplo, se requiere más energia para que un ventilador de inducción jale gases de exhaustación a través del filtro de sacos cuando el espesor de la torta de filtración sea mayor. La presión diferencial puede de este modo ser mantenida a un nivel óptimo, modificando el incremento de los requerimientos de energia contra el incremento de remoción de contaminante. Además, a más gruesa la torta de filtración mayor el tiempo de residencia del material- sorbente en el sistema. Un tiempo de resistencia más prolongado del gas en la torta de filtración da como resultado mejores eficiencias de remoción. Mayores tasas de carga de sorbente dan como resultado que tenga que ser regenerado menos material. Esto también puede ser tomado en consideración al fijar la presión diferencial de referencia.
53 En las Figuras 7 y 9, la pluralidad de bolsas filtrantes se muestra en posición dentro del filtro de sacos. También mostrada cerca de la parte superior del filtro de sacos 82 se encuentra una válvula de impulso 124 utilizada para impulsar las bolsas de tela 88 para reducir el espesor de la torta de filtración o para liberar la torta de filtración de las bolsas o sacos 88. El filtro de sacos puede ser provisto con un número de válvulas de impulso 124. Durante la operación, esas válvulas de impulso 124 pueden ser activadas secuencial o aleatoriamente para impulsar las bolsas 88 para regular y controlar la presión diferencial a través del filtro de sacos 82 o el sistema como un todo. Cuando el filtro de sacos es retirado de la linea, las bolsas pueden ser impulsadas para liberar las bolsas de virtualmente toda la torta de filtración, de modo que pueda ser removido el sorbente que haya reaccionado y el que no haya reaccionado . El filtro de sacos ilustrado en las Figuras 6 hasta 9 es de diseño convencional. En las Figuras 10 y 11, se ilustra un filtro de sacos novedoso de acuerdo a la invención. Este filtro de sacos, el cual puede ser utilizado en el sistema de la invención, es referido como un filtro de sacos invertido 140. El filtro de sacos invertido 140 elimina la necesidad de altas velocidades de conducción, y permite el flujo vertical, hacia abajo de los gases y el sorbente que reaccionó y sin reaccionar. El filtro de sacos invertidos 140 está comprendido de un alojamiento del filtro de sacos 142, al menos una entrada 145, una pluralidad de bolsas filtrantes de tela 88, una estructura de soporte 149 para los filtros de sacos, una tolva 152 para recibir y recolectar el sorbente que reaccionó y sin reaccionar, y la salida 154, y un conducto 158. El alojamiento del filtro de sacos permite la introducción de gases y el sorbente que reaccionó y sin reaccionar atrapado en los gases, tiene una parte superior y una parte inferior y está configurado para que los gases fluyan verticalmente hacia abajo de la parte superior a la parte inferior del filtro de sacos. La entrada 145 se localiza cerca de la parte superior del alojamiento de filtro de sacos y está configurada para la introducción de gases y sorbente que reaccionó y sin reaccionar atrapado en los gases hacia el filtro de sacos. La pluralidad de bolsas filtrantes de tela 88, están configuradas para permitir que el gas fluya desde el exterior de las bolsas 88 hasta el interior de las bolsas 88 bajo una presión diferencial aplicada y para evitar el paso del sorbente que reaccionó y sin reaccionar de afuera hacia adentro de las bolsas- 88, separando por lo tanto el sorbente que reaccionó y sin reaccionar del gas, y formando una torta de filtración sobre las bolsas 88. La estructura de soporte 149 está configurada para recibir y soportar las bolsas filtrantes de tela 88 y 55 para proporcionar aberturas a través de las cuales el sorbente que reaccionó y sin reaccionar puede pasar libremente hacia abajo, hacia la tolva 152 por gravedad. La tolva 152 está configurada para recibir el sorbente que reaccionó y sin reaccionar, y para permitir la remoción del sorbente que reaccionó y sin reaccionar. El filtro de sacos invertido 140 también tiene una entrada 154 localizada cerca del fondo del alojamiento 142 debajo de las bolsas 88 y por encima de la tolva 152. La salida 154 está conectada a un conducto 158 localizado debajo de las bolsas filtrantes de tela 88 y colocada para recibir el gas que pase a través de las bolsas filtrantes de tela. El conducto 158 transporta gas hacia la salida, de modo que el gas pueda ser ventilado o pasado desde el filtro de sacos invertidos 140. En la Figura 12, se ilustra un reactor de filtro de sacos 150 de la invención. Este reactor de filtro de sacos 150 también puede ser utilizado en el sistema en lugar del filtro de sacos convencional. El reactor de filtro de sacos 150 tiene una superficie interior 154 y una superficie exterior 152. Este puede ser visto como si tuviera una sección superior 155, una sección central 157 y una sección inferior 158. Ubicado generalmente en las secciones central y/o inferior 157, 158 se encuentra un venturi variable 160. El propósito del venturi variable 160 es ajusfar la velocidad del gas que fluye a través de la abertura del venturi dentro 56 del reactor de filtro de sacos 150. El venturi variable 160 está configurado para ajusfar la posición del venturi variable haciendo variar el espacio o distancia entre el venturi variable 160 y la superficie interior 152 del reactor de filtro de sacos 150. Para hacer variar la posición, se proporciona un detector de posición del venturi variable 367 (mostrado en la Figura 23) para determinar la posición del venturi variable 160 y un posicionador del venturi variable (mostrado en la Figura 23) para ajusfar la posición del venturi variable 160. Con el venturi variable 160 en contacto con la superficie interior 154 del reactor de filtro de sacos 150, el gas no puede fluir desde la sección inferior 158 hasta las secciones central y superior 156, 157 del filtro de sacos. Abriendo el espacio entre el venturi variable 160 y la superficie interior 154, se permite que el gas fluya a través del reactor 150. El gas introducido a través del conducto de distribución de gas 164 y el orificio de distribución de gas 162 fluye desde la sección inferior 158 hasta por encima del venturi variable 160 y hacia las secciones central y superior 156, 157, y hacia las bolsas filtrantes 88. Cuando el espacio entre el venturi variable 160 y la superficie interior 154 es ancho, el gas fluye a velocidades menores, lo cual permite que algo del sorbente suspendido encima del venturi variable 16C caiga hacia la tolva 112.
57 Existe también un orificio de distribución de sorbente 166 conectado a un conducto de alimentación de sorbente 168. El orificio de distribución de sorbente 166 está colocado encima del venturi variable 160 para permitir la introducción de sorbente en la sección superior 156 del reactor de filtro de sacos 150. El orificio de distribución de sorbente 166 está configurado para permitir la introducción de sorbente en el filtro de sacos . El orificio 162 está configurado para permitir la introducción de gas en el reactor de filtro de sacos. El reactor de filtro de sacos 150 tiene una pluralidad de bolsas filtrantes de tela 88 aseguradas en él. Las bolsas filtrantes de tela están montadas en la sección superior 156 del reactor de filtro de sacos 150 y se extienden hacia abajo, hacia la sección central 157. En el fondo del reactor de filtro de sacos en la sección inferior 158, se encuentra un tolva de sorbente 112, donde es recolectado el sorbente que reaccionó y sin reaccionar. La tolva de sorbente está conectada a la salida 172. La salida 172 tiene una válvula de salida 176, la cual, en la posición abierta permite la remoción de sorbente de la tolva 112. Un orificio 180 se localiza en la sección superior 156 del reactor de filtro de sacos 150. Los gases que fluyen a través del reactor de filtro de sacos 150 pasan del reactor de filtro de sacos 150 a través del orificio 180 y pueden ser 58 dirigidos para su procesamiento adicional o ventilados hacia la atmósfera. El sorbente atrapado en los gases que contienen contaminantes como el S0X y N0X pueden reaccionar con el sorbente durante el transporte del conducto alimentador de sorbente 168. Puesto que el S0X es más reactivo que el N0X, el S0X más reactivo es capturado principalmente mientras está siendo transportado al reactor de filtro de sacos 150 en el primer conducto alimentador de sorbente 164. A más bajas velocidades de gas, los sólidos más grandes serán convertidos en sólidos más finos y refluidizados . Los sólidos más finos se desplazarán hacia arriba a través de la abertura entre el venturi variable 160 y la superficie interior 154 donde el sorbente es suspendido para crear un lecho pseudofluidizado por encima del venturi variable 160 y las partículas más finas se desplazarán hacia arriba para formar una torta de filtración sobre la superficie de las bolsas filtrantes de tela 88. Ajusfando la posición del venturi variable 160, incrementando o haciendo disminuir el espacio entre el venturi variable 160 y la superficie interior 154 del reactor de filtro de sacos 150, la velocidad del gas disminuye o aumenta de manera correspondiente. En operación, el venturi variable puede ser colocado para lograr una velocidad de gas suficiente para suspender una fracción gruesa seleccionada de sorbente justo encima del orificio para crear un lecho 59 pseudofluidízado el cual puede capturar de manera principal o de manera preferible S0X, puesto que el S0X es más reactivo que el N0X. El gas parcialmente separado fluye hacia arriba desde el lecho pseudofluidizado acarreando el sorbente de la fracción más fina sobre las bolsas filtrantes. La torta de filtración resultante proporciona un medio de reacción donde pueden ocurrir las reacciones "más lentas" , como la remoción de N0X. La posición del venturi variable 160 puede ser ajustada para lograr el espesor deseado de la torta de filtración sobre las bolsas de filtración 88, incrementando o haciendo disminuir por lo tanto la presión diferencial a través del sistema para también equilibrar la presión diferencial total cambiando la restricción del venturi. Las bolsas de filtración de tela 88 también pueden ser impulsadas para remover parcialmente la torta de filtración, y de este modo regular la presión diferencial. La velocidad del flujo de gas que entra al orificio 62 puede ser ajustado para regular la velocidad de gas hacia arriba, de modo que las bolsas 88 puedan ser impulsadas para permitir que algo del sorbente cargado caiga hacia la tolva 112 sin ser reintroducido en el gas o redepositado sobre las bolsas 88. Utilizando el venturi variable 160, puede operarse el sistema de modo que el sorbente suspendido encima del venturi, cargado con los gases de reacción más rápidos, pueda ser capturado principalmente cayendo a la tolva antes de ser 60 acarreado hacia las bolsas filtrantes 88. La fracción de sorbente cargada con gases de reacción más rápidos puede ser removida de la tolva 112 abriendo la válvula de salida 176 de modo que esa fracción pueda ser removida de la tolva 112 a través de la salida 172. Finalmente, las bolsas filtrantes de tela 88, pueden ser impulsadas para liberar el sorbente cargado con los gases de reacción más lentos, el cual entonces caería a través del venturi variable 160 hacia la tolva 112. El sorbente cargado con los gases de reacción más lento podría entonces ser removido de la tolva a través de la salida de sorbente cargado 172 después de que la válvula de salida 176 haya sido abierta. Esto podría permitir el procesamiento por separado de las diferentes fracciones de sorbente cargadas para generar el sorbente y producir subproductos útiles. La presión diferencial, la cual representa el espesor de la torta de filtración de sorbente, es únicamente uno de los diferentes parámetros de proceso que pueden ser controlados en el sistema para lograr los niveles deseados de eficiencia y de remoción de SOx y NOx y ventajas de costo del sistema. La eficiencia de remoción de N0X y SOx puede ser regulada por varios procesos, incluyendo la velocidad del alimentador de sorbente y el control de temperatura en la entrada a las zonas de reacción del sistema. Esos controles son logrados por los subelementos o dispositivos electrónicos 61 de control, los cuales incluyen componentes físicos de computación y programas y sistemas de programación y también pueden ser referidos aquí más adelante como circuitos de control . Refiriéndose ahora a la Figura 13, se ilustra un circuito de control de la presión diferencial 300. La fuente de gas externa 15 es ilustrada alimentado un primera zona de reacción 30, la cual a su vez alimenta de manera general una corriente de gas de salida 316, la cual puede alimentar a una chimenea 40 o una segunda zona de reacción 38. La presión diferencial a través de la primera zona de reacción 30 puede ser medida de acuerdo a lo ilustrado como la diferencia en la presión entre la presión de entrada 306 y la presión de salida 304. En el ejemplo ilustrado, la presión de entrada 306 y la presión de salida 304 alimentan a una celda de presión diferencial 308, la cual envía una señal de presión diferencial 310 a un controlador de la presión diferencial 302. El controlador de la presión diferencial 302 puede ser cualquier controlador apropiado, incluyendo un control derivado integral proporcional (DIP) . Como se utiliza aquí, los controladores DIP pueden ser comprendidos como aquéllos que operan utilizando cualquier combinación de los componentes proporcional, integral y derivado. El controlador de presión diferencial 302 puede aceptar un punto de 62 referencia 312, que indique la presión diferencial deseada a través de la primera zona de reacción 30. El punto de referencia 312 puede ser generado por un humano o una computadora. Como se discute más adelante, el controlador de la presión diferencial 302, y otros controladores, pueden ser implementados como controladores autónomos, sistemas de control distribuidos, como un bloque D1P en un controlador lógico programable (CLP) , o como un conjunto de cálculos discretos dentro de un CLP. El controlador de la presión diferencial 302 genera una señal de salida 314 para controlar la presión diferencial a través de la primera zona de reacción 30. En modalidades donde la primera zona de reacción 30 incluye un filtro de sacos o utiliza medios filtrantes sólidos, la señal de salida 314 del controlador de la presión diferencial 302 puede controlar la agitación, pulsación, u otra remoción del sorbente que ha formado una torta de filtración sobre el medio filtrante. En una modalidad, la primera zona de reacción 30 incluye numerosas bolsas filtrantes las cuales pueden tener un exterior que contenga material sorbente y un interior que tenga una baja presión, que actúe para jalar el material sorbente contra el medio filtrante en forma de bolsa. En un ^ejemplo de la invención, un chorro de aire comprimido, a la válvula de impulso 124, es descargado periódicamente dentro del interior del filtro. En una modalidad, el impulso de aire 63 comprimido es suficientemente fuerte para desalojar una porción del material sorbente sedimentado del material filtrante aún durante la operación normal del filtro de sacos, sin que se requiera interrumpir el filtro de sacos. En una modalidad, las bolsas individuales son impulsadas secuencialmente para desalojar una porción del material sorbente sedimentado. La frecuencia del impulso puede incrementarse para mantener un espesor de torta de filtración más delgado. De este modo, el incremento de la frecuencia del impulso periódico de cada bolsa filtrante mantendrá un espesor de la torta de filtración más pequeño, y de este modo Jará como resultado una presión diferencial más pequeña a través del filtro de sacos como un todo. En una modalidad, los filtros de sacos están agrupados por hileras, con cada hilera impulsada periódicamente al mismo instante. En algunas modalidades, la salida 314 del controlador de la presión diferencial 302 incluye una frecuencia para filtros de impulso dentro de una zona de reacción dentro del filtro de sacos. El controlador de la presión diferencial 302, en respuesta a una presión diferencial mayor que la de referencia, puede incrementar la frecuencia del impulso del filtro a través de la salida 314. Por el contrario, en respuesta a una presión diferencial más baja que la de referencia, el controlador de la presión diferencial 302 64 puede hacer disminuir la frecuencia del impulso del filtro a través de la salida 314. En una modalidad, las bolsas filtrantes individuales están formadas de medios filtrantes cilindricos alrededor de una jaula cilindrica rígida, con el chorro de aire comprimido, la válvula de impulso 124, colocado dentro de la jaula rígida cilindrica. Después de un periodo de tiempo, se acumula una torta de filtración de material sorbente en la salida del medio filtrante, formando una torta de filtración gruesa. El chorro de aire impulsado puede forzar los medios filtrantes momentáneamente lejos de la jaula rígida cilindrica, rompiendo por lo tanto el material sorbente sedimentado y desalojando éste, permitiendo por lo tanto que el material sorbente caiga bajo efecto de la gravedad para ser recolectado y removido de la zona de reacción . Una torta de filtración más gruesa puede conducir a un incremento en la eficiencia de remoción de contaminantes, pero al precio de energía extra requerida para forzar la fuente de gas externo a través de la zona de reacción. En un ejemplo, se requiere más energía para que un ventilador de inducción jale los gases de exhaustacion a través del filtro de sacos cuando el espesor de la torta de filtración sea mayor. La presión diferencial puede de este modo ser mantenida en un nivel óptimo, intercambiando los 65 requerimientos de mayor energía contra el incremento en la remoción de contaminantes. Además, a medida que el espesor de la torta de filtración se incrementa el tiempo de contacto o residencia del gas con el material sorbente del sistema se incrementa, dando como resultado una reacción más completa. Por lo tanto tendrá que ser regenerado menos material. Esto también puede ser tomado en cuenta en la definición de la presión diferencial de referencia. Refiriéndose ahora a la Figura 14, se ilustra un circuito de control de emisiones 320. Puede observarse que una corriente de gas fluye desde una fuente de gas 15, a través de un primer sistema de verificación continua de emisiones (VCE) 80A, a continuación a una primera zona de reacción 30, a continuación a un segundo VCE 80B. Puede observarse que un alimentador de sorbente alimenta material a una primera zona de reacción 30. El alimentador 20 puede ser un alimentador de tornillo que tenga un tornillo, barreno, transportador neumático u otro método de velocidad variable para mover sorbente, dentro de él. El VCE 80A y el VCE 80B pueden representar un analizador de NOx y un analizador de SOx. En una modalidad, el VCE 80A es un verificador quimioluminiscente, por ejemplo, el Thermo Electron modelo 42H. En una modalidad, el VCE 80A incluye un verificador de SOx tal como un Bovar Western Research modelo 921NMP, que utiliza un método 66 espectrofoto-métrico . En algunas modalidades, el VCE 80A y el VCE 80B incluyen ambos analizadores de N0X y S0X. Puede observarse que un alimentador de control 322 acepta una primera entrada 328 de una señal VCE de salida 325. La entrada del controlador 328 puede ser utilizada como una señal de retroalimentación para controlar la velocidad del alimentador. En algunas modalidades, un controlador del alimentador 322 también tiene una segunda entrada 330 que acepta una señal de medición de entrada 324 que también incluye datos de concentración de contaminantes. Puede ser utilizada una segunda entrada 330 para presentar las concentraciones de gas entrantes y/o para calcular el porcentaje de remoción de referencia en el sistema. El controlador del alimentador 322 también acepta una señal de referencia 326, que indica la velocidad de alimentación deseada y/o la concentración de NOx o SOx deseada que sale de la primera zona de reacción 30. La salida del controlador del alimentador 332 puede ser una señal de accionamiento de frecuencia variable, entre otras señales disponibles, para controlar la velocidad del alimentador 20. El controlador del alimentador 322 puede ser cualquier controlador adecuado, incluyendo un controlador DIP que utilice cualquier combinación de sus modos individuales. En una modalidad, el punto de referencia 326 es fijado en un a concentración deseada para el N0X o SOx, dependiendo de la 67 modalidad. La señal de concentración del gas 325 del VCE 80B puede ser utilizada por el ' controlador del alimentador 322 para calcular la señal de salida 332. Cuando la concentración del gas es mayor que la indicada como deseable por el punto de referencia 326, la salida 332 puede ser incrementada para incrementar la velocidad del alimentador 20, lo cual colocará más sorbente en una primera zona de reacción 30, bajando por lo tanto la concentración de contaminantes. Por el contrario, cuando la concentración de gas contaminante' 325 es menor que la requerida, la salida del controlador del alimentador 322 puede hacerse disminuir para disminuir la velocidad de adición del sorbente desde el alimentador 20 hacia una primera zona de reacción 30. Refiriéndose ahora a la Figura 15, puede observarse que el gas a ser limpiado fluye desde la fuente de gas externa 15, a través de un primer intercambiador de calor 72A, a través de una primera zona de reacción 30, a través de un segundo intercambiador de calor 72B, a través de una segunda zona de reacción 38, y hacia una chimenea 40. La Figura 15 ilustra un sistema que tiene dos zonas de reacción y dos intercambiadores de calor. Puede observarse que la temperatura de la primera zona de reacción 30 es controlada por un primer intercambiador de temperatura 340, el cual acepta un punto de referencia 344 y una entrada de temperatura 342, y genera una salida 346 para el primer 68 intercambiador de calor 72A. Como se discutió anteriormente, la temperatura máxima deseada en la zona de reacción puede depender de las temperaturas de descomposición térmica de los sulfatos de manganeso o nitratos de manganeso, dependiendo de si están siendo removidos N0X y/o S0X. Las temperaturas de referencia más bajas estarán por encima del punto de roció del sistema y se ajustaran automática o manualmente según sea necesario. En una modalidad, la temperatura a ser controlada es medida en la zona de reacción en si, más que en la salida del intercambiador de calor, para medir más directamente la temperatura en la zona de reacción. En una modalidad, la salida 346 del controlador de temperatura 340 puede ser una señal analógica variable u otras señales variables utilizadas para controlar un fuelle de velocidad variable para controlar la temperatura de salida del intercambiador de calor 72A. El controlador de temperatura 340 puede incrementar/hacer disminuir el aire de enfriamiento que pasa a través del intercambiador de calor 72A cuando la temperatura en la primera zona de reacción 30 sea mayor/menor que la de referencia 344. Puede observarse que un segundo controlador de temperatura 350 acepta una entrada de temperatura 352 de la segunda zona de reacción 38 y un punto de referencia 354 y genera una salida 356 para el intercambiador de calor 72B. El segundo controlador de temperatura 350 puede ser similar al 69 primer controlador de temperatura 340. En una modalidad, el intercambiador de calor 72B es utilizado para enfriar el gas entrante, utilizando aire ambiental como el medio de enfriamiento. Como se discutió anteriormente con respecto al controlador de temperatura 340, el segundo controlador de temperatura 350 puede incrementar/hacer disminuir la salida a un dispositivo de accionamiento de velocidad variable acoplado a un fuelle cuando la temperatura de la segunda zona de reacción 38 sea mayor/menor que la de referencia 354. La Figura 15 también ilustra como un primer alimentador 20A puede alimentar material a una primera zona de reacción 30. Puede ser utilizado un segundo alimentador 20B para alimentar material sorbente a una segunda zona de reacción 38. El primer alimentador 20A y el segundo alimentador 20B pueden ser controlados como se describió anteriormente con respecto al alimentador 20 en la Figura 14. Refiriéndose ahora a la Figura 16, se ilustra un sistema de control y adquisición de datos 400 para controlar y verificar el proceso descrito anteriormente. Puede observarse que el sistema 400 incluye de manera general un controlador lógico programable (CLP) 402 y una computadora local en el sitio 440. Tanto el CLP 402 como la computadora local 440 pueden ser acoplados a la red mundial o red de redes (World Wide Web) 424. Puede tenerse acceso al CLP 402 y a la computadora local 440 a través de la red mundial o red 70 de redes (World Wide Web) 424 por medio de una CP de usuario 428, una computadora manual como una Palm Pilot 430, y otros dispositivos 426 que puedan tener acceso a la red mundial o red de redes (World Wide Web) 424. Puede observarse que el CLP 402 incluye un soporte de CLP 403. En un ejemplo, el CLP 402 es un CLP Alien Bradley. En un ejemplo, el CLP Alien Bradley es un CLP 5. Puede observase que el soporte del CLP 403 incluye un módulo procesador de CLP 408, un módulo de Ethernet 410 y un suministro de energía de CD 412. Puede observarse que el CLP 402 incluye un canal de salida 406, por ejemplo un canal de red de control 406. Puede observarse que el canal 406, en el presente ejemplo, está acoplado a numerosas tarjetas de entrada/salida 404. Puede observarse que las tarjetas de entrada/salida 404 incluyen una tarjeta I/O discreta 404A, tarjetas I/O discrepas y analógicas mezcladas 404B, tarjetas I/O discretas 404C, y tarjetas 1/0 discretas y analógicas 40D, tarjetas I/O más discretas y analógicas 404E, una tarjeta de control de frecuencia variable 404F, y una segunda tarjeta de control de frecuencia variable 404G. La I/O discreta puede ser comúnmente utilizada para aceptar entradas de conmutadores discretos como lo son conmutadores de límite, y la salida utilizada para abrir y cerrar válvulas y para hacer arrancar o detener motores. La I/O analógica puede ser utilizada para aceptar mediciones analógicas de entrada de 71 sensores y para controlar dispositivos de salida de posición variable. Las salidas de control de frecuencia variable puede ser utilizadas para controlar motores de velocidad variable, por ejemplo, los motores de velocidad variable utilizados para controlar el paso del flujo de aire a los intercambiadores de calor. Puede observarse que el CLP 402 está acoplado a una conexión de Ethernet 420 vía un cable de Ethernet 418. En una modalidad, un módem DSL 422 permite tener acceso a la conexión de Ethernet 420 desde la Red Mundial (World Wide Web) 424. La computadora local 440 también puede ser acoplada a una conexión de Ethernet 42 vía un cable de Ethernet 444. El cable de Ethernet 444 puede ser acoplado a una tarjeta de Ethernet 446. De manera similar, la línea telefónica de computadora local 442 puede ser acoplada a una tarjeta de módem de CP 450. La tarjeta de módem de CP puede proporcionar acceso a la Red Mundial (World Wide web) 424 cuando no esté disponible o no esté funcionando una línea de módem DSL. Puede observarse que la computadora local 440 incluye programas y sistemas de programación 448, los cuales pueden incluir, por ejemplo, Windows 2000 de Microsoft como un sistema operativo que esté proporcionando f ncionalidad de servidor y terminal. Los componentes de los programas y sistemas de programación 448 pueden incluir un módulo de Control de Proceso OLE (CPO) 452 de Alien Bradley, así como 72 un componente de servidor CPO Intellution® 454. El paquete de verificación y control de proceso IFIX de Intellution es utilizado en una modalidad. También puede ser incluido un componente de base de proceso Intellution 456. El servidor CPO de Bradley Alien 452 puede proporcionar comunicación entre la computadora y el sitio local y el CLP de Alien Bradley 402. El servidor CPO de Intellution 454 puede proporcionar comunicación entre las entradas y salidas de Alien Bradley en el sistema de verificación y control de proceso de Intellution residente dentro de la computadora local 440. La base de datos de proceso Intellution 456 puede ser utilizada para verificar y controlar todo el proceso. El Espacio de Trabajo Intellution 454 puede ser utilizado para permitir el acceso para verificar, presentar y cambiar los datos actuales, y un área de datos históricos 460 puede ser utilizada para la tendencia de datos de proceso históricos. También puede ser incluido un componente RDB de Acceso/Oracle 462 para proporcionar reportes de bases de datos. En una modalidad, también puede ser proporcionado un módulo de reporte, por ejemplo, un componente de reporte de Microsoft Excel o Crystal 464. En algunas modalidades, se proporciona un componente de servidor de red Intellution 466, como lo es un módulo Servidor de Información de Internet (Sil) de Microsoft 468. En algunas modalidades, la computadora en el 73 sitio local 440 tiene una terminal local o CRT para también presentar, verificar y cambiar los datos que residen en el Espacio de Trabajo Intellution 458. En algunas modalidades, la mayoría o todos los controles discutidos más adelante en la presente solicitud son implementados en el sistema de control 400. En una modalidad, la mayoría o todos los controles son implementados dentro del CLP Alien Bradley 402. Por ejemplo, pueden ser implementados bloques de control DIP utilizando los bloques DIP Alien Bradley proporcionados, o los bloques pueden ser creados a partir de operaciones matemáticas primitivas utilizando una lógica de escalamiento. Los bloques de control, como los bloques de tabla y los bloques selectores de las Figuras 24 y 25, pueden ser , implementados dentro del CLP de Alien Bradley 402 utilizando bloques estándar. La computadora en el sitio local 440 puede ser utilizada para almacenar y producir valores como DIP de referencia y el selector cambia valores de la computadora local 440 a bloques de registro o control dentro del CLP 402. Por ejemplo, los puntos de referencia para los bloques de control del intercambiador de calor, presión diferencial y velocidad de alimentación pueden residir dentro de la computadora local 440 y ser descargados al CLP 402. Los puntos de referencia pueden ser obtenidos por la computadora local 440 de la terminal local y/o de la Red Mundial (World Wide Web) 424 de 74 dispositivos 426, 428 y/o 430, protegidos por medios de seguridad apropiados. La computadora local 440 puede ser utilizada para proporcionar la tendencia histórica, interconexión del operador, alarma y reportaje. Refiriéndose ahora a la Figura 17, se presenta una gráfica de proceso 450, como es presentada en una interconexión humano-máquina. La gráfica de proceso 450 puede ser presentada, por ejemplo, en un sistema IFIX de Intellution. La gráfica de proceso 450 puede ser actualizada en tiempo real, y puede residir en una computadora personal, por ejemplo. La gráfica de proceso 450 incluye un conmutador manual 458 y un conmutador automático 459 para controlar el modo de control de la presión diferencial a través del filtro de sacos. La gráfica de proceso 450 también incluye una tabla de valores 460 que incluyen la presión diferencial de referencia, la presión diferencial real y la temperatura de entrada al filtro de sacos. También se ilustra una tabla de salida 462, que incluye la temperatura de salida del filtro de sacos, la velocidad de flujo del gas de combustión, la presión de entrada al filtro de sacos y la presión de salida del filtro de sacos. Se muestra esquemáticamente un filtro de sacos 452 que incluye una entrada 454 y una salida 456. También se ilustra una tabla de emisiones de salida 464, que incluye el nivel de S02, el nivel de NOx y el nivel de N02. La gráfica de proceso 450 puede ser utilizada para verificar 75 y controlar la presión diferencial del filtro de sacos, como se discutió anteriormente. Refiriéndose ahora a la Figura 18, se ilustra una gráfica de proceso 470 como puede ser presentada en una gráfica de proceso IFIX de Intellution. La gráfica de proceso 470 puede verificar y controlar la velocidad del alimentador de sorbente, incluyendo un botón de incremento 471 y un botón de disminución 472. La velocidad real del alimentador en kilogramos (libras) de sorbente por hora se ilustra en la velocidad del alimentador 483. Se ilustra una tabla de entrada del depurador 473, que incluye un nivel de S02, un nivel de NO, un nivel de N02, un nivel de NOx, un nivel de CO y un nivel de 02. La tabla de salida del depurador 474 incluye los mismos niveles que la entrada, pero a la salida del depurador. Una sección de control de NOx 475 en la gráfica de proceso incluye un botón manual 476 y un botón automático 477, asi como un punto de referencia - 478. En el modo automático, el punto de referencia 478 puede ser utilizado para controlar la velocidad del alimentador utilizando el N0X de referencia. De manera similar, una sección de control de S02 479 incluye un botón de control manual 480 y un botón de control automático 481, asi como un punto de referencia 482. En el modo automático, el punto de referencia 479 puede ser utilizado para controlar la velocidad del alimentador utilizando el S02 de referencia.
76 Refiriéndose ahora a la Figura 19, se ilustra una gráfica de proceso 490, como puede encontrarse en una estación de control y verificación de proceso. Se ilustra un enfriador 491, que tiene una entrada 492 y una salida 493, con las temperaturas de entrada y salida siendo desplegadas en tiempo real. El enfriador 491 puede ser un intercambiador de calor como se discutió anteriormente. La gráfica de proceso 490 incluye un botón manual 494 y un botón automático 495. La temperatura de entrada del filtro de sacos es presentada en 498 como el punto de referencia del enfriador 497. Cuando está en el modo automático, la velocidad del ventilador puede ser controlada por un controlador DIP utilizando el punto de referencia 497. La gráfica de proceso 490 también incluye una tabla de emisiones de salida 496, que incluye el nivel de S02, el nivel de NOx, y el nivel de 02. Refiriéndose ahora a la Figura 20, el circuito de control de presión diferencial 300 se ilustra en forma de diagrama de bloques. Puede observarse que el controlador de la presión diferencial 302 acepta el punto de referencia 312 y la presión diferencial real 310, para generar la señal de salida 314 para controlar la presión diferencial a través del filtro de sacos 30. Como se discutió anteriormente, la presión diferencial de referencia 312 puede ser fijada tomando en cuenta la remoción de contaminantes deseada objetivo del sistema, la energía requerida para forzar el gas a través de 77 los filtros, y la velocidad deseada de reabastecimiento de sorbente . Refiriéndose ahora a la Figura 21, el circuito de control del alimentador de sorbente 320 es ilustrado en forma de diagrama de bloques. Como se discutió anteriormente, el circuito de control del alimentador 320 puede incluir una unidad BEC de la zona de reacción 80B que genera una señal de salida de los analizadores de emisión de NOx y/o SOx. El controlador de emisiones/alimentador 322 puede aceptar el nivel de emisión de NOx o SOx medido a través de la entrada del controlador 328, y acepta un punto de referencia 326 que índica la concentración de N0X y/o SOx deseada. El controlador 322 también puede enviar una salida del controlador 332 al alimentador de sorbente 20. Como se discutió anteriormente, el alimentador de sorbente 20 puede ser un alimentador de tornillo de velocidad variable, que acepte una señal de accionamiento en la lógica variable entre otras como su entrada desde el controlador del alimentador 322. El intercambio del proceso en los ajustes del punto de ^referencia 326 es como se describió anteriormente. La Figura 22 ilustra un circuito de control 341 para controlar la temperatura del filtro de sacos 82. El controlador de temperatura 340 es como se describió anteriormente con respecto a la Figura 15. El controlador de temperatura 340 acepta una entrada de temperatura del filtro 78 de sacos 342 y una temperatura de entrada de referencia del filtro de sacos deseado 344, que genera la salida del controlador 346, la cual puede ser alimentada con un control de la velocidad del ventilador al intercambiador de calor 72?. El esquema de control racional es como se describió anteriormente con respecto a la Figura 15. Refiriéndose ahora a la Figura 23, se ilustra un circuito de control del venturi variable 361. La Figura 23 ilustra un controlador de posición del venturi 360, el cual acepta la posición de referencia del venturi 362 y una entrada de la posición del venturi real 364, que genera una salida del controlador 366, la cual puede ser aceptada por un posicionador del venturi variable 368. La posición real de la posición del venturi variable puede ser medida por un ¦ detector de posición 367. En una modalidad, la posición del venturi variable puede ser medida en unidades del 0 al 100%. El punto de referencia del venturi 362 puede ser fijado como función de uno o varios parámetros de proceso deseados. La posición del venturi variable puede ser fijada para controlar el espacio entre el venturi variable 160 y la superficie interior 154, el área de flujo de sección transversal disponible para que el gas de entrada del filtro de sacos fluya alrededor del dispositivo de oclusión de flujo, el venturi variable 160, controlando por lo tanto la velocidad de fluidización del gas. Cuando el área de sección 79 transversal de flujo disminuye, la velocidad de flujo del gas se incrementa, lo cual puede ser utilizado para soportar una profundidad del lecho fluidizado más profunda del material sorbente. Si la velocidad del flujo de gas se vuelve muy alta, únicamente las partículas de sorbente más densas serán capaces de descender contra el gas rápidamente ascendente y ser recolectadas del sistema. Si la velocidad del fluido se fija muy baja, aún las partículas más ligeras serán capaces de sedimentar rápidamente del sistema, incrementando por lo tanto la necesidad de regeneración o reciclaje de material nuevamente a la zona de reacción para más carga. Una velocidad del flujo de gas mayor, en efecto, creará un reactor de lecho fluidizado, haciendo que un lecho fluidizado de material sorbente permanezca en su lugar debido al flujo de gas rápidamente ascendente. Un movimiento rápido de la corriente de gas también acarreará más partículas de sorbente al filtro de bolsas de tela 88 para formar una torta de filtración. Por el contrario, un movimiento lento del gas que fluye alrededor del venturi variable 160 permitirá que muchas partículas de sorbente caigan y sean recolectadas antes de ser compactadas sobre las bolsas 88. Un lecho fluidizado más profundo creará presiones diferenciales mayores y un lecho fluidizado poco profundo creará una presión diferencial más baja. Las eficiencias de remoción pueden ser tomadas en consideración cuando se establezca la 80 profundidad del lecho fluidizado de SOx y/o NOx. El controlador del venturi variable 360 puede ser cualquier controlador adecuado, incluyendo un controlador DIP, que utilice cualquier combinación de sus modos. Refiriéndose ahora a la Figura 24, se ilustra un esquema de control 370 para controlar el alimentador de sorbente 20 utilizando un conjunto de entradas seleccionadas del grupo que incluye la concentración de NOx, la concentración de SOx y la presión diferencial de la zona de reacción. El control del alimentador de sorbente 20 puede ser logrado seleccionando una de las entradas de control mencionadas anteriormente, donde la selección puede basarse en la mayor desviación del punto de referencia o error. Puede observarse que un generador de errores 373 acepta varias señales de medición reales 384, así como varios puntos de referencia 385. Las señales reales y los puntos de referencia pueden ser utilizados para generar los errores correspondiente, por ejemplo, utilizando una sustracción. Puede observarse que el generador de errores 373 en este ejemplo produce un error de NOx 373A, un error de SOx 373B, y un error de presión diferencial 373C. Las salidas del generador de errores 373 pueden ser aceptadas por una compuerta selectora de errores 374, con uno de los errores de entrada seleccionados y las salidas como el error para una entrada de errores del controlador 382. La compuerta 81 selectora de errores 374 puede ser operada manualmente para aceptar uno de los diferentes errores de entrada en algunas modalidades. En otras modalidades, la compuerta selectora de errores 374 puede seleccionar automáticamente el error o desviación más grande, para el control basado en la variable o parámetro de proceso que requiera más atención. Por ejemplo, el alimentador de sorbente 20 puede ser controlado sobre la base de la concentración de NOx, la concentración de SOx, o la presión diferencial a través de la zona de reacción. La compuerta selectora de errores 374 puede seleccionar la desviación más alta, o el por ciento de desviación más alto, de esas tres entradas de error. La compuerta selectora de errores 374 puede generar una salida del selector 386 la cual puede ser utilizada para seleccionar cual de las entradas a un selector de ganancia 372 va a ser seleccionada. De manera similar, la compuerta selectora de errores 374 puede producir una salida del selector 383 que pueda ser aceptada por una compuerta selectora de referencia 376 para seleccionar de varios puntos de referencia proporcionados a la compuerta selectora. Puede ser implementada una tabla de ganancia 371 como una tabla en una base de datos fija, por ejemplo, una serie de registros en un CLP. Puede observarse que la tabla de ganancia 371 incluye una ganancia de NOx 371A, una ganancia de SOx 371B, y una ganancia de presión diferencial 82 371C. Puede observarse que las ganancias de la tabla de ganancia 371 alimentan al bloque selector de ganancia 372. La salida del selector de ganancia 377 puede ser enviada a una entrada de ganancia del controlador 379. Puede observarse que una tabla de referencia 375 incluye un N0X de referencia 375A, un S0K de referencia 375B y una presión diferencial de referencia 375C. Los puntos de referencia pueden ser utilizados como entrada a la compuerta selectora 376, con la salida del selector 386 siendo utilizada para seleccionar uno de los puntos de referencia de entrada. Puede observarse que la compuerta selectora produce uno de los puntos de referencia seleccionados para la entrada de referencia del controlador 380. El esquema de control 370 proporciona de este modo un sistema y un método para controlar la velocidad del alimentador de sorbente basado en cualquiera de las concentraciones de NOx, la concentración de SOx o la presión diferencial a través de la zona de reacción. Esto puede ser logrado utilizando los bloques del selector previamente discutidos mientras únicamente se requiera un solo controlador. El controlador 378 puede ser, por ejemplo, un controlador DIP que utilice cualquier combinación de sus modos individuales. Refiriéndose ahora a la Figura 25, se muestra un esquema de control 390, similar en algunos aspectos al 83 esquema de control 370 de la Figura 24. El esquema de control 390 incluye bloques, tablas y salidas de control similares a las descritas anteriormente en la Figura 24. El esquema de control 390 incluye además el control del venturi variable como uno de los posibles conjuntos de entradas, ganancias y puntos de referencia a ser utilizados para controlar el alimentador de sorbente 20. Puede observarse que la tabla de ganancia 371 incluye una ganancia de venturi variable 371D. Puede observarse que el generador de errores 373 genera un error del venturi variable 373D. Puede observarse que la tabla de referencia 375 incluye un punto de referencia del venturi variable 375D. Un esquema de control 390 puede de este modo operar en una forma similar al esquema de control 370 de la Figura 24, pero permitiendo el control basado en la posición del venturi. Los diferentes componentes del sistema de la invención han sido discutidos anteriormente. Muchos de los componentes del sistema se encuentran comercialmente disponibles de varios fabricantes de equipo original y son conocidos por aquellos expertos en la técnica. Además, un experto en la técnica reconocerá y comprenderá que las zonas de reacción y otras unidades del sistema de la invención pueden ser conectadas por tuberías, conductos y líneas, etc, lo cual permitirá que el gas y/o el sorbente fluyan a través y dentro del sistema y que las zonas de reacción estén en 84 flujo a través de la comunicación en modalidades de dos y múltiples etapas de la invención. Además de los componentes del sistema mencionado anteriormente, el sistema puede incluir además varias tolvas, transportadores, separadores, equipo de recirculación, transportadores horizontales y verticales, eductores. Además, pueden existir válvulas desviadoras, moduladores, vibradores asociados con los alimentadores, compresores para proporcionar aire a los instrumentos para impulsar las bolsas de tela filtrantes, asi como varios dosificadores y orificios de muestreo. Además de remover S0X y N0X, el sistema y proceso de la invención puede ser utilizado para remover mercurio (Hg) y cenizas volantes. Los gases que emanan de la combustión de combustibles, que contienen mercurio y sulfuros, incluyen compuestos de mercurio, vapor de mercurio, cenizas, S0X y N0X. Esos gases y sólidos son mezclados con óxidos de manganeso y son transportados a una velocidad suficiente como una mezcla de gas-sólidos a un reactor, el cual puede ser un filtro de sacos u otro dispositivo reactor/separador. Durante el transporte y durante la residencia en el reactor, ocurren reacciones de oxidación-reducción. Esas reacciones producen la conversión de vapor de mercurio a compuestos de mercurio, y el sorbente y/o alúmina adsorbe los compuestos de mercurio. Como se describió anteriormente, el S0X y N0X son removidos a través de la reacción con óxido de manganeso para formar 85 compuestos de sulfato y nitrato de manganeso. Esos productos de reacción, la alúmina sorbente sin reaccionar (si la hay) , el mercurio adsorbido, y las cenizas son atrapados y recolectados en el filtro de sacos y los gases limpios, sustancialmente depurados son ventilados hacia la chimenea. De este modo, durante el procesamiento de los gases con el sistema de la invención, el mercurio y los compuestos de mercurio también pueden ser removidos. El sorbente que reaccionó y sin reaccionar cuando es removido de la zona de reacción del sistema puede ser procesado además para generar productos útiles y para regenerar el sorbente como se describe aquí más adelante. El sistema de la invención en varias modalidades puede ser utilizado en un proceso para la remoción de óxidos de azufre y/u óxidos de nitrógeno, mercurio (compuestos y vapor) y otros contaminantes de una corriente de gas. El proceso implica, de manera general, proporcionar un sistema de acuerdo a la invención, ya sea de una sola etapa, de dos etapas o etapas múltiples. El gas y el sorbente son introducidos en una zona de reacción y puestos en contacto durante un tiempo suficiente para efectuar la captura de los contaminantes objetivo, separando por lo tanto, de manera sustancial, el gas de los contaminantes objetivo. En un proceso de remoción de una sola etapa, la zona de reacción necesitaría ser un separador sólido-gas que opere como una 86 zona de reacción o también seguido por un separador sólido-gas para hacer que el gas que haya sido separado sustancialmente de un contaminante objetivo esté libre de sólidos, de modo que el gas pueda ser ventilado o dirigido a un procesamiento adicional. En un proceso de remoción de dos etapas, la segunda reacción seria preferiblemente un separador sólido-gas que opera como una zona de reacción. Y, en un proceso de remoción de etapas múltiples la última zona de reacción en la serie de zonas de reacción a través de las cuales el gas de proceso es dirigido necesitarla ser un separador sólido-gas que opere como una zona de reacción o también seguido por un separador sólido-gas para hacer que el gas que haya sido separado sustancialmente de un contaminante objetivo este libre de sólidos, de modo que el gas pueda ser ventilado o dirigido a un procesamiento adicional. De manera general, la configuración de los sistemas y procesos de la invención para incorporar un separador sólido-gas como la última zona de reacción en una secuencia de pasos de reacción sería lo más económico y eficiente. Un proceso de acuerdo a la invención se describe más adelante utilizando sistemas de una sola etapa y de dos etapas de la invención para propósitos de ilustración. Será comprendido fácilmente por aquellos expertos en la técnica que los procesos como se describen pueden ser adaptados a remociones en etapas múltiples y para la remoción de varios 87 contaminantes objetivo con o sin la adición de otros materiales sorbentes o aditivos químicos, según sea apropiado . La remoción de S0X y/o N0X puede ser lograda en un solo sistema de remoción de una sola etapa. El sorbente y el gas que contiene S0X y/o N0X son introducidos en una zona de reacción 30 donde el gas y el sorbente son puestos en contacto durante un tiempo suficiente para separar sustancialmente el gas del S0X y/o N0X. Si el S0X es el contaminante objetivo principal el gas puede ser introducido a temperaturas que, de manera típica, fluctúan de aproximadamente la temperatura ambiente hasta por debajo de las temperaturas de descomposición térmica de los sulfatos de manganeso. Si el N0X es el contaminante objetivo principal, el gas sería introducido a temperaturas que, de manera típica, fluctúan de aproximadamente la temperatura ambiente hasta por debajo de las temperaturas de descomposición térmica de los nitratos de manganeso. Si ambos contaminantes están presentes, el N0X no será capturado si la temperatura del gas se encuentra por encima de la temperatura de descomposición térmica de los nitratos de manganeso. En la zona de reacción, el gas sería puesto en contacto con el sorbente durante un tiempo suficiente para efectuar la captura del contaminante a un tasa de captura objetivo. Si ambos contaminantes van a ser capturados, la tasa de "captura para el contaminante objetivo principal controlaría o utilizaría un subelemento de control, como el circuito de control 320 de la Figura 14 o el circuito de control 390 de la Figura 25. La tasa de captura de los contaminantes objetivo puede ser verificada y ajustada. La zona de reacción preferiblemente sería un separador sólido-gas que libera al gas de sólidos, como el sorbente que reaccionó y sin reaccionar y cualquier otra materia particulada en el gas de modo que el gas pueda ser ventilado desde la zona de reacción o dirigido para su procesamiento adicional, después del contacto del gas con el sorbente durante un tiempo suficiente . En un proceso de remoción de dos etapas, se proporciona un sistema de la invención que tiene al menos dos zonas de reacción, la primera y segunda zonas de reacción 30, 38 como en la Figura 1. Deberá comprenderse que el sistema podría ser un sistema de la invención como lo son las unidades de reacción modulares ilustradas en las Figuras 2 y 3. Con referencia a la Figura 2, cualquiera de los filtros de sacos 62, 64, 66 podría servir como una primera y segunda zonas de reacción 30, 38 dependiendo de cuanto gas sea dirigido a través del sistema. Además, con referencia a la Figura 3, el primer filtro de sacos 70 correspondería a la primera zona de reacción 30 y cualquiera o ambos del segundo y tercer filtros de sacos 76, 78 corresponderían a la segunda 89 zona de reacción 38. Adicionalmente, debe comprenderse que pueden ser sustituidas otras zonas de reacción por los filtros de saco de las Figuras 2 y 3 y el proceso podría llevarse a cabo como se describió. Sin embargo, para propósitos de ilustración, el proceso de remoción en dos etapas es discutido con referencia a la Figura 1. En este proceso de la invención, el gas y el sorbente son introducidos en la primera zona de reacción 30. El gas es puesto en contacto con el sorbente durante un tiempo suficiente para efectuar principalmente la captura de S0X a una tasa de captura objetivo. El gas es liberado de sólidos y entonces ventilado de la primera zona de reacción 30. El sorbente y el gas que han sido separados sustancialmente del S0X son entonces introducidos en la segunda zona de reacción 38. En la segunda zona de reacción, el gas es puesto en contacto con el sorbente durante un tiempo suficiente para efectuar principalmente la captura de NOx a una tasa de captura objetivo. El gas es liberado de sólidos y a continuación ventilado de la segunda zona de reacción 38. El gas ventilado puede ser dirigido a la chimenea 40 para ser ventilado o emitido hacia la atmósfera o dirigido a un procesamiento adicional. Con el proceso de la invención, pueden ser removidos otros contaminantes que puedan ser capturados con óxidos de manganeso. Por ejemplo, sin limitarse o unirse a 90 alguna teoría, las solicitantes creen que los compuestos de mercurio se adsorben sobre óxido de manganeso. Las solicitantes creen además que, en el sistema y procesos de la invención, el mercurio elemental es oxidado para formar óxidos de mercurio los cuales también se absorben sobre óxidos de manganeso. Adicionalmente, el sulfuro de hidrógeno
(H2S) y otros sulfuros totalmente reducidos (STR) pueden ser removidos utilizando óxidos de manganeso. De manera más específica, las solicitantes postulan que el azufre en los STR puede ser oxidado para formar S02 el cual se sabe reacciona con óxidos de manganeso para formar sulfatos de manganeso. Más aún, las solicitantes creen que el CO es oxidado al C02, el cual a su vez reacciona con el sorbente para formar carbonato de manganeso (MnCOs) del cual los productos útiles pueden ser recuperados y los óxidos de manganeso regenerados. Se sabe que los compuestos de mercurio pueden ser removidos de gases por adsorción sobre cenizas volantes y/o alúmina. De este modo, la alúmina puede ser introducida con el sorbente en una zona de reacción para propósitos de remover compuestos de mercurio y mercurio elemental que haya sido oxidado para formar óxidos de mercurio. De este modo, el mercurio elemental que no sea oxidado y por lo tanto no capturado por el sorbente en una primera o segunda zona de reacción puede ser capturado en una tercera zona de reacción, la cual puede ser referida como un reactor de mercurio-alúmina o un reactor de alúmina. Con respecto a la remoción en una sola etapa, los compuestos de mercurio pueden ser removidos en una zona de reacción poniendo en contacto el gas con sorbente durante un tiempo suficiente para que los compuestos de mercurio se adsorban sobre el sorbente y alúmina si está mezclada con el sorbente para separar por lo tanto sustancialmente el gas de mercurio. Además, si la zona de reacción es un separador sólido-gas, los compuestos de mercurio adsorbidos a las cenizas volantes también serian removidos, separando por lo tanto de manera sustancial el gas de los compuestos de mercurio. En una doble etapa, los compuestos de mercurio serian igualmente removidos, pero dependiendo de cual zona de reacción sea también un separador sólido-gas . De este modo, se comprende fácilmente que el sistema y proceso de la invención incluyen y contemplan la remoción no solo de S0X y/o NOx, sino de otros contaminantes, como los compuestos de mercurio, mercurio elemental, CO, CO2, STR y H2S. El sistema y proceso de la invención ha sido probado en varias plantas de energía utilizando una unidad de demostración de remoción de S0X y/o N0X que incorpora un sistema de acuerdo a la invención. La unidad de demostración utilizó un filtro de sacos como la segunda zona de reacción y 92 tuberías/conductos como una primera zona de reacción en un sistema de remoción de dos etapas . Los ensayos de prueba y los resultados se resumen en los siguientes ejemplos.
Ejemplo 1 Las concentraciones de N0X que se determinaron utilizando el método EPA 7E, método de análisis quimioluminiscente, y analizados con un instrumento quimioluminiscente modelo 42H manufacturado por Thermo Electron Inc. Las concentraciones de dióxido de azufre (S02) se midieron utilizando un método de análisis espectrofotométrico empleando un instrumento Bovar Western Research Sprectrophotometric modelo 921NMP. Para obtener concentraciones de emisiones exactas y confiables, el muestreo y reporte se condujeron de acuerdo con la Referencia US EPA CRF 40, Parte 60, Apéndice A, Método 6C. Las velocidades de flujo del gas se midieron en metros cúbicos (pies cúbicos) estándar por minuto (mcem) (pcem) utilizando el método AGA #3, utilizando un ensayo con el medidor de placa de orificios estándar. La demostración se condujo utilizando una serie de ensayos de prueba en corrientes de gas vivas de una planta de energía. La planta de energía opera calderas de vapor las cuales queman hulla con un alto contenido de azufre. Durante los ensayos de prueba, se 93 tomaron lecturas de la concentración de N0X y S02 continuamente alternando de la entrada y la salida de la unidad de demostración. Las velocidades de flujo del gas fueron medidas continuamente. Las pruebas de demostración se efectuaron utilizando dos formas de sorbente diferentes. Las pruebas conducidas utilizaron varias formas de óxidos de manganeso como sorbente. Las pruebas se efectuaron con y sin impulsos y filtración del filtro de sacos. La siguiente tabla resume los resultados y parámetros de operación:
Intervalos de los Parámetros de Operación Intervalo de las De 14.14 a 320 ppm Concentraciones de NOx Procesadas por la Unidad de Demostración Intervalo de las De 300 a 1800 ppm Concentraciones de SO2 Procesadas por la Unidad de Demostración Intervalo de Flujo de Gas a De 7.075 a 56.6 mcm (250 a Través de la Unidad de 2000 pcm) Demostración 94
Ejemplo 2 Se condujo una prueba utilizando la unidad de demostración de acuerdo a la invención, utilizando óxidos 'de manganeso como sorbente en una corriente de gas simulada que contenia niveles variables de NOx. Los polvos de óxido de manganeso que fueron utilizados durante esta prueba son descritos de manera general por 60% de partículas con un , tamaño de menos de 45 micrones, y que tienen un área superficial de BET de aproximadamente 30 m2/g. Sabiendo que existe competencia por los sitios de reacción entre el S02 y NOx, se condujo una serie de pruebas para recabar datos sobre la eficiencia de captura de N0X en ausencia de SO2. Se produjo gas N0X sintético en el sitio mediante el 95 uso de un gas embotellado de alta concentración que fue diluido en la corriente de gas de entrada, y procesado por la unidad de demostración. El filtro de sacos fue precargado con óxidos de manganeso antes de la introducción del gas de prueba operando el fuelle o ventilador de la unidad de demostración a alta velocidad (de manera típica aproximadamente 33.996 mcm (1200 pcm) , y alimentando los óxidos de manganeso a la corriente de gas a un alto porcentaje (entre el 40% y el 90% de la capacidad del alimentador) para formar una torta de filtración adecuada sobre las bolsas de tela en el filtro de sacos. El gas de los cilindros que contiene NOx, 20% de NO y 20% de N02 (20, 000 ppm) fue dosificado a la entrada del filtro de sacos a través de un medidor de flujo del tipo de rotámetro. Las concentraciones de NOK fueron medidas en la entrada y salida del filtro de sacos sobre una base alternada a través de pruebas con el sistema de verificación continua de emisiones (SVCE) de la unidad de demostración, utilizando un instrumento quimioluminiscente Thermo Electron modelo 42H. Para obtener concentraciones de emisiones exactas y confiables, el muestreo y reporte se condujeron de acuerdo con la Referencia US EPA CRF 40, Parte 60, Apéndice A, Método 6C. Las pruebas se efectuaron a varios niveles de presión diferencial del filtro de sacos (medida en centímetros (pulgadas de una columna de agua) ) y velocidades de flujo (medidas en mcm (pcm) ) . Las concentraciones de entrada de N0X fluctuaron entre 18.3-376.5 ppm con velocidades de flujo fluctuando entre 7.358-28.3 (260-1000). Se ha determinado que los niveles variables del espesor de la torta de filtración afectan la remoción de NOx y S02. una torta de filtración más gruesa incrementa la cantidad de sorbente expuesto al gas, incrementando de este modo la zona de microrreacción dentro de la torta de filtración. Como una representación de la profundidad de la torta de filtración de sorbente, la presión diferencial a través del filtro de sacos (referida como ??) fue medida entre 5.08 centímetros-24.56 centímetros (2.00" -9.67" ) de CA (expresada en centímetros (pulgadas) de una columna de agua. Las concentraciones de NOx fueron registradas una vez que el sistema estaba en estado estacionario y las lecturas fueron estables durante al menos 20 minutos. La siguiente tabla ilustra el nivel de remoción de NOx logrado como función de la concentración de entrada, la velocidad de flujo del gas y la presión diferencial del filtro de sacos:
97 Resumen de la Prueba de Reducción de Gas NOx Embotellado
Ensayo Entrada Salida % de ?? (centímetros Velocidad de Flujo No. ?<¾ Reducción (in) . de H20) (mcm) (pcm) (PE« (ppm) 1 25.5 3.3 87.1 5.08 (2.00) 7.36 (260)
2 140.1. 8.5 94.0 9.80 (3.86) 14.15 (500)
3 102.0 10.5 89.7 19.58 (7.73) 28.3 (1000) r4 324.9 17.4, 94.7 19.76 (7.78) 28.3 (1000)
5 195.0 15.1 92.3 19.94 (7.85) 28.3 (1000)
6 46.7 8.4 81.9 19.94 (7.85) 28.3 (1000)
7 200.3 32.5 83.8 7.62 a 10.16 28.3 (1000) (3.0 a 4.0) 8 28.2 6.2 78.0 19.81 (7.80) 14.15 (500)
9 57.8 11.4 80.3 5.33 (2.10) 14.15 (500)
10 84.9 8.9 89.5 9.65 (3.80) 14.15 (500)
11 86.0 8.9 89.7 9.65 (3.80) 14.15 (500)
12 194.5 11.5 94.1 9.65 (3.80) 14.15 (500)
13 317.5 12.7 96.0 9.65 (3.80) 14.15 (500)
14 376.5 26.7 92.9 5.33 (2.10) 14.15 (500)
15 376.5 26.7 92.9 5.33 (2.10) 14.15 (500)
16 18.3 4.0 78.1 11.30 (4.45) 14.40 (509)
17 83.5 8.7 89.6 11.30 (4.45) 14.40 (509)
18 40.1 5.9 85.3 11.30 (4.45) 14.40 (509) 98 Resumen de la Prueba de Reducción de Gas N0X Embotellado .^(continuación) .
Ejemplo 3 Se condujo una prueba más de la unidad de demostración de acuerdo a la invención utilizando óxidos de manganeso como sorbente, en una corriente retrograda de gas de escape viva de una caldera encendida con hulla de 170 M . La caldera estaba operando con hulla con un alto contenido de azufre de aproximadamente 4-6% de azufre, dando como resultado concentraciones de emisiones de S02 en el intervalo de 1200-2000 ppm y concentraciones de NOx en el intervalo de 280-320 ppm. Se desvió una corriente retrograda de 28.3 mcm (1000 pcm) en promedio del escape de la chimenea principal y se encaminó hacia la unidad de demostración para la reacción y sorción con los óxidos de manganeso del sorbente. Las concentraciones de SO2 y N0X fueron medidas en la entrada y salida del depurador del filtro de sacos sobre una base alternada a través de pruebas con el sistema de verificación continua de emisiones (SVCE) de la unidad de demostración. Las concentraciones de S02 fueron medidas utilizando un analizador espectrofotométrico de Bovar Western Research modelo 921NMP y las concentraciones de NOx fueron medidas utilizando un instrumento quimioluminiscente Thermo Electron modelo 42H. Para obtener concentraciones de emisiones exactas y confiables, el muestreo y reporte se condujeron de acuerdo con la Referencia US EPA CRF 40, Parte 60, Apéndice A, Método 6C. Se lograron eficiencias de remoción de S02 del 99.8% y eficiencias de remoción de NOx de 75.3% mientras se procesaban en promedio 28.3 mcm (1000 pcm) de gas de exhaustación a temperaturas que fluctuaban típicamente de 100 65.55°C a 121.11°C (150°F a 250°F). Los ensayos se condujeron con niveles variables de presión diferencial del filtro de sacos fluctuando de 12.7 centímetros a 21.84 centímetros (5.0" a 8.6") de CA, lo cual representa varios niveles de espesor de la torta de filtración. También se condujeron pruebas con diferentes velocidades de impulso de la bolsa filtrante del filtro de sacos y niveles variables de velocidades de alimentación de óxidos de manganeso. Los polvos de óxidos de manganeso que fueron utilizados durante esta prueba son descritos de manera general por 60% de partículas con un tamaño de menos de 45 micrones, y que tienen un área superficial de BET de aproximadamente 30 m2/g. La siguiente tabla da un ejemplo de los datos de SO2 y NOx recolectados durante una prueba, la cual fue procesada a 28.3 mcm (1000 pcm) por el depurador seco a una temperatura de entrada de 121.11°C (250 °F) y una presión diferencial de 14.60 centímetros (5.75") de CA. Los datos fueron recolectados una vez que la unidad de demostración estaba en un estado estacionario de remoción de NOx y S02 durante un periodo de 30 minutos. Los resultados son resumidos en la siguiente tabla:
101
Ejemplo 4 Se condujo una serie adicional de pruebas de demostración de la unidad de demostración, utilizando óxidos de manganeso como sorbente, en una corriente retrograda de gas de escape viva de una caldera encendida con hulla de 75 MW. Esta caldera estaba operando con hulla Po der Ri er Basin (PRB) , dando como resultado concentraciones de emisiones de S02 en el intervalo de 340-500 ppm con concentraciones de NOx en el intervalo de 250-330 ppm. Se desvió una corriente retrograda que fluctuaba de 14.15-28.3 mcm (500-1000 pcm) del escape de la chimenea principal y encaminada a la unidad de demostración para la reacción y sorción por los óxidos de manganeso. Los polvos de óxidos de manganeso que fueron utilizados durante esta prueba son descritos de manera general por 60% de partículas con un tamaño de menos de 45 micrones y que tienen un área 102 superficial de BET de aproximadamente 30 m2/g. Las concentraciones de S02 y NOx fueron medidas en la entrada y salida del filtro de sacos sobre una base, alternada a través de la prueba con el sistema de verificación continua de emisiones (SVCE) de la unidad de demostración. Las concentraciones de S02 fueron medidas utilizando un instrumento espectrofotométrico de Bovar Western Research modelo 921NMP y las concentraciones de NOx fueron medidas utilizando un instrumento quimioluminiscente Thermo Electron modelo 42H. Para obtener concentraciones de emisiones exactas y confiables, el muestreo y reporte se condujeron de acuerdo con la Referencia ÜS EPA CRF 40, Parte 60, Apéndice A, Método 6C. Las eficiencias de reducción de S02 y NOx se midieron a 99.9% y 91.6%, respectivamente. Las pruebas se condujeron con diferentes grados de presión diferencial (??) a través del filtro de sacos para afectar el tiempo de residencia de los contaminantes objetivo. Las temperaturas de la' cámara de reacción fluctuaron de 65.55°C a 1377.77°C (150°F a 280°F). Se determinó que tiempos de residencia más prolongados dan como resultado mejores tasas de captura para el NO*. Sin embargo, dado que la reacción del S02 ocurre rápidamente y de manera completa, la eficiencia de reducción de SO2 sigue siendo casi completa (99.9%) aún a los tiempos de residencia más bajos. Mientras el depurador operaba a 1.27 centimetros-2.54 103 centímetros (0.5" -1.0") de CA a través del filtro de sacos, se logró una eficiencia de reducción de la concentración de contaminantes del 99.8% para el S02 y el 40.0% para el NOx. Es de esos resultados de los que se desarrolla el concepto para el sistema de cámara de reacción de dos etapas, por lo que la primera cámara de reacción captura la mayoría del S02 y una pequeña fracción del NOx, mientras que la segunda etapa de "pulido" completa la remoción de NOx a los niveles de eficiencia deseados, predeterminados y controlados por el operador del sistema. Los datos se recolectaron una vez que el depurador seco estuvo en un estado estacionario de remoción de NOx y SO2 durante un periodo de 30 minutos. La siguiente tabla da un ejemplo de los datos de S02 y N0X recolectados durante una prueba en la cual fueron procesados 14.15 mcm (500 pcm) por medio de la unidad de demostración a una temperatura de entrada de 121.11°C (250°F), y una presión diferencial de 22.098 centímetros (8.7") de CA:
Contaminante ppm de entrada ppm de salida % de remoción de ppm
Oxidos de 268.1 22.4 91.6% Nitrógeno (NOx) Dióxido de 434.3 0.5 99.9% Azufre (S02) 104 Ejemplo 5 En un intento por determinar la efectividad de la remoción de SO2 y NOx, se condujo una serie de pruebas a escala de laboratorio utilizando un reactor de vidrio. El •reactor fue diseñado para imitar las interacciones gas- sólido que sabe están presentes en la unidad de demostración anteriormente mencionada. El reactor de vidrio tuvo un diámetro de 5.08 centímetros (2 pulgadas) .con una longitud de aproximadamente 60.96 centímetros (24 pulgadas). Fueron suspendidos 50.0 gramos de óxido de manganeso en el reactor utilizando un filtro de vidrio fritado que permitía el flujo de la corriente de gas, mientras que los óxidos de manganeso se mantenían suspendidos. Aproximadamente 7.62 centímetros (3 pulgadas) por encima del lecho fluidizado de óxidos de manganeso, se arregló un filtro de acero inoxidable sinterizado para simular una bolsa de filtración de filtro de sacos. El reactor fue calentado durante la prueba a 65.55°C (250°F) y el gas fue dosificado a una velocidad de flujo constante de 6 litros por minuto (lpm) . El gas de escape simulado fue producido mediante el uso de un estándar de gas de calibración que tiene la siguiente composición: C02 = 17.35%, N0X = 391 ppm, S02 = 407 ppm, CO = 395 ppm, y el resto N2. La corriente de gas de combustión simulado se hizo pasar a través del lecho fluidizado de óxidos de 105 . manganeso, donde el flujo acarreo una porción del sorbente hasta el filtro, creando de este modo una torta de filtración, la cual limita la cámara del reactor del filtro . de sacos . Las concentraciones de SO2 y N0X fueron medidas continuamente de la salida del reactor utilizando un sistema de verificación continua de emisiones (SVCE) . Las concentraciones de S02 fueron medidas utilizando un analizador espectrofotométrico de Bovar Western Research modelo 921NMP y las concentraciones de NOx fueron medidas utilizando un instrumento guimioluminiscente Thermo Electron modelo 42H. Para obtener concentraciones de emisiones exactas y confiables, el muestreo y reporte se condujeron de acuerdo con la Referencia US EPA CRF 40, Parte 60, Apéndice A, Método 6C. Fueron medidas eficiencias de remoción del 99.9% para el S02, asi como del 99.9% para el N0X y se duplicaron en varios ensayos de prueba. La temperatura de entrada fue de 121.11°C (250 °F), con una presión diferencial de 5.08 centímetros (2.00") de CA. La siguiente tabla da un ejemplo de los datos de S02 y NOx recolectados durante la prueba en la cual se procesaron 6 lpm de gas por medio de un reactor de vidrio: 106
Contaminante Entrada Salida Peso del %de Velocidad AP(cm Temp.. Tiempo (ppm) (ppm) Sor ente Remoción de Flujo (in)de (°c(°f)) con una (g) Cpm) ¾0) Remoción de >94%
Oxidos de IV Manganeso Tipo A NOx 391 17.21 50 95.6% 6 5.08 65.55 29 min. (2.00) (250) S02 407 0.1 50 99.9% 6 5.08 65.55 >54 min (2.00) (250) Oxidos de Manganeso Tipo B NOx 391 0.1 50 99.9% 6 5.08 65.55 60 min. (2.00) (250) S02 407 0.1 50 99.9% 6 5.08 65.55 >90 (2.00) (250) Oxidos de Manganeso Tipo C NOx 391 0.2 50 99.9% 6 5.08 65.55 34 min. (2.00) (250) S02 407 0.1 50 99.9% 6 5.08 65.55 >68 min (2.00) (250) 107 Las pruebas de este Ejemplo 5 se condujeron con tres diferentes lotes de sorbente de óxido de manganeso. Las Figuras 29 y 30 son, respectivamente, gráficas que grafican las concentraciones de NOx y SOx en la salida del reactor de vidrio contra el tiempo. Los tres diferentes óxidos de manganeso están representados por los símbolos " " para el • sorbente tipo A, para el sorbente tipo B y para el sorbente tipo C en las Figuras 29 y 30. El sorbente tipo ? es un polvo de óxido de manganeso generalmente al 60% de partículas de menos de 45 micrones de tamaño y que tienen un área superficial de BET de aproximadamente 30 m2/g. El sorbente tipo B es un polvo de óxido de manganeso generalmente al 100% de partículas de menos de 45 micrones de tamaño y que tienen un área superficial de BET de aproximadamente 200 m2/g. El sorbente tipo C es un polvo de óxido de manganeso generalmente al 80% de partículas de menos de 45 micrones de tamaño y que tiene un área superficial de BET de aproximadamente 90 m2/g. La gráfica de la Figura 30, confirma las declaraciones anteriores con respecto a la captura casi inmediata y completa del S0X tras el contacto con el sorbente. La gráfica de la Figura 29 muestra un intervalo de eficiencia de captura con el tiempo para el NOx y que las diferentes formas de óxido manganeso pueden ser capaces de proporcionar una captura más eficiente del NOx. El sorbente del tipo B funcionó mejor antes del rompimiento, 108 seguido por el tipo C. Se observaron capturas útiles para los tres tipos. Con los controles de proceso de la invención puede ser utilizada una amplia variedad de óxidos de manganeso para efectuar la remoción a tasas de captura objetivo. Además, las gráficas de las Figuras 29 y 30 muestran que pueden lograrse tasas de remoción o capturas altas y sostenidas con el tiempo. Los parámetros de operación de los sistemas de la invención pueden ser verificados y ajustados para lograr y mantener tasas de remoción o captura a esos altos niveles. Como se mencionó anteriormente, el sorbente que reaccionó o cargado puede ser reciclado y/o regenerado después de ser removido de una zona de reacción. Para propósitos de reciclaje, el sorbente que reaccionó puede simplemente ser introducido en otra zona de reacción. Por ejemplo, con referencia a la Figura 4, el sistema tiene primera y segunda zonas de reacción 30, 38 las cuales están ' conectadas al alimentador 20 el cual contiene sorbente sin reaccionar o virgen. El gas de la fuente de gas externa 15 es introducido en la primera zona de reacción 30 junto con el sorbente alimentado desde el alimentador 20. El gas es puesto en contacto con el sorbente durante un tiempo suficiente para remover un contaminante objetivo, como el SOx, y después de ser liberado de sólidos es ventilado de la primera zona de reacción 30. El gas es entonces introducido a la segunda zona 109 de reacción 38 junto con el sorbente del alimentador 20. En la segunda zona de reacción 38, el gas es puesto en contacto con gas durante un tiempo suficiente para remover otro contaminante objetivo, aquí el NOx. Durante la operación, el nivel de carga de NOx sobre el sorbente que reaccionó en la segunda zona de reacción 38 alcanza el punto donde el sorbente ya no remueve eficientemente NOx. Cuando se alcanza ese punto, el sorbente que reaccionó con el NOx es removido de la segunda zona de reacción 38 y llevado o transportado al alimentador de sorbente que reaccionó con NOx 21. El sorbente que reaccionó con el N0X, el cual tiene sitios reactivos sin utilizar disponibles para la captura adicional de SOx, es alimentado o introducido a la primera zona de reacción 30 para la carga o reacción adicional con SOx en el gas introducido desde la fuente de gas externa 15. Cuando el sorbente que reaccionó con el NOx reciclado alcance el punto donde la captura de SOx ya no puede ser lograda a la tasa objetivo de remoción, el sorbente que reaccionó ahora con el NOx y SOx (o cargado) es removido de la primera zona de reacción y encaminado para su regeneración. De esta manera, la cantidad de sorbente virgen o sin reaccionar que es utilizado en la primera zona de reacción puede ser reducida y la carga adicional o sitios reactivos disponibles sobre el sorbente que reaccionó con el NOx pueden ser utilizados.
110 Durante un proceso de regeneración en húmedo las superficies del sorbente que reaccionaron pueden ser removidas y el sorbente restante puede ser regenerado. Esto será comprendido con referencia a la Figura 26. En una regeneración en húmedo, el sorbente que reaccionó és removido de una zona de reacción, una cámara de reacción en la Figura 266, y lavado en un enjuague ácido diluido acuoso. Puesto que se cree que la interacción entre los contaminantes y el sorbente es un fenómeno controlado superficialmente, únicamente una pequeña fracción de los óxidos de manganeso reacciona con el contaminante. Es esta pequeña fracción del sorbente que puede ser removida lavando o enjuagando la cual "activa" en consecuencia el sorbente volviendo la superficie sin reaccionar disponible. La solubilidad en agua de los nitratos de manganeso es mayor que la solubilidad de los sulfatos de manganeso en al menos un orden de magnitud en agua fría y en al menos varias órdenes de magnitud en agua tibia o caliente. Esta diferencia en la solubilidad puede ser utilizada de manera ventajosa en el proceso de regeneración. Los sulfatos y nitratos de manganeso sobre la superficie de las partículas de sorbente se disuelven en solución en el baño ácido diluido, dejando limpio el sorbente que puede ser fácilmente separado del enjuague o baño por medios conocidos, como la sedimentación o decantación, filtración, centrifugación u otras técnicas adecuadas. Como 111 se discute mejor más adelante, el filtrado limpio o solución que contiene los sulfatos y/o nitratos de manganeso disueltos es dirigida a un recipiente de regeneración para la regeneración del sorbente y la producción de subproductos útiles. El sorbente limpio es entonces secado en, por ejemplo, un horno para remover el exceso de humedad. El calor para este tipo de secado puede ser el calor residual generado por la combustión que es transferido o intercambiado de los gases de combustión o proceso en una planta industrial o de servicios públicos. Después del secado, el sorbente limpio , puede ser pulverizado, según sea necesario, para reducir el sorbente limpio a tamaños de partículas útiles en el sistema de la invención. El sorbente limpio o "activado" es entonces llevado o transportado de otro modo al alimentador de sorbentes sin reaccionar, y de este modo, reciclado. Nuevamente con referencia a la Figura 6, puede ser comprendida la regeneración de sorbente y la producción de subproductos útiles. La solución o filtrado que contiene los sulfatos y nitratos de manganeso disueltos se hace pasar desde el baño ácido hasta un recipiente de regeneración al cual se agregan hidróxidos de álcali como hidróxido de potasio (KOH) o hidróxido de sodio (NaOH) , o hidróxido de amonio (NH4OH) . La adición de esos hidróxidos, produce respectivamente, una solución que contiene nitratos y/o sulfatos de potasio, sodio o amonio. Esas soluciones pueden 112 ser convertidas en productos fertilizantes u otros productos como explosivos. Pueden bombearse aire y oxigeno hacia o ser introducidos de otro modo en el recipiente de reacción para la regeneración adicional del sorbente. El precipitado puede ser removido con o sin la introducción previa de aire u oxígeno y a continuación secado y calentado para formar óxidos de manganeso, MnOx donde x es de entre aproximadamente
1.5 a 2.0. En lugar de compuestos de hidróxido, pueden ser agregados compuestos bicarbonatos solubles, por ejemplo, carbonatos de álcali, como el carbonato de potasio (K2CO3) , carbonato de sodio (Na2C03) o carbonato de amonio ((NH4)2C03) a la solución o filtrado en un recipiente de regeneración. La adición de .carbonatos producirá un precipitado de carbonato de manganeso y una solución que contiene nitratos y/o sulfatos de potasio, sodio o amonio. El precipitado es separado de la solución, secado y calentado para descomponer térmicamente · el carbonato de manganeso para formar óxidos de manganeso y C02 gaseoso, el cual puede ser ventilado o capturado y puesto en recipientes como un producto comercializable . Los óxidos de manganeso pueden ser calentados además en una atmósfera oxidante para completar la regeneración del sorbente, para formar óxidos de manganeso, MnOx donde X es de entre aproximadamente 1.54 y 2.0. Los óxidos de manganeso son separados de la solución, tanto como 113 el sorbente limpiado reactivado después del paso de lavado ácido y son entonces secados y pulverizados antes de ser llevados a un alimentador de sorbente virgen o sin reaccionar. El filtrado de la separación contiene sulfatos y nitratos útiles que pueden entonces ser procesados adicionalmente en productos comercializables . Los óxidos de manganeso también pueden ser regenerados en un proceso de regeneración en seco o térmico, tomando ventaja de las temperaturas de descomposición térmica de los nitratos de manganeso. Este proceso de regeneración puede ser comprendido con referencia a la Figura 27. El proceso ilustrado y discutido aqui se basa en un proceso de remoción donde N0X es el contaminante objetivo con los nitratos de manganeso siendo formados en el paso de remoción en la zona de reacción, una cámara de reacción en la Figura 27. El sorbente que reaccionó con el NOx es removido de la cámara de reacción y llevado a un primer horno. En el primer horno, el sorbente que reaccionó es calentado a una temperatura en o por encima de la temperatura de descomposición térmica de los nitratos de manganeso, y el N02 es desorbido o eliminado de otro modo. Los óxidos de manganeso, MnOx, donde X fluctúa de aproximadamente 1.5 a 2.0 se forman en el primer horno, el cual puede ser calentado con el calor de proceso residual de la planta local. Los óxidos de manganeso regenerados del primer horno pueden ser llevados 114 a un segundo horno calentado con calor de proceso residual. Se introducen aire u oxigeno en el segundo horno para oxidar más completamente el sorbente regenerado de modo que la X de MnOx fluctúe de aproximadamente 1.5 a 2.0. Si el sorbente reaccionó con el SOx, la regeneración térmica procedería con mucho como se describe para el NOx, excepto que el primer horno sería calentado a una temperatura en o por encima de la temperatura de descomposición térmica de los sulfatos de manganeso y el S02 sería desorbido o eliminado de otro modo. Sin limitarse a una teoría, las solicitantes creen que los nitratos de manganeso se descomponen térmicamente a temperaturas de entre aproximadamente 130°C hasta aproximadamente 260 °C, mientras que los sulfatos de manganeso tienden a licuarse a las temperaturas sobre las cuales los nitratos de manganeso se descomponen térmicamente. Las solicitantes creen además que los sulfatos de manganeso calentados a esas temperaturas en presencia de un agente reductor, por ejemplo, CO, H2, etc., se descompondrán a SO2 y MnO. De este modo, si el sorbente reaccionara con ambos del S0X y el N0X, el N02 podría ser eliminado primero calentando el sorbente que reaccionó en un horno a una primera temperatura a la cual los nitratos de manganeso se descomponen térmicamente, de modo que el ?02 puede ser generado y dirigido a su procesamiento adicional. Podría ser introducido entonces un agente reductor y el 115 sorbente que reaccionó ser calentado adicionalmente para desorber el S02. De manera alternativa, el sorbente que reaccionó podría ser calentado a una segunda temperatura, la temperatura de descomposición térmica de los sulfatos de manganeso con el S02 siendo desorbido y dirigido a su procesamiento adicional. El S02 desorbido puede ser dirigido a un depurador húmedo que contenga agua y un oxidante opcional para formar ácido sulfúrico. Este licor ácido puede entonces . ser comercializado como está o procesado adicionalmente. Este procesamiento adicional implicaría la adición de una solución de hidróxido de amonio o álcali para formar sulfatos útiles. En cualquier caso, el sorbente regenerado es calentado adicionalmente en una atmósfera oxidante para oxidar más completamente el sorbente regenerado de modo que la X del MnOx fluctúa de aproximadamente 1.5 hasta 2.0. Refiriéndose nuevamente a la Figura 27, el N02 desorbido puede ser dirigido a un depurador húmedo que contenga agua y un oxidante para formar ácido nítrico. Este licor ácido puede entonces ser comercializado como está, o procesado adicionalmente. Este procesamiento adicional implica la adición de una solución de hidróxido de amonio o álcali para formar nitratos útiles, como el KOH, como se ilustra en la Figura 27. Además de la regeneración del sorbente y la producción de subproductos útiles a partir de los sulfatos 116 y nitratos de manganeso, puede ser recuperado mercurio elemental para el N0X, el sorbente que reaccionó con S0X que tiene compuestos de mercurio adicionales adsorbidos en él, puede ser procesado para generar y recuperar mercurio elemental. El sorbente que reaccionó es removido de una zona de reacción de un sistema de acuerdo a la invención y llevado a un primer horno, el sorbente que reaccionó es calentado a una primera temperatura para desorber el ?02, el cual es encaminado para su procesamiento adicional en productos comercializables . El sorbente que reaccionó es entonces calentado a una segunda temperatura para desorber el mercurio elemental, el cual es encaminado a un condensador para su recuperación como un producto comercializable . El sorbente es entonces enjuagado para lavar cualesquier cenizas y para disolver sulfatos de manganeso en solución para formar un licor. Cualquier ceniza en el licor es separada y las cenizas encaminadas para su manipulación adicional. Se agrega hidróxido de álcali o amonio al licor para formar precipitado de sorbente sin reaccionar de óxidos de manganeso y un licor que contiene sulfatos de álcali o amonio. El licor contiene sorbente enjuagado. El sorbente enjuagado y el sorbente sin reaccionar- precipitan y son separados de licor, y el licor es encaminado para su procesamiento adicional en productos comercializables o para la distribución y/o venta como un subproducto útil. El sorbente 117 enjuagado y el sorbente precipitado son secados para formar sorbente sin reaccionar, el cual puede entonces ser pulverizado para desaglomerar el sorbente sin reaccionar. También puede ser utilizado el intercambio iónico como mecanismo para la separación y recuperación de sulfatos y nitratos útiles. Los sulfatos y nitratos de manganeso disueltos en el filtrado o solución dejan después del lavado el sorbente que reaccionó con S0X y/o N0X pueden ser procesados en intercambiadores aniónicos, lo que permite la recuperación de los cationes de manganeso y la separación de los aniones de sulfato y nitrato. Para lograr esta separación, la solución acuosa que contiene sulfatos y nitratos disueltos se hace pasar a través o a lo largo de un lecho o columna de una resina de intercambio aniónico que tiene afinidad por uno de los dos aniones para remover uno de los dos aniones. La resina con el anión, por ejemplo el sulfato, mientras que permite que el nitrato pase a través del lecho o columna. Adicionalmente, la solución separada del sulfato puede entonces hacerse pasar a través o a lo largo de un segundo lecho o columna de una segunda resina de intercambio aniónico para remover el nitrato. Después de que la segunda resina es cargada, el recipiente que contiene la resina puede ser puesto fuera de linea y la resina en él separada del anión capturado y recuperada para utilizarse.
118 Las resinas de intercambio aniónico y recipientes adecuados son conocidos y fácilmente identificados por aquellos expertos en la técnica. Para propósitos de ilustración, la resina de intercambio aniónico tiene un cloro en la posición de intercambio sobre la resina. El cloro es eluido mientras se capturan los aniones sulfato y/o nitrato. La solución, después de pasar a través del intercambiador o intercambiadores aniónicos en serie, contendrá cloruro de manganeso del cual el carbonato de manganeso o hidróxido de manganeso es precipitado con la adición de un compuesto de carbonato o hidróxido soluble; y los óxidos de manganeso pueden ser regenerados del precipitado como se discutió anteriormente. Los sulfatos y/o nitratos cargados en la resina pueden a su vez ser eluidos con una solución que contenga cloruros de potasio, sodio o amonio para generar subproductos de sulfatos y nitratos útiles para su comercialización o procesamiento adicional. El filtrado o solución dejada después de la formación del precipitado puede ser utilizado para este propósito. También puede ser recuperado mercurio liquido del mercurio absorbido en la alúmina en un reactor de alúmina. La alúmina que reacciona con el mercurio del reactor es calentada para evaporar o desorber el mercurio. El vapor de mercurio es entonces dirigido a un condensador donde es condensado para formar mercurio liquido el cual es un producto comercializable . Con el sistema y proceso de la invención, CO y C02 en el flujo de gas también pueden ser capturados. Las solicitantes creen que el C02 en un flujo o corriente de gas es oxidado para formar CO2 cuando entra en contacto con el sorbente. El C02 reacciona con óxidos de manganeso para formar MnC03. De este modo, en los procesos de la invención, puede formarse carbonato de manganeso ya sea durante la captura del CO y C02 con el sorbente o durante un paso de regeneración en el cual son utilizados compuestos de carbonatos solubles. El carbonato de manganeso es insoluble en agua. De este modo, el sorbente que ha sido utilizado para capturar CO y C02 debe ser regenerado térmicamente. El sorbente cargado con carbonato de manganeso debe ser removido del sistema de la invención y calentado para regenerar térmicamente óxidos de manganeso, liberar CO2, el cual puede ser comprimido y envasado para venta u otros propósitos comercializables . El calentamiento del sorbente cargado puede ser llevado a cabo en cualesquier dos etapas o en dos unidades de calentamiento u hornos separados. En la primera etapa, el sorbente seria calentado para descomponer térmicamente el carbonato de manganeso, desprendiendo CO2 después de lo cual el sorbente seria calentado adicionalmente para completar la regeneración del sorbente. En la segunda 120 etapa, el calentamiento continuaría ya sea en la misma o una segunda unidad de calentamiento u horno. La segunda etapa de calentamiento preferiblemente sería en una atmósfera oxidante llevándose a cabo con la introducción de aire u oxígeno para completar la regeneración del sorbente para formar óxidos de manganeso, MnOx donde X es de entre aproximadamente 1.5 a 2.0. Los ejemplos anteriores de procesos de regeneración son proporcionados a manera de ejemplo y no pretenden limitar los procesos, conocidos y desconocidos, para la regeneración de óxidos de manganeso y para la recuperación de subproductos útiles y comercializables que puedan ser incorporados en los procesos de la invención. La combustión de combustibles fósiles (por ejemplo, hulla, petróleo y gas natural) libera tres contaminantes del aire principales: (1) partículas (2) dióxido de azufre (S02) y (3) óxidos de nitrógeno (NOx) . La depuración en húmedo, los precipitadores electrostáticos y los filtros de sacos pueden remover partículas como cenizas volantes. El uso de filtros mecánicos o precipitadores electrostáticos no remueve S02, S03, N02, N204, NO, o N2O3. Las tecnologías anteriores, han utilizado la depuración en húmedo para el proceso como medios de sorción de SOx y NOx. El agua es efectiva como un medio de depuración para la remoción de S02; las eficiencias de remoción pueden ser mejoradas mediante la adición de 121 absorbentes químicos como el calcio, magnesio y sodio. Sin embargo,, el óxido de nitrógeno (NO) es esencialmente insoluble en agua, aún con el uso de compuestos químicos sorbentes. Los tiempos de residencia requeridos y las áreas superficiales líquido a gas han probado no ser prácticas cuando se encuentran velocidades de flujo de gas altas como los gases de combustión de calderas. Algunos de los aspectos económicos implicados en el proceso de depuración en húmedo implican un alto consumo de energía; en promedio el 4-5% de la generación de energía aproximada de la planta es consumida en el proceso. Por ejemplo: (1) la alta presión diferencial del venturi/torre de absorbente requiere 76.2 centímetros (30 pulgadas) de CA o una combinación de filtro de sacos y depurador requiere presiones estáticas aún mayores. (2) Grandes volúmenes de licor de depuración a alta presión inyectado a través de los boquillas hacia el aparato depurador. (3) Los tanques de suspensión requieren agitación vigorosa continua. (4) Se requieren una alta potencia para forzar el gas combustible no boyante saturado con agua hacia la chimenea. Las desventajas ambientales de los sistemas existentes incluyen grandes cantidades de minerales utilizados como sorbentes y los sulfitos o sulfatos insolubles formados de la reacción de depuración. El precipitado es entonces llevado a vertederos o embalses de 122 contención. Algunas otras desventajas de los sistemas existentes son la incrustación de los componentes internos del depurador con incrustación dura, incrementando el trabajo de operación y costos de mantenimiento. Algunos de los sistemas regenerables complejos utilizan grandes cantidades de compuestos químicos para reaccionar con los millones de galones de suspensión utilizados cada día. El proceso de depuración en seco descrito en ésta patente es efectivo para remover casi todo el N0X y S0X. Los requerimientos de presión diferencial a través del depurador típicamente no excederían de 25.4 centímetros (10 pulgadas) de una columna de agua y el tiempo de residencia dentro de la torta de sorbente son típicamente menores de 1 segundo. Los volúmenes de sorbente utilizados en esta invención en comparación con los volúmenes de la suspensión en húmedo son minúsculos y las recargas de la zona de reacción se hacen periódicamente. Mientras los gases de chimenea permanezcan secos y calientes, algo del calor residual será utilizado en el secado del sorbente, lavado y regenerado. Los costos de operación de las zonas de reacción son similares a los de la operación de un filtro de sacos de ceniza; también se estima que los gastos de capital son razonables dado que se requiere equipo fuera de anaquel e instrumentación estándar. Como resumen, el equipo que es utilizado en el proceso de depuración en seco es mucho menos complejo que el 123 del proceso de depuración en húmedo, requiriendo de este modo costos de mantenimiento de operación más bajos y un personal de operación reducido. Se espera que los costos de productos químicos y material crudo sean similares con menos efluente residual producido. El ahorro de costos mayor será en el menor consumo de energía que se espera sea significativamente menor que el de un sistema de depuración en húmedo, con la reducción de la potencia del ventilador constituyendo la mayoría de los ahorros. Aunque económicamente se favorece el uso de procesos de depuración en seco, la remoción de contaminantes objetivo con el scrbente puede ser lograda con métodos en húmedo o combinaciones de métodos en húmedo y en seco. En el sistema de la invención, los depuradores en húmedo pueden servir como zonas de reacción en lugar de o en combinación con las zonas de reacción previamente descritas para la remoción en seco. Los depuradores en húmedo útiles en los sistema y procesos de la invención pueden ser de varios tipos, incluyendo pero sin limitarse a suspensión o lechada, rociador, cascada y otros conocidos por aquellos expertos en la técnica. Si el depurador en húmedo es una suspensión o lechada, rociador, cascada u otro tipo conocido del depurador, se utiliza una suspensión o lechada ácida de óxidos de manqaneso. La acidez sirve para mejorar la remoción efectiva de los contaminantes objetivo. Para la remoción de 124 S0X y/o ???, el ?? de la suspensión es preferiblemente de 2.0 o menos y, de manera más preferible, de entre aproximadamente 1.5 y aproximadamente 1.75. El gas deberá ser introducido en el depurador en húmedo a una temperatura inferior a la temperatura de ebullición de la solución o suspensión para evitar el exceso de evaporación de la suspensión de sorbente. Puesto que los gases procesados en el sistema de la invención típicamente están a temperaturas elevadas, el gas puede ser enfriado hasta por debajo del punto de ebullición utilizando intercambiadores de calor 72A, 72B precediendo la zona de reacción como se muestra en la Figura 5. El gas que contiene contaminantes objetivos es introducido en el depurador en húmedo y puesto en contacto con la suspensión durante un tiempo suficiente para efectuar la captura de un contaminante objetivo a un punto de referencia de la tasa de captura objetivo para contaminantes como el SOx y/o NOx, CO y/o C02 o STR, formando respectivamente, sulfatos y/o nitratos de manganeso, carbonato de manganeso o sulfatos de manganeso. Aunque el sorbente en sí no es soluble a la suspensión o lechada, producto de reacción como los sulfatos y nitratos de manganeso son disueltos inmediatamente en solución. El carbonato de manganeso, siendo insoluble en solución acuosa, no se disuelve.
125 Con respecto a la remoción de CO y/o C02 al carbonato de manganeso, cuando el sorbente no es ya efectivo para la remoción de contaminante a un punto de referencia de la tasa de captura objetivo, el sorbente que reaccionó debe ser separado de la suspensión para la regeneración del sorbente y la recuperación de subproductos útiles. Esto se logra a través de la descomposición térmica del carbonato de manganeso como se describió anteriormente. Con respecto a los sulfatos y/o nitratos de manganeso formados en la remoción en húmedo, el sorbente debe ser separado periódicamente de la solución. El sorbente, el cual en virtud de estar en solución, está esencialmente en limpio o "activado" y puede ser regresado al depurador en la suspensión o lechada agregada a una suspensión o lechada que requiere sorbente adicional. El punto en el cual la separación periódica seria necesario llevar a cabo generalmente depende de la capacidad de la suspensión para retener soluto adicional en suspensión, el punto de saturación de la solución. La frecuencia a la cual debe llevarse a cabo la separación puede ser afectada a través del ajuste de la temperatura, puesto que de manera general- una solución saturada puede disolver soluto adicional a temperaturas incrementadas. Sin embargo, como se hizo notar anteriormente, la temperatura no deberá incrementarse hasta el punto de ebullición de la solución. Además, el simple 126 incremento del volumen de la suspensión con la adición de solución acuosa ácida puede hacer disminuir la frecuencia de separación, en tanto el depurador en húmedo tenga suficiente capacidad para el incremento del volumen de la suspensión o lechada. Más aún, la separación periódica puede ser minimizada purgando la solución acuosa que contenga soluto del depurador y con la alimentación simultánea de solución acuosa fresca adicional hacia el depurador para mantener la suspensión en un estado insaturado. La solución que ha sido purgada del depurador en húmedo puede ser retenida en un tanque de retención, recipiente u otro contenedor' adecuado hasta que se haya acumulado un volumen suficiente y a continuación procesada para regenerar óxidos de manganeso y para recuperar subproductos útiles y comercializables . En un proceso de remoción en húmedo de una sola etapa se. utiliza una sola zona de reacción, un depurador en húmedo para remover los contaminantes objetivo. La velocidad de reacción se relaciona con la solubilidad del producto de reacción del contaminante objetivo y el sorbente. Por ejemplo, la solubilidad del S0X es mayor que la solubilidad del N0X en una solución acuosa; y por lo tanto, se requiere un tiempo de residencia más prolongado para la remoción de N0X que para la remoción de S0X. El gas una vez separado sustancialmente del contaminante objetivo es ventilado del depurador ya sea a una chimenea o para su procesamiento 127 adicional. Puede ser utilizado un solo depurador en húmedo para remover uno o más contaminantes objetivo; sin embargo, el tiempo de residencia del gas en el depurador en húmedo será dirigido por una combinación de solubilidad menos soluble de los contaminantes objetivo y la tasa de captura objetivo de ese contaminante objetivo. El sistema de remoción en húmedo de una sola etapa y gas es introducido en una zona de reacción configurada para la introducción del gas y un contacto con la suspensión que contiene sorbente durante un tiempo suficiente para efectuar la captura de los contaminantes objetivo al punto de referencia de la tasa de captura objetivo de los contaminantes objetivo. El contaminante objetivo es capturado por la reacción con el sorbente para formar productos de reacción. Los productos de reacción pueden ser solubles en la solución acuosa, como con nitratos y sulfatos de manganeso. 0 pueden ser insolubles como con carbonatos de manganeso formados durante la remoción del CO y/o CC½. Los métodos de remoción en húmedo pueden ser utilizados en cualquier caso; pero son más adecuados para la remoción de contaminantes objetivo que fcrman productos de reacción solubles. La remoción en húmedo también puede ser lograda en etapas múltiples con al menos dos zonas de reacción en serie de las cuales al menos una de las zonas de reacción es un depurador en húmedo. Esto puede ser ilustrado con referencia 128 a la remoción en dos etapas de S0X y N0X. En la remoción en dos etapas, se proporcionan primer y segunda zonas de reacción. Con ambas etapas de reacción siendo depuradores en húmedo, el gas es introducido en la primera zona de reacción la cual está configurada para la introducción de un gas que contiene contaminantes objetivo, en este caso S0X y N0X. En la primera zona de reacción el gas es puesto en contacto con una suspensión que contiene sorbente durante un tiempo suficiente para efectuar la captura de S0X a un punto de referencia de la tasa de captura de S0X objetivo. El S0X es capturado por la reacción con el sorbente para formar sulfatos de manganeso para separar sustancialmente el gas del S0X. El gas que es separado sustancialmente del S0X es ventilado de la primera zona de reacción y pasado a una segunda zona de reacción, también un depurador en húmedo, configurado para la introducción del gas sustancialmente separado de S0X . En el segundo depurador en húmedo el gas es puesto en contacto con la suspensión que contiene sorbente durante un tiempo suficiente para efectuar la captura de N0X a un punto de referencia de la tasa de captura de N0X objetivo. El N0X es capturado por la reacción con el sorbente para formar nitratos de manganeso para separar sustancialmente el gas del N0X. El gas que ha sido separado sustancialmente del S0>: y N0;.; es ventilado desde la segunda zona de reacción. Es fácilmente comprendido por 129 aquellos expertos en la técnica que pueden ser utilizados más de dos depuradores en húmedo en serie para efectuar la captura de contaminantes objetivo múltiples y que la secuencia de remoción de contaminantes, en un proceso de remoción de etapas múltiples, seria determinada por las solubilidades relativas de los productos de reacción generados de los contaminantes objetivo con el sorbente. La remoción en dos etapas también puede ser llevada a cabo con una de las zonas de reacción siendo un depurador en húmedo y la otra zona de reacción siendo seleccionada del grupo que consiste de un lecho fluidizado, un lecho pseudofluidizado, una columna de reacción, un lecho fijo, un reactor de tubos/productos, un lecho móvil, un filtro de sacos, un filtro de sacos invertido, un reactor de filtro de sacos, un reactor de serpentín, y un ciclón/multiclón, nuevamente utilizando S0X y N0X para propósitos ilustrativos, la remoción puede proceder primero por la remoción de S0X en húmedo y la remoción de N0X en seco o primero la remoción de S0X en seco y la remoción de N0X en húmedo. Sin importar la secuencia, la remoción en seco y la remoción en húmedo procederían como se describió anteriormente, con el gas sustancialmente separado del S0X separado siendo dirigido de la primera zona de reacción a la segunda zona de reacción, donde ocurriría la remoción de N0X. En un sistema de remoción en húmedo-seco, la primera zona de reacción sería un 130 depurador en húmedo; y en el sistema de remoción en seco- húmedo la segunda zona de reacción seria un depurador en seco. Para la etapa de remoción en seco, la zona o depurador en seco, ya sea la primera o la segunda en la secuencia, es seleccionada del grupo mencionado anteriormente. Donde el producto de reacción del contaminante objetivo es soluble en solución acuosa, el área superficial del sorbente de óxido de manganeso no es tan critica en un sistema de remoción, es decir, un depurador, en oposición a un sistema de remoción en seco. Además, el tamaño de partícula puede no ser crítico con un medio líquido en la posición a un medio gaseoso; sin embargo, las partículas deben ser suficientemente pequeñas, de modo que el sorbente permanezca suficientemente mezclado en la suspensión o lechada. Pueden ser utilizados agitadores para mantener el sorbente suficientemente mezclado en la suspensión. De manera general, los óxidos de manganeso útiles como sorbente para los métodos de remoción en seco son igualmente útiles para los métodos de remoción en húmedo. Los sistemas de la invención, incluyendo aquellos que incorporan depuradores en húmedo son adaptables; y .los parámetros de proceso, como la presión diferencial, temperatura del gas de entrada, y eficiencia de remoción, son aerificados y controlados en los sistemas de remoción en húmedo de la invención con controles electrónicos justo como 131 en los sistemas de remoción en seco de acuerdo a la invención . Aunque han sido ilustradas y descritas modalidades ejemplares de esta invención y métodos para practicar la misma, deberá comprenderse que pueden hacerse varios cambios, adaptaciones y modificaciones a esta sin apartarse del espíritu de la invención y el alcance de las reivindicaciones anexas. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.
Claims (1)
132 REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones . 1. Un sistema adaptable para la remoción en húmedo de contaminantes objetivo de gases con presión diferencial mínima a través del sistema, caracterizado porque comprende : al menos una zona de reacción, siendo la zona de reacción un depurador en húmedo suministrado con una suspensión o lechada acuosa acida de un sorbente de óxidos de manganeso regenerables , estando la zona de reacción configurada para la introducción de un gas que contiene al menos un contaminante objetivo a una temperatura inferior al punto de ebullición de la suspensión y en contacto con el sorbente en ella durante un tiempo suficiente para efectuar la captura del contaminante objetivo a un punto de referencia de la taza de captura objetivo para el contaminante objetivo, siendo el gas separado sustancialmente del contaminante objetivo a través de la formación de un producto de reacción del contaminante objetivo y los óxidos de manganeso, estando la zona de reacción configurada además para permitir que el gas sea ventilado de la zona de reacción; y donde la presión diferencial a través del sistema es regulada, de modo que 133 cualquier presión diferencial a través del sistema no sea mayor que un nivel predeterminado. 2. El sistema adaptable de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema está comprendido de dos zonas de reacción, siendo las dos zonas de reacción una primera zona de reacción y una segunda zona de reacción. 3. El sistema adaptable de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la primera y segunda zonas de reacción son ambos depuradores en húmedo. 4. El sistema adaptable de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la primera zona de reacción es un depurador en seco seleccionado del grupo que consiste de un lecho fluidizado, un lecho pseudofluidizado, una columna de reacción, un lecho fijo, un reactor de tubos/conductos , un lecho móvil, un filtro de sacos, un filtro de sacos invertido, un reactor de filtro de sacos, un reactor de serpentín, y un ciclón/multiclón y la segunda zona de reacción un depurador en húmedo . 5. El sistema adaptable de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la primera zona de reacción es un depurador en húmedo y la segunda zona de reacción es un depurador en seco seleccionado del grupo que consiste de un lecho fluidizado, un lecho pseudofluidizado, una columna de reacción, un lecho fijo, un reactor de 134 tubo/conductos, un lecho móvil, un filtro de sacos, un filtro de sacos invertido, un reactor de filtro de sacos, un rector de serpentín y un ciclón/multiclón. 6. El sistema adaptable de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el contaminante objetivo es S0X y el producto de reacción formado es sulfatos de manganeso o el contaminante objetivo es N0X y el producto de reacción formado es nitratos de manganeso . 7. El sistema adaptable de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque los contaminantes objetivo son SOx y NOx y el SOx es capturado en la primera zona de reacción con los sulfatos de manganeso siendo formados como producto de reacción y el WOx es capturado en la segunda zona de reacción con los nitratos de manganeso siendo formados como el producto de reacción. 8. El sistema adaptable de conformidad con la reivindicación 4 o la reivindicación 5, caracterizado porque el SOx es capturado en la primera zona de reacción y el N0X es capturado en la segunda zona de reacción. 9. El sistema adaptable de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los óxidos de manganeso regenerables, tras la regeneración, tiene forma de partículas y están definidos por la fórmula química nOx, donde X es de aproximadamente 1.5 a 2.0 y donde los óxidos de manganeso tiene un tamaño de partícula de menos de 135 aproximadamente 0.1 hasta aproximadamente 500 micrones y un valor de BET que fluctúa de aproximadamente 1 hasta aproximadamente 1000m2/g. 10. Un sistema adaptable para la remoción en seco de monóxido de carbono y/o dióxido de carbono de gases con presión diferencial mínima a través del sistema, caracterizado porque comprende: A. un alimentador que contiene un suministro de sorbente de óxidos de manganeso regenerables y/u óxidos de manganeso regenerados; donde el alimentador está configurado para manejar y alimentar óxidos de manganeso los cuales, tras la regeneración, están en forma de partículas y están definidos por la fórmula MnOx, donde X es de aproximadamente 1.5 hasta 2.0 y donde los óxidos de manganeso tiene un tamaño de partícula de menos de aproximadamente 0.1 hasta aproximadamente 500 micrones y un valor de BET que fluctúa de aproximadamente 1 hasta aproximadamente 1000m2/g. B. al menos una zona de reacción configurada para la introducción del sorbente y un gas que contiene monóxido de carbono y/o dióxido de carbono donde el gas es introducido a temperaturas que típicamente fluctúan de la temperatura ambiente hasta por debajo de la temperatura de descomposición térmica de los carbonatos de carbonato de manganeso y en contacto con el sorbente durante un tiempo suficiente para efectuar la captura de monóxido de carbono y/o dióxido de 136 carbono a un punto de referencia de la taza de captura objetivo, siendo el monóxido de carbono y/o dióxido de carbono capturados por la reacción con un sorbente para formar carbonatos de manganeso para separar sustancialmente el gas de un monóxido de carbono y/o dióxido de carbono, estando la zona de reacción configurada además para hacer que el gas que ha sido separado sustancialmente de monóxido de carbono y/o dióxido de carbono quede libre de sorbente que reaccionó y sin reaccionar, de modo que el gas pueda ser ventilado de la zona de reacción; y donde la presión diferencial dentro del sistema es regulada de modo que cualquier presión diferencial a través del sistema no sea mayor que un nivel predeterminado. 11. Un proceso para la remoción de contaminantes objetivo de un flujo corriente de gas con un sistema que incorpora la remoción en húmedo, caracterizado porque comprende los pasos de : A. proporcionar un sistema de conformidad con la reivindicación 1; B. introducir un gas que contiene un contaminante objetivo a la reacción del sistema; C. poner en contacto el gas con el sorbente en la suspensión o lechada del sorbente del sistema durante un tiempo suficiente para efectuar la captura en el contaminante objetivo a un punto de referencia en la traza de captura 137 objetivo del contaminante objetivo a través de la formación de un producto de reacción del contaminante objetivo y óxidos de manganeso para separar sustancialmente el gas del contaminante objetivo; y D. ventilar el gas de la zona de reacción. 12. El proceso para la remoción de contaminantes objetivo de un flujo corriente de gas como un sistema que incorpora la remoción en húmedo de conformidad con la reivindicación 11, donde el contaminante objetivo es S0X con sulfatos de manganeso siendo productos de reacción que están disueltos en solución a la suspensión, el proceso se caracteriza porque comprende además los pasos de: E . separar el sorbente de la suspensión para proporcionar una solución que contenga sulfatos de manganeso disueltos; y F. encaminar la solución a un procesamiento adicional para regenerar óxidos de manganeso y recuperar subproductos de sulfato útiles. 13. El proceso para la remoción de contaminantes objetivo de un flujo de gas con un sistema que incorpora la remoción en húmedo de conformidad con la reivindicación 11, donde el contaminantes objetivo es N0X con nitratos de manganeso siendo el producto de reacción que está disuelto en solución en la suspensión, el proceso se caracteriza porque comprende además los pasos de: 138 E . separar el sorbente de la suspensión para proporcionar una solución que contiene sulfato de manganeso disuelto; y F. encaminar la solución a un procesamiento adicional para regenerar óxidos de manganeso y recuperar subproductos de nitrato útiles. 14. Un proceso para la remoción de contaminantes objetivo de un flujo de gas con un sistema que incorpora la remoción en húmedo, caracterizado porque comprende los pasos de: A. proporcionar un sistema de conformidad con las reivindicaciones 2, 3 ó 4 ; B. introducir un gas que contiene al menos dos contaminantes objetivo en la primera zona de reacción del sistema . C. poner en contacto el gas en la primera zona de reacción con el sorbente durante un tiempo suficiente para efectuar la captura de un primer contaminante objetivo a un punto de referencia de la taza de captura objetivo para el primer contaminante objetivo a través de la formación de un producto de reacción del primer contaminante objetivo y óxidos de manganeso para separar sustancialmente el gas del primer contaminante objetivo. D. ventilar el gas de la primera zona de reacción; 139 E. introducir gas ventilado de la primera zona de reacción en la segunda zona de reacción del sistema; F. poner en contacto el gas en la segunda zona de reacción con el sorbente durante un tiempo suficiente para efectuar la captura de un segundo contaminante objetivo a un punto de referencia de la taza de captura objetivo para el segundo contaminante objetivo a través de la formación de un producto de reacción del segundo contaminante objetivo y óxidos de manganeso para separar sustancialmente el gas del segundo contaminante objetivo; y G. ventilar el gas de la segunda zona de reacción del sistema. 15. El proceso para la regeneración de óxidos de manganeso a partir de una solución que contiene aniones de sulfato y nitrato y cationes de manganeso formados cuando el producto de reacción de la remoción de SOx y N0X de un flujo de gas con un solvente de óxidos de manganeso, caracterizado porque comprende los pasos de : A. proporcionar el primer y segundo intercambiadores de aniones que tiene una resina de intercambio aniónico cambiada en ellos, la resina de intercambio aniónico tiene cloro en la posición de intercambio sobre la resina; B . hacer pasar una solución que contiene aniones sulfato y nitrato a través del primer intercambiador aniónico 140 para eluir el cloro para formar cloruro de manganeso mientras se captura el anión sulfato sobre la resina; C . hacer pasar la solución que contiene aniones nitrato a través del segundo intercambidor de aniones para eluir el cloro para formar cloruro de manganeso mientras se captura el anión nitrato sobre la resina; D. agregar un compuesto de carbonato o hidróxido soluble a la solución para precipitar carbonato de manganeso o hidróxido de manganeso; D . separar el carbonato de manganeso o hidróxido de manganeso de la solución; y E . calentar el carbonato de manganeso o hidróxido de manganeso para formar óxidos de manganeso regenerados . 141 RESUMEN DE LA INVENCION Sistemas y procesos para la remoción en húmedo y remoción combinada en húmedo y seco de contaminantes objetivo, como óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno y óxidos de carbono de gases de combustión y otros gases de proceso industrial y procesos que utilizan el sistema. Los óxidos de manganeso son utilizados como el sorbente principal en el sistema para la remoción o captura de contaminantes. En la remoción en húmedo, los óxidos de manganeso son mezclados en una suspensión o lechada la cual es introducida en zonas de reacción del sistema. En la remoción en seco, los óxidos de manganeso son introducidos de los alimentadores hacia la zona de reacción del sistema, donde son puestos en contacto con un gas del cual los contaminantes van a ser removidos. La remoción puede ocurrir en sistemas de una sola etapa, dos etapas o etapas múltiples con al menos una de las zonas de reacción siendo un depurador en húmedo. Puede ser utilizada una variedad de depuradores en seco en combinación con sistemas de remoción en húmedo y seco. Los parámetros de proceso, particularmente la presión diferencial del sistema, son controlados por controladores eléctricos para mantener una presión diferencial del sistema mínima, y para verificar y ajustar las eficiencias de remoción de contaminantes. El sorbente que reaccionó puede ser removido de las zonas de 142 acción de reacción para su reciclaje o ser reciclados o regenerados con subproductos útiles y comercializables que son recuperados durante la regeneración.
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