material y el vapor de agua hacen contacto y necesitan, por lo tanto, un volumen de reacción sustancial. Igualmente se conoce un método en el cual el material que -contiene CaO es extraído de un sistema de hornos, enfriado a una temperatura por debajo de 250°C y posteriormente hidratado cuando se mezcla con agua líquida. La desventaja de este método es que las partículas de material pueden tener una tendencia a la aglomeración, lo cual conlleva la necesidad de una desaglomeración o molienda posterior y costosa -de tales aglomerados de material agrupados a partículas sencillas más pequeñas. Otra desventaja de este método es que la hidratación de las partículas de material que contienen CaO no siempre tiene lugar de manera uniforme desde el exterior y hacia dentro hacia el núcleo de las partículas, que ocurre con frecuencia en cambio en una manera tal que algunas de las partículas son completamente hidratadas mientras que -otras no son en absoluto hidratadas o solamente son hidratadas a un grado limitado.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El objeto de la presente invención es proveer un método así como un aparato por medio de los cuales se reducirán las desventajas antes mencionadas . Este objeto se logra -de acuerdo con la invención por medio -de un método del tipo mencionado en la introducción y que se caracteriza porque se agrega agua en una cantidad _que asegurará que la presión parcial P o del agua agregada como una función de la temperatura (°C) se mantenga dentro del intervalo definido por la fórmula
6,85 5459 < 1 loe P DHjn < < 5,4A5C 2032 , ( + 273) H2° (G + 273) en donde T? O es la presión parcial del vapor de agua en atm. y T es la temperatura en °C. Con eso se logra que las partículas de material no se agrupen en agl-omerados , y que las partículas sean hidratadas de manera uniforme desde el exterior y hacia dentro de manera que sea la superficie activa de las partículas de material la que experimente hidratación en relación con hidratación parcial . Esto *se debe al hecho de que el agua líquida no entrará en contacto con las partículas de material debido a que el agua aparecerá en forma de vapor dentro del intervalo especificado. Tradicionalmente, Ca<OH) 2 se forma por medio de una reacción entre -cal -quemada y agua en "forma líquida, pero de acuerdo con esta invención la reacción se lleva a -cabo por medio ole vapor de agua. Al suspender las partículas en vapor de agua en lugar de desintegrarlas en agua líquida será posible prevenir la aglomeración de las partículas y evitar así una -desaglomeración o molienda posterior y costosa de estos aglomerados a partículas sencillas más pequeñas . El Ca<ü¾) se forma durante el proceso de hidratación. La estabilidad del Ca(0H)2 formado durante el proceso de hidratación depende principalmente de la temperatura y la presión parcial del vapor de agua formado como se ilustra en la figura 1. El proceso de hidratación debe tener lugar de manera favorable en una atmósfera que contenga la cantidad máxima de vapor de agua. Por consiguiente, se prefiere de acuerdo con la invención que el material que contiene CaO así como el agua sean introducidos en un extremo superior de un reactor vertical, dirigidos hacia abajo a través de este último sujetos a vaporización e hidratación simultáneas, y que el producto hidratado sea descargado del reactor en un extremo inferior del mismo. Debido a la dirección hacia abajo de movimiento en el rector no es necesario usar aire como medio de transporte para las partículas de material y, por lo tanto, será posible crear una atmósfera que consiste aproximadamente de 100 por ci-ento vapor de agua puro. La energía érmica requerida para vaporización del agua es provista por medio del material. De manera alternativa, el material que contiene -CaO puede ser introducido en un extremo superior de un reactor vertical, dirigido hacia abajo a través de este último sujeto a hidratación simultánea con agua la cual se introduce en muchos luga-res distribuidos en la altura del reactor, donde cualquier excedente de agua en forma de vapor es descargado a través de una abertura e -el extremo superior del reactor y donde el producto hidratado es descargado del reactor de un extremo inferior del mismo. La velocidad de hidratación incrementa con temperatura y presión parcial crecientes del vapor de agua. No obstante, la temperatura no debe exceder la temperatura a la cual el Ca(-OH)2 se vuelve inestable a una presión parcial dada del vapor -de agua. En la práctica real la temperatura *es determinada por la temperatura del material que contiene CaO, la cantidad de agua que es inyectada y por una suboorriente posiblemente recirculada de producto hidratado el cual posiblemente puede haber sido .enfriado además después de salir del reactor. Es importante que «ste volumen de agua se adapte de modo tal que la temperatura del material que contiene CaO y la presión parcial del vapor de agua se mantengan dentro de un rango de temperatura y presión, respectivamente, donde Ca(OH)2 es estable, donde no hay agua líquida y donde la hidratación no de detiene. Por -ende, de acuerdo con la invención se prefiere que la temperatura durante el proceso de hi-dratación se mantenga a un nivel por arriba de 100°C, -de preferencia por arriba de 200°C y con preferencia superlativa por arriba de 250°C, y que la presión parcial del vapor de agua se mantenga dentro del intervalo -de 0.01 a 10 atm., de preferencia dentro del intervalo de .0.1 a 2 atm, -con preferencia superlativa dentro del intervalo de 0.9 a 1.1 atm.
El producto hidratado puede ser usado posteriormente para reducir el contenido de SO2 en un gas. En relación con tal proceso, únicamente la superficie -exterior del producto hidratado entrará en contacto con el gas que contiene SO2 destinado para limpieza, y es un hecho comprobado que la reducción de S02 lograda no es mejorada de manera significativa cuando la hidratación de las partículas de material se realiza justo a través del núcleo en comparación con lo que se logra si la hidratación es confinada a la superficie de las partículas. Además, se ha determinado que la velocidad inicial de hidratación ' de la superficie «s relativamente alta, mientras que la hi-dratación posterior del núcleo es un proceso Leno porque el agua -debe ser difundida desde la superficie de la partícula y hacia dentro al núcleo a través de una capa del producto hidratado. Por lo tanto, de acuerdo con la presente invención, se prefiere que la hidratación esté -confinada a la superficie de las partículas de material. Como consecuencia de lo mismo, el grado de hidratación se puede reducir a 70%, de preferencia a menos de 50%. Si la hidratación es confinada a la superficie de las partículas de material, será posible usar un reactor más pequeño con un -tiempo de retención r-elativamente corto de las partículas de material . En algunos casos donde el producto hidratado se usa para reducción de S02 en una planta donde posteriormente será calentado a un nivel por -arriba -de 800°C y por ende calcinado, el cual, por ejemplo, es el caso en_juna_pl.anta . para fabricar cemento, habrá un desperdicio de energía, a menos que todo el CaO hidratado se ponga en contacto con S02 debido al hecho de que la deshidratación a la cual es posteriormente sometido durante la calcinación es endotérmica. El método de acuerdo con la invención se puede utilizar de manera favorable para una planta fabricante de cemento. Una planta fabricante ole cemento comprende un sistema de hornos el cual comprende típicamente -un precalentador de colector ciclónico, un horno de calcinación, un horno y un enfriador -de clínker -en el cual el polvo bruto de cemento es precalentado , calcinado y quemado a un clínker de cemento el cual es posteriormente sometido a enfriamiento. En casos donde el método de acuerdo con la invención es usado en tal planta, o una planta similar, se prefiere que el material que contiene CaO en forma de polvo en bruto calcinado sea extraído del horno de calcinación -de la planta fabricante de cemento. Posteriormente, el producto hidratado puede ser reintroducido -en el precalentador de la planta fabricante de cemento inmediatamente después del lugar, visto -en la dirección de movimiento de los gases -de escape, donde se forma el S02 a fin de absorber SO2 con formación simultánea -de sulfato de calcio el cual será descargado del sistema de hornos junto con el clínker -de cemento . El aparato de acuerdo con la _ invención para hidratación de un material formado de partí-culas o material pulverulento que contiene CaO comprende un reactor vertical que incluye un extremo superior y un extremo inferior, medios en el extremo superior del reactor para introducir material que contiene CaO y agua de manera colectiva o separada, y medios en el extremo inferior del reactor para descargar el producto hidratado. El producto provisto por el método de acuerdo con la invención puede ser usado le manera apropiada para reducir la descarga de S02 de una planta de hornos, por ejemplo, una planta de hornos para fabricar clínker de -cemento.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La invención se explicará ahora -con más detalles con referencia a las figuras esquemá i-cas , donde: la figura 1 muestra un diagrama de estabilidad de fase para los componentes H20, CaO y Ca(OH)2 como una función de la temperatura y la presión parcial -de %0 (g) / la figura 2 muestra una planta fabricante de cemento tradicional que usa el método de acuerdo con la invención, la figura 3 muestra una modalidad particularmente preferida del aparato de acuerdo -c-on la invención, y la figura 4 muestra una alternativa del aparato de acuerdo con la invención.
BESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION En la figura 1 se ve un diagrama de estabilidad de fase para los componentes H20 , CaO y Ca(OH)2. En el área sombreada, el Ca<OH)2 está estable y está presente agua en forma de vapor. En el diagrama a la derecha del área sombreada el Ca(OH)2 está inestable y se deshidratará en CaO + ¾0 . En el diagrama a la izquierda del área- -sombreada, está presente agua en forma líquida que da por resultado la aglomeración de las partículas de material. Al llevar a -cabo el método de acuerdo con la invención, la temperatura y presión parcial se deben mantener dentro del área sombreada lo cual se puede definir matemáticamente mediante la fórmula:
, _ . 5459 , _ 2032 6 85 < log ,,,0 < 5,45 , (T + 273) (G + 273) en donde ???? es la presión parcial del vapor de agua en atm. y T es la temperatura en °C. En la figura 2 se ve una planta "fabricante de cemento que comprende un precalentador de colector ci-clónico 1 con .cuatro etapas de colector ciclóni-co la a Id, un horno de calcinación 2 con colector ciclónico de separación 2a , un horno rotatorio 3 y un enfriador de clínker 4 . La planta opera en una manera tradicional -donde los materiales en bruto son introducidos en una entrada 8 en el ducto de entrada para la primera etapa de colector ciclónico la del precalentador de colector ciclónico y calentados , calcinados y quemados a clínker -cuando son transportados inicialmente a través del precalentador 1, el horno de calcinación 2 y posteriormente a través del horno rotatorio 3 en contraflujo con gases de escape calientes los cuales son generados en un quemador 9 en el horno rotatorio y un quemador 1? en el horno de calcinación 2, respectivamente. El clínker quemado es posteriormente enfriado en el enfriador de clínker 4. El método de acuerdo con la invención se puede utilizar de manera favorable para tal planta. De acuerdo con la invención una cantidad del polvo en bruto caliente y -calcinado es extraída de la etapa -de calcinación de la planta, este polvo en bruto tiene un alto contenido de CaO. En principio, la extracción de este polvo en bruto de esta etapa se puede hacer en cualquier maner apropiada, por ejemplo, mediante el uso de una compuerta separadora colocada bajo un colector ciclónico de separación 2a. En la modalidad preferida mostrada, el polvo en bruto calcinado es extraído por medio de un colector ciclónico pequeño 5a el cual está montado paralelo al colector ciclónico -de sepa-ración 2a. La cantidad de material que es extraído por medio -del colector ciclónico 5a puede ser ajustada de manera apropiada mediante una compuerta 5b. El polvo en bruto calcinado extraído es luego dirigido a una unidad de hidratacion 6 la cual comprende un reactor vertical 6a (yer figura 3) con un extremo de entrada superior y un extremo de salida inferior. Si la subcorriente de material extraído no es uniforme, será posible instalar un recipiente intermedio (no se muestra) el cual puede ser operado como un amortiguador para a suavizar el flujo de material que es dirigido a la unidad de hidratacion 6. Típicamente, la temperatura del polvo en bruto calcinado extraído será aproximadamente 800°C cuando es extraído de la etapa del horno de calcinación y, por lo tanto, puede ser necesario enfriamiento del polvo en bruto antes de que sea introducido al recipiente intermedio, si lo hay. La mera hidratacion del - polvo en bruto calcinado que contiene CaO tiene lugar en la unidad de hidratacion 6 la cual se muestra con más detalles en la figura 3. De acuerdo con la modalidad preferida de la invención, el polvo -en bruto calcinado y el agua son introducidos al reactor 6a de la unidad de hidratacion 6 en el extremo superior del reactor. El polvo en bruto puede ser introducido en una manera apropiada vía una entrada "6b mientras que el agua puede ser introducida en la manera apropiada por medio de una o varias boquillas 6c, posiblemente mezclada con aire de atomización. En la primera parte superior de la unidad de hidratacion 6 el agua inyectada enfriará el polvo en bruto -provisto y en la segunda parte inferior reaccionará con CaO con la formación simultánea de Ca(OH)2. En la modalidad mostrada la unidad de hidratacion -6 comprende una cámara de sedimentación inferior 6d la cual está colocada en -extensión directa del reactor *6a. Durante la operación, el producto hidratado se sedimentará en la cámara de sedimentación 6d de la cual puede ser extraído vía una salida 6e. La cantidad de agua tjue no reacciona con CaO, y el aire de atomización, si se aplica, pueden ser extraídos a través de un ducto *6f . Este ducto f se puede configurar con un colector ciclónico en la parte inferior para separar el polvo suspendido en el aire extraído. De acuerdo con la invención el producto hidratado se puede usar para reducir S02 en los gases de escape que salen del precalentador de colector ciclónico 1. Esto se puede hacer de manera apropiada al dirigir -el producto hidratado de la unidad de hidratación 6 mediante un medio de transporte apropiado 7 y mezclarlo con la alimentación de polvo en bruto que es introducida al precalentador 1 vía la entrada 8. Sin embargo, el producto hidratado puede también ser introducido en otra parte, por ejemplo, en una etapa aleatoria del colector ciclónico, o, si se incluye, en una torre de acondicionamiento <no se muestra) . En al-gunos casos puede ser favorable reciroular parte del producto hidratado a la unidad de hidratación S. Esto se puede hacer posiblemente por medio ólel transporte 7a el cual puede comprender un -colector ciclónico para extraer parte del producto hidratado del medio de transporte 7. Si, por ejemplo, la temperatura del material que contiene CaO que se va a hidratar excede aquella que es necesaria para proveer la energía térmica para la evaporación del volumen de agua necesario para hidratación del CaO, el cual, por ejemplo, puede ser el caso si el material que contiene GaO -es -extraído del horno de calcinación en una planta fabricante de cemento en la cual la temperatura es típicamente superior a 800°C, puede ser favorable recircular una porción del producto hidratado a la unidad de hidratación 6. Como resultado, el producto recirculado y enfriado reducirá la temperatura -en la unidad de hidratación € y, por ende, reducirá -tambi-án la cantidad de agua requerida para mantener la temperatura del material que contiene CaO dentro de un rango de temperatura" donde Ca(OH2) es estable. La recirculación del producto hidratado a la unidad de hidratación hará posible ajustar la temperatura en la unidad de hidratación 6 independientemente de la cantidad de agua inyectada, y de que el grado de hidratación del material sea cambiado por el factor de circulación. Esto reducirá también -el riesgo -de que material húmedo se pegue a la pared del reactor y se formen aglomeraciones en la misma. En la figura 4 se ve una modalidad alternativa del aparato para llevar a cabo la invención. E .esta modalidad polvo en bruto calcinado es introducido al extremo superior del reactor 6a de la unidad de hidratacion 6 vía una entrada
6b. El agua puede ser introducida mediante una o varias boquillas 6c las cuales están -distribuidas en la altura del reactor, posiblemente mezclada con aire de atomización. En la primera parte superior de la unidad de hidratacion 6, el agua inyectada enfriará al polvo en bruto provisto y en la segunda parte inferior reaccionará con CaO mientras Ca{0H)2 se form de manera simultánea. El producto hidratado puede ser extraído vía un desfogue 12. -La cantidad de agua que no reacciona con CaO, y, donde sea relevante, el aire de atomización, pueden ser extraídos a través de una abertura 6f, la cual en el ejemplo mostrado es idéntica a la entrada 6b. Una porción del producto hidratado puede ser recirculada vía el ducto 7a a la entrada 6b. Si se requiere enfriamiento del producto recirculado, el aparato puede incluir una unidad de enfriamiento 11. 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.