MXPA96006215A

MXPA96006215A - Metodo mejorado de depuracion humeda y aparato para retirar oxidos de azufre de los efluentes de combustion

Info

Publication number: MXPA96006215A
Application number: MXPA/A/1996/006215A
Authority: MX
Inventors: S Klingspor Jonas; E Bresowar Gerald; Bakke Even
Original assignee: Abb Environmental Systems
Priority date: 1994-06-09
Filing date: 1996-12-09
Publication date: 1998-02-01

Abstract

Losóxidos de azufre (SOx) se depuran de los efluentes de combustión con mezclas acuosas de carbonato calcio con una mayor eficiencia y con economías en costos de capital y operación. En los depuradores húmedos de carbonato cálcico a contracorriente de torre abierta, de un sólo ciclo, las proporciones de flujo del efluente se incrementan enormemente mientras al mismo tiempo los valores de L/G y los tiempos de residencia en el tanque de residencia en el tanque de reacción se disminuye. El diseño del eliminador de entrenamiento mejorado, la colocación y espacio de l tobera novedosa, y el uso de una hidrociclona para separar y reciclar partículas más pequeñas de carbonato cálcico a partir del yeso derivado, facilitan esta ventajas. El carbonato cálcico se reduce a partículas muy finas, por ejemplo de aproximadamente 8æo menos con más del 99%de la partícula en peso menor a 44æ, y se introduce en una mezcla de depuración que se pone en contacto con el efluente cargado de SOx. La reactividad de la mezcla de depuración se mantiene, aún a un pH reducido, al operar continuamente por hidrocilona con objeto de asegurar una proporción molar de compuestos que contiene calcio con los quecontiene azufre de más de aproximadamente 1.3 a 1 mientras se mantiene tanto un contenido bajo de cloruro como uno bajo de sólidos no reactivos. La hidroxiclona retira grandes partículas de sulfato de calcio y proporciona una corriente de reciclaje de carbonato de calcio fino y sólidos no reactivos que se separan según es necesario para mantener ambos niveles de sólidos no reactivos y cloruro bajo deseados.

Description

MÉTODO MEJORADO DE DEPURACIÓN HÚMEDA Y APARATO PARA RETIRAR ÓXIDOS DE AZUFRE DE LOS EFLUENTES DE COMBUSTIÓN Campo Técnico La invención se refiere a mejoras que permiten el retiro de óxidos de azufre (S0X) de efluentes de combustión con una mayor eficiencia y con ahorros de capital y costos de operación. La combustión de materiales carbonáceos que contienen cantidades significativas de azufre, incluyendo combustibles fósiles y desperdicios, se regula muy de cerca por los gobiernos de todo el mundo. La combustión de estos materiales provoca que los radicales libres de azufre y oxigeno se combinen a temperaturas elevadas involucradas para producir una variedad de óxidos de azufre que en grupo son referidos como SOx. Las regulaciones toman lugar en muchos paises para reducir las cantidades de óxidos de azufre liberados a la atmósfera para aliviar los problemas asociados con la lluvia acida. Se están empleando numerosas estrategias para reducir la descarga de SOx a la atmósfera. Entre estos se encuentran métodos para limpiar el azufre de los combustibles antes de la combustión, métodos para limitar químicamente el azufre durante la combustión, y métodos para retirar los óxidos de azufre de los efluentes de combustión. Entre los métodos para tratar los efluentes de combustión a fin de retirar el S0X se encuentra la depuración húmeda y en seco. La tecnología de depuración húmeda esta bien desarrollada y es efectiva; sin embargo, se ha requerido de equipo muy grande y los costos son proporcionales . La tecnología para los efluentes de combustión de depuración húmeda a fin de retirar el S0X proporciona un contacto de gas-líquido en un número de configuraciones diferentes. Entre las más prominentes se encuentran las torres de rocío a contracorriente de uno sólo y de doble ciclo y las torres que emplean ambas secciones de co-corriente y a contracorriente. Los sistemas de torre abierta, de un sólo ciclo, que emplean carbonato de calcio para reaccionar con el SOx, son los más simples en construcción y operación. A menudo, estos sistemas son preferidos debido a que pueden ser operados con una caída de presión baja y tienen una baja tendencia a subir u obstruirse. Las ventajas de su simplicidad y confiabilidad se han ignorado, sin embargo, en algunas situaciones, por su gran tamaño. Por ejemplo, debido a que no emplean ninguna bandeja o empaquetamiento para mejorar el contacto entre el efluente y el líquido de depuración, las alturas de la torre son típicamente elevadas y se han empleado muchos niveles de toberas rociadoras para asegurar un buen contacto. En torres de rocío abiertas, la capacidad del líquido de depuración para absorber S0X proveniente del gas depende de la disponibilidad de alcalinidad en el líquido. Generalmente, se acepta que la fuente de costo más efectivo de alcalinidad para los sistemas de depuración húmeda es el carbonato de calcio. Desafortunadamente, la solubilidad del carbonato de calcio normalmente disminuye con la alcalinidad creciente en el líquido de depuración. Las torres con empaquetamientos y bandejas mejoran la absorción al retener el carbonato de calcio más tiempo en la zona de contacto del gas-líquido, proporcionando mediante ésto un mecanismo para más disolución y, como resultado, un uso más eficiente del líquido de depuración. Por otro lado, típicamente, las torres de rocío abiertas, se diseñan relativamente más altas para proporcionar un tiempo de contacto tan largo como sea posible, a menudo con múltiples niveles de rocío para facilitar la introducción más eficiente del líquido de depuración en la torre. Sería deseable mejorar la depuración húmeda en torre abierta, de un sólo ciclo, que emplea carbonato de calcio para tratar los efluentes de combustión cargados con SOx, al mejorar la eficiencia del proceso con una economía del proceso correspondientemente mayor, mientras se disminuyen los requerimientos del tamaño total de la torre, mejorando la utilización del carbonato de calcio, que mantiene una alta confiabilidad, reduciendo el consumo de energía, y se logran altos rendimientos con un elevado porcentaje de reducción de S0X. También sería deseable mejorar la depuración húmeda en torre abierta, de un sólo ciclo, que emplea carbonato de calcio para tratar efluentes de combustión cargados con S0X, al incrementar la reactividad en la mezcla de depuración sin liberar aditivos químicos. Antecedentes de la Invención El diseño y operación de las torres de rocío a contracorriente que utilizan carbonato calcico es tratado por Rader y Bakke, en Incorporating Full -Scale Experience Into Advanced Limestone Wet FGD Designs, presentada en el Foro IGCI* 91 , el 12 de septiembre de 1991, Washington, D.C. (*en otros tiempos, el Instituto de Limpieza de Gas Industrial, ahora el Instituto de Compañías de Aire Limpio, Washington, D.C.). Las torres de rocío abiertas (es decir, aquellas que no tienen empaquetamientos, bandejas u otros medios para facilitar el contacto del gas-líquido) son de diseño simple y proporcionan una alta confiabilidad. Son especialmente útiles en estaciones de energía que queman carbón donde la evolución de los cloruros ha provocado un número de problemas, incluyendo reactividad reducida de la solución de depuración y una severa corrosión de los depuradores internos. Otro factor que favorece el uso de torres de rocío abiertas es su pérdida inherente de presión baja y el ahorro de potencia de ventilación resultante. Se ha sugerido el uso de una variedad de reactivos, pero los más preferidos son aquellos que son efectivos sin altos niveles de aditivo y que pueden adquirirse a bajo costo y almacenarse y transportarse con un mínimo manejo especial. El carbonato de calcio (comercialmente disponible en un número de formas que incluyen carbonato calcico) es un material de elección debido a que cumple estos criterios y, cuando se procesa de manera apropiada, produce derivados del proceso que pueden desecharse fácilmente como relleno de tierra o venderse como yeso. En las torres de depuración abiertas, a contracorriente, de un sólo ciclo, del tipo tratado por Rader y Bakke, un líquido de depuración en base a carbonato de calcio fluye de manera descendente mientras que el efluente cargado con SOx fluye de manera ascendente. Ellos resumen los valores históricos para un rango de parámetros, incluyendo velocidad del gas absorbedor (dando un mínimo de 6 y un máximo de 15 pies por segundo, es decir, aproximadamente de 2 a menos de 5 metros por segundo) , indicando que la velocidad del gas absorbedor tiene una influencia débil sobre la proporción de líquido-con-gas (L/G) , un factor clave en ambos gastos de capital y de operación. La altura de la zona que contacta el rocío en estas torres no se da, pero los valores típicos se encontrarán en el orden de desde aproximadamente 6 hasta aproximadamente 15 metros, históricamente considerados un factor importante en la ingeniería de un sistema eficiente que pueda esperarse retire de manera confiable al menos el 95% del S0X de los efluentes de combustión. En las torres convencionales de este tipo, se dice que la proporción de la cantidad de mezcla con la cantidad de gas (L/G) es discutiblemente el único parámetro más significativo del diseño. La L/G afecta el costo del bombeo, el costo de los tanques de contención y otros factores operacionales y económicos. El costo de bombear la mezcla de carbonato calcico se incrementa proporcionalmente con la altura de la torre. Sería deseable disminuir los requerimientos de L/G y la altura de las torres de rocío abiertas. Los óxidos de azufre (SOx) , principalmente el S02 son absorbidos en la mezcla de depuración descendiente y recolectados en un tanque de reacción donde se forman el sulfito de calcio sólido y el sulfato de calcio sólido. De manera deseable, el tanque de reacción es oxigenado para forzar la producción del sulfato. Una vez que los cristales de sulfato se desarrollan hasta un tamaño suficiente, se separan de la mezcla en el tanque de reacción. En un papel de K.R. Hegemann y otros, titulado THE BISCHOFF FLUE GAS DESULFURIZATION PROCESS (presentado en el Primer Simposium de Control de FGD y S02 Seco Combinados Co-Garantizados por EPA y EPRI, Octubre 25-28, 1988) una torre de depuración se ilustra incluyendo un ciclo de hidrociclona que separa una mezcla de yeso de un depurador húmedo en una corriente de sólidos gruesos y una corriente de sólidos finos, regresándose la corriente de sólidos finos al depurador. En la Patente Estadounidense No. 5,215,672, Rogers y otros, describe un proceso similar al de Hegemann y otros, que emplea una hidrociclona como un dispositivo de desagüe primario. En el último caso, después de separar una corriente de sólidos finos de una corriente de sólidos gruesos rica en yeso, el agua como parte de una corriente de granos finos condensados se deshecha junto con al menos una porción de los granos finos retirados. Sin embargo, ninguna de las descripciones de estos enfoques indica cómo puede emplearse el uso de una hidrociclona como un dispositivo de desagüe primario para mejorar la eficiencia total del proceso con una economía del proceso correspondientemente mayor mientras se disminuyen los requerimientos totales de tamaño de la torre, mejorando la utilización del reactivo, que mantiene una alta confiabilidad, reduciendo el consumo de energía, y logrando altos rendimientos con un alto porcentaje de reducción de S0X. La técnica también ha proporcionado torres empaquetadas. Rader y Bakke señalan que aunque estos tipos de torres tienen cierta ventaja en términos de costos de operación disminuidos, presentan riesgos adicionales. Los empaquetamientos u otros medios de mezclado de gas-líquido pueden obstruirse o corroerse y provocar un desvío o caída de presión inaceptable, dando como resultado periodos prolongados de tiempo improductivo. Sería ventajoso tener una torre abierta que tuviera las ventajas de las torres empaquetadas, pero que no requiriera de los empaquetamientos y que fuera más pequeña que las torres abiertas de construcción convencional. La técnica anterior no dirige directamente los puntos necesarios para lograr mejoras que, en el contexto de depuradores húmedos de carbonato calcico a contracorriente, de torre abierta, de un sólo ciclo, para la reducción de SOx, permitan resultados comparables a lo logrado con torres empaquetadas pero sin el uso de empaquetamientos o los problemas asociados con los mismos. En las torres de depuración abierta, a contracorriente, de un sólo ciclo del tipo discutido por Rader y Bakke, una mezcla de depuración compuesta de carbonato de calcio, sulfato de calcio, sulfito de calcio, y otros sólidos no reactivos, fluye de manera descendente mientras que el gas efluente cargado de S0X fluye de manera ascendente. El S0X, principalmente el S02, es absorbido en la mezcla de depuración descendente y es recolectado en un tanque de reacción donde se forman sulfito de calcio y sulfato de calcio. Deseablemente, el tanque de reacción se oxigena para forzar la producción de sulfato sobre sulfito. Una vez que los cristales de sulfato se desarrollan hasta un tamaño suficiente, se retiran del tanque de reacción y se separan de la mezcla. También se separan las impurezas solubles, tal como cloruros. Estas torres de depuración son relativamente económicas de construir y operar, pero los costos en ambas áreas dependen de la reactividad de la mezcla de depuración. No obstante, los costos son impactados perjudicialmente por las altas concentraciones de cloruro disueltas en la mezcla de depuración, las cuales suprimen la reactividad del carbonato de calcio. Es conocido el reducir el contenido de cloruro de la mezcla de depuración mediante el uso de una corriente de soplado descendente. Típicamente, el soplado descendente se toma del tanque de reacción o del agua recuperada del yeso recuperado del proceso. Por ejemplo, en la Patente Estadounidense No. 3,995,006, Downs y otros separa la mezcla proveniente de una pileta absorbedora, pasa la mezcla hacia un separador de hidrociclona, a fin de separar una corriente alta en partículas finas de sulfito de calcio a partir de una corriente alta en partículas relativamente más grandes de carbonato de calcio. Después de una segunda separación del sulfito de calcio, se descarga una corriente condensada que contiene el sulfito de calcio. En la mayoría de las situaciones, la descarga de grandes cantidades de agua en esta manera controla la formación de cloruro en el sistema. Sin embargo, la descarga de grandes cantidades de agua es indeseable desde ambos puntos de vista ambiental y económico . En la Patente Estadounidense No. 5,215,672, Rogers y otros describen un proceso similar al de Downs y otros en el que emplea una hidrociclona para separar el carbonato de calcio sin reaccionar de las sales de calcio formadas mediante la reacción con el SOx depurado de un efluente de combustión. En este caso, después de separar una corriente de sólidos finos de una corriente de sólidos gruesos rica en yeso, el agua como parte de una corriente de granos finos condensados se deshecha junto con al menos una porción de los granos finos retirados. Aunque el soplado descendente es suficiente de esta manera para controlar la formación de cloruro en el sistema, si se retira suficiente agua, este esquema eliminará una cantidad proporcionalmente elevada de sólidos finos. Rogers y otros buscan desechar los granos finos como desperdicio. Sin embargo, será aparente a partir de la descripción de la presente invención, que la inversión de esta estrategia, mientras aún se sople hacia abajo una porción del agua para controlar los cloruros, puede facilitar la reactividad incrementada en el sistema. En un papel por Rosenberg y Koch, publicado en el 93rd Bimonthly Report of the Stack Gas Emissi ons Control Coordina ti on Center Group, Julio de 1989, un ciclo de hidrociclona instalado en una planta de FGD (desulfurización del gas de combustión) en Holanda, como en el de Rogers y otros, separa una mezcla de yeso de un depurador con agua en una corriente de sólidos gruesos y una corriente de sólidos finos, regresándose toda la corriente de sólidos finos al depurador. Al operar de esta manera, el soplado descendente no debe tomarse de esta corriente y debe tomarse de cualquier otro lado. El diagrama de proceso de la figura 2 de ese papel, muestra al soplado descendente tomándose de un filtro de cinta al vacío. El retiro del agua a partir de este punto en el proceso controlará el cloruro, pero lo hace así al retirar cantidades de agua mayores a lo necesario, ya que el agua así retirada se ha diluido con agua fresca de reemplazo utilizada para enjuagar el yeso.

La técnica anterior no dirige de manera directa los puntos necesarios para lograr mejoras de reactividad en el contexto de depuradores húmedos de carbonato calcico a contracorriente, de torre abierta, de un sólo ciclo para la reducción de S0X. Exposición de la Invención Es un objeto de la invención el proporcionar procesos y aparatos mejorados para la depuración húmeda de efluentes de combustión, especialmente de hervidores que queman carbón, para retirar óxidos de azufre. Es otro objeto de una modalidad preferida de la invención el proporcionar depuradores húmedos de carbonato calcico a contracorriente, de torre abierta, de un sólo ciclo para la reducción de SOx. Es un objeto adicional de la invención el permitir la operación de depuradores húmedos de carbonato calcico a contracorriente, de torre abierta, de un sólo ciclo en valores de L/G reducidos. Es todavía un objeto adicional de la invención el reducir el tamaño de los depuradores húmedos de carbonato calcico a contracorriente, de torre abierta, de un sólo ciclo . Es otro objeto específico de la invención incrementar la velocidad del gas de combustión a través de los depuradore húmedos de carbonato calcico a contracorriente, de torre abierta, de un sólo ciclo. Es todavía otro objeto de la invención el mejorar el diseño y ubicación de los separadores de entrenamiento y eliminadores de vapor en los depuradores húmedos de carbonato calcico a contracorriente, de torre abierta, de un sólo ciclo para desempañar efectivamente los efluentes depurados y cambiar su dirección lejos del techo de la torre de depuración. Es todavía un objeto adicional de la invención mejorar la operación de los depuradores húmedos de carbonato calcico a contracorriente, de torre abierta, de un sólo ciclo para reducir el tiempo de residencia de los cristales de yeso en el depurador y permitir el uso de una hidrociclona para separarlos de las partículas más pequeñas de carbonato calcico. Es todavía otro objeto de una modalidad preferida de la invención el mejorar la operación de los depuradores húmedos de carbonato calcico a contracorriente, de torre abierta, de un sólo ciclo al reducir el tiempo de residencia de los cristales de yeso en el depurador y permitir el uso de una hidrociclona para mantener la operación en proporciones estequiométricas elevadas de calcio con azufre mientras se fomenta la utilización elevada de carbonato de calcio. Es todavía un objeto adicional de una modalidad preferida de la invención el mejorar la eficiencia del proceso de los depuradores húmedos de carbonato calcico a contracorriente, de torre abierta, de un sólo ciclo al lograr un contacto efectivo de líquido con gas dentro de una zona de depuración de altura reducida que utiliza un número reducido de niveles de rocío. Es todavía un objeto adicional de una modalidad preferida de la invención el mejorar la operación de los depuradores húmedos de carbonato calcico a contracorriente, de torre abierta, de un sólo ciclo al mejorar la instalación de las toberas rociadoras para minimizar la cantidad de gas que pasa a través de las mismas sin ser tratado y lograr un contacto efectivo de gas-líquido con un número reducido de toberas rociadoras. Es un objeto adicional de una modalidad preferida de la invención el mejorar la operación de los depuradores húmedos de carbonato calcico a contracorriente, de torre abierta, de un sólo ciclo al mantener una elevada reactividad en la mezcla de depuración, mejorando la utilización de carbonato calcico, y proporcionando una mejora total en la eficiencia del proceso. Es todavía un objeto adicional de la invención el mejorar la operación de los depuradores húmedos de carbonato calcico a contracorriente, de torre abierta, de un sólo ciclo al proporcionar un medio eficiente para purgar el cloruro del licor de depuración. Estos y otros objetos se cumplen por la invención, la cual proporciona tanto procesos como aparatos mejorados para la depuración húmeda, particularmente la depuración de efluentes provenientes de la combustión de combustibles que contienen azufre tal como carbón y desperdicio sólido. En un aspecto la invención mejora un proceso de depuración húmeda de carbonato calcico a contracorriente, de torre abierta, de un solo ciclo para reducir la concentración de S0X (principalmente S02) en gases de combustión. En otro, la invención proporciona un aparato mejorado capaz de lograr las mejoras observadas y será descrito con detalle en la siguiente descripción. El proceso, en resumen, comprende: (a) dirigir un flujo de gas de combustión que contiene SOx de manera ascendente a través de una torre de depuración vertical a una velocidad de flujo de volumen de más de aproximadamente 4.5, y preferentemente de hasta aproximadamente 6, metros por segundo; (b) introducir en una sección de depuración vertical dentro de dicha torre, un rocío de gotitas de una mezcla acuosa de carbonato de calcio, sulfato de calcio, sulfito de calcio finamente divididos, y otros sólidos no reactivos, el carbonato de calcio preferentemente tiene un diámetro mediano de peso de 6µ o menos con el 99% en peso menor a 44µ, y una proporción molar total de compuestos que contienen calcio y que contienen azufre en los sólidos de al menos 1.1 hasta 1.2, para contactar el gas de combustión mientras desciende a través de la torre en contracorriente al flujo de gas de combustión; (c) recolectar la mezcla en un tanque de reacción después del contacto con el gas de combustión; (d) separar la mezcla del tanque de reacción, preferentemente después de un tiempo de residencia promedio de ocho horas o menos; (e) sujetar la mezcla separada del tanque de reacción a un tratamiento de desagüe, preferentemente en una hidrociclona, para proporcionar una corriente de reciclaje compuesta del sobreflujo de hidrociclona rico en partículas finas de carbonato de calcio y que tiene una proporción molar total de compuestos que contienen calcio con los que contienen azufre de 1.3 o más y una corriente compuesta del subflujo de hidrociclona rico en partículas de sulfato de calcio, que preferentemente tiene un diámetro mediano de peso de desde aproximadamente 25 hasta aproximadamente 55µ; (f) regresar al proceso una porción principal de la corriente de reciclaje rica en carbonato de calcio; y (g) introducir carbonato de calcio fresco y otros sólidos no reactivos como alimentación en el sistema en cantidades suficientes para reemplazar el calcio separado y no reciclado así como aquel disuelto y reaccionado con el SOx absorbido en la fase líquida en la torre depuradora, dicho carbonato de calcio finamente dividido tiene un tamaño de partícula mediano en peso de menos de aproximadamente lOµ según se introdujo . Se prefiere que la mezcla sea introducida a partir de toberas rociadoras, alternando entre una orientación ascendente y descendente a partir de dos niveles de rocío separados desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 2 metros. También se prefiere que la altura total de la torre en la zona de contacto del rocío sea de menos de aproximadamente 6, y preferentemente menos de aproximadamente 4, metros de altura, ya que se ha determinado que la altura no es tan importante para retirar de manera confiable el 95% o más del SOx de los efluentes de combustión. Una ventaja de la invención es que el diámetro de la torre puede ser relativamente pequeño, a fin de que la velocidad de volumen de operación del gas de combustión que pasa de manera vertical a través de la zona que contacta el rocío, en base al área transversal y descuidando el área tomada por los encabezamientos y toberas de rocío, no sea menor a 4.5 y preferentemente hasta 6 metros por segundo. Esta velocidad mayor proporciona un medio de suspensión del líquido en la torre sin incrementar la altura de la torre y sin añadir empaquetamiento o bandejas para la contención del líquido, y el líquido así suspendido es más reactivo debido al tiempo incrementado para la disolución del carbonato de calcio. Sin embargo, una ventaja distinta de la invención es incrementar el tiempo de contacto de la torre sin añadir altura a la torre, mientras al mismo tiempo se mantiene la simplicidad del diseño, construcción, operación, y mantenimiento de una torre de rocío abierta. En las modalidades más preferidas, el tamaño mediano de las partículas de carbonato de calcio en el tanque de reacción se mantiene dentro del rango de desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 6µ, y el tamaño de partícula mediano en peso del carbonato de calcio finamente dividido según se introdujo es de menos de aproximadamente 8µ, con al menos el 99% (por ejemplo 99.5%) en peso de las partículas es de menos de 44µ. Es ventajoso para todas las torres de rocío abiertas a contracorriente, torres empaquetadas o torres con bandejas, que la proporción molar de compuestos que contienen calcio con los que contienen azufre en la fase sólida de la mezcla depuradora sea alta. Las proporciones elevadas producen más alcalinidad disponible para el retiro de SOx, mejorando así la capacidad absortiva del líquido. Sin embargo, en los procesos actuales, una proporción elevada no es económica debido a que los compuestos que contienen calcio valioso, específicamente carbonato de calcio, serán desperdiciados con el retiro de los compuestos de azufre a través del sistema de desagüe. La invención permite la operación con una mezcla de depuración en la torre de rocío para la cual, la concentración de carbonato de calcio sólido es mucho mayor que lo económicamente viable para otros sistemas. Cuando se utilizan las condiciones preferidas de tamaño de partícula y del contacto de gas-líquido, la hidrociclona es efectiva en el incremento de la concentración relativa del calcio disponible y la alcalinidad en el tanque. En las modalidades preferidas, la torre de depuración comprende al menos un primer separador de entrenamiento para retirar una cantidad significativa de la humedad arrastrada y para girar la dirección del flujo de los gases de combustión por al menos 30° a partir del eje vertical de la torre. En su forma preferida, la mayoría de gotitas que tienen diámetros de menos de aproximadamente lOOµ se eliminan ya sea mediante su goteo hacia afuera del efluente o su consolidación para formar gotitas mayores que pueden retirarse más fácilmente mediante un eliminador de vapor aguas abajo. El primer separador de entrenamiento es seguido preferentemente por un eliminador de vapor generalmente vertical. En otro aspecto, la invención proporciona un proceso de depuración húmeda mejorado para reducir la concentración de SOx en un gas de combustión, que comprende: (a) dirigir un flujo de gas de combustión de manera ascendente a través de una torre de depuración; (b) introducir un rocío de una mezcla acuosa de carbonato de calcio, sulfato de calcio, sulfito de calcio finamente divididos, y sólidos no reactivos para descender a través de la torre a contracorriente del flujo de gas de combustión, encontrándose el tamaño mediano en peso de las partículas de carbonato de calcio dentro del rango de desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 6µ; (c) seguir el contacto con el gas de combustión, recolectar la mezcla en un tanque de reacción; (d) mantener una alta reactividad en la mezcla al separar la mezcla del tanque de reacción y sujetar la mezcla separada para el tratamiento en una hidrociclona a fin de proporcionar una corriente de reciclaje rica en partículas finas de carbonato de calcio y sólidos no reactivos y otra corriente rica en sulfato de calcio, ambas dichas corrientes contienen cloruros disueltos y descargan sulfato de calcio como sólidos y una porción de la corriente de reciclaje rica en carbonato de calcio y sólidos no reactivos para retirar los cloruros solubles y los sólidos no reactivos; y (f) introducir carbonato de calcio fresco como alimentación en el sistema en cantidades suficientes para reemplazar el calcio separado debido a dicha separación de dicho sulfato de calcio y dicha porción de dicha corriente de reciclaje descargada, teniendo dicho carbonato de calcio finamente dividido un tamaño de partícula mediano en peso de menos de aproximadamente lOµ según se introdujo. El proceso permite la operación a valores de pH que también mejora la reactividad. Preferentemente, el pH de la mezcla en el tanque de reacción se encuentra dentro del rango de desde aproximadamente 5.0 hasta aproximadamente 6.3, y más preferentemente en el rango de desde aproximadamente 5.8 hasta aproximadamente 6.3. Deseablemente, la proporción molar de los compuestos que contienen calcio con los que contienen azufre en la corriente de reciclaje se mantiene en un valor mayor de aproximadamente 1.3, preferentemente por encima de aproximadamente 1.4. También, es preferible mantener una concentración de sólidos suspendidos de menos de aproximadamente el 15%, y más preferentemente de menos de aproximadamente el 5% en la corriente de reciclaje. Preferentemente, el proceso incluye además la determinación del contenido de cloruro de la mezcla, y la descarga de una porción de la corriente de reciclaje si el valor excede un contenido de cloruro máximo predeterminado permisible. Aún más preferentemente, el proceso incluye la determinación de la densidad de sólidos de la corriente de reciclaje, y la descarga de una porción de la corriente de reciclaje siempre y cuando la densidad de sólidos exceda un valor de control predeterminado. En este último caso, se controla la fracción de sólidos no reactivos. En otro de sus aspectos, la invención proporciona un aparato de depuración húmeda mejorado para reducir la concentración de S0X en gases de combustión, que comprende: (a) una torre de depuración que comprende un ducto de entrada de gas, un ducto de salida de gas, y una sección de depuración vertical, configurada para dirigir un flujo del gas de combustión que contiene SOx de manera ascendente a través de dicha sección de depuración; (b) una instalación de dispositivos de rocío colocados dentro de dicha sección de depuración configurada para introducir un rocío de una mezcla acuosa de carbonato de calcio finamente dividido, sulfato de calcio, sulfito de calcio, y sólidos no reactivos para descender a través de la torre a contracorriente de flujo del gas de combustión; (c) un tanque de reacción localizado debajo de dicha instalación de dispositivos de rocío para permitir la recolección de la mezcla después de un periodo de contacto con dicho gas de combustión dentro de dicha sección de depuración vertical, siendo dicho tanque de reacción de un tamaño adecuado para permitir la reacción del SOx con el carbonato de calcio a fin de formar cristales de yeso que tienen un diámetro de partícula mediano en peso de al menos dos veces el de las partículas de carbonato de calcio añadidas como alimentación; (b) medios para suministrar carbonato de calcio con un tamaño de partícula mediano en peso de menos de aproximadamente lOµ con el 99% o más de las partículas menores a 44µ según se alimentan a dicho tanque de reacción; (e) un medio de suministro de la mezcla de rocío que comprende al menos una bomba y un conducto asociado para separar la mezcla proveniente del tanque de reacción y distribuir la mezcla a dicha instalación de dispositivos de rocío colocados dentro de dicha sección de depuración; (f) un sistema de mantenimiento de calidad de la mezcla que incluye una hidrociclona capaz de separar dicha mezcla en dicho tanque de reacción en una corriente rica en partículas pequeñas de carbonato de calcio y sólidos no reactivos y partículas relativamente mayores de sulfato de calcio, al menos una bomba y un conducto asociado para separar la mezcla del tanque de reacción y suministrar la mezcla a una hidrociclona, un conducto de reciclaje que se conduce desde dicha hidrociclona hasta dicho tanque de reacción para portar una corriente de reciclaje rica en carbonato de calcio y sólidos no reactivos provenientes de dicha hidrociclona, un conducto de recuperación de la mezcla de sulfato de calcio que se conduce desde dicha hidrociclona para retirar la mezcla rica en sulfato de calcio proveniente de dicha hidrociclona, y un conducto de descarga en comunicación con dicho conducto de reciclaje y adaptado para retirar una porción de dicha corriente de reciclaje a partir de dicho conducto de reciclaje. Un efecto de estas mejoras es una torre que es de aproximadamente una mitad del peso y volumen de los depuradores de torre abierta actuales. La eficiencia del proceso se mejora con una economía de proceso correspondientemente mayor mientras se mejora al mismo tiempo la utilización del reactivo, se mantiene una alta confiabilidad, se reduce el consumo de energía, y se logran altos rendimientos con el alto porcentaje de reducción de SOx. Breve Descripción de los Dibujos La invención se entenderá mejor y sus ventajas se apreciarán mejor a partir de la siguiente descripción detallada, especialmente cuando se lee a la luz de los dibujos acompañantes, en donde: La figura 1 es una vista esquemática de una modalidad preferida del proceso de la invención que emplea un depurador húmedo de carbonato calcico a contracorriente, de torre abierta, de un sólo ciclo; La figura 2 es una vista esquemática más detallada de una torre de depuración del tipo mostrado en la figura 1; La figura 3 es una vista elevacional lateral parcial de la instalación de toberas rociadoras en dos niveles de rocío, mostrada en la torre de la figura 2; La figura 4 es una vista en planta inferior de las toberas rociadoras en los dos niveles de rocío para una torre de rocío del tipo mostrado en la figura 2; y La figura 5 es una vista en perspectiva del separador de entrenamiento mostrado en la torre de rocío de las figuras 1 y 2. Aplicabilidad Industrial Las mejoras de la invención tienen una aplicación preferida para utilizar los gases de combustión de una caldera de equipo que quema carbón, y en algunos aspectos son particularmente efectivas para operaciones de cloruro elevadas tal como incineradores. Aunque las ventajas pueden ser las mayores en estos tipos de operaciones, la invención no se limita por ningún medio a las mismas. Pueden tratarse efluentes de combustión de todo tipo de materiales carbonáceos, incluyendo también gas natural, gas sintético, fueloils, bitúmenes y fueloils residuales, sólidos domésticos e industriales u otros desperdicios combustibles, y lo similar. La siguiente descripción se centra en la modalidad preferida de la figura 1 la cual es una operación de depuración húmeda de carbonato calcico a contracorriente, de torre abierta, de un sólo ciclo para retirar óxidos de azufre, principalmente como S02, a partir de los efluentes de combustión. El carbonato calcico es la forma preferida de carbonato de calcio pero puede reemplazarse con otra forma, 5 si se desea. Además del carbonato calcico, otras formas de carbonato de calcio incluyen conchas de ostras, aragonita, calcita, yeso, mármol, marga y travertina. Estos pueden extraerse o elaborarse. En esta descripción, los términos carbonato de calcio y carbonato calcico se utilizan de manera intercambiable. Es importante observar que casi todas las formas accesibles de carbonato de calcio encontradas en la naturaleza contienen cantidades menores de materiales relativamente inertes, tal como sílice libre, carbonato de magnesio o dolomita, óxidos de hierro, aluminio, y así " . sucesivamente. En principio, siempre se desean encontrar formas muy puras para el proceso de depuración húmeda de carbonato calcico, pero en la práctica, siempre se presentan algunas impurezas que forman sólidos no reactivos en el proceso de depuración húmeda. Otras fuentes de sólidos no reactivos que entran al proceso son las cenizas voladoras que escapan del recolector particulado 10 y que son atrapadas por el depurador 100. El carbonato calcico se divide finamente, preferentemente mediante trituración según se describe abajo, para lograr un diámetro mediano valorado de aproximadamente lOµ o menos, con el 99% debajo de 44µ. Este es extremadamente fino para la depuración húmeda en una torre abierta con un flujo a contracorriente de mezcla de carbonato calcico. El tamaño de trituración más típico de la técnica anterior es un diámetro mediano valorado de 15µ o menos con no más del 95% de las partículas menores a 44µ. En contraste adicional a la técnica anterior, se observa que el tamaño de trituración preferido de la invención producirá partículas con un tamaño de partícula mediano en peso de menos de aproximadamente 8µ, con el 90% (por ejemplo, 99.5%) en peso de las partículas siendo menor a 44µ. El uso de una trituración del tamaño preferido tiene varias ventajas. La instalación del proceso preferido de la figura 1 muestra un efluente, tal como el proveniente de una caldera industrial o de uso práctico que quema carbón, que entra a un medio adecuado 10 para retirar las partículas, tal como un precipitador electrostático o filtro de tela que retira los sólidos arrastrados hasta un grado práctico. El gas de combustión limpiado se pasa entonces a través del ducto 20 hacia la torre de depuración húmeda 100 en donde fluye de manera ascendente, a contracorriente de un rocío de una mezcla acuosa que contiene carbonato calcico finamente dividido descargado dentro de una sección de depuración vertical 110 a partir de dos niveles de toberas rociadoras. A partir de la sección de depuración 110, el gas continúa a través del ducto de salida de gas 120. La torre se configura para dirigir un flujo del gas de combustión de manera ascendente a través de la sección de depuración vertical. La mezcla de depuración que cae a través de la sección de depuración vertical 110 se recolecta en el tanque de reacción 130. El tanque de reacción 130 es preferentemente de un tamaño adecuado para permitir la reacción del S02 con el carbonato de calcio a fin de formar cristales de yeso que tienen un diámetro mediano valorado de al menos 2, y preferentemente desde 5 hasta 10, veces tan grandes como las partículas de carbonato de calcio añadidas como alimentación. El mantenimiento de este diferencial en los tamaños de partícula facilita la modalidad preferida, la cual necesita la separación de una corriente de la mezcla proveniente del tanque de reacción, preferentemente después de un tiempo de residencia promedio de aproximadamente 6 horas, y su concentración en términos de carbonato de calcio (como partículas finas, que tienen preferentemente un diámetro mediano valorado de menos de aproximadamente 6µ) y el retiro de yeso. La sección de depuración vertical 110 contiene una instalación de dispositivos de rocío colocados dentro de ésta. La instalación se configura para introducir un rocío de una mezcla acuosa de carbonato de calcio finamente dividido para descender a través de la torre a contracorriente del flujo de gas de combustión. La figura ilustra un banco de toberas rociadoras las cuales se muestran para incluir dos niveles 112, 112' de toberas. Cada una de las toberas 114 (ver figura 2) se alimenta con mezcla a partir de un encabezamiento 116, 116', o 116". Es típico incluir también un tercer nivel a fin de permitir que un nivel se encuentre fuera de línea para la reparación o limpieza mientras dos permanecen en operación. Las toberas se instalan preferentemente con un espacio entre niveles de desde aproximadamente 1 hasta menos de aproximadamente 2 metros y con la dirección del flujo proveniente de las toberas adyacentes en un nivel dado alternante entre ascendente y descendente. Las modalidades preferidas de la invención reducen el espacio entre las toberas, reducen el número de niveles en uso en cualquier momento (preferentemente hasta 2), e incrementa la velocidad del flujo de gas de manera ascendente a través de la sección de depuración vertical. Los patrones de flujo preferidos, tanto de la mezcla que está siendo rociada como del efluente que pasa hacia arriba a través de la torre, se ilustran en la figura 4.

La forma preferida de tobera es una tobera centrífuga que forma un rocío en un ángulo a de dentro del rango de desde aproximadamente 90 hasta aproximadamente 140°, preferentemente de aproximadamente 120°. Una tobera adecuada es una tobera de galón por minuto Whirljet 300 disponible de Spraying Systems Co., Wheaton, Illinois. Los tamaños de gotita se encuentran preferentemente en el rango de desde aproximadamente 100 hasta aproximadamente 6000µ, típicamente de aproximadamente 2000µ, diámetro medio Sauter según se midió por un Analizador de Partícula Malvern. Cada uno de los encabezamientos 116 se orienta en un ángulo con respecto al encabezamiento en el siguiente soporte superior o inferior. El ángulo es preferentemente de 90° cuando se emplean dos o tres soportes. Una de las características novedosas y mejoradas de la invención es que el tiempo de residencia en el tanque de reacción se reduce del valor comercial típico de aproximadamente 15 horas o más por debajo de menos de aproximadamente 8 horas, más típicamente de aproximadamente 6 horas. Esto se facilita por la proporción de disolución mejorada de las partículas de carbonato de calcio finas y, en algún grado, la proporción de precipitación relativamente rápida del sulfato de calcio para formar partículas de yeso. Las propiedades reactivas de la mezcla son, a su vez, mejoradas mediante la separación del sulfato de calcio del carbonato de calcio en la mezcla y el reciclaje del carbonato de calcio hacia la mezcla como partículas muy finas que se disuelven rápidamente en el tanque de reacción. La reducción del tiempo de residencia en el tanque de reacción tiene un impacto positivo sobre la eficiencia total del proceso así como un número de ventajas en términos de facilidad de procesamiento, dimensión del equipo y calidad del yeso derivado. Las velocidades del gas en volumen del gas de combustión que se mueve a través de la sección de depuración vertical 110 se encuentran por encima de 4.5, y preferentemente hasta aproximadamente 6, metros por segundo. Estas velocidades de gas son elevadas en el contexto de depuradores de carbonato calcico con agua, de torre abierta, de un sólo ciclo y se emplean por la invención preferentemente en combinación con otros enfoques innovadores para mejorar la eficiencia total del proceso. Las torres de depuración preferidas de la invención permiten el tratamiento de gases de combustión con caídas de presión baja, prácticas y cantidades relativamente inferiores de mezcla acuosa, por ejemplo proporciones de L/G inferiores. Los óxidos de azufre en el efluente son absorbidos en la fase acuosa de la mezcla, formando iones de bisulfito e hidrógeno. Algunos bisulfitos se oxidizan a sulfato, liberando aún más iones de hidrógeno. Ya que las gotas se saturan con iones de hidrógeno, el carbonato de calcio comienza a disolverse en una proporción creciente, formando así iones de calcio y bicarbonato. El carbonato de calcio finamente pulverizado es muy efectivo en iones de hidrógeno absorbentes, mejorando mediante ésto la capacidad absortiva de la fase acuosa en la zona de rocío de la torre. Las velocidades de gas elevadas empleadas de acuerdo a las modalidades preferidas, y el patrón de rocío preferido, tienden a mantener las gotitas de mezcla suspendidas con un grado de fluidización para lograr un contacto mejorado. La figura 1 muestra el carbonato calcico siendo finamente dividido en un mezclador 170, clasificado por una ciclona 172, capturado por un alojamiento de saco 174 y medido a través de una bolsa de aire 176 hacia el flujo presurizado de aire en la línea 178. Al pulverizar el carbonato calcico inmediatamente antes de su introducción en el depurador, el carbonato calcico que se introduce en el tanque de reacción por rellenar, el carbonato de calcio puede hacerse dentro de rangos de tamaño de partícula bien definidos, libres de partículas grandes, aquellos mayores de aproximadamente 44µ. De hecho, ésto es típicamente posible y se logra habitualmente con la pulverización en seco de las partículas de carbonato de calcio de tamaño mediano en peso menor de aproximadamente 8µ y con el 99% o más menor a 44µ. La exclusión de las partículas grandes de carbonato calcico introducidas en el tanque de reacción es una característica principal que permite que el tanque de reacción de la invención se haga substancialmente más pequeño al actualmente empleado en los depuradores convencionales . El aire en la tubería 178 facilita el suministro de oxígeno para la oxidación de los iones de sulfito y bisulfito hacia iones de sulfato. Preferentemente, el tanque se agita mediante medios convencionales que no se ilustran en la figura. Por otro lado del proceso, según se ilustra en la figura 1, la mezcla se separa del tanque de reacción 130 para concentrar el carbonato de calcio reactivo para su reciclaje y reducir los niveles de sólidos, principalmente mediante el retiro de yeso. La figura 1 muestra a la mezcla separándose del tanque de reacción 130 a través de la tubería 183 y pasándose a la hidrociclona 181. La hidrociclona es especialmente efectiva en la operación de la invención debido a que puede separar rápida y efectivamente las partículas muy finas de carbonato calcico de las partículas grandes de sulfato de calcio. Las partículas del sulfato de calcio preferentemente tienen un diámetro promedio en peso de desde aproximadamente 25 hasta aproximadamente 55µ. La separación de las partículas más pequeñas de carbonato calcico proporcionan una corriente de reciclaje 174 rica en carbonato de calcio y una corriente de descarga 176 rica en sulfato de calcio. Preferentemente, el peso promedio del tamaño de partícula del carbonato de calcio en el tanque de reacción y por consiguiente en la corriente de reciclaje 184 se encuentra en el rango de desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 6µ. La figura 1 muestra la forma preferida de la invención en donde la corriente de reciclaje se concentra en términos de carbonato de calcio y agua de proceso útil en la hidrociclona 181. Los tamaños preferidos para las partículas de carbonato de calcio tendrán un diámetro mediano valorado en el rango de desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 6µ. Las partículas de sulfato de calcio tendrán un diámetro mediano valorado dentro del rango de desde aproximadamente 25 hasta aproximadamente 55µ. El tanque de reacción 130 se coloca por debajo de la instalación de dispositivos de rocío para permitir la recolección de la mezcla después de un periodo de contacto con el gas de combustión dentro de la sección de depuración vertical 110. El tanque de reacción 130 es de un tamaño adecuado para permitir la reacción del S02 con el carbonato de calcio a fin de formar cristales de yeso que tienen un diámetro mediano valorado de al menos 2, y preferentemente desde 5 hasta 10, veces tan grande como las partículas del carbonato de calcio añadido como alimentación. En virtud de la diferencia en los tamaños de partícula entre el carbonato de calcio y el yeso, y los medios empleados para separar el yeso y concentrando el carbonato de calcio como se explicará con detalle abajo, la concentración de sólidos de carbonato de calcio puede incrementarse en aproximadamente 20 hasta aproximadamente 50% por encima de las concentraciones obtenibles en diseños a contracorriente de la técnica anterior. Una ventaja adicional de la invención es que la mezcla tendrá una proporción estequimétrica mayor de compuestos que contienen calcio hacia los que contienen azufre que los sistemas de la técnica anterior, siendo típicamente de al menos 1.3 y siendo preferentemente de aproximadamente 1.4 o mayor. Este sistema incluye al menos una bomba 182 y un conducto asociado 183 para la separación de la mezcla proveniente del tanque de reacción y el suministro de la mezcla a la hidrociclona. Los óxidos de azufre en el efluente son absorbidos en la fase acuosa de la mezcla en la sección de depuración vertical 110 y reaccionados con alcalinidad disponible en la forma de iones de hidróxido para formar bisulfito, el cual puede oxidarse parcialmente en la sección de depuración 110 y oxidarse casi por completo en el tanque de reacción 130 para formar sulfato. La alcalinidad se deriva principalmente de la disolución del carbonato de calcio para formar iones de bicarbonato e hidróxido, lo cual ocurre tanto en la sección de depuración 110 como en el tanque de reacción 130. Un rocío de oxígeno, como es convencional en la materia, se emplea preferentemente para asegurar una reacción suficiente, aunque puede obtenerse algún oxígeno a partir del gas de combustión mismo en la sección de depuración 110. La reacción ocurre hasta cierto grado en las gotitas que caen, pero se efectúa principalmente en el tanque de reacción 130 que recolecta la mezcla. Una de las características novedosas y mejoradas de la invención es que el tiempo de residencia en el tanque de reacción se reduce a partir del valor comercial típico de aproximadamente 15 horas a por debajo de aproximadamente 6 horas. La reducción del tiempo de residencia en el tanque de reacción tiene un número de ventajas en términos de facilidad de procesamiento, dimensión del equipo y calidad del yeso derivado. El pH de la mezcla en el tanque de reacción 130 se encuentra preferentemente en el rango de desde aproximadamente 5.0 hasta aproximadamente 6.3, más preferentemente desde aproximadamente 5.8 hasta aproximadamente 6.3. Un pH mayor indica una mayor alcalinidad disponible en el líquido de la mezcla y una capacidad correspondientemente mayor del líquido para absorber S02. Una ventaja de la invención es que, debido a que el carbonato de calcio se suministra como partículas finas y se recicla como se explicará más tarde, también en la forma de partículas finas, es posible una mayor alcalinidad disponible. Un pH bajo se emplea típicamente en sistemas de la técnica anterior para incrementar la velocidad de reacción del carbonato de calcio, pero ésto reduce normalmente la absorción de S02 en la sección de depuración debido a la alcalinidad disponible disminuida. El tamaño de partícula pequeño de la presente invención ofrece una alcalinidad disponible incrementada aún por debajo del pH deseado, compensando así en un alto grado el impacto del pH bajo sobre la capacidad de depuración de la mezcla. Asociado con el tanque de reacción 130 y la instalación de dispositivos de rocío colocados dentro de la sección de depuración vertical 110, se encuentra un medio de suministro de la mezcla de rocío que comprende al menos una bomba 122 y un conducto asociado 124 para separar la mezcla del tanque de reacción 110 y suministrar la mezcla a la instalación de dispositivos de rocío colocados dentro de la sección de depuración.

La figura 1 muestra al carbonato calcico siendo finamente dividido en una mezcladora 170, clasificado por la ciclona 172, capturado por el alojamiento de saco 174 y medido a través de una bolsa de aire 176 hacia el flujo presurizado de aire en la tubería 178, la cual a su vez se inyecta directamente en el depurador 100 o en el ducto 20 inmediatamente aguas arriba del depurador. De manera alternativa, el carbonato calcico del alojamiento de saco 174 puede mezclarse en un tanque y bomberase hacia el tanque de reacción 130. Al pulverizar el carbonato calcico en o cerca del punto de inyección, el tamaño del material pulverizado puede controlarse de manera exacta. El tamaño de las partículas es particularmente crítico para la invención. Preferentemente, la corriente de reemplazo de carbonato de calcio tiene un tamaño de partícula mediano en peso de aproximadamente 8µ o menos con el 99% o más de las partículas menores a 44µ, según se alimentan para rellenar el carbonato de calcio perdido en la reacción con el S0X y para el yeso derivado y con cloruros solubles como se explicará más tarde. El aire en la tubería 178 facilita el suministro de oxígeno para la oxidación del sulfito de calcio hacia sulfato de calcio. Preferentemente, el tanque se agita mediante medios convencionales que no se ilustran en la figura.

También se asocia con el tanque de reacción 130 un sistema de mantenimiento de calidad de la mezcla representado generalmente como 180. Para mantener una alta reactividad en el sistema, el carbonato de calcio se suministra como partículas finamente divididas según se describe, y se emplea una hidrociclona 181 para retirar una porción de la mezcla en el tanque de reacción 130 con los propósitos de concentrar las partículas finas de carbonato de calcio para su reciclaje así como para descargar yeso. La hidrociclona 181 separa la mezcla proveniente del tanque de reacción en una corriente de reciclaje 184 rica en partículas pequeñas de carbonato de calcio y sólidos no reactivos y otra que contiene una mayoría de partículas relativamente más grandes de sulfato de calcio. Los tamaños preferidos para las partículas de carbonato de calcio y sólidos no reactivos, tendrán un diámetro mediano valorado en el rango de desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 8µ, preferentemente desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 6µ. Las partículas de sulfato de calcio tendrán un diámetro mediano valorado dentro del rango de desde aproximadamente 25 hasta aproximadamente 55µ. Preferentemente, los diámetros medianos en peso de partículas de sulfato de calcio serán de al menos 2, y más preferentemente desde 5 hasta 10, veces más grandes que aquellos del carbonato de calcio. Este sistema incluye al menos una bomba 182 y un conducto asociado 183 para separar la mezcla proveniente del tanque de reacción y suministrar la mezcla a la hidrociclona. Se muestra un conducto de reciclaje 184 para conducir desde la hidrociclona 181 hacia el tanque de reacción 130, a fin de portar una corriente de reciclaje rica en carbonato de calcio a partir de la hidrociclona. Una característica importante del sistema es lograr el soplado descendente desde el sobreflujo de reciclaje, es decir, desde la corriente de reciclaje 184. Un conducto de descarga 185 en comunicación con el conducto de reciclaje 184, el cual se adapta para retirar una porción de la corriente de reciclaje del conducto de reciclaje. Se prefiere proporcionar un monitor para el contenido de cloruro de la mezcla en la tubería 183 o donde sea, y para controlar la cantidad de mezcla para soplar hacia abajo desde la tubería 185 a fin de controlar el contenido de cloruro en la mezcla dentro de valores razonables, por ejemplo, por debajo de aproximadamente 30,000 mg/l, y preferentemente por debajo de 20,000 mg/l. Los contenidos de cloruro mayores tienden a retardar la disolución del carbonato de calcio y disminuir la alcalinidad disponible en la mezcla de depuración. La corriente 185 tiene la mayor concentración de cloruros, siendo igual a la concentración en el tanque de reacción, y por consiguiente es la mejor fuente de purga de cloruro en el sistema. También puede ocurrir que los sólidos no reactivos en el tanque de reacción 130, los cuales entran al sistema con el carbonato de calcio o como sólidos arrastrados en la corriente de gas 20 y se componen de partículas relativamente pequeñas, con tamaños medianos en peso que varían desde aproximadamente 4 hasta aproximadamente 12µ, tenderán a acumularse preferentemente en la corriente de reciclaje 184, con su concentración desarrollándose en el tanque de reciclaje 130. El monitoreo de estos sólidos no reactivos en la corriente de reciclaje puede llevarse a cabo por medios químicos (es decir, análisis de una especie característica, por ejemplo, sílice, hierro, u otros) o por medios físicos (es decir, ya sea mediante un análisis de distribución del tamaño de partícula, una concentración de sólidos totales, o algún otro método adecuado) . Una característica de la invención es ajustaría corriente de soplado descendente 185 de tal manera que controle los cloruros como se describió arriba, control de la concentración de sólidos no reactivos en el tanque de reacción, o para ambos controles simultáneos. Los medios preferidos de control para ajustar la velocidad de la corriente 185 hacia arriba o hacia abajo según se requiera para cumplir con el límite más estricto para cualquier cloruro o sólido no reactivo. Es deseable mantener el nivel de sólidos no reactivos generalmente por debajo de aproximadamente el 20% en peso, y preferentemente por debajo del 15% de los sólidos totales en el tanque de reacción 130. Los sólidos así retirados del tanque de reacción a través del conducto 185 pueden colocarse con el líquido de soplado descendente, separados del líquido, o de alguna otra manera tratada y hecha adecuada para el desecho u otros usos. El líquido de soplado descendente también puede tratarse de alguna manera para hacer la corriente adecuada para el desecho o para algún otro uso. No es la intención de esta invención el limitar de ninguna manera las posibles disposiciones de la corriente de soplado descendente 185, sino más bien tomar en cuenta que existen numerosos métodos para tratar la corriente, separarla en fracciones, reciclar toda o una porción de ésta, y así sucesivamente. Tales métodos y medios para el tratamiento de la corriente 185 se encuentran más allá del alcance de la presente invención. También se proporciona un conducto de recuperación de la mezcla de sulfato de calcio 186 que se conduce desde la hidrociclona para retirar la mezcla de sulfato de calcio proveniente de la hidrociclona, en donde el sulfato de calcio se presenta como partículas de mayor tamaño que las partículas de carbonato de calcio.

La figura 1, muestra la forma preferida de la invención en donde la corriente de reciclaje 184 se retroalimenta al tanque de reacción 130. Una ventaja de operar de esta manera de acuerdo a la invención es la capacidad de incrementar enormemente la alcalinidad disponible en las gotitas de líquido que se ponen en contacto con el efluente cargado de SOx. Al utilizar la corriente de reciclaje directamente a partir de la hidrociclona, en cuyo punto se enriquece enormemente con partículas muy finas de carbonato de calcio y un pH elevado y una alta proporción estequiométrica de calcio con azufre, es posible tratar los efluentes ricos en óxidos de azufre en tiempos de contacto muy cortos. Preferentemente, la proporción estequiométrica de compuestos que contienen calcio con los que contienen azufre en la corriente de reciclaje 184 se encontrará en el rango de desde aproximadamente 1.2 hasta aproximadamente 2.0, más preferentemente desde aproximadamente 1.3 hasta aproximadamente 1.4. La concentración de sólidos suspendidos en la corriente de reciclaje se encontrará típicamente en el rango de desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 10% en peso, más típicamente desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 6%. La separación de la mayoría del sulfato de calcio del carbonato calcico mediante la hidrociclona 182, además de elevar la proporción estequiométrica observada y la alcalinidad disponible; también disminuye el contenido de sólidos de la mezcla . Una ventaja de la combinación de las técnicas empleadas en el proceso de la invención es que el tanque de reacción tiene una elevada proporción estequiométrica de compuestos que contienen calcio con los que contienen azufre, por ejemplo del orden de desde aproximadamente 1.1 hasta aproximadamente 1.6, preferentemente desde aproximadamente 1.2 hasta aproximadamente 1.3. Cuando esta ventaja se acopla con una característica adicional del carbonato de calcio que se está haciendo presente como partículas muy pequeñas, se vuelve posible el obtener una mejor eficiencia total del proceso con economías de dimensión del equipo y utilización de materia prima. El contenido de sólidos preferidos de la corriente 183 que viene del tanque de reacción 130 se encuentra preferentemente dentro del rango de desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 20%, preferentemente entre aproximadamente 13 hasta aproximadamente 17%. Y, el contenido de sólidos de la corriente 186 se encuentra preferentemente dentro del rango de desde aproximadamente 30 hasta aproximadamente 55%. La corriente 186 se alimenta a un filtro 188 u otro dispositivo adecuado para desaguar la mezcla. El yeso sólido es de alta calidad y puede utilizarse para materiales de construcción. El filtrado se extrae mediante la tubería 189 y puede reciclarse en el tanque de reacción 130 o cualquier porción puede descargarse como soplado descendente, pero una ventaja de la invención es que esta corriente no necesita estar descargada para controlar la formación de cloruro en el sistema. El efluente depurado se libra significativamente de gotitas de líquido arrastradas y se desvía en dirección del flujo mediante un separador de entrenamiento 140. En las velocidades de gas elevadas habilitadas por la invención, se experimetarían problemas de incrustación del techo 102 de la torre y de eliminadores de vapor de construcción convencional a menos que se tomen medidas. El uso de un eliminador de vapor más eficiente en lugar del separador de entrenamiento 140 no es factible, ya que al operar velocidades de volumen de 4.5 a 6 metros por segundo, ningún eliminador de vapor de alta eficiencia, práctico se encuentra disponible, y las unidades comerciales que podrían ser específicas para esta ubicación tienden a drenar pobremente y se inundan, incrementado así el potencial para la obstrucción y la baja confiabilidad. No obstante, el separador de entrenamiento 140 está diseñado para los propósitos específicos requeridos por esta invención.

Preferentemente, el separador de entrenamiento 140 retira una cantidad significativa de la humedad arrastrada y gira la dirección de flujo de los gases de combustión en al menos 30° a partir del eje vertical de la torre, produciendo también un perfil de velocidad más uniforme hacia el eliminador de vapor vertical 150. En su forma preferida, la mayoría (en peso) de gotitas que tienen un diámetro menor a aproximadamente lOOµ se eliminan ya sea mediante su goteo fuera del efluente o su consolidación para formar gotitas mayores que pueden retirarse más fácilmente mediante un eliminador de vapor aguas abajo. El separador de entrenamiento 140 es seguido preferentemente por un eliminador de vapor generalmente vertical, mostrado en las figuras como 150. El volumen del flujo efluente se cambia de vertical a casi horizontal mediante el separador de entrenamiento 140. Este tiene varias ventajas incluyendo el impacto reducido de la mezcla sobre el techo 102 de la torre de depuración con la prevención de la formación de depósitos ahí, que tiendan a crecer más con el tiempo, hasta un grado en que puedan fraccionarse en piezas grandes, a menudo tanto como un metro o más de diámetro, ya sea dañar los encabezamientos de la tobera o caer a través del tanque de reacción 130 y provocar finalmente la obstrucción de las toberas rociadoras en 112 y 112' . También, y de manera importante, permite desempañar con alta eficiencia un flujo esencialmente horizontal mediante el eliminador de vapor vertical 150. El eliminador de vapor de flujo horizontal de alta eficiencia 150 drena inherentemente bien, permitiendo así la operación a velocidades mayores que para un eliminador de vapor de flujo vertical, diseñado de manera similar. También logra un desempañado superior en la orientación del flujo horizontal. Una característica importante de la invención es un alto grado de desempañado, aunque no es necesariamente única, ya que los eliminadores de vapor de flujo horizontal se utilizan comúnmente en sistemas de FGD y otras industrias donde se requiere un desempañado de alta eficiencia. Sin embargo, una característica única es que la combinación del separador de entrenamiento 140 con el eliminador de vapor de alta eficiencia 150 proporciona un desempañado superior al proporcionar un perfil de velocidad relativamente uniforme en el eliminador de vapor y al consolidar la mayoría de las gotitas más pequeñas en gotitas más grandes en el separador de entrenamiento antes del desempañado final en el eliminador de vapor de alta eficiencia. La figura 5 ilustra una forma preferida de un separador de entrenamiento mejorado 140 que puede retirar o consolidar de manera efectiva una mayoría de las gotitas más pequeñas (es decir, menos de lOOµ de diámetro) y - 41 redirigir el flujo vertical del efluente lejos de las superficies de pared superior de la torre. El separador de entrenamiento 140 se ilustra en la figura 2 según se orienta en un ángulo y en relación a lo horizontal en la torre de depuración 100. Este ángulo se encontrará preferentemente dentro del rango de desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 45°, por ejemplo aproximadamente 20°. El separador 140 utiliza cuchillas separadoras de un sólo paso 142 para recolectar las gotitas por impacto y para desviar el gas en una dirección más adecuada para una eliminación de vapor adicional. Las cuchillas individuales 142 se orientan en un ángulo d con respecto a la superficie inferior de los ensamblajes 144, 144', 144", etc. de las cuchillas 142. Típicamente, una cuchilla de este tipo será una pieza en forma de paralelogramo de desde aproximadamente 0.15 hasta aproximadamente 0.23 metros en una dimensión menor y desde aproximadamente 0.6 hasta aproximadamente 1.5 metros en una dimensión mayor. El espacio entre las cuchillas individuales será típicamente de desde aproximadamente 40 hasta aproximadamente el 70% de la dimensión menor de las cuchillas individuales. El ángulo d se encontrará preferentemente dentro del rango de desde aproximadamente 20 hasta aproximadamente 40°, dependiendo el valor exacto del ángulo d y el grado deseado de la dirección de flujo de la corriente efluente. Los ensamblajes 144, etc., se construyen y orientan en una manera que facilita un drenaje excelente.

Los ensamblajes individuales se instalan en un patrón de cheuróm como se ilustra. Los ensamblajes 144, etc., se orientan preferentemente con respecto unos de otros en un ángulo ?, típicamente en el rango de desde aproximadamente 125 hasta aproximadamente 145°, y preferentemente' de aproximadamente 140°. Las estructura separadora de entrenamiento es sostenida por miembros 146 que recorren las longitudes de cada uno de los ensamblajes. Son posibles otras instalaciones para soportar estructuras. La estructura del separador de entrenamiento 140 permite el enjuague por contacto directo de las cuchillas por medio de lanzas de tobera fija 147 que tienen toberas rociadoras 148 capaces de rociar agua de lavado directamente sobre las cuchillas tanto de la parte superior como de la parte inferior. El lavado se hace típicamente al operar cada encabezamiento de lavado por separado y de manera secuencial con nosotros. El agua de lavado es de suficiente calidad y se utiliza en cantidad suficiente para reducir el nivel de sales disueltas, saturadas sobre las superficies separadoras. Junto con el buen drenaje apoyado por la instalación de ensamblajes 144 en forma de cheurón, etc., el uso de agua de lavado de alta calidad y un frecuente lavado apoya prácticamente la operación libre de depósito . Una característica de la invención es que la eficiencia de separación del primer separador de entrenamiento 140 no necesita ser tan elevada como los separadores de múltiples pasos empleados en la técnica anterior debido a la capacidad de redirigir el flujo de vertical a horizontal permite el uso de un eliminador de vapor verticalmente orientado, de alta eficiencia 150. De esta manera, aunque la eficiencia de retiro de entrenamiento es inferior a lo que podría ser deseable para las torres de depuración húmeda, el separador de entrenamiento provoca caídas de presión muy bajas, por ejemplo, de menos de aproximadamente 0.15 pulgadas de la columna de agua, y tiene otras ventajas en términos de limpieza, drenaje, velocidades de gas a volumen elevado, y dirección del flujo de gas a partir de las superficies de pared superior de la torre y hacia un eliminador de vapor vertical, altamente eficiente 150. Preferentemente, el eliminador de vapor 150 es del tipo deflector, por ejemplo un deflector en zig-zag. El efluente desempañado depurado puede entonces ser descargado al aire tal como mediante un pabellón 160. En la modalidad alterna, el efluente desempañado se calienta antes de su descarga tal como en un termopermutador de gas-a-gas en una configuración vertical según se describe en la Solicitud de Patente Estadounidense comúnmente asignada, copendiente, S.N. 08/257,158 (caso del abogado número 1930-P0020) , presentada el 9 de junio de 1994, presentada a nombre de los inventores nombrados en la presente . El efecto de las mejoras de la invención en combinación es permitir la construcción de una torre de rocío abierta, de depuración húmeda, de un sólo ciclo que es de aproximadamente una mitad del peso vacío de las torres de rocío abiertas actuales. Esta diferencia en tamaño acoplada con una capacidad absortiva de S0X mejorada apoyada por la mezcla da como resultado una mejora en la eficiencia total del proceso de 30% o más sobre los sistemas convencionales. La eficiencia total del proceso se mide por el valor de todos los recursos consumidos para retirar una unidad de S0X del gas no tratado. Estos incluyen recursos tanto de capital como de operación. La descripción anterior es con el propósito de enseñar a la persona de experiencia ordinaria en la materia cómo practicar la invención, y no se intenta detallar todas aquellas modificaciones y variaciones obvias de ésta que se volverán aparentes al trabajador experto después de leer la descripción. Sin embargo, se intenta que todas tales modificaciones y variaciones obvias se incluyan dentro del alcance de la invención el cual se define por las siguientes reivindicaciones. Las reivindicaciones intentan cubrir los elementos y etapas reivindicadas en cualquier instalación o secuencia que sea efectiva para cumplir los objetivos ahí propuestos, a menos que el contexto indique específicamente lo contrario.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo descrito en las siguientes reivindicaciones. 1. Un proceso de depuración húmeda de carbonato calcico a contracorriente, de torre abierta, de un sólo ciclo para reducir la concentración de S0X en gases de combustión, que comprende: (a) dirigir un flujo del gas de combustión que contiene S0X de manera ascendente a través de una torre de depuración vertical a una velocidad de flujo en volumen de más de aproximadamente 4.5 metros por segundo; (b) introducir en una sección de depuración vertical dentro de dicha torre, un rocío de gotitas de una mezcla acuosa de carbonato de calcio, sulfato de calcio y sólidos inertes finamente dividido para contactar el gas de combustión mientras desciende a través de la torre a contracorriente del flujo de gas de combustión; (c) recolectar la mezcla en un tanque de reacción después del contacto con el gas de combustión; (d) separar la mezcla del tanque de reacción; (e) sujetar la mezcla separada del tanque de reacción a un tratamiento efectivo para proporcionar una corriente de reciclaje rica en partículas finas de carbonato de calcio y otra corriente rica en partículas de sulfato de calcio; (f) regresar al proceso una porción principal de la corriente de reciclaje rica en carbonato de calcio; y (g) introducir carbonato de calcio fresco como alimentación al sistema en cantidades suficientes para reemplazar el calcio separado y no reciclado, así como el disuelto y reaccionado con el S0X absorbido en la fase líquida en la sección de depuración.
2. Un proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque el carbonato de calcio finamente dividido introducido como alimentación tiene un tamaño de partícula mediano valorado de menos de aproximadamente 8µ según se introduce. 3. Un proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque el pH de la mezcla según se introduce en la torre de depuración se encuentra dentro del rango de desde aproximadamente 5.0 hasta aproximadamente 6.
3.
4. Un proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque una velocidad de flujo de gas de combustión en volumen a través de la torre de depuración es de hasta aproximadamente 6 metros por segundo.
5. Un proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque la torre comprende un separador de entrenamiento de un sólo paso efectivo para reducir la cantidad de gotitas y para voltear la dirección de flujo de los gases de combustión hacia una orientación efectiva para la utilización eficiente de un separador de vapor verticalmente orientado.
6. Un proceso según la reivindicación 5, caracterizado porque la torre comprende además un eliminador de vapor verticalmente orientado, y dicho eliminador de entrenamiento es efectivo para voltear la dirección de flujo de los gases de combustión en al menos 30° a partir del eje vertical de la torre.
7. Un proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla separada del tanque de reacción se pasa a una hidrociclona para proporcionar una corriente de reciclaje rica en partículas finas de carbonato de calcio que tienen un diámetro mediano valorado de aproximadamente 6µ o menos y una proporción molar de compuestos que contienen calcio con los que contienen azufre de al menos 1.3, y una corriente de descarga rica en partículas relativamente mayores de sulfito de calcio que tienen un diámetro mediano valorado de desde aproximadamente 25 hasta aproximadamente 55µ.
8. Un proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla se separa del tanque de reacción después de un tiempo de residencia promedio de menos de aproximadamente 8 horas .
9. Un proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos una porción de la mezcla en la corriente de reciclaje se retroalimenta al tanque de reacción en una proporción molar de compuestos que contienen calcio con los que contienen azufre de al menos 1.3 y una concentración de sólidos de menos del 10%.
10. Un proceso según la reivindicación 9, caracterizado porque la proporción molar de compuestos que contienen calcio con los que contienen azufre en la corriente de reciclaje es mayor de aproximadamente 1.4.
11. Un proceso según la reivindicación 9, caracterizado porque la corriente de reciclaje comprende menos del 5% de sólidos suspendidos.
12. Un proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla se introduce mediante toberas rociadoras, instaladas en dos niveles con un espacio entre los niveles de menos de aproximadamente 2 metros, y alternando la dirección del flujo de las toberas adyacentes entre ascendente y descendente.
13. Un proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque el tamaño mediano de las partículas de carbonato de calcio en el tanque de reacción se mantiene en el rango de desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 6µ, y el tamaño de partícula mediano valorado del carbonato de calcio finamente dividido según se introdujo es de menos de aproximadamente 8µ, con el 99% en peso de las partículas siendo menores a 44µ.
14. Un proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque El pH de la mezcla en el tanque de reacción se encuentra dentro del rango de desde aproximadamente 5.8 hasta aproximadamente 6.3.
15. Un proceso de depuración húmeda de carbonato calcico a contracorriente, de torre abierta, de un sólo ciclo para reducir la concentración de S0X en gases de combustión, que comprende: (a) dirigir un flujo del gas de combustión que contiene S0X de manera ascendente a través de una torre de depuración vertical a una velocidad de flujo en volumen de más de aproximadamente 4.5 metros por segundo hasta aproximadamente 6 metros por segundo; (b) introducir en una sección de depuración vertical dentro de dicha torre, un rocío de gotitas de una mezcla acuosa de carbonato de calcio, sulfato de calcio y sólidos inertes finamente divididos para contactar el gas de combustión mientras desciende a través de la torre a contracorriente del flujo de gas de combustión; (c) recolectar la mezcla en un tanque de reacción después del contacto con el gas de combustión; (d) separar la mezcla del tanque de reacción después de un tiempo de residencia promedio de menos de aproximadamente 8 horas; (e) sujetar la mezcla separada del tanque de reacción a un tratamiento efectivo para proporcionar una corriente de reciclaje rica en partículas finas de carbonato de calcio y otra corriente rica en partículas de sulfato de calcio; (f) regresar al proceso una porción principal de la corriente de reciclaje rica en carbonato de calcio; y (g) introducir carbonato de calcio fresco como alimentación al sistema en cantidades suficientes para reemplazar el calcio separado y no reciclado, así como el disuelto y reaccionado con el S0X absorbido en la fase líquida en la sección de depuración, el carbonato de calcio finamente dividido se introduce como alimentación que tiene un tamaño de partícula mediano valorado de menos de aproximadamente lOµ según se introdujo .
16. Un proceso según la reivindicación 15, caracterizado porque el pH de la mezcla según se introdujo en la torre de depuración se encuentra dentro del rango de desde aproximadamente 5.0 hasta aproximadamente 6.3.
17. Un proceso según la reivindicación 16, caracterizado porque el pH de la mezcla en el tanque de reacción se mantiene dentro del rango de desde aproximadamente 5.8 hasta aproximadamente 6.3.
18. Un proceso según la reivindicación 15, caracterizado porque la torre comprende un separador de entrenamiento de un sólo paso efectivo para reducir la cantidad de gotitas de humedad y para voltear la dirección de flujo de los gases de combustión hacia una orientación efectiva para la utilización eficiente de un separador de vapor verticalmente orientado.
19. Un proceso según la reivindicación 18, caracterizado porque la torre comprende además un eliminador de vapor verticalmente orientado, y dicho separador de entrenamiento es efectivo para voltear la dirección de flujo de los gases de combustión en al menos 30° a partir del eje vertical de la torre.
20. Un proceso según la reivindicación 15, caracterizado porque la mezcla separada del tanque de reacción se pasa a una hidrociclona para proporcionar una corriente de reciclaje rica en partículas finas de carbonato de calcio que tienen un diámetro mediano valorado de aproximadamente 8µ o menos y una proporción molar de compuestos que contienen calcio con los que contienen azufre de al menos 1.3, y una corriente de descarga rica en partículas relativamente mayores de sulfito de calcio que tienen un diámetro mediano valorado de desde aproximadamente 25 hasta aproximadamente 55µ.
21. Un proceso según la reivindicación 20, caracterizado porque al menos una porción de la mezcla en la corriente de reciclaje se retroalimenta al tanque de reacción en una proporción molar de compuestos que contienen calcio con los que contienen azufre de al menos 1.3.
22. Un proceso según la reivindicación 21, caracterizado porque la proporción molar de compuestos que contienen calcio con los que contienen azufre en la corriente de reciclaje es mayor de aproximadamente 1.4, y la corriente de reciclaje comprende menos del 5% de sólidos suspendidos .
23. Un proceso según la reivindicación 15, caracterizado porque el carbonato de calcio se mezcla inmediatamente antes de ser suministrado como alimentación a la mezcla para mantener el 99% de las partículas de carbonato de calcio en menos de 44µ, el tamaño mediano en peso de las partículas de carbonato de calcio en el tanque de reacción se mantiene dentro del rango de desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 6µ, y el tamaño de partícula mediano en peso del carbonato de calcio finamente dividido según se introduce es de menos de aproximadamente 8µ, con el 99% en peso de las partículas siendo menores a 44µ.
24. Un proceso de depuración húmeda de carbonato calcico a contracorriente, de torre abierta, de un sólo ciclo para reducir la concentración de SOx en gases de combustión, que comprende: (a) dirigir un flujo del gas de combustión que contiene SOx de manera ascendente a través de una torre de depuración vertical; (b) introducir en una sección de depuración vertical dentro de dicha torre, un rocío de gotitas de una mezcla acuosa de carbonato de calcio, sulfato de calcio y sólidos inertes finamente divididos, que tienen preferentemente un diámetro mediano valorado de carbonato de calcio de aproximadamente 6µ o menos y una proporción molar de compuestos que contienen calcio con los que contienen azufre de al menos 1.1, para contactar el gas de combustión mientras desciende a través de la torre a contracorriente del flujo de gas de combustión; (c) después del contacto con el gas de combustión, recolectar la mezcla en un tanque de reacción mantenido a un pH de desde aproximadamente 5.0 hasta aproximadamente 6.3; (d) separar la mezcla del tanque de reacción después de un tiempo de residencia promedio en el tanque de reacción de menos de aproximadamente 6 horas; (e) sujetar la mezcla separada del tanque de reacción a un tratamiento en una hidrociclona para proporcionar una corriente de reciclaje rica en partículas finas de carbonato de calcio que tienen un tamaño de partícula medio valorado de menos de aproximadamente 6µ y otra corriente rica en partículas de sulfato de calcio que tienen un tamaño de partícula medio valorado de desde aproximadamente 25 hasta aproximadamente 55µ; (f) regresar al proceso al menos una porción de la corriente de reciclaje rica en carbonato de calcio que tiene una proporción molar de compuestos que contienen calcio con los que contienen azufre de al menos 1.4; y (g) introducir carbonato de calcio fresco como alimentación al sistema en cantidades suficientes para reemplazar el calcio separado y no reciclado, así como el disuelto y reaccionado con el S0X absorbido en la fase líquida en la sección de depuración, dicho carbonato de calcio finamente dividido tiene un tamaño de partícula mediano en peso de menos de aproximadamente 8µ según se introduce.
25. Un proceso según la reivindicación 24, caracterizado porque la torre comprende un separador de entrenamiento de un sólo paso efectivo para voltear la dirección de flujo de los gases de combustión hacia una orientación efectiva para la utilización eficiente de un separador de vapor verticalmente orientado.
26. Un proceso según la reivindicación 24, caracterizado porque la mezcla se introduce en la sección de depuración vertical mediante toberas rociadoras, instaladas en dos niveles con un espacio entre niveles de menos de aproximadamente 2 metros, y con la dirección de flujo de las toberas adyacentes alternante entre ascendente y descendente.
27. Un proceso según la reivindicación 24, caracterizado porque el carbonato de calcio se mezcla inmediatamente antes de ser suministrado como alimentación a la mezcla para mantener el 99% de las partículas de carbonato de calcio en menos de 44µ, el tamaño mediano en peso de las partículas de carbonato de calcio en el tanque de reacción se mantiene dentro del rango de desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 6µ, y el tamaño de partícula mediano valorado del carbonato de calcio finamente dividido según se introduce es de menos de aproximadamente 8µ, con el 99% en peso de las partículas siendo menores a 44µ.
28. Un proceso de depuración húmeda de carbonato calcico a contracorriente, de torre abierta, de un sólo ciclo para reducir la concentración de S0X en gases de combustión, que comprende: (a) dirigir un flujo del gas de combustión que contiene SOx de manera ascendente a través de una torre de depuración vertical a una velocidad de flujo en volumen de más de aproximadamente 4.5 metros por segundo; (b) introducir en una sección de depuración vertical dentro de dicha torre, un rocío de gotitas de una mezcla acuosa de carbonato de calcio finamente dividido, sulfato de calcio y sólidos inertes, para contactar el gas de combustión mientras desciende a través de la torre a contracorriente del flujo de gas de combustión, introduciéndose dicha mezcla mediante toberas rociadoras, instaladas en dos niveles con un espacio entre niveles de menos de aproximadamente 2 metros, y con la dirección de flujo de las toberas adyacentes alternante entre ascendente y descendente; (c) recolectar la mezcla en un tanque de reacción después del contacto con el gas de combustión; (d) separar la mezcla del tanque de reacción; (e) sujetar la mezcla separada del tanque de reacción a un tratamiento efectivo para proporcionar una corriente de reciclaje rica en partículas finas de carbonato de calcio y otra corriente rica en partículas de sulfato de calcio; (f) regresar al proceso al menos una porción de la corriente de reciclaje rica en carbonato de calcio; y (g) introducir carbonato de calcio fresco como alimentación al sistema en cantidades suficientes para reemplazar el calcio separado y no reciclado, así como el disuelto y reaccionado con el S0X absorbido en la fase líquida en la sección de depuración.
29. Un proceso para reducir la concentración de SOx en un gas de combustión mediante depuración húmeda, que comprende: (a) dirigir un flujo del gas de combustión que contiene SOx de manera ascendente a través de una torre de depuración; (b) introducir un rocío de una mezcla acuosa de carbonato de calcio, sulfato de calcio, sulfito de calcio y sólidos no reactivos finamente divididos para descender a través de la torre a contracorriente del flujo de gas de combustión, el tamaño mediano valorado de las partículas de carbonato de calcio se encuentran dentro del rango de desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 8µ; (c) después del contacto con el gas de combustión, recolectar la mezcla en un tanque de reacción; (d) mantener una elevada reactividad en la mezcla al separar la mezcla del tanque de reacción y sujetar la mezcla separada a un tratamiento en una hidrociclona para proporcionar una corriente de reciclaje rica en partículas finas de carbonato de calcio y otra corriente rica en sulfato de calcio, ambas dichas corrientes contienen cloruros disueltos, y descargan el sulfato de calcio como sólidos y una porción de la corriente de reciclaje para retirar cualquier cloruro soluble o sólidos no reactivos, o ambos; y (f) introducir carbonato de calcio fresco como alimentación al sistema en cantidades suficientes para reemplazar el calcio separado debido a dicha separación de dicho sulfato de calcio y dicha porción de dicha corriente de reciclaje descargada, dicho carbonato de calcio finamente dividido tiene un tamaño de partícula mediano en peso de menos de aproximadamente lOµ según se introduce.
30. Un proceso para reducir la concentración de SOx en efluentes de combustión, que comprende: (a) proporcionar una torre de depuración que comprende un ducto de entrada de gas, un ducto de salida de gas, y una sección de depuración vertical, configurada para dirigir un flujo del gas de combustión de manera ascendente a través de dicha sección de depuración vertical; (b) colocar una instalación de dispositivos de rocío dentro de dicha sección de depuración, configurándose dicha instalación para introducir un rocío de una mezcla acuosa de carbonato de calcio, sulfato de calcio, sulfito de calcio y sólidos no reactivos finamente divididos para descender a través de la torre a contracorriente del flujo de gas de combustión; (c) suministrar carbonato de calcio con un tamaño de partícula mediano valorado de menos de aproximadamente 8µ como alimentación; (d) proporcionar un tanque de reacción localizado por debajo de dicha instalación de dispositivos de rocío para permitir la recolección de la mezcla después de un periodo de contacto con dicho gas de combustión dentro de dicha sección de depuración vertical, siendo dicho tanque de reacción de un tamaño adecuado para permitir la reacción del SOx con el carbonato de calcio para formar cristales de sulfato de calcio que tienen un diámetro de partícula mediano en peso al menos 2 veces más grande que las partículas de calcio añadidas como alimentación; (e) separar la mezcla del tanque de reacción y suministrar la mezcla a dicha instalación de dispositivos de rocío colocados dentro de dicha sección de depuración; y (f) mantener un contenido de cloruro bajo en la mezcla en el tanque de reacción al separar la mezcla de dicho tanque de reacción, pasando la mezcla separada del tanque de reacción a una hidrociclona a fin de proporcionar una corriente de reciclaje rica en partículas pequeñas de carbonato de calcio y una corriente rica en partículas relativamente mayores de sulfato de calcio, determinando el contenido de cloruro de la corriente de reciclaje, y descargar una porción de la corriente de reciclaje en respuesta al contenido de cloruro determinado.
31. Un proceso para reducir la concentración de S0X en gases de combustión mediante depuración húmeda, que comprende: (a) dirigir un flujo de gas de combustión que contiene S0X de manera ascendente a través de una torre de depuración, (b) introducir un rocío de una mezcla acuosa de carbonato de calcio, sulfato de calcio, sulfito de calcio, y sólidos no reactivos finamente divididos para descender a través de la torre a contracorriente del flujo de gas de combustión, encontrándose el pH de la mezcla en el tanque de reacción dentro del rango de desde aproximadamente 5.0 hasta aproximadamente 6.3, (c) colectar la mezcla en un tanque de reacción, (d) mantener un contenido de cloruro bajo en la mezcla en el tanque de reacción al separar la mezcla de dicho tanque de reacción, pasar la mezcla separada del tanque de reacción a una hidrociclona a fin de proporcionar una corriente de reciclaje rica en partículas pequeñas de carbonato de calcio y una corriente rica en partículas relativamente mayores de sulfato de calcio, determinando el contenido de cloruro de la corriente de reciclaje, y descargando una porción de la corriente de reciclaje en respuesta al contenido de cloruro; (e) regresar una porción de la corriente de reciclaje que tiene una proporción molar de compuestos que contienen calcio con los que contienen azufre mayores de aproximadamente 1.3, hacia el tanque de reacción; (e) separar la corriente rica en sulfato de calcio de la hidrociclona para recuperar sulfato de calcio; y (f) introducir carbonato de calcio fresco en el sistema en cantidades suficientes para reemplazar el calcio separado, dicho carbonato de calcio finamente dividido tiene un tamaño de partícula mediano en peso de menos de aproximadamente lOµ.
32. Un aparato de depuración húmeda para reducir la concentración de S0X en gases de combustión, que comprende: (a) una torre de depuración que comprende un ducto de entrada de gas, un ducto de salida de gas, y una sección de depuración vertical, configurada para dirigir un flujo del gas de combustión de manera ascendente a través de dicha sección de depuración; (b) una instalación de dispositivos de rocío colocados dentro de dicha sección de depuración configurada para introducir un rocío de una mezcla acuosa de carbonato de calcio finamente dividido para descender a través de la torre a contracorriente del flujo de gas; (c) un tanque de reacción localizado por debajo de dicha instalación de dispositivos de rocío para permitir la recolección de la mezcla después de un periodo de contacto con dicho gas de combustión dentro de dicha sección de depuración vertical, siendo dicho tanque de reacción de un tamaño adecuado para permitir la reacción del S02 con el carbonato de calcio a fin de formar cristales de yeso que tienen un diámetro de partícula mediano valorado al menos 2 veces más grande que las partículas del carbonato de calcio añadido como alimentación; (d) medios para suministrar carbonato de calcio con un tamaño de partícula mediano valorado de menos de aproximadamente lOµ como alimentación a dicho tanque de reacción; (e) un medio de suministro de mezcla de rocío que comprende al menos una bomba y un conducto asociado para separar la mezcla del tanque de reacción y suministrar la mezcla a dicha instalación de dispositivos de rocío colocados dentro de dicha sección de depuración; (f) un sistema de mantenimiento de calidad de la mezcla que incluye una hidrociclona capaz de separar dicha mezcla en dicho tanque de reacción en una corriente rica en partículas pequeñas de carbonato de calcio y partículas relativamente mayores de sulfato de calcio, al menos una bomba y un conducto asociado para separar la mezcla del tanque de reacción y suministrar la mezcla a una hidrociclona, un conducto de reciclaje que se conduce desde dicha hidrociclona hasta dicho tanque de reacción para portar una corriente de reciclaje rica en carbonato de calcio desde dicha hidrociclona, un conducto de descarga en comunicación con dicho conducto de reciclaje y adaptado para retirar una porción de dicha corriente de reciclaje de dicho conducto de reciclaje, y un conducto de recuperación de la mezcla de sulfato de calcio que se conduce desde dicha hidrociclona para retirar la mezcla de sulfato de calcio de dicha hidrociclona. RESUMEN Los óxidos de azufre (S0X) se depuran de los efluentes de combustión con mezclas acuosas de carbonato calcico con una mayor eficiencia y con economías en costos de capital y operación. En los depuradores húmedos de carbonato calcico a contracorriente de torre abierta, de un sólo ciclo, las proporciones de flujo del efluente se incrementan enormemente mientras al mismo tiempo los valores de L/G y los tiempos de residencia en el tanque de reacción se disminuyen. El diseño del eliminador de entrenamiento mejorado, la colocación y espacio de la tobera novedosa, y el uso de una hidrociclona para separar y reciclar partículas más pequeñas de carbonato calcico a partir del yeso derivado, facilitan estas ventajas. El carbonato calcico se reduce a partículas muy finas, por ejemplo de aproximadamente 8µ o menos con más del 99% de la partícula en peso menor a 44µ, y se introduce en una mezcla de depuración que se pone en contacto con el efluente cargado de S0X. La reactividad de la mezcla de depuración se mantiene, aún a un pH reducido, al operar continuamente una hidrocilona con objeto de asegurar una proporción molar de compuestos que contienen calcio con los que contienen azufre de más de aproximadamente 1.3 a 1 mientras se mantiene tanto un contenido bajo de cloruro como uno bajo de sólidos no reactivos. La hidrociclona retira grandes partículas de sulfato de calcio y proporciona una corriente de reciclaje de carbonato de calcio fino y sólidos no reactivos que se separan según es necesario para mantener ambos niveles de sólidos no reactivos y cloruro bajo deseados.