PT2258462E - Torre de depuração e correspondente dispositivo de depuração para um gás de combustão - Google Patents

Description

ΕΡ 2 258 462/ΡΤ

DESCRIÇÃO "Torre de depuração e correspondente dispositivo de depuração para um gás de combustão" 0 invento refere-se a uma torre de depuração de um dispositivo de depuração para gases de combustão, bem como a um dispositivo de depuração de gás de combustão com uma torre de depuração correspondente. 0 invento refere-se, em especial, a uma torre de depuração, ou a um dispositivo de depuração para gás de combustão que utiliza água do mar como agente de absorção. 0 invento inclui também as instalações que utilizam outros meios de absorção básicos, por exemplo, água de cal. 0 estado da técnica e o invento irão seguidamente e para simplificar apresentar instalações com liquido de absorção de água do mar. As torres de depuração conhecidas são construídas, essencialmente, como se indica a seguir. 0 gás de combustão, o qual, por exemplo, tem origem numa central eléctrica, é conduzido para a extremidade inferior da torre de depuração e conduzido para cima para uma saída do gás de combustão. Ao longo deste percurso através da torre de depuração o gás de combustão é colocado em contacto em corrente contrária com meios de absorção líquidos. Para isso, estão dispostos, normalmente, injectores em vários níveis da torre de depuração, através dos quais o agente de absorção é finamente pulverizado para disponibilizar uma superfície de reacção tão ampla quanto possível com o gás de combustão a ser depurado. 0 líquido de absorção (líquido de depuração) que pode ser principalmente a água do mar contém substâncias, que entre outras ligam-se ou procedem à conversão química dos óxidos de enxofre do gás de combustão. Um dispositivo de depuração deste tipo é conhecido, por exemplo, a partir de DE 100 58 548 Al.

Em EP 0 691 156 A2 é descrito um dispositivo de depuração para gás de combustão, no qual o gás de combustão percorre um primeira porção de absorção com a corrente no 2 ΕΡ 2 258 462/ΡΤ mesmo sentido e um segunda porção de absorção em contracorrente para o agente de absorção.

Partindo do facto de se pretender melhorar continuamente o estado da técnica, o invento tem por objectivo indicar a possibilidade de um dispositivo de depuração para gás de combustão poder ser optimizado em termos de construção e/ou absorção e/ou evoluções técnicas de processo.

Perante esta situação os aspectos fundamentais do invento podem ser resumidos como se indica a seguir.

Em vez de porção de absorção unidireccional é formado na torre de depuração, de acordo com o invento, porção de absorção composto por diversas partes. Enquanto no estado da técnica o gás de combustão se escoa essencialmente num sentido de A para B (escoamento de gás de combustão em contracorrente em relação ao fluxo do liquido de depuração), porção de absorção com diversas partes, de acordo com o invento, é caracterizado por o gás de combustão ao longo de, pelo menos, uma parte, escoar-se num sentido e ao longo de, pelo menos, uma outra parte escoar-se noutro sentido, principalmente contrário através da torre de depuração.

Perante o facto do liquido (água do mar), que é colocado em contacto/reacção com o gás de combustão, basicamente seguindo a gravidade, apresentar um sentido de escoamento unidireccional (vertical de cima para baixo), do que resulta que o gás de combustão a ser depurado ao longo de, pelo menos, uma parte da porção de absorção, é colocado em contacto em co-corrente com o agente de absorção e ao longo de, pelo menos, uma outra parte da porção de absorção, em contracorrente com o agente de absorção.

Partindo de uma altura definida da torre de depuração, a condução do gás de combustão "em forma de meandro" descrita, possibilita um percurso de transporte mais longo do gás de combustão através da torre de depuração e, com isto, tempos de reacção mais longos e uma depuração mais efectiva do gás de combustão. 3 ΕΡ 2 258 462/ΡΤ

Um outro aspecto do invento consiste em aproveitar a nova condução do gás de combustão através da torre de depuração, dispondo um permutador de calor directamente na torre de depuração ou integrar o permutador de calor na torre de depuração, para colocar em contacto o gás de combustão conduzido pela torre de depuração com o gás de combustão retirado da torre de depuração e, assim, aproveitar em termos técnicos de processo as correspondentes quantidades de calor. Por outras palavras: 0 gás de combustão, em regra, quente/muito quente (por exemplo 150 a 300°C) é arrefecido antes do contacto com o agente de absorção no permutador de calor (ou seja, através do gás de combustão já depurado reconduzido), por exemplo, a >50°C ou >80°C ou até >100°C. Com isto, o liquido de absorção (à base de água do mar) que é posto em contacto com o gás de combustão, em comparação com as instalações referidas de acordo com o estado da técnica, não é tão fortemente aquecido. Isto apresenta vantagens técnicas de processo em relação à continuação do tratamento do agente de absorção antes do seu reencaminhamento para o mar. 0 gás de combustão depurado, o qual, em comparação com o gás de combustão alimentado, apresenta uma temperatura claramente reduzida é, de acordo com o invento, novamente re-aquecido antes da sua introdução no ambiente através do permutador de calor. Por outras palavras: quando da alimentação do gás de combustão para a torre de depuração é retirado o calor ao gás de combustão antes do retorno do gás de combustão ou antes do retorno, pelo menos parcial, para a atmosfera.

Depois o invento refere-se, na sua forma de execução mais geral, a uma torre de depuração de um dispositivo de depuração para gás de combustão com as seguintes caracteristicas: - uma entrada para o gás de combustão na torre de depuração, - uma saída de gás de combustão para fora da torre de depuração, 4 ΕΡ 2 258 462/ΡΤ - a entrada de gás de combustão e a saída de gás de combustão estão ligadas em técnica de fluidos, - uma porção de absorção de partes múltiplas para o gás de combustão entre a entrada de gás de combustão e a saída de gás de combustão, em que - o gás de combustão é conduzido ao longo de, pelo menos, uma parte da porção de absorção em co-corrente com o agente de absorção alimentado e ao longo de, pelo menos, uma outra parte da porção de absorção em contracorrente com um agente de absorção alimentado, pelo menos um permutador de calor para transferência de calor entre o gás de combustão de alimentação da torre de depuração e o gás de combustão evacuado da torre de depuração. 0 agente de absorção é, por exemplo, um agente à base de água do mar.

Normalmente a torre de depuração tem, como o próprio nome indica, a forma de uma torre ou de uma chaminé com uma grande secção transversal. A secção transversal é basicamente aleatória. Em ligação com a divisão da porção de absorção em secções na(s) qual/quais o gás de combustão é conduzido em co-corrente com o agente de absorção e na(s)qual/quais o gás de combustão se escoa contracorrente com o agente de absorção, por razões técnicas de construção e de processo, é vantajosa principalmente uma secção transversal horizontal rectangular da torre de depuração.

Isto é válido também relativamente às referidas secções da porção de absorção que, pelo menos parcialmente, podem apresentar uma secção transversal horizontal rectangular. Uma secção transversal rectangular deste tipo possibilita a instalação de níveis de pulverização para o agente de absorção líquido, que permitem uma distribuição uniforme (estática) de bicos de pulverização ou de outros distribuidores de líquidos na globalidade da secção e, assim, serem evitados espaços mortos ou semelhantes. 0 contacto do gás de combustão com o agente de absorção é, assim, 5 ΕΡ 2 258 462/ΡΤ optimizado. Além disso, uma torre rectangular é basicamente de construção mais fácil em comparação com uma torre redonda ou oval.

Na situação mais simples a entrada de gás de combustão e/ou a saída de gás de combustão estão dispostas na extremidade superior da torre de depuração, ou seja, o gás de combustão é conduzido pela parte de cima para a torre de depuração, depois encaminhado para baixo na torre de depuração, depois é desviado e em seguida é reconduzido para cima em sentido contrário e, finalmente, na extremidade superior da torre de depuração é evacuado para fora desta. Neste caso, a construção da porção de absorção pode ser executada, de modo que o desvio do escoamento do gás de combustão na depuração se processe uma ou várias vezes.

Numa forma de execução deste tipo pode ser vantajoso dispor o permutador de calor igualmente na extremidade superior da torre de depuração, ou seja, por exemplo, de modo que o permutador de calor ligue a saída do gás de combustão e a entrada do gás de combustão. Assim, a forma de construção do permutador de calor é especialmente compacta e o permutador de calor forma a parte superior da torre de depuração ou assenta directamente na extremidade superior da torre de depuração. 0 gás de combustão pode, portanto, ser alimentado directamente por meio de um tubo de alimentação correspondente e através do permutador de calor para a torre de depuração e reconduzido para o ambiente ao longo da porção de absorção por meio do permutador de calor e de uma chaminé ligada ao sistema. A formação da porção de absorção, relativamente à alimentação de um agente de absorção líquido pode, basicamente, ser feita de acordo com o estado da Técnica, portanto, através de, por exemplo, os já referidos níveis de pulverização com bicos de pulverização. É decisiva para a instalação de acordo com o invento a formação da porção de absorção tendo em vista a condução do escoamento do gás de combustão e implicitamente para a condução técnica do escoamento do gás de combustão em relação ao agente de absorção. 6 ΕΡ 2 258 462/ΡΤ Ο objectivo de acordo com o invento pode ser conseguido num caso mais simples, em que a porção de absorção está dividida em duas ao longo da torre de depuração. Numa torre de depuração com secção transversal horizontal rectangular a superfície rectangular está dividida essencialmente em duas partes iguais, nas quais o gás de combustão se escoa ao longo de uma parte de cima para baixo e ao longo da outra parte de baixo para cima. Ambas as partes da porção de absorção prolongam-se, neste caso, completamente ou, pelo menos predominantemente, paralelas entre si.

Em ligação com o permutador de calor e com as vantagens técnicas de processo descritas, uma forma de execução do invento propõe que uma das partes da porção de absorção do permutador de calor se prolongue perpendicular para baixo e a outra parte da porção de absorção se prolongue perpendicular para cima no sentido do permutador de calor.

Para captar o meio de absorção e, eventualmente, o poder continuar a processar, pode ser previsto por debaixo da porção de absorção um depósito inferior de liquido para o agente de absorção. Este tipo de depósito inferior de liquido também está disponível em depuradores conhecidos. Uma diferença substancial em comparação com os depuradores conhecidos consiste no facto de que o depósito inferior de líquido é alimentado por, pelo menos, duas partes da porção de absorção, com o agente de absorção, isto é, pelo menos uma parte, ao longo da qual o gás de combustão é conduzido em co-corrente com o agente de absorção e, pelo menos, uma secção, na qual o gás de combustão é conduzido em contracorrente para o agente de absorção, o qual basicamente se escoa de cima para baixo.

Na porção de absorção referida com duas partes que se prolongam essencialmente verticais e paralelas entre si, o gás de combustão pode, na extremidade de uma das partes ser conduzido para uma zona que se prolonga sobre a globalidade da secção da torre de depuração, antes de ser reconduzido de volta sobre a outra parte da porção de absorção. Esta zona de inversão (espaço) para o gás de combustão é formada em conformidade por cima do depósito inferior de líquido. 0 7 ΕΡ 2 258 462/ΡΤ agente de absorção cai, neste caso, livremente no depósito inferior de liquido. A torre de depuração descrita permite que o depósito inferior de liquido e/ou o permutador de calor seja formado como parte integrante da torre de depuração ou o permutador de calor seja disposto directamente na parte de cima e/ou o depósito inferior de liquido directamente na parte inferior da torre de depuração.

Uma secção transversal rectangular da torre de depuração tem também aqui vantagens, na medida em que esta secção rectangular pode ser aplicada na zona do depósito inferior de líquido. Isto é importante, no que se refere à alimentação de água do mar limpa para a zona do depósito inferior de líquido (num sentido), ou o desvio do agente de absorção do depósito inferior de líquido (no mesmo sentido do escoamento da água do mar limpa) para partes da instalação ligadas subsequentemente, como o tanque de arejamento para o agente de absorção ou a mistura do agente de absorção com água do mar limpa.

Todas as partes podem então estar integradas num sistema de canalização comum, o qual se prolonga num sentido anterior, inferior e posterior do depurador.

Neste caso trata-se principalmente de voltar a elevar o valor pH da água do mar depois do contacto com o gás de combustão para um valor de cerca de 8 (semelhante ao valor pH de água do mar limpa, antes da água do mar ser devolvida ao mar. Para isso, a alimentação de água do mar limpa pode corresponder à zona do depósito inferior de líquido.

Isto é no essencial conhecido e, por isso, não será referido com mais pormenores, porque não é significativo para a construção básica da nova torre de depuração, ou da sua ligação a uma instalação de dessulfuração de gás de combustão. 0 invento refere-se também a uma instalação de depuração para gás de combustão com uma torre de depuração do tipo conhecido. 8 ΕΡ 2 258 462/ΡΤ

Outras caracteristicas do invento resultam das reivindicações dependentes, bem como das caracteristicas que constam nos restantes componentes do pedido de patente. 0 invento será, em seguida, explicado com mais pormenores com o auxilio de um exemplo de execução. Neste caso, a única figura mostra, numa representação muito esquemática, um corte longitudinal perpendicular através de uma torre de depuração de acordo com o invento. A descrição correspondente também inclui pormenores válidos gerais, que podem ser utilizados noutras formas de execução da torre de depuração e de um dispositivo de depuração de gás de combustão correspondente. A torre de depuração 10 representada na figura tem uma secção transversal rectangular horizontal, que está subdividida em duas partes essencialmente iguais através de uma parede divisória lOw que se prolonga na vertical, de modo que dentro da torre de depuração 10 são formadas duas partes 14, 16 paralelas entre si da porção de absorção, ao longo das quais é conduzido um gás de combustão a ser depurado pela torre de depuração 10.

Neste caso o gás de combustão é conduzido na secção 14 (entrada do gás de combustão 11) a partir de cima, em que o gás de combustão quente (aqui simulada a 180°C) é conduzido através de um permutador de calor 20, no qual a temperatura do gás de combustão diminui (aqui também simulado a cerca de 120°C) . O gás de combustão, por meio de respectivos ventiladores não representados, é depois conduzido para baixo na vertical (seta Sl) ao longo da parte 14, onde é posto em contacto com um agente de absorção, à base de água do mar, o qual, por meio de bicos de pulverização 18 em co-corrente, é conduzido para a parte 14 com o gás de combustão. Neste caso o gás de combustão continua a diminuir de temperatura e em casos extremos até à temperatura do agente de absorção.

Os bicos de pulverização 18 estão dispostos em diferentes níveis EI (afastados no sentido vertical) sobre a secção da parte 14 da porção de absorção. 9 ΕΡ 2 258 462/ΡΤ

Na extremidade inferior da secção da parte 14 o gás de combustão é desviado no sentido da seta S2 e atravessa a outra secção da parte 16 da porção de absorção seguindo de baixo para cima (seta S3) . Na secção da parte 16 estão, por sua vez, dispostos níveis de pulverização E2 com bicos de pulverização 18, em que aqui o contacto do gás de combustão e do agente de absorção se processa em contracorrente.

Na continuação do percurso o gás de combustão é conduzido através de um separador de gotículas de duas fases 17, para que apenas gás de combustão o mais seco possível possa passar no permutador de calor 20.

Na extremidade superior da parte 16 (saída do gás de combustão 30) o gás de combustão é, finalmente, conduzido através deste permutador de calor 20 para uma chaminé 32 e dali seja descarregado para a atmosfera.

Enquanto o gás de combustão arrefecido, antes da sua descarga para a atmosfera volta, por exemplo, a ser aquecido para 80°C, o gás de combustão da saída, em contacto com o agente de absorção e devido ao arrefecimento anterior no permutador de calor 20, apresenta uma temperatura significativamente reduzida em comparação com o estado da técnica sem permutador de calor. Devido a isso, o próprio agente de absorção é claramente menos aquecido antes de atingir um depósito inferior de líquido 40 na extremidade inferior da torre de depuração 10. A tubagem 50 que se prolonga numa parte à esquerda da torre de depuração 10 para uma parte à direita da torre de depuração 10, inclui o depósito inferior de líquido localizado entre as referidas partes.

Da esquerda (sentido da seta Wl) é feita a alimentação de água do mar limpa, de modo que na zona do depósito inferior de líquido 40 é possível um aumento do valor pH da água do mar consumida, por exemplo, de 4,5 para 6, antes da água do mar ser conduzida para um tanque de arejamento, o qual está indicado esquematicamente com o símbolo de referência 60. Aqui processa-se uma oxidação de componentes 10 ΕΡ 2 258 462/ΡΤ de sulfureto do líquido em sulfato, antes da água do mar ser reconduzida para o mar (seta W2). A instalação de acordo com o invento apresenta uma construção compacta. A mesma permite elevados tempos de permanência do gás de combustão na torre de depuração e, com isso, tempos de reacção elevados e valores de absorção favoráveis. A forma rectangular da secção transversal da torre de depuração pode continuar até aos alicerces. Isto dá à torre de depuração, globalmente, uma elevada estabilidade e possibilita de forma especialmente vantajosa, a ligação do depósito inferior de líquido a um sistema de canalização por debaixo da torre de depuração ou na zona inferior da torre de depuração.

Através da utilização de um permutador de calor é possível reduzir claramente a temperatura do gás de combustão a tratar, e com isto evitar um aquecimento indesejado do agente de absorção.

Lisboa, 2011-11-25

Claims (14)

1. ΕΡ 2 258 462/ΡΤ 1/3 REIVINDICAÇÕES 1 - Torre de depuração de um dispositivo de depuração de gás de combustão com as seguintes características: 1.1 - uma entrada para o gás de combustão (11) na torre de depuração (10), 1.2 - uma saida de gás de combustão (30) para fora da torre de depuração (10), 1.3 - a entrada de gás de combustão (11) e a saida de gás de combustão (30) que estão ligadas em comunicação de fluidos, 1.4 - uma porção de absorção de partes múltiplas para o gás de combustão entre a entrada de gás de combustão (11) e a saida de gás de combustão (30), em que 1.5-o gás de combustão é conduzido ao longo de, pelo menos, uma parte (14) da porção de absorção em co- corrente com o agente de absorção alimentado e ao longo de, pelo menos, uma outra parte (16) da porção de absorção em contracorrente com um agente de absorção alimentado, 1.6 - pelo menos um permutador de calor (20) para transferência de calor entre o gás de combustão de alimentação da torre de depuração (10) e o gás de combustão evacuado da torre de depuração (10).
2. 2 - Torre de depuração de acordo com a reivindicação 1, em que a entrada de gás de combustão (11), a saida de gás de combustão (30) ou ambas estão dispostas na extremidade superior da torre de depuração (10).
3. 3 - Torre de depuração de acordo com a reivindicação 1, em que o permutador de calor (20) está disposto na extremidade superior da torre de depuração (10). ΕΡ 2 258 462/ΡΤ 2/3
4. 4 - Torre de depuração de acordo com a reivindicação 1, em que o permutador de calor (20) liga a entrada de gás de combustão (11) com a saída de gás de combustão (30).
5. 5 - Torre de depuração de acordo com a reivindicação 1, em que estão dispostos bicos de pulverização (18) para alimentação do agente de absorção ao longo da porção de absorção.
6. 6 - Torre de depuração de acordo com a reivindicação 1, em que, pelo menos, duas partes (14, 16) da porção de absorção se prolongam paralelas entre si.
7. 7 - Torre de depuração de acordo com a reivindicação 1, em que uma das partes (14) da porção de absorção se prolonga para baixo na vertical a partir do permutador de calor (20) e a parte adicional (16) se prolonga verticalmente para cima para o permutador de calor (20).
8. 8 - Torre de depuração de acordo com a reivindicação 1, que tem um depósito inferior de líquido (40) para o agente de absorção disposto por debaixo da porção de absorção (14, 16).
9. 9 - Torre de depuração de acordo com a reivindicação 8, em que, pelo menos, as duas partes (14, 16) da porção de absorção estão ligadas para formar um escoamento através de um espaço formado por cima do depósito inferior de líquido.
10. 10 - Torre de depuração de acordo com a reivindicação 8, cujo depósito inferior de líquido (40) está disposto ao longo de uma tubagem para líquidos (50).
11. 11 - Torre de depuração de acordo com a reivindicação 1, com uma secção transversal, essencialmente, horizontal rectangular.
12. 12 - Torre de depuração de acordo com a reivindicação 1, cuja porção de absorção (14, 16) apresenta, pelo menos, em corte, uma secção transversal horizontal rectangular.
13. 13 - Torre de depuração de acordo com a reivindicação 1, que tem um separador de gotículas (17). ΕΡ 2 258 462/ΡΤ 3/3
14. 14 - Torre de depuração de acordo com a reivindicação 13, cujo separador de goticulas (17) está disposto em ligação de fluidos na extremidade da porção de absorção (16), que funciona em contracorrente. Lisboa, 2011-11-25