WO2014059494A1 - Sistema para lavagem de gases tóxicos e/ou particulados - Google Patents

Sistema para lavagem de gases tóxicos e/ou particulados Download PDF

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Jeanlis Brito ZANATTA
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Definitions

  • the present invention describes a system for flushing toxic and / or particulate gases. More specifically, it comprises a system provided with a suction valve that generates negative pressure as a result of the passage of the absorbent liquid, causing the capture and introduction of toxic and / or particulate gases into the liquid itself, inside the valve, causing it to occur. maximum contact between the gaseous and liquid phases, together with the turbulence caused by the dragging of the gases by the absorbent liquid.
  • Toxic and / or particulate gas scrubbing equipment promotes low emission of pollutants by treating the gases.
  • the gas removal is based on the principle of mass transfer, where the gaseous molecules of the air flow are transferred to a washing liquid.
  • the prior art describes various gas scrubbing equipment, such as document PI0804742-1 which describes a contaminated gas scrubbing system of various origins, both organic and inorganic in nature, including gases produced in the combustion and pyrolysis processes, said a system comprising a multistage turbo-progressive modular scrubber for scrubbing, a scrubbing solution injection system in said scrubber, a used scrubbing solution collection system and a low temperature condenser heat exchanger system volatile gases that will be sent to the washing system.
  • document PI0804742-1 which describes a contaminated gas scrubbing system of various origins, both organic and inorganic in nature, including gases produced in the combustion and pyrolysis processes, said a system comprising a multistage turbo-progressive modular scrubber for scrubbing, a scrubbing solution injection system in said scrubber, a used scrubbing solution collection system and a low temperature condenser heat exchanger system volatile gases that will be sent to the washing system.
  • Document PI0711726-4 describes an anti-pollutant scrubber, heat reducer, and pollutant cooler system that features a pickup dome, coil, air injectors, scrubber box, primary settling box, secondary settling box, and radiator , all interconnected by pipes and / or hoses, which eliminates harmful gases and soot through baths and thermal shocks.
  • Document PI0705256-1 describes a gas scrubber combined with closed-loop biological treatment of scrubbing water, said scrubbing equipment provided with multi-layer nebulizer nozzles on the inside of a vertical tower for forming droplets and mist precipitates on a plurality of concentric conical rings arranged on the inner wall of the tower between the impact ranges of the nebulizers, causing the formation of successive cascades, increasing the residence time of the fluid in the tower, a factor that promotes a better washing of the gases, while also ensuring strong aeration and consequent absorption of oxygen by the flushing fluid.
  • Document PI0400965-7 describes an improvement in an industrial air and gas cyclonic scrubber that features a double cone cyclone and side spray nozzles mounted on a scrubbing water collection box with a pumping and particulate separation system contained in water. wherein the second cone works partially submerged, forming a hydraulic seal, having an exhaust fan located in the upper portion which causes the equipment to work in depression.
  • Document MU8902918-6 describes a gas and particulate washer that provides for the forced injection of gases or particulates into water by suction turbines.
  • the scrubbers used for the removal of toxic and / or particulate gases have large vertical towers with numerous nebulizer nozzles to achieve the residual emission levels of contaminants required by environmental agencies, with high cost of disposal. to the detriment of acceptable contaminant removal efficiency, which limits use in various segments.
  • such equipment utilizes mist-curtain washing mechanisms from different types of absorbent liquid products.
  • Such a curtain is formed by a set of droplets that are produced by numerous nebulizer nozzles, distributed inside the washer's vertical towers.
  • the shock between toxic and / or particulate gases with the droplets occurs by the effect of inertial impaction between them, ie the larger the size and the relative particle-droplet velocity, the greater the number of collisions and the collection efficiency.
  • the maximum efficiency in the removal of toxic and / or particulate gases is achieved by observing the reaction rate parameters between the absorbent liquid and the toxic and / or particulate gases. contact time between droplets and toxic and / or particulate gases, the concentration of the absorbing liquid medium and the mass transfer coefficient.
  • a system for Toxic and particulate gas flushing which enhances the effectiveness of the parameters regarding the reaction rate between the absorbent liquid and the toxic and / or particulate gases, the contact time between the droplets and the toxic and / or particulate gases at the concentration of the medium.
  • absorbing liquid and the mass transfer coefficient by means of a suction valve that generates negative pressure as a function of the passage of the absorbing liquid, causing the capture and introduction of toxic and / or particulate gases into the liquid itself, causing it to occur. maximum contact between the gaseous and liquid phases, together with the turbulence caused by the dragging of the gases by the liquid.
  • system object of the present invention comprises a compact and low cost structure with high removal efficiency of toxic and / or particulate gases.
  • the invention provides a toxic and / or particulate gas scrubbing system having a suction valve that generates negative pressure as a result of the passage of the absorbent liquid, with the introduction of toxic and / or particulate gases into the valve containing the absorbent liquid, optimizing contact between the gaseous and liquid phases.
  • the invention provides a toxic and / or particulate gas scrubbing system which eliminates the use of nebulizer devices for producing droplets from the absorbent liquid medium to collide with toxic and / or particulate gases.
  • the invention provides a system for flushing toxic and / or particulate gases with greater efficiency of removal of toxic and / or particulate gases when compared to state equipment. as it maximizes the contact time between toxic and / or particulate gases with the absorbent liquid, the concentration level of the absorbent medium in relation to the toxic and / or particulate gases and, above all, the transfer coefficient of mass, promoted by the dissolution of all toxic and / or particulate gases in the absorbent liquid medium.
  • the invention provides a system for flushing toxic and / or particulate gases that brings the process of dissolving toxic and / or particulate gases into an absorbing liquid medium to the maximum condition.
  • the invention provides a system for flushing toxic and / or particulate gases which, by promoting the suction of toxic gases by the valve and causing them to be absorbed by the flow of the absorbent liquid, triggers a reduction in the temperature of the toxic gases, reducing the volume and the kinetic energy of its molecules, which causes a decrease in the velocity of the particles that eventually facilitates the shock between them, thus providing their condensation.
  • the invention provides a toxic and / or particulate gas scrubbing system which has a high ability to cause the condensation of toxic gases, even at levels that present critical temperature conditions and high concentration of polluting agents.
  • Figure 1 shows the schematic representation of the system for flushing toxic and / or particulate gases.
  • FIG. 1 shows details of the suction valve.
  • the toxic and / or particulate gas scrubbing system comprises three gas treatment stages, one stage A which optimizes the contact between the gas and liquid phases, a stage B where turbulence is generated due to of gas entrainment by the absorbent liquid by forcibly injecting the gaseous and liquid mixture into the absorbent liquid itself, maximizing the mass transfer process of the toxic and particulate agents contained in the gases to the absorbent, and a C stage where they are eliminated. the odorous particles.
  • the toxic and / or particulate gas flushing system comprises a settling reservoir (10) where the absorbent liquid is stored, said reservoir (10) which has a connection to a piping where a hydraulic pump (20) is installed which upon being actuated suctioning the absorbent liquid towards a suction valve (30) through specific piping.
  • the suction valve (30) has a first chamber (31) provided with an outlet with a passage restricting element (31) which directs the absorbent liquid into a second chamber (32) downstream. speed increase caused by flow restriction.
  • the second chamber (32) has an inlet (33) transverse to the flow of absorbent liquid that provides ingress of toxic gases and / or particulates.
  • Toxic and / or particulate gases are sucked in by the absorbent liquid agent and enter a waste pipe (40) where a swirling effect is generated between the absorbent liquid and the toxic and / or particulate gases in order to maximize the process of disposal. mass transfer of the toxic and particulate agents contained in the gases to the absorbing agent over the entire length of the waste pipe (40).
  • a reactive reservoir (50) interconnected with the settling reservoir (10) receives with high pressure the solution containing the toxic and / or particulate gases and the absorbent liquid through the waste pipe (40), said reactive reservoir (50) which stores a given volume of absorbent liquid which then receives an additional volume of absorbent liquid and toxic and / or particulate gases that enters the liquid deposited in the reservoir (50) and dissipates into tiny bubbles within the reactive reservoir (50).
  • Toxic and / or particulate gas scrubbing system maximizes contact time and concentration level between toxic and / or particulate gases and absorbent liquid and the mass transfer coefficient promoted by the dissolution of all toxic and / or particulate gases. or particulates in the absorbent liquid medium.
  • Toxic and / or particulate gases are trapped in the liquid medium after running through the disposal pipeline (40) and diluted in the absorbent liquid stored in the reactive reservoir (50).
  • the reactive reservoir (50) has a filtration tubing (60) in the uppermost portion provided with a centrifugal exhaust (70) which causes the suction of the residual gas flow, now with minimal concentration of polluting agents.
  • the flow of aspirated gas through the hood (70) passes through a filter element (80) in order to eliminate odorous particles and is released into the atmosphere.
  • the filter element 80 has activated carbon.

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Abstract

Patente de invenção onde é descrito um sistema para lavagem de gases tóxicos e/ou particulados provido de uma válvula de sucção (30) que gera pressão negativa em função da passagem do líquido absorvente, provocando a captação e introdução dos gases tóxicos e/ou particulados para o interior do próprio líquido, fazendo com que ocorra máximo contato entre as fases gasosas e líquidas, juntamente com a turbulência provocada por conta do arraste dos gases pelo líquido absorvente, seguida da eliminação das partículas odoríferas através de um exaustor centrífugo (70).

Description

"SISTEMA PARA LAVAGEM DE GASES TÓXICOS E/OU
PARTICULADOS"
CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção descreve um sistema para lavagem de gases tóxicos e/ou particulados. Mais especificamente compreende um sistema provido de uma válvula de sucção que gera pressão negativa em função da passagem do líquido absorvente, provocando a captação e introdução dos gases tóxicos e/ou particulados para o interior do próprio líquido, dentro da válvula, fazendo com que ocorra máximo contato entre as fases gasosas e líquidas, juntamente com a turbulência provocada por conta do arraste dos gases pelo líquido absorvente.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Os equipamentos para lavagem de gases tóxicos e/ou particulados promovem a baixa emissão de poluentes mediante o tratamento dos gases.
Nestes equipamentos, a remoção dos gases é baseada no princípio de transferência de massa, onde as moléculas gasosas do fluxo de ar são transferidas para um líquido de lavagem.
O estado da técnica descreve diversos equipamentos lavadores de gás, tal como o documento PI0804742-1 que descreve um sistema de lavação de gases contaminados de diversas origens, tanto de natureza orgânica como inorgânica, incluindo os gases produzidos nos processos de combustão e pirólise, dito sistema compreendendo um lavador modular turbo-progressivo multiestágio para a lavação dos gases, um sistema de injeção de solução de lavação no dito lavador, um sistema de coleta de solução de lavação usàda e um sistema com trocador de calor operando a baixa temperatura para condensação dos voláteis dos gases que serão encaminhados para o sistema de lavação.
O documento PI0711726-4 descreve um sistema antipoluente lavador de gases, redutor de calor e resfriador de poluentes que apresenta uma cúpula de captação, serpentina, injetores de ar, caixa de sistema de lavagem, caixa de decantação primária, caixa de decantação secundária e radiador, todos interligados por tubos e/ou mangueiras, que elimina gases e fuligem nocivos através de banhos e choques térmicos.
O documento PI0705256-1 descreve um equipamento lavador de gases combinado com tratamento biológico em circuito fechado da água de lavagem, dito equipamento de lavagem provido de bicos nebulizadores dispostos em múltiplas camadas na parte interna de uma torre verticalizada para formação de gotículas e névoa que se precipita sobre uma pluralidade de anéis cónicos concêntricos dispostos na parede interna da torre entre as faixas de impacto dos nebulizadores, provocando a formação de sucessivas cascatas, aumentando o tempo de permanência do fluido na torre, fator que promove uma melhor lavagem dos gases, garantindo ainda uma forte aeração e consequente absorção de oxigénio pelo fluido de lavagem.
O documento PI0400965-7 descreve um aperfeiçoamento em lavador ciclônico de ar e gases industriais que apresenta um ciclone com duplo cone e bicos pulverizadores laterais, montado sobre uma caixa de coleta de água de lavagem com um sistema de bombeamento e separação das partículas contidas na água, em que o segundo cone trabalha parcialmente mergulhado, formando um selo hidráulico, possuindo um exaustor localizado na porção superior que faz o equipamento trabalhar em depressão. O documento MU8902918-6 descreve um lavador de gases e particulados que provê a injeção forçada de gases ou de particulados em água mediante turbinas de sucção.
Conforme apresentado no estado da técnica, os lavadores de gases utilizados para a remoção dos gases tóxicos e/ou particulados apresentam grandes torres verticais dotadas de inúmeros bicos nebulizadores para alcançar os índices de emissão residual de agentes contaminantes exigidos pelos órgãos ambientais, com elevado custo de fabricação em detrimento de uma aceitável eficiência de remoção dos agentes contaminantes, o que limita a utilização em diversos segmentos. Ainda, ditos equipamentos utilizam mecanismos de lavagem por meio de cortinas de névoas, provenientes de diferentes tipos de produtos líquidos absorvente. Tal cortina é formada por um conjunto de gotículas que são produzidas por inúmeros bicos nebulizadores, distribuídos no interior de torres verticalizadas do lavador. O choque entre os gases tóxicos e/ou particulados com as gotículas (princípio da absorção) ocorre pelo efeito da impactação inercial entre eles, ou seja, quanto maior o tamanho e a velocidade relativa partícula-gotícula, maior é o número de colisões e a eficiência da coleta.
No entanto, no comportamento físico/químico do processo de absorção, a máxima eficiência na remoção dos gases tóxicos e/ou particulados é alcançada quando observados os parâmetros relativos à velocidade de reação entre o líquido absorvente e os gases tóxicos e/ou particulados, ao tempo de contato entre as gotículas e os gases tóxicos e/ou particulados, à concentração do meio líquido absorvente e ao coeficiente de transferência de massa.
Dessa forma, é objeto da presente invenção um sistema para lavagem de gases tóxicos e particuiados que potencializa a eficácia dos parâmetros relativos à velocidade de reação entre o líquido absorvente e os gases tóxicos e/ou particuiados, ao tempo de contato entre as gotículas e os gases tóxicos e/ou particuiados, à concentração do meio líquido absorvente e ao coeficiente de transferência de massa, mediante uma válvula de sucção que gera pressão negativa em função da passagem do líquido absorvente, provocando a captação e introdução dos gases tóxicos e/ou particuiados para o interior do próprio líquido, fazendo com que ocorra máximo contato entre as fases gasosa e líquida, juntamente com a turbulência provocada por conta do arraste dos gases pelo líquido.
Adicionalmente, o sistema objeto da presente invenção compreende uma estrutura compacta e de baixo custo, com elevada eficiência de remoção dos gases tóxicos e/ou particuiados.
SUMÁRIO
A invenção provê um sistema para lavagem de gases tóxicos e/ou particuiados dotada de uma válvula de sucção que gera pressão negativa em função da passagem do líquido absorvente, com a introdução dos gases tóxicos e/ou particuiados para o interior da válvula que contém o líquido absorvente, otimizando o contato entre as fases gasosas e líquidas.
A invenção provê um sistema para lavagem de gases tóxicos e/ou particuiados que elimina o uso de dispositivos nebulizadores para produção de gotículas do meio líquido absorvente, com objetivo de provocar colisões com os gases tóxicos e/ou particuiados.
A invenção provê um sistema para lavagem de gases tóxicos e/ou particuiados com maior eficiência de remoção dos gases tóxicos e/ou particuiados quando comparado com os equipamentos do estado da técnica, na medida em que maximiza o tempo de contato entre os gases tóxicos e/ou particulados com o líquido absorvente, o nível de concentração do meio absorvente em relação aos gases tóxicos e/ou particulados e, sobretudo, o coeficiente de transferência de massa, promovida pela dissolução de todos os gases tóxicos e/ou particulados no meio líquido absorvente.
A invenção provê um sistema para lavagem de gases tóxicos e/ou particulados que eleva à condição máxima o processo de dissolução dos gases tóxicos e/ou particulados em um meio líquido absorvente.
A invenção provê um sistema para lavagem de gases tóxicos e/ou particulados que, ao promover a sucção dos gases tóxicos pela válvula, fazendo com os mesmos sejam absorvidos pelo fluxo do líquido absorvente, é desencadeada uma redução da temperatura dos gases tóxicos, reduzindo o volume e a energia cinética de suas moléculas, o que provoca a diminuição na velocidade das partículas que acaba por facilitar o choque entre elas, proporcionando, consequentemente, a sua condensação.
A invenção provê um sistema para lavagem de gases tóxicos e/ou particulados que apresenta elevada capacidade de provocar a condensação dos gases tóxicos, mesmo em níveis que apresentam condições críticas de temperatura e alta concentração de agentes poluidores.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
A figura 1 apresenta a representação esquemática do sistema para lavagem de gases tóxicos e/ou particulados.
A figura 2 apresenta detalhamento da válvula de sucção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO O sistema para lavagem de gases tóxicos e/ou particulados, objeto da presente invenção, compreende três estágios de tratamento dos gases, sendo um estágio A que otimiza o contato entre as fases gasosas e líquidas, um estágio B onde é gerada turbulência provocada por conta do arraste dos gases pelo líquido absorvente com a injeção forçada da mistura gasosa e líquida para o interior do próprio líquido absorvente, maximizando o processo de transferência de massa dos agentes tóxicos e particulados contidos nos gasespara o agente absorvente, e um estágio C onde são eliminadas as partículas odoríferas.
O sistema para lavagem de gases tóxicos e/ou particulados compreende um reservatório de decantação (10) onde o líquido absorvente é armazenado, dito reservatório (10) que apresenta uma conexão com uma tubulação onde é instalada uma bomba hidráulica (20) que ao ser acionada passa a succionar o líquido absorvente em direção a uma válvula de sucção (30) através de tubulação específica.
Conforme apresentado na figura 2, a válvula de sucção (30) apresenta uma primeira câmara (31 ) provida de uma saída com um elemento de restrição de passagem (31 ) que encaminha o líquido absorvente para uma segunda câmara (32) no sentido jusante com aumento de velocidade provocado pela restrição de passagem do fluxo. A segunda câmara (32) apresenta uma entrada (33) transversal ao fluxo do líquido absorvente que provê o ingresso dos gases e/ou particulados tóxicos. Desta forma, no momento em que o líquido absorvente é ejetado do elemento de restrição de passagem (311) em direção à segunda câmara(32), é gerado o arraste do ar existente na segunda câmara (32), provocando uma pressão negativa capaz de realizar a sucção dos gases tóxicos e/ou particulados que ingressam pela entrada transversal (33).
Os gases tóxicos e/ou particulados são sugados pelo agente líquido absorvente e ingressam em uma tubulação de descarte (40) onde é gerado um efeito de turbilhamento entre o líquido absorvente e os gases tóxicos e/ou particulados, de forma a maximizar o processo de transferência de massa dos agentes tóxicos e particulados contidos nos gases para o agente absorvente durante todo o comprimento da tubulação de descarte (40).
Um reservatório reativo (50) interligado ao reservatório de decantação (10) recebe com alta pressão a solução contendo os gases tóxicos e/ou particulados e o líquido absorvente através da tubulação de descarte (40), dito reservatório reativo (50) que armazena um dado volume de líquido absorvente que então recebe um volume adicional de líquido absorvente e gases tóxicos e/ou particulados que penetra no líquido depositado no reservatório (50) e se dissipa em minúsculas bolhas dentro do reservatório reativo (50).
O sistema para lavagem de gases tóxicos e/ou particulados maximiza o tempo de contato e o nível de concentração entre os gases tóxicos e/ou particulados e o líquido absorvente e o coeficiente de transferência de massa promovido pela dissolução de todos os gases tóxicos e/ou particulados no meio líquido absorvente.
Os gases tóxicos e/ou particulados ficam retidos no meio líquido após percorrida toda a tubulação de descarte (40) e se diluem no líquido absorvente armazenado no reservatório reativo (50).
O reservatório reativo (50) apresenta uma tubulação de filtração (60) na porção extrema superior dotada de um exaustor centrífugo (70) que provoca a sucção do fluxo de gás residual, agora com mínima concentração de agentes poluidores. O fluxo de gás aspirado pelo exaustor (70) passa por um elemento filtrante (80) com o objetivo de serem eliminadas as partículas odoríferas, sendo liberado para a atmosfera.
Preferentemente, o elemento filtrante (80) apresenta carvão ativado.

Claims

REIVINDICAÇÕES
SISTEMA PARA LAVAGEM DE GASES TÓXICOS E/OU PARTICULADOS caracterizado por compreender:
a) um reservatório de decantação (10) onde o líquido absorvente é armazenado, dito reservatório (10) que apresenta uma saída provida de tubulação;
b) uma bomba hidráulica (20) que promove a sucção do líquido absorvente do reservatório de decantação (10) em direção à válvula de sucção (30) através de tubulação específica;
c) uma válvula de sucção (30) dotada de uma primeira câmara
(31 ) que recebe o líquido absorvente succionado pela bomba hidráulica (20), dita primeira câmara (31 ) provida de uma saída com um elemento de restrição de passagem (31 1) que encaminha o líquido absorvente para uma segunda câmara
(32) no sentido jusante, dita segunda câmara (32) que apresenta uma entrada (33) transversal ao fluxo do líquido absorvente para ingresso dos gases ou particulados tóxicos; d) uma tubulação de descarte (40) conectada à saída da segunda câmara (32) da válvula de sucção (30), dita tubulação de descarte (40) que encaminha a mistura do líquido absorvente e gases tóxicos e/ou particulados para um reservatório reativo (50);
e) um reservatório reativo (50) interligado ao reservatório de decantação (10), dito reservatório reativo (50) que armazena um dado volume de líquido absorvente e recebe a solução contendo os gases tóxicos e/ou particulados e o líquido absorvente através da tubulação de descarte (40);
f) uma tubulação de filtração (60) disposta na porção extrema superior do reservatório reativo (50) dotada de um exaustor centrífugo (70) que provoca a sucção do fluxo de gás residual que passa por um elemento filtrante (80) para liberação na atmosfera.
SISTEMA PARA LAVAGEM DE GASES TÓXICOS E/OU PARTICULADOS, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de preferentemente o elemento filtrante (80) apresentar carvão ativado.
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