BR112015030657B1

BR112015030657B1 - Método e dispositivo para tratamento de gás pela injeção de um composto em pó e de uma fase aquosa

Info

Publication number: BR112015030657B1
Application number: BR112015030657-8A
Authority: BR
Inventors: Xavier Pettiau; Olivier Nyssen; Alain Brasseur; Alain Laudet
Original assignee: S.A. Lhoist Recherche Et Developpement
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2021-08-31
Also published as: JP6059828B2; AU2014301338B2; CA2913240A1; JP2016530981A; US20160129394A1; BE1021596B9; EP3013459B1; BE1021596B1; WO2014206880A1; AU2014301338A1; DK3013459T3; ES2615804T3; ZA201509110B; PT3013459T; CA2913240C; CL2015003573A1; SG11201510356TA; BR112015030657A2; FR3007297A1; MY164819A

Abstract

método e dispositivo para tratamento de gás pela injeção de um composto em pó. a invenção se refere a um método para o tratamento de um gás compreendendo as seguintes etapas: injeção de um composto em pó para dentro da linha de gás, injeção de uma fase aquosa como gotas no interior da dita linha, capturando poluentes dos gases, e a recuperação do dito composto em pó separadamente. a etapa de injeção de uma fase aquosa na forma de gotas é feita de modo a umedecer as partículas de composto em pó na linha de gás, quando eles são injetados.

Description

[001] A presente Invenção se refere a um método para o tratamento de gases com uma direção de fluxo predeterminada em um duto de gás que compreende como etapas a) injetar um composto em pó para dentro do duto de gás a um ponto de injeção de um composto em pó, através de uma tubulação de injeção do composto em pó, a referida tubulação de injeção tendo uma face externa e uma face interna dispostas de modo a estar em contato com o referido composto em pó, de modo a permitir a formação de uma nuvem ou fluxo de partículas do composto em pó no referido duto de gás, b) injetar fase aquosa em gotas líquida monofásica dentro do referido duto de gás, c) capturar contaminantes dos gases com o dito composto em pó, e d) recuperar separadamente o dito composto em pó rico em contaminantes e os gases pobres em contaminantes.

[002] Tipicamente, o tratamento de gases, particularmente gases de combustão, exige a redução dos gases ácidos, particularmente HCl, SO2 e/ou HF, tal redução pode ser realizada sob condições secas, através da injeção de uma substância, frequentemente mineral, seca e em pó em um fluxo de gases de combustão ou através de um filtro de leito compreendendo partículas sólidas que pode ser fixo ou em movimento. Neste caso, o composto em pó compreende, geralmente, um composto de cálcio e magnésio, particularmente, cal, preferivelmente cal apagada ou hidratada ou um composto de sódio como um carbonato ou bicarbonato de sódio. Outros compostos minerais também podem ser usados, notavelmente aqueles usados para reduzir as dioxinas, furanos e/ou metais pesados, incluindo o mercúrio, como por exemplo, aqueles com base em silicatos em camadas, tais como sepiolita ou aloisita ou semelhantes.

[003] A presente invenção é mais particularmente dirigida a métodos para a redução dos gases ácidos nos gases, particularmente em gases de combustão, pela injeção de um produto em pó que tem capacidade de capturar contaminantes ácidos no fluxo de gás, a fim de melhorar os rendimentos de redução dos componentes do gás ácido dos gases tratados.

[004] Mais particularmente um tratamento destes gases de combustão com pó de cal hidratada é conhecido, melhorado pelo uso de cal hidratada umidificada, ao invés de pó de cal hidratada eca. Com efeito, a absorção dos contaminantes da fase gasosa pelas partículas da fase sólida é melhorada pela presença de água. Por vezes, um tal tratamento de gases de combustão é descrito como um método semisseco. Um método de uso de cal hidratada e água também é conhecido, em que o leite de cal é injetado no fluxo de gases de combustão. Infelizmente, a injeção de leite de cal pressupõe a aplicação de meios específicos (turbinas de dispersão, bomba de circulação), o que consume energia e sujeito ao desgaste e à erosão e pode conduzir a problemas de entupimento. Os documentos CN 2011 68568, e JP 10-216 572 cada um propõe uma alternativa destinada a resolver os problemas de entupimento, fazendo a suspensão do leite de cal IN SITU durante a injeção. Para este efeito, é usada uma lança constituída por dois tubos concêntricos, ou seja, um tubo interno e um tubo externo. A água é injetada através do tubo interno, enquanto a cal hidratada é injetada através do tubo externo. De acordo com CN 2011 68568, a posição do tubo interno pode ser ajustada em relação à posição do tubo externo e, consequentemente, é possível ter um tubo interno para a água, tendo um orifício de saída saliente ou recuado, ou mais ao mesmo nível com respeito a um orifício de saída de cal hidratada do tubo externo.

[005] De acordo com estes documentos, o desenho das lanças de pulverização impõe que o tubo de projeção de água esteja no interior do tubo de projeção de pó de cal hidratada. Consequentemente, o resultado disto é que a cal pulverizada encontra um obstáculo no interior do tubo externo de pulverização que situa no tubo interno que se projeta para a água. Desta forma, a cal hidratada entra em contato com a superfície geralmente metálica e fria do tubo interno, em que a cal tende a ser obstruído.

[006] Além disso, de acordo com estes documentos, o nível de umidade da cal hidratada induz uma proporção em massa de água/cal de 5 para 6, a fim de formar uma suspensão IN SITU. Esta suspensão efetivamente proporciona um efeito prejudicial auxiliar para o tratamento dos gases de combustão, em que o gás é resfriado, ainda mais significativamente, após a injeção da cal hidratada. Isto pressupõe a disponibilidade suficiente de gases quentes de combustão, de modo a ser eficaz para a despoluição; no entanto, isto não é procurado hoje, enquanto os industriais têm uma tendência cada vez mais acentuada de melhor recuperação n o calor dos gases de combustão, por razões econômicas e ambientais.

[007] Além disso, quando a cal hidratada entra em contato com uma superfície fria, como é o caso da superfície do tubo interno para projetar água destes documentos, a condensação ocorre no interior do tubo de projeção de cal hidratada, o qual também tem o resultado de promover o entupimento do tubo de projeção e assim perturbar injeção de cal para o fluxo de gases de combustão.

[008] Finalmente, uma proporção em massa de água/cal tão elevada como o acima mencionado assume uma grande disponibilidade e consumo de água.

[009] Um dispositivo para a injeção de cal em gases de combustão, também é conhecido, em que a tubulação de injeção de pó ou cal hidratada se encontra rodeado por uma tubulação concêntrica externa através da qual o gás é injetado (cf. US 2012/0251423).

[010] O objeto da presente invenção consiste em ultrapassar os inconvenientes do estado da técnica, proporcionando um método que permite o tratamento de gases, particularmente dos gases de combustão, com um composto em pó, de preferência, composto mineral, particularmente, cal hidratada, durante o qual o risco de entupimento é significativamente reduzido e o consumo de água é minimizado e isso sem resfriar substancialmente os gases, e permitindo, assim, que não impeçam a recuperação do calor provenientes destes gases sendo tratados.

[011] A fim de resolver este problema, de acordo com a invenção é fornecido um método, tal como indicado no início, caracterizado por a dita etapa de injeção de uma fase aquosa líquida monofásica, na forma de gotas, é realizada no interior do dito duto de gás na dita nuvem ou fluxo de partículas do composto em pó, de modo a umidificar estas partículas do composto em pó no interior do duto de gás, durante a sua injeção, de acordo com uma proporção em peso entre a fase aquosa líquida monofásica injetada na forma de gotas e o composto em pó injetado, maior do que ou igual a 0,05 e menor que ou igual a 1,2, a dita etapa de injeção de uma fase aquosa líquida monofásica ser efetuada através de pelo menos uma tubulação de injeção de fase aquosa líquida monofásica localizada em um espaço periférico localizado em torno da dita face externa e que tem uma cobertura externa em que o método compreende ainda o isolamento da dita face externa pela pelo menos uma camada de isolamento posicionada no dito espaço periférico.

[012] De acordo com a presente invenção, a umidificação do composto em pó é realizada no ponto de injeção do composto em pó, no duto de gás/fluxo a ser tratado. Desta forma, as partículas do composto mineral e as fase aquosa como gotas coexistem bastante de forma local, e o composto em pó é umidificado IN SITU e de uma forma controlada.

[013] Na nuvem de fase aquosa como gotas e de partículas do composto em pó injetado de acordo com a relação de peso acima mencionada da fase aquosa como gotas para o composto em pó, uma camada de fase aquosa como gotas é assim gerada na superfície das partículas do composto em pó e facilita a transferência dos contaminantes a serem reduzidos, particularmente contaminantes ácidos, à fase sólida, do composto em pó. A camada de fase aquosa como gotas é obtida por meio de co-injeção controlada de partículas do composto em pó e da fase aquosa de acordo com a dita relação de peso e a umidificação IN SITU do composto em pó evita o problema recorrente de entupimento das lanças de injeção do composto em pó, em especial para a cal hidratada umidificada.

[014] Mais especificamente, a fase aquosa é injetada em uma estreita proximidade em relação ao ponto de injeção de um composto em pó.

[015] Por “estreita proximidade”, deve ser entendido, no sentido da presente invenção, que a distância entre o ponto de injeção da fase aquosa e o ponto de injeção do composto em pó é menor que ou igual ao diâmetro do ponto de injeção ou tubulação para injeção de um composto em pó, particularmente menor que ou igual ao raio.

[016] Vantajosamente, o composto em pó é um composto mineral. Ele pode compreender um composto de cálcio e magnésio, particularmente, cal, preferivelmente cal apagada ou hidratada. Em uma modalidade particular, o composto mineral é selecionado de entre os usados para reduzir as dioxinas, furanos e/ou metais pesados, incluindo o mercúrio, como por exemplo, os baseados em sepiolita ou aloisita ou semelhantes. O composto em pó usado pode também ser orgânico, particularmente carbonáceo, particularmente do tipo carvão ativado ou coque de lignita. O composto em pó pode também ser uma mistura destes compostos.

[017] De um modo preferido, a fase aquosa é água líquida ou uma solução aquosa de um composto alcalino selecionado de entre o grupo consistido de hidróxidos, carbonatos, bicarbonatos, carbonatos de hidrogênio, nitratos, fosfatos, persulfatos e monocarboxilatos de um metal alcalino, particularmente de sódio, de potássio e/ou de lítio, e suas misturas, ou uma solução aquosa de um composto à base de amoníaco ou ureia, tais como sais de amônia, ou uma solução aquosa de um composto à base de haletos de metais alcalinos ou alcalino-terrosos ou de amônia, particularmente, sobre um cloreto e/ou brometo, particularmente sódio, potássio, cálcio ou magnésio. Além disso, a fase aquosa pode também conter ácidos orgânicos, particularmente, ácidos difuncionais (ácidos dibásicos) ou não.

[018] Em qualquer caso, a fase aquosa é essencialmente monofásica. Em outras palavras, a fase aquosa consiste essencialmente de um líquido, particularmente água líquida.

[019] Vantajosamente, a temperatura da fase aquosa antes da injeção para dentro do dito duto de gás de combustão é menor que a 100 °C, de preferência, menor que a 40 °C, particularmente menor que a 30 °C, mais particularmente menor que a 20 °C.

[020] De acordo com uma modalidade particular, a etapa de injeção de uma fase aquosa é realizada em estreita proximidade a jusante do dito ponto de injeção do composto em pó em relação à dita predeterminada direção do fluxo dos gases no dito duto de gás.

[021] Em termos “em estreita proximidade a jusante” do ponto de injeção do composto em pó, deve ser entendido no sentido da presente invenção, que, relativamente à direção do fluxo dos gases, as gotas de fase aquosa são pulverizadas apenas depois de o composto em pó. O composto em pó injetado, consequentemente, primeiramente encontra os gases e imediatamente após as gotas formadas na fase aquosa, a qual, consequentemente, permite a umidificação do composto em pó e não dos gases sendo tratados.

[022] Em uma outra modalidade particular, a etapa de injeção de uma fase aquosa é realizada em estreita proximidade a montante do dito ponto de injeção do composto mineral em relação à dita direção predeterminada do fluxo dos gases de combustão no dito duto de gás de combustão.

[023] Vantajosamente, a dita etapa de injeção de um composto em pó é realizada no duto de gás de acordo com uma direção de injeção, que forma um ângulo de 90 a 150 graus, de preferência, menor que ou igual a 145 graus, preferencialmente menor que ou igual a 140 graus e particularmente menor que ou igual a 135 graus, relativamente à direção predeterminada do fluxo dos gases.

[024] Em uma modalidade particular, as ditas fase aquosa como gotas têm um tamanho médio de gota compreendido entre 500 e 5.000 μm, de preferência, de 500 a 5.000 μm, dependendo das condições de injeção.

[025] Preferencialmente, o dito composto em pó, em particular, pó de cal hidratada, tem um tamanho médio de partícula D50 menor que a 80 μm, vantajosamente menor que 50 μm, preferivelmente menor que a 35 μm, preferivelmente menor que a 25 μm e particularmente menor que ou igual a 10 μm, em particular, menor que ou igual a 8 μm.

[026] É entendido que o composto em pó pode ser um composto mineral em pó co-injetado com um outro composto em pó, notadamente um composto carbonáceo, em particular, do tipo carvão ativado ou coque de lignita.

[027] Mais particularmente, de acordo com o método da presente invenção é previsto que o dito composto em pó, em particular, cal hidratada, tem antes de ser injetado para dentro do dito duto de gás, uma umidade (teor em massa de água) compreendido entre 0,2 e 10 %, em particular, entre 0,5 e 4 %, de preferência, menor que 2 %, em particular, menor que 1,5 %.

[028] Com efeito, quando o teor de água livre do composto em pó é maior que 10 %, os problemas de execução ocorrem. Em particular, quando o composto em pó é cal apagada (hidratada), se este teor de água livre é maior do que 2 %, 4 %, respectivamente, se torna difícil, respectivamente muito difícil lidar com ele (problemas de fluxo, incrustação ...).

[029] Em uma modalidade particular de acordo com a presente invenção, a proporção em peso entre a dita fase aquosa injetada na forma de gotas e o dito composto em pó injetado é maior que ou igual a 0,1, preferencialmente maior que ou igual a 0,2 e menor que ou igual a 1, e mais particularmente menor que ou igual a 0,8. Esta razão em peso é relativamente pequena em comparação com o indicado nos documentos anteriores CN 2011 6856 e JP 10-216 572 e não causa substancialmente resfriamento dos gases a serem tratados uma vez que, de acordo com a presente invenção, a reduzida proporção de água adicionada permite umidificação do composto em pó, em particular, da cal hidratada, sem umidificação e, portanto, significativo resfriamento dos gases.

[030] Com efeito, nos documentos anteriores CN 2011 6856 e JP 10-216 572, a elevada relação de peso entre a água e a cal hidratada compreendida entre 5 e 6 é ditada pelo fato de que a suspensão de cal hidratada (leite de cal) é pulverizada para dentro o gás a ser tratado. Neste caso, a temperatura dos gases é fortemente reduzida pela injeção de uma grande quantidade de água que consome unidades de calor ao evaporar.

[031] De um modo particularmente vantajoso, no método de acordo com a presente invenção, os ditos gases têm, antes da injeção do dito composto em pó, uma temperatura compreendida entre 10 e 1.100 °C, em particular, entre 10 e 100 °C, notavelmente entre 15 e 80 °C, em particular, entre 20 e 70 °C ou entre 100 °C e 300 °C, de preferência, entre 130 °C e 250 °C e preferencialmente entre 150 °C e 230 °C, em particular, entre 160 °C e 220 °C. Em uma outra alternativa do método de acordo com a invenção, os ditos gases têm, antes da injeção do dito composto em pó, a uma temperatura compreendida entre 300 °C e 500 °C, de preferência, entre 320 °C e 450 °C, preferencialmente entre 330 °C e 400 °C ou entre 850 e 1100 °C, de preferência, entre 900 e 1100 °C e preferencialmente entre 950 °C e 1.050 °C.

[032] Como pode ser visto, a temperatura dos gases não é substancialmente influenciada pela pequena quantidade de água e o tamanho das gotas, que de acordo com a invenção contribuem essencialmente para umidificar o composto em pó. Além disso, como a injeção de uma fase aquosa é realizada na nuvem do composto em pó injetado, notadamente em estreita proximidade com o ponto de injeção do composto em pó, o contato entre as fase aquosa como gotas e as partículas do composto em pó é promovido e muito rápido, o que permite otimizar a redução de contaminantes ácidos, facilitado pela camada de água formada em torno das partículas do composto em pó.

[033] Em uma alternativa do método de acordo com a presente invenção, os ditos gases têm, após a injeção do dito composto em pó e da dita fase aquosa como gotas, uma temperatura compreendida entre n e n-10 °C, de preferência, entre n e n-8 °C, de preferência, entre n e n-5 °C, em particular, entre n e n-3 °C, n sendo a temperatura dos gases antes da injeção do composto em pó e da fase aquosa.

[034] Em particular, em uma modalidade vantajosa, a dita injeção da fase aquosa é realizada através de um tubo de pulverização, de preferência, como um ventilador plano a jato a uma pressão compreendida entre 2 e 150 bares. Alternativamente, esta pressão vai ser preferencialmente compreendida entre 2 e 20 bares, de preferência, entre 3 e 15 bar e, preferencialmente, de cerca de 8 bares. Em outra alternativa, a pressão estará compreendida entre 20 e 150 bar, em particular, entre 30 e 100 bares. Essas pressões elevadas permitem evitar a incrustação no tubo de pulverização.

[035] Deste modo, nesta modalidade particular da invenção, as gotas muito finas são obtidas e a partir do momento em que não é requerida de acordo com a invenção para gerar uma nuvem de vapor, uma alta pressão pode ser usada, uma vez que permite uma boa dispersão como gotas muito finas e contribui para a eficiência de contato entre as fase aquosa como gotas e as partículas do composto em pó, melhorando a sua umidificação, mas sem o resfriamento dos gases quentes.

[036] Outras modalidades do método de acordo com a invenção são indicadas nas reivindicações anexas.

[037] O objeto da invenção é também um dispositivo para a injeção de um composto em pó, de preferência, um composto mineral, em especial em pó de cal hidratada, a ser introduzida em um duto de gás que compreende uma fonte do composto em pó, uma tubulação para injeção do composto em pó, suprida por uma fonte do composto em pó e disposto de modo a abrir no interior do duto de gás, a dita tubulação para injeção do composto em pó que tem uma face externa e uma face interna disposta de modo a estar em contato com o dito composto em pó, o dito dispositivo para a injeção de um composto em pó, compreende ainda uma fonte de uma fase líquida monofásica e ao menos uma tubulação para a injeção de uma fase aquosa em gotas suprida por esta fonte da fase aquosa líquida monofásica.

[038] Um tal dispositivo é conhecido a partir do estado da arte, tal como, por exemplo a partir dos documentos CN 2011 68568 e JP 10-216 572. Nestes documentos, que pretendem proporcionar um dispositivo adequado para o tratamento de gases de combustão com leite de cal (suspensão), a tubulação para injeção de água é concêntrico a um tubo de um diâmetro maior para a injeção de cal hidratada, a fim de produzir uma suspensão de cal hidratada IN SITU.

[039] Tal como mencionado no documento CN 2011 68568, em certos dispositivos para o tratamento de gases de combustão com leite de cal, a disposição é feita de modo que a posição do tubo interno pode ser ajustada em relação à posição do tubo externo. Em tal caso, o tubo interno de água tem um orifício de saída saliente ou recuado ou mais ao mesmo nível em relação a um orifício de saída da cal hidratada do tubo externo.

[040] Infelizmente, independentemente da configuração selecionada, a presença do tubo interno concêntrico com o tubo externo pulverização de cal hidratada impõe encostar as partículas de cal hidratada contra o tubo interno de projeção de água. Consequentemente, a cal hidratada entra em contato com a superfície metálica e fria do tubo interno, na qual a cal tende a entupir. A solução fornecida para os problemas de entupimento anteriores é, portanto, bastante relativa.

[041] Além disso, de acordo com estes documentos, a configuração concêntrica e a intenção de formar uma suspensão de cal hidratada IN SITU tem o efeito de que é necessária uma proporção de água/cal de 5 a 6. Infelizmente, em tal caso, o dispositivo de acordo com o documento CN 2011 68568 e JP 10216 572 tem o efeito de resfriamento dos gases de combustão, colocando desse modo um novo problema para os agentes industriais que têm uma tendência cada vez maior de recuperar as unidades de calor provenientes dos gases de combustão a fim de propor métodos mais econômicos e ecológicos.

[042] Finalmente, quando a cal hidratada entra em contato com uma superfície fria, pois este é o caso de a superfície do tubo interno de projeção de água destes documentos, a condensação ocorre no interior do tubo para projetar cal hidratada, o qual também tem o resultado de obstruir a tubo de projeção e assim perturbar a injeção de cal para o fluxo de gás de combustão.

[043] O objeto da presente invenção consiste em ultrapassar os inconvenientes do estado da técnica, proporcionando um dispositivo que permite a injeção de um composto em pó, de preferência, um composto mineral, em particular, cal hidratada, e umidificação das partículas no tratamento dos gases, para o qual o risco de entupimento é significativamente reduzido, e isto sem resfriamento dos gases, dando assim a possibilidade de não interferir com a recuperação das unidades de calor provenientes destes gases sendo tratados.

[044] A fim de resolver este problema, de acordo com a invenção, um dispositivo é fornecido, como indicado anteriormente, caracterizado por a dita pelo menos uma tubulação de injeção de uma fase aquosa líquida monofásica se situar em um espaço periférico localizado em torno da dita face externa da tubulação para injeção do composto em pó e tendo uma cobertura externa e em que pelo menos uma camada isolante está posicionada no dito espaço periférico entre a dita face externa da dita tubulação de injeção do composto em pó e a cobertura externa.

[045] Deste modo, o composto em pó injetado na tubulação para injeção de um composto em pó não encontra nenhum obstáculo e muito menos superfície fria ou metálica contra a qual tenderia a ser depositado e ficar entupido. Além disso, o dito pelo menos um tubo para uma fase aquosa situado em um espaço periférico localizado em torno da face externa da tubulação para injeção de um composto em pó é, assim, definido de modo a permitir a injeção de fase aquosa como gotas, em particular, de água no estado líquido, em estreita proximidade em relação ao ponto de injeção do composto em pó. Por estreita proximidade, deve ser entendido, no sentido da presente invenção, que a distância que separa os diâmetros externos dos tubos para respectivamente injetar a fase aquosa e o composto em pó é menor ou igual ao diâmetro da tubulação para injeção de um composto em pó, de preferência, menor do que o raio.

[046] Além disso, a configuração particular do dito pelo menos uma tubulação para injeção de uma fase aquosa e do dita tubulação para injeção de um composto em pó dá a possibilidade de tratar os gases por meio de um método semisseco, apenas pelo umedecimento do composto em pó, em particular, a cal, e, neste último caso, sem a formação de qualquer leite de suspensão de cal. Esta operação é realizada sem umidificação significativa dos gases, e, portanto, sem os gases de resfriamento para a recuperação do calor que é cada vez mais desejado. Esta configuração particular não exige, ao contrário do estado da técnica divulgado no documento CN 2011 68568 e JP 10-216 572, a elevada razão em peso de água/cal e permite que o valor seja reduzido de entre 5 e 6 para um valor menor que ou igual a 1,2, de preferência, menor que a ou igual a 1, mais particularmente menor que a ou igual a 0,8. Assim, uma nuvem de partículas do composto em pó, em particular, cal hidratada, é gerada no fluxo de gases de combustão e as gotas de fase aquosa, notavelmente de água, em uma quantidade relativamente pequena são injetados no fluxo de gás. Estas gotas de fase aquosa encontram a nuvem densa de partículas em pó e melhoram a redução dos compostos contaminantes, notavelmente compostos ácidos dos gases, sem resfriamento dos gases.

[047] Em uma modalidade preferencial, o dispositivo inclui uma pluralidade de tubos para injetar uma fase aquosa como gotas, cada um ligado a um distribuidor ligado à dita fonte de fase aquosa, cada tubo da dita pluralidade de tubos de injeção sendo localizados no dito espaço periférico, cada tubo estando ainda provido de uma válvula.

[048] Vantajosamente, no dispositivo de acordo com a presente invenção, cada tubulação para injeção de uma fase aquosa é disposto em um tubo concêntrico, fora do qual a tubulação para injeção de uma fase aquosa é retrátil.

[049] Mais particularmente, de acordo com a presente invenção, cada tubulação para injeção de uma fase aquosa inclui um orifício de saída como uma ranhura ou pulverizador plano.

[050] Em uma alternativa da presente invenção, o distribuidor está ligado a meios pressurizados dispostos a fim de conferir à fase aquosa uma pressão compreendida entre 2 e 150 bar, em especial entre 2 e 20 bares, de preferência, entre 3 e 15 bar e mais preferencialmente de cerca de 8 bares e em uma outra alternativa entre 20 e 150 bar, em particular, entre 30 e 100 bares. Naturalmente, isto pode ser uma fonte de fase aquosa, em particular, de água no estado líquido, disponível diretamente nas pressões acima mencionadas.

[051] Como indicado anteriormente, de acordo com a invenção está previsto que o dispositivo inclui uma cobertura externa em torno do dito espaço periférico.

[052] O dispositivo de acordo com a presente invenção inclui no dito espaço periférico, pelo menos, uma camada isolante entre a dita face externa da dita tubulação para injeção de um composto em pó e a dita cobertura externa.

[053] Em ainda uma outra modalidade da presente invenção, o dispositivo inclui ainda um dispositivo para fechar o dito espaço periférico fornecido com uma série de orifícios entre os quais um orifício para um composto em pó e pelo menos um orifício para uma fase aquosa, o dito orifício para um composto em pó sendo disposta de modo a acomodar uma saída do dita tubulação para injeção de um composto em pó, cada um dos orifícios para uma fase aquosa sendo disposto de modo a acomodar uma saída de cada tubulação para injeção de uma fase aquosa.

[054] De preferência, no dispositivo de acordo com a presente invenção, a dita cobertura externa tem um diâmetro compreendido entre 100 e 250 mm, de preferência, menor que a 200 mm e mais preferencialmente entre 110 e 170 mm, em particular, entre 125 e 150 mm.

[055] Vantajosamente, a dita tubulação para injeção de um composto em pó tem um diâmetro compreendido entre 75 e 150 mm, de preferência, entre 80 e 125 mm e em particular, de cerca de 100 mm.

[056] Mais particularmente, de acordo com a presente invenção, cada tubulação para injeção de uma fase aquosa tem um diâmetro compreendido entre 5 e 30 mm, de preferência, entre 6 e 20 mm e mais preferencialmente entre 8 e 16 mm.

[057] Outras modalidades do dispositivo de acordo com a invenção são indicadas nas reivindicações anexas.

[058] Outras características, detalhes e vantagens da invenção irão se tornar evidentes a partir da descrição dada a seguir, e sem qualquer limitação com referência aos desenhos anexos.

[059] Fig. 1A é uma vista lateral esquemática de uma primeira modalidade do dispositivo para o tratamento de gases de acordo com a presente invenção. Fig. 1B é uma vista em corte ao longo da linha I-I da fig. 1A.

[060] Fig. 2A é uma vista lateral esquemática de uma segunda modalidade do dispositivo para o tratamento de gases de acordo com a presente invenção. Fig. 2B é uma vista em corte ao longo da linha II-II da Fig. 2A.

[061] Fig. 3 é uma vista lateral esquemática da modalidade de acordo com a Fig. 1 do dispositivo para o tratamento de gases de acordo com a presente invenção, por exemplo, usado em um duto de gás de combustão, a direção da injeção do composto em pó é aqui perpendicular à direção do fluxo dos gases de combustão.

[062] Fig. 4 é uma vista lateral esquemática da segunda modalidade de acordo com a Fig. 2 do dispositivo para o tratamento de gases de combustão de acordo com a presente invenção, usado em um duto de gás de combustão, a direção da injeção do composto em pó sendo aqui também perpendicularmente à direção do fluxo dos gases de combustão.

[063] Fig. 5 é uma vista lateral esquemática da modalidade de acordo com a Fig. 2 do dispositivo para o tratamento de gases de combustão de acordo com a presente invenção, usado em um duto de gás de combustão. Aqui, a direção da injeção do composto em pó está situada obliquamente em relação à direção do fluxo dos gases de combustão.

[064] Figs. 3 a 5 ilustram os métodos, inter alia, para os dispositivos de acoplamento de acordo com a invenção para um duto de gás de combustão.

[065] Nas figuras, os elementos idênticos ou semelhantes suportam as mesmas referências. O composto em pó injetado é nos casos ilustrados de natureza mineral e os gases tratados são gases de combustão.

[066] Como isso pode ser verificado nas Figs. 1A e 1B, o dispositivo de acordo com a presente invenção é um dispositivo para a injeção de um composto mineral em pó 1 a ser introduzido em um duto de gás de combustão, que compreende uma tubulação para injeção do composto mineral em pó 2 ligado a uma fonte do composto mineral em pó (não mostrando). A tubulação para injeção do composto mineral é disposto de modo a abrir para dentro do dito duto de gás de combustão 3 (ver Fig. 3) e para permitir a saída do composto mineral através de um orifício de saída do composto mineral 14. A tubulação para injeção do composto mineral 2 tem uma face externa 4 e uma face interna 5. Durante a operação, a face interna 5 se encontra em contato com o dito composto mineral em pó durante o seu uso na tubulação para injeção 2.

[067] O dispositivo de injeção do composto mineral em pó 1 compreende nesta modalidade ilustrada uma pluralidade de tubos de injeção da fase aquosa como gotas de 6, cada um ligado a um distribuidor 7 ligado a uma fonte da fase aquosa 8. Como pode ser visto na Fig. 1A ou 1B, cada tubo 6 de entre a pluralidade de tubos de injeção está localizado em torno da tubulação para injeção do composto mineral 2, em um espaço fora do último, aqui chamado espaço periférico 9. Cada tubulação para injeção da fase aquosa 6 compreende ainda uma válvula 10 situada entre o distribuidor 7 e a saída da fase aquosa 11 de cada tubulação para injeção 6. A fase aquosa saída de umas fase aquosa como gotas de 11 de cada tubulação para injeção da fase aquosa é praticamente e vantajosamente alcançada por um orifício de saída da fase aquosa sob a forma de uma ranhura de planar de pulverização, por meio de um bico (não mostrado).

[068] Através das válvulas 10, é possível não fornecer alguns da tubulação 6 e por exemplo apenas fornecer aqueles localizados imediatamente a jusante do ponto de injeção do composto mineral em relação à direção de escoamento G, dos gases de combustão no duto de gás de combustão 3.

[069] O distribuidor 7 é ligado a uma alimentação da fase aquosa sob pressão 8. Em uma alternativa do dispositivo, um meio de pressurização 12 dá a possibilidade de conferir a pressão pretendida a água que entra através da alimentação de água 8. A pressão da alimentação da fase aquosa 8 está tipicamente compreendida entre 2 e 150 bares. Em uma alternativa, esta pressão será melhor compreendida entre 2 e 20 bares, de preferência, entre 3 e 15 bar e ainda mais preferencialmente a cerca de 8 bares. Em outra alternativa, a pressão estará compreendido entre 20 e 150 bar, em particular, entre 30 e 100 bares. Estas pressões elevadas dão a possibilidade de evitar a incrustação no tubo de pulverização.

[070] O dispositivo de injeção do composto mineral compreende ainda um flange 13 provido de orifício de passagem 18, a fim de ser capaz de aparafusar ou conectar por qualquer outro meio o dispositivo para o tratamento de gases de combustão através de um duto de gás de combustão.

[071] Com efeito, como pode ser visto na Fig. 3, o duto de gás de combustão 3, a ser tratado inclui um orifício para a introdução do dispositivo 1. Este último é introduzido neste orifício e conectado no duto de uma maneira comum, pelo flange 13 e meios de fixação 15. O aperto do flange 13 dá a possibilidade de manter a pressão sobre a face externa 16 do duto de gás de combustão 3, mas também assegura a vedação da ligação do dispositivo de acordo com a presente invenção.

[072] Na modalidade ilustrada nas Figs. 1A e 1B, um segundo flange 17 está presente no dispositivo de tratamento de gás de combustão. Este flange 17 é fornecido com uma série de orifício de passagem 19 definidos para receber meios de fixação. O flange 17 é disposto de modo a ser ligado a uma fonte da corrente do composto mineral (não ilustrada).

[073] Vantajosamente, uma cobertura externa 20 está presente em torno do dito espaço periférico 9. A cobertura externa 20 tem de preferência, um diâmetro compreendido entre 100 e 250 mm, de preferência, menor que a 200 mm e mais preferencialmente entre 110 e 170 mm, em particular, entre 125 e 150 mm.

[074] No espaço periférico 9, pode ser proporcionada uma camada isolante entre a face externa 4 da dita tubulação para injeção do composto mineral e a cobertura externa 20. O isolador pode ser simplesmente ar ou qualquer outro material isolante conhecido de um perito na arte. Isto dá a possibilidade de evitar o resfriamento da face externa 4, que é isolada a partir do tubo 6, que reduz os riscos de aglomeração contra a face interna 5 do composto mineral que circula na tubulação para injeção do composto mineral.

[075] O dispositivo de acordo com a presente invenção compreende ainda de preferência, uma tampa ou um dispositivo 21 para fechar o dito espaço periférico. Esta tampa é fornecida com uma série de orifícios entre os quais o orifício de saída do composto mineral 14 e tantos orifícios de saída para a fase aquosa 11 quantos tubos de fase aquosa 6 estiverem presente.

[076] Para a injeção de um composto mineral, um tubo cilíndrico 2 com um diâmetro de cerca de 125 mm de aço inoxidável é normalmente usado, o qual está montado em um flange 13. O aço inoxidável é uma fonte de aglomeração e entupimento do composto mineral e, consequentemente, o tubo 2 em aço inoxidável (tubulação para injeção do composto mineral 2) deve ser tão curto quanto possível e tão direto quanto possível (sem qualquer obstáculo) para reduzir as áreas mortas. Consequentemente, o tubo substancialmente cilíndrico 2 (uma curvatura pode particularmente ser usada como ilustrado na Fig. 2A) deve levar em conta estas considerações. Resumidamente, o dispositivo de acordo com a presente invenção inclui um tal tubo cilíndrico de injeção do composto mineral 2, que foi modificado de tal maneira que pelo menos um tubulação para injeção da fase aquosa 6 pode ser inserido ao longo do tubo substancialmente cilíndrico de injeção do composto mineral 2, sem gerar qualquer obstáculo no fluxo de partículas tubo substancialmente cilíndrico de injeção do composto mineral/tubo 2. Na modalidade ilustrada nas Figs. 1A, 1B e 3, oito tubos de injeção de uma fase aquosa 6 na forma de gotas, foram colocados em torno da tubulação para injeção do composto mineral 2, e os diâmetros destes tubo 6 foram selecionados de modo que o tubo 6, pode ser integrado no flange 13.

[077] Tipicamente, a tubulação para injeção do composto mineral em pó 2 tem um diâmetro compreendido entre 75 e 150 mm, de preferência, entre 80 e 125 mm e em particular, de cerca de 100 mm. Geralmente, cada tubulação para injeção de água 6 tem um diâmetro compreendido entre 5 e 30 mm, de preferência, entre 6 e 20 mm e mais preferencialmente entre 8 e 16 mm.

[078] Quando é desejável se tratar os gases de combustão em um duto com cal hidratada para diminuir, inter alia os contaminantes ácidos, o dispositivo de acordo com a presente invenção é posicionado como ilustrado, por exemplo, na Fig. 3. A cal hidratada é depois injetada na tubulação para injeção de cal hidratada 2 e deixa o tubo através do orifício de saída 14. Neste momento, uma nuvem de cal hidratada, cujas partículas têm tipicamente um tamanho médio de partícula D50 menor que a 80 μm, vantajosamente menor que a 50 μm, preferivelmente menor que a 35 μm, preferivelmente menor que a 25 μm e, mais particularmente, menor que ou igual a 10 μm, em particular, menor que ou igual a 8 μm, é formado no duto de gases de combustão 3 sendo tratado. Vantajosamente, antes da injeção dos gases de combustão, a cal hidratada tem uma umidade compreendida entre 0,2 e 10 % em peso, em particular, entre 0,5 e 4 %, em peso, de preferência, menos de 2 %, em particular, menos do que 1,5 %.

[079] A fase aquosa pressurizada entra no distribuidor 7 através da dita alimentação de corrente 8 e, em seguida, penetra no interior da tubulação para injeção de água 6 para o qual as válvulas 10 ou algumas delas se encontram em uma posição aberta.

[080] De acordo com uma modalidade aperfeiçoada do processo de acordo com a presente invenção, a etapa de injetar a fase aquosa como gotas é realizada na dita nuvem ou fluxo do composto mineral no dito duto de gás de combustão 3, em uma estreita proximidade a jusante do dito ponto de injeção do composto mineral em relação à direção do fluxo dos gases de combustão (indicada por uma seta dupla G na Fig. 3), no dito duto de gás de combustão 3. Deste modo, o composto mineral em pó injetado é umidificado e nenhum ou muito poucos dutos de gases são tratados. A injeção de gotas de solução aquosa em uma estreita proximidade a jusante das partículas do composto mineral injetado, em relação à direção do fluxo dos gases de combustão para ser tratado, é realizada nesta modalidade, fechando as válvulas 10 presentes na tubulação de injeção de fase aquosa 6 localizada a montante e abrindo aquelas situadas a jusante da tubulação.

[081] No dispositivo, ilustrado na Fig. 3, apenas a tubulação para injeção de fase aquosa como gotas sob pressão localizadas na parte S do dispositivo de tratamento de gás de combustão de acordo com a presente invenção (a jusante em relação ao fluxo de gás) pode ter as respectivas válvulas na posição de abertas, enquanto as outras tubulações de injeção de gotas pressurizada têm válvulas em uma posição fechada. Deste modo, as fase aquosa como gotas sob pressão, injetadas são introduzidas em uma estreita proximidade a jusante do ponto de injeção de partículas do composto mineral, e as partículas do composto mineral são vantajosamente umidificadas.

[082] Os contaminantes dos gases de combustão são então capturados pelo dito composto mineral e isto de uma forma melhorada pela presença das partículas da fase aquosa que rodeiam as partículas do composto mineral. Em seguida, o composto mineral enriquecido com os compostos contaminantes e os gases de combustão empobrecidos de contaminantes são recuperados separadamente de um modo comum, notavelmente por filtração.

[083] O dispositivo misto para injeção de um composto mineral/fase aquosa de acordo com a presente invenção é, consequentemente, uma concepção simples, fácil e barata, que dá a possibilidade de melhorar a captura de gases ácidos dos gases de combustão.

[084] A temperatura dos gases de combustão é tipicamente compreendida entre 100 e 1100 °C. Em certas instalações, esta temperatura varia entre 110 °C a 350 °C, de preferência, entre 130 °C e 250 °C e ainda mais preferencialmente entre 150 °C e 230 °C, em particular, 180 °C e 220 °C. Em outros casos, notavelmente, nas atividades geradoras de SO2 como um contaminante principal, a temperatura dos gases de combustão está normalmente compreendida entre 250 °C e 500 °C ou entre 850 °C e 1.100 °C, em uma posição mais a montante (mais perto da área de combustão), de preferência, entre 300 °C e 450 °C ou entre 900 °C e 1.100 °C, em uma posição mais a montante e, preferencialmente, entre 330 °C e 400 °C ou entre 950 °C e 1.050 °C, em uma posição mais a montante. O efeito de umidificação do composto mineral é de um período de tempo relativamente curto uma vez que as fase aquosa como gotas se evaporam muito rapidamente nos gases quentes. Portanto, o contato entre as partículas do composto mineral injetado nos gases de combustão e as gotas de água tem de ser obtido tão rapidamente quanto possível.

[085] O tamanho das fase aquosa como gotas é em média compreendido entre 500 e 5.000 μm, de preferência, entre 500 e 1.000 μm ou entre 1,000 e 5,000 μm, dependendo das condições de injeção e é, em especial, obtido através do uso de tubos com orifícios planos de saída (como ranhuras) através dos quais as gotas de fase aquosa são formadas. O tamanho das gotas obtidas também promove o contato entre as fase aquosa como gotas injetadas para dentro da nuvem de partículas do composto mineral e as partículas do composto mineral, logo que eles são injetados no duto de gás de combustão.

[086] Como mencionado anteriormente, é geralmente difícil de injetar os gases de combustão de uma composição mineral, em particular, cal hidratada úmida (que contém mais do que 2 % ou mesmo 4 % de água) ou umidificada com antecedência devido à aglomeração das partículas que ocorre e têm o efeito de entupimento da tubulação para injeção. Além disso, cal hidratada úmida ou umidificada com antecedência é mais facilmente sujeita a carbonatação (muito rápida), que induz uma redução nos desempenhos de captura. Finalmente, as partículas do composto mineral aglomeradas, em particular, cal hidratada úmida têm capacidades de captura reduzida, devido à redução na acessibilidade aos seus poros. Tipicamente, as partículas finas são procuradas para melhorar as performances de captura. O uso do dispositivo de acordo com a presente invenção permite a umidificação das partículas do composto mineral fino injetado para dentro do duto de gases de combustão a ser tratado tal como, IN SITU e reagem com os gases, notavelmente ácidos na nuvem de fase aquosa como gotas gerado diretamente e também seca IN SITU, uma vez que a evaporação é muito rápida nos gases de combustão quentes. Portanto, a evaporação da água ocorre antes das partículas terem tido o tempo de aglomerar.

[087] Isto também é devido ao fato de que, de acordo com a presente invenção, a quantidade de água injetada é apenas a quantidade de água necessária para a umidificação das partículas do composto mineral e para gerar uma nuvem formada de partículas do composto mineral e com fase aquosa como gotas. A proporção em peso entre a dita fase aquosa injetada na forma de gotas e o dito composto mineral em pó injetado é menor que ou igual a 1,2, de preferência, menor que a ou igual a 1 e em particular, menor que ou igual a 0,8. A proporção em peso acima mencionada também é maior que ou igual a 0,1 e especialmente maior que ou igual a 0,2. Consequentemente, a fase aquosa injetada como gotas finas tem apenas pouco impacto sobre a temperatura dos gases de combustão sendo tratados e não perturbam as potenciais etapas subsequentes para recuperação do calor. De acordo com a presente invenção, os gases de combustão têm após a injeção do composto mineral e de fase aquosa como gotas, uma temperatura compreendida entre n e n- 10 °C, de preferência, entre n e n- 8 °C, de preferência, entre n e n- 5 °C, em particular, entre n- 3 °C, n sendo a temperatura dos gases de combustão depois da injeção do composto mineral e da dita fase aquosa.

[088] De acordo com a presente invenção, mesmo que tipicamente ambos os sistemas de fase aquosa e composto mineral para injeção estiverem associados no mesmo dispositivo para o tratamento de gases de combustão, é óbvio que operam independentemente uns dos outros. Deste modo, é possível operar apenas por injeção de fase aquosa como gotas ou apenas o composto mineral, se o caso real requerer isto.

[089] A Fig. 2 ilustra uma alternativa do dispositivo para o tratamento de gases de combustão de acordo com a presente invenção.

[090] Como pode ser visto, o dispositivo 1 de acordo com a presente invenção compreende aqui uma tubulação para injeção de um composto mineral em pó 2 ligada a uma fonte de composto mineral em pó (não mostrado). A tubulação para injeção de um composto mineral é disposta de modo a abrir para dentro do dito duto de gases de combustão 3 (ver Figs. 4 e 5) e para permitir a saída do composto mineral através de um orifício de saída para o composto mineral 14. A tubulação para injeção de um composto mineral 2 tem uma face externa 4 e uma face interna 5. Durante a operação, a face interna 5 se encontra em contato com o dito composto mineral em pó que é injetado na tubulação para injeção 2.

[091] O dispositivo para injeção de um composto mineral em pó 1 também compreende uma tubulação para injeção da fase aquosa como gotas 6, a qual está ligada a uma alimentação de fase aquosa 8, e que está localizada em um tubo concêntrico localizado no espaço periférico 9. A tubulação de injeção de uma fase aquosa, embora esta não seja aqui ilustrada, pode ainda compreender uma válvula de paragem 10. O orifício de saída de uma fase aquosa como gotas 11 da fase aquosa da tubulação para injeção é conseguida na prática como uma ranhura ou um pulverizador planar.

[092] A pressão da alimentação de fase aquosa 8 é tipicamente compreendida entre 2 e 150 bares. Alternativamente, esta pressão vai ser melhor compreendida entre 2 e 20 bares, de preferência, entre 3 e 15 bar e ainda mais preferencialmente de cerca de 8 bares. Em outra alternativa, a pressão estará compreendida entre 10 e 150 bar, em particular, entre 20 e 100 bares. Estas pressões elevadas dão a possibilidade de evitar a incrustação do tubo de pulverização.

[093] O dispositivo de injeção do composto mineral compreende ainda um flange 13 fornecido com orifícios de passagem 18, a fim de aparafusar ou conectar através de qualquer outro meio, o dispositivo para o tratamento de gases de combustão a um duto de gás de combustão através de um flange 23.

[094] Com efeito, como pode ser visto na Fig. 5, o duto de gases de combustão 3 a ser tratado pode incluir um duto de introdução 22 para o dispositivo 1 de acordo com a presente invenção. O duto de introdução 22 é fornecido com um flange 23 na sua extremidade. O dispositivo de acordo com a presente invenção 1 é introduzido no duto e esta ligado a ele por meio dos flanges 13 e 23.

[095] Como isto pode ser visto nestas Figs. 4 e 5, a etapa de injeção de um composto mineral em pó é realizada no duto de gases de combustão 3 de acordo com um ângulo de 90 a 150 graus, preferencialmente menor que ou igual a 145 graus, preferencialmente menor que ou igual a 140 graus e em particular, menor que ou igual a 135 graus, em relação à direção G do fluxo dos gases de combustão.

[096] Esta orientação da tubulação para o composto mineral em relação à direção do fluxo dos gases de combustão é de nenhuma maneira relacionada com a modalidade do dispositivo de acordo com a invenção. Isto significa que a modalidade que compreende uma pluralidade de tubos de injeção de fase aquosa ilustrada nas Figs. 1 e 3 também pode ser orientada de forma inclinada em relação à parede do duto de gases de combustão.

[097] Além disso, o dispositivo de acordo com a presente invenção, na versão ilustrada nas Figs. 1A, 1B, 2A e 2B, pode ser mais ou menos inserido dentro do duto de gases de combustão, dependendo do desiderato e pode, tipicamente, penetrar no duto de gás por um comprimento compreendido entre 0 e 40 cm.

[098] As considerações de ordem técnica, tais como o comprimento da tubulação, os parâmetros de funcionamento do dispositivo de acordo com a presente invenção, nesta modalidade, varia na mesma medida que a que foi descrita para as Figs. 1A, 1B e 3.

[099] Na modalidade ilustrada nas Figs. 2A e 2B, um segundo flange 17 está presente no dispositivo para o tratamento de gases de combustão. Este flange 17 está provido de uma série de orifícios de passagem 19 estabelecidos para receber um meio de fixação. O flange 17 é disposto de modo a ser ligado a uma fonte do composto mineral (não mostrado). [100] Vantajosamente, uma cobertura externa 20 está presente em torno do dito espaço periférico 9. A cobertura externa 20 tem de preferência, um diâmetro compreendido entre 100 e 250 mm, de preferência, menor que a 200 mm e mais preferencialmente entre 110 e 170 mm, em particular, entre 125 e 150 mm . [101] No espaço periférico 9, pode ser prevista uma camada isolante entre a dita face externa 4 para a dita tubulação de injeção do composto mineral em pó e a cobertura externa 20. O isolante pode ser simplesmente o ar ou qualquer isolante conhecido de um especialista na técnica e dá a possibilidade de evitar a refrigeração da face externa 4, assim isolada a partir da tubulação de solução aquosa 6 o que reduz os riscos de aglomeração das partículas do composto mineral, em particular, da cal hidratada, que circula na tubulação de injeção 2. [102] O dispositivo de acordo com a presente invenção compreende de preferência, uma cobertura ou um dispositivo 21 para fechar o dito espaço periférico fornecido com uma série de orifícios entre os quais um orifício de saída para o composto mineral 14 e um orifício de saída do tubo concêntrico com a tubulação de injeção de fase aquosa 11. [103] Como pode também ser visto nesta modalidade ilustrada nas Figs. 2A, 2B, 4 e 5, a tubulação de injeção de fase aquosa 6 é apresentada em um tubo concêntrico, a partir do qual a tubulação de injeção de fase aquosa 25 é retrátil, o que dá a possibilidade de limpeza ou substituição da tubulação de injeção de fase aquosa sem parar a injeção de composto mineral. A fim de facilitar a extração da tubulação de injeção de fase aquosa, a presente invenção proporciona uma ligeira curvatura na tubulação de injeção do composto mineral, que continua a ser tão pequena quanto possível para evitar obstáculos no interior do tubo essencialmente cilíndrico para colocar o composto mineral 2 e, assim, reduzir a aglomeração do composto mineral sobre as paredes. [104] Para a modalidade ilustrada nas Figs. 2A, 2B, 4 e 5, a principal tubulação para injetar um composto mineral tem tipicamente um diâmetro de 100 mm e o tubo concêntrico com a tubulação de injeção de fase aquosa tem um diâmetro de 25 mm. Ambos os tubos estão confinados em uma cobertura 20 tendo um diâmetro de cerca de 125 mm. [105] Exemplos. [106] Exemplo 1. [107] Testes de redução de SO2 foram conduzidos usando a instalação piloto descrita no documento WO 2007/000433 (Fig. 2, p10, I.20, a p12, I.14). Em um reator tubular, partículas de hidróxido de cálcio (cal hidratada) são passadas como uma co corrente com um gás contendo 1.500 mg/Nm3 de SO2, 9 % em Vol. de CO2 e 10 % em vol. de H2O, e tendo uma taxa de fluxo total de 1,132 Nm3/h e uma temperatura de 220 °C. [108] Foram utilizados dois tipos de cais hidratadas. A primeira amostra (Amostra 1) foi cal hidratada obtida de acordo com o ensinamento do pedido de patente WO 97/14650. A segunda amostra (Amostra 2) foi cal hidratada obtida de acordo com o ensinamento do pedido de patente WO 2007/000433. [109] A tabela mostra a redução dos níveis de SO2 obtida fazendo variar a umidade dos reagentes testados a partir de 0,7 %, em peso, com base no peso da cal hidratada a 4,1 %, em peso, para um fator estequiométrico de 2,5 e uma taxa Q de fluxo de absorvente. [110] A taxa Q de fluxo de absorvente corresponde à taxa de fluxo de cal hidratada necessária para neutralizar a taxa de fluxo de SO2, se o rendimento da reação foi de 100 % (equilíbrio estequiométrico), multiplicada por um fator “estequiométrico”, levando-se em conta que uma parte do absorvente injetado na verdade não participa da reação. No presente caso, Q tem o valor de 5,05 g/h. Tabela.-

Exemplo 2.- teste industrial Os parâmetros dos gases de combustão são os seguintes: Taxa total do fluxo: 20.000 Nm3/h Temperatura: 180 °C Teor de água: 4-5 % em volume Teor de O2: 15-18 % em volume [111] A cal hidratada preparada de acordo com o ensinamento do pedido de patente WO 2007/000433 foi injetada a montante de um filtro manga para reduzir o SO2. Para um teor de SO2 de 1.800 mg/Nm3 a montante do filtro de manga e 700 mg/Nm3 na saída, uma redução de 15 a 20 % do consumo de cal foi observada quando o cal foi umidificado em comparação com a situação quando o cal não foi umidificado (17 dm3/h de água ou uma relação de massa de água/cal de 0,25). Com efeito, uma taxa de transformação da cal de 35 % pode ser observada quando a cal não é umidificada e de 40 % quando é umidificada. O dispositivo da Fig. 1 de acordo com a presente invenção foi usado; este tinha uma inclinação de cerca de 120° em relação à direção do fluxo dos gases. [112] Exemplo 3.- teste industrial Os parâmetros dos gases de combustão são os seguintes: Taxa total do fluxo: 250.000 Nm3/h Temperatura: 150 °C Teor de água: 10 % em volume Teor de O2: 16 % em volume [113] Uma cal hidratada preparada de acordo com o ensinamento do pedido de patente WO 2007/000433 foi injetada a montante de um filtro de manga, a fim de estudar os efeitos do seu nível de umidificação na redução dos níveis de SO2. [114] Assim, para um teor de SO2 de 224 mg/Nm3 a montante do filtro de manga e para um mesmo consumo de cal (taxa de fluxo de 50 kg/h), é obtido um teor de SO2 na saída do filtro de, respectivamente, 134 mg/Nm3 (a qual é equivalente a uma taxa de transformação da cal de 53 %) quando a cal não é umidificada e de 112 mg/Nm3 (taxa de transformação do cal de 67 %) quando a cal é umidificada em uma quantidade de 30 dm3/h de água (relação em massa água/cal de 0,6). Por isso, foi observado que a cal umidificada permite um ganho de redução de SO2 de 25 %, em comparação com a mesma cal não umidificada. [115] Exemplo 4.- teste industrial [116] A cal hidratada padrão foi injetada na mesma instalação e com os mesmos parâmetros dos gases de combustão que no Exemplo 3, a fim de estudar os efeitos do seu nível de umidificação sobre os níveis de redução de SO2. [117] Assim, para um nível de SO2 de 420 mg/Nm3 a montante do filtro de manga e por um mesmo consumo de cal (taxa de fluxo de 120 kg/h), é obtido na saída do filtro um teor de SO2 de respectivamente 336 mg/Nm3 (o qual é equivalente a uma taxa de transformação da cal de 20 %) quando a cal não é umidificada, de 266 mg/Nm3 (taxa de transformação do cal de 37 %) quando a cal é umidificada em uma quantidade de 30 dm3/h (razão de massa de água/cal 0,25) de água e de 241 mg/Nm3 (taxa de transformação do cal de 43 %) quando a cal é umidificada em uma quantidade de 120 dm3/h de água (proporção em massa de água/cal de 1). Foi observado, portanto, que a cal umidificada em uma quantidade de 30 e 120 dm3/h de água permite um ganho de redução de SO2 de respectivamente 85 % e 110 %, em comparação com a mesma cal não umidificada. [118] É bastante compreensível que a presente invenção não está de modo algum limitada às modalidades descritas acima e que muitas modificações podem ser realizadas nelas sem se afastarem do âmbito das reivindicações anexas. Por exemplo, é possível combinar a presença do distribuidor 7 com uma única tubulação de injeção de água 6 ou com qualquer outro número desejado no dispositivo para o tratamento de gases de combustão de acordo com a presente invenção. Também é possível que os arranjos das Figs. 3 e 4 incluem, como na Fig. 5, um duto de introdução 22 fornecido com uma flange 23 na sua extremidade.

Claims

1. Método para o tratamento de gases tendo uma direção de fluxo predeterminada em um duto de gás compreendendo as etapas de a) injetar um composto em pó para dentro do duto de gás a um ponto de injeção de um composto em pó, através de uma tubulação de injeção de composto em pó, a dita tubulação de injeção tendo uma face externa e uma face interna dispostas de modo a estar em contato com o dito composto em pó, de modo a permitir a formação de uma nuvem ou fluxo de partículas do composto em pó no dito duto de gás, b) injetar fase aquosa como gotas líquida monofásica dentro do dito duto de gás, c) capturar contaminantes dos gases com o dito composto em pó, e d) separadamente recuperar o dito composto em pó enriquecido de contaminantes e os gases empobrecidos de contaminantes, caracterizado por a dita etapa de injeção de uma fase aquosa líquida monofásica em gotas ser realizada no interior do dito duto de gás na nuvem ou fluxo de partículas do composto em pó injetado, de modo a umidificar estas partículas do composto em pó no interior do duto de gás, durante a sua injeção, de acordo com uma proporção em peso entre a fase aquosa injetada na forma de gotas e o composto em pó injetado maior que ou igual a 0,05 e menor que ou igual a 1,2, a dita etapa para a injeção uma fase aquosa líquida monofásica ser efetuada através de pelo menos uma tubulação de injeção de fase aquosa líquida monofásica localizada em um espaço periférico localizado em torno da dita face externa e que tem uma cobertura externa e em que o método compreende ainda o isolamento da dita face externa pela pelo menos uma camada de isolamento posicionada no dito espaço periférico.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita etapa de injeção composto em pó ser realizada no duto de gás seguindo uma direção de injeção formando um ângulo de 90 a 150 graus, preferencialmente menor que ou igual a 145 graus, preferencialmente menor que ou igual a 140 graus e em particular, menor que ou igual a 135 graus, em relação à direção do fluxo dos gases.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado por o dito composto em pó ter um tamanho médio de partícula D50 menor que 80 μm, vantajosamente menor que a 50 μm, em particular, menor que 35 μm, preferivelmente menor que 25 μm e em especial menor que ou igual a 10 μm, em particular, menor que ou igual a 8 μm.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o dito composto em pó, antes da injeção para dentro do dito duto de gás, ter uma umidade (teor em massa de água) compreendida entre 0,2 e 10 %, em particular, entre 0,5 e 4 %, de preferência, menor que 2 %, em particular, menor que 1,5 %.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por a proporção em peso entre a fase aquosa injetada como gotas e o composto em pó injetado ser maior que ou igual a 0,1, preferencialmente maior que ou igual a 0,2 e menor que ou igual a 1 e mais particularmente menor que ou igual a 0,8.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por os ditos gases antes da injeção do dito composto em pó, terem uma temperatura compreendida entre 10 °C e 100 °C, de preferência, entre 15 °C e 80 °C e preferencialmente entre 20 °C e 70 °C.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por os ditos gases antes da injeção do dito composto em pó, terem uma temperatura compreendida entre 100 °C e 300 °C, de preferência, entre 135 °C e 250 °C e preferencialmente entre 150 °C e 230 °C, em particular, entre 160 °C e 220 °C.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por os ditos gases, antes da injeção do dito composto em pó, terem uma temperatura compreendida entre 300 °C e 500 °C, de preferência, entre 320 °C e 450 °C e preferencialmente entre 330 °C e 400 °C.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por os ditos gases antes da injeção do dito composto em pó, terem uma temperatura compreendida entre 850 °C e 1.100 °C, de preferência, entre 900 °C e 1.100 °C e preferencialmente entre 950 °C e 1050 °C.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por os ditos gases, após a injeção do dito composto em pó e da fase aquosa como gotas, terem uma temperatura compreendida entre n e n-10 °C, de preferência, entre n e n- 8 °C, de preferência, entre n e n-5 °C, em particular, entre n e n-3 °C, n sendo a temperatura dos gases antes da injeção do composto em pó e da fase aquosa.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por a dita injeção da fase aquosa ser realizada a uma pressão compreendida entre 2 e 150 bar, em particular, entre 3 e 15 bar e, preferencialmente, de cerca de 8 bares ou entre 20 e 150 bares, vantajosamente entre 30 e 100 bares.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por o composto em pó ser um composto mineral selecionado a partir de cal hidratada, carbonato ou bicarbonato de sódio, haloisita e sepiolita, um composto carbonáceo orgânico selecionado de entre carvão ativado e coque de lenhita, ou uma mistura destes compostos.

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado por a fase aquosa consistir em água ou em uma solução aquosa de um composto de base alcalina ou de amônia, ou com base em halogenetos ou em ácidos.

14. Dispositivo para injeção de um composto em pó, para ser introduzido em um duto de gás de combustão (3), que compreende uma fonte de composto em pó, uma tubulação de injeção de composto em pó (2) suprida por uma fonte de composto em pó e disposto de modo a abrir para dentro do dito duto de gás, a dita tubulação de injeção de composto em pó tendo uma face externa (4) e uma face interna (5) dispostas de modo a estarem em contato com o dito composto em pó, o dito dispositivo de injeção do composto em pó, compreende ainda uma fonte de uma fase líquida monofásica e ao menos uma tubulação (6) para a injeção de uma fase aquosa como gotas suprida por esta fonte da fase aquosa líquida monofásica, caracterizado por a dita pelo menos uma tubulação de injeção de fase aquosa (6) estar situada em um espaço periférico (9) localizado em torno da dita face externa (4) da tubulação de injeção de composto em pó (2) e tendo uma cobertura externa (20) e em que em pelo menos uma camada isolante é posicionada no dito espaço periférico entre a dita face externa (4) da dita tubulação de injeção de composto em pó e a cobertura externa (20).

15. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por compreender uma pluralidade de tubulações (6) para a injeção de fase aquosa como gotas, cada uma ligada a um distribuidor (7) ligado à dita fonte de fase aquosa, cada tubulação da dita pluralidade de tubulações de injeção da fase aquosa (6) localizada no dito espaço periférico e estando ainda provida de uma válvula de paragem (10).

16. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 e 15, caracterizado por cada tubulação de injeção de fase aquosa (6) ser disposta em um tubo concêntrico fora do qual a tubulação de injeção de fase aquosa é retrátil (25).

17. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 16, caracterizado por cada tubulação de injeção de fase aquosa (6) incluir um orifício de saída (11) na forma de uma ranhura.

18. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 17, caracterizado por o distribuidor (7) estar ligado aos meios de pressurização para conferir à fase aquosa uma pressão compreendida entre 2 e 150 bar, em particular, entre 3 e 15 bar e mais preferencialmente de cerca de 8 bares ou entre 20 e 150 bar, com vantagem entre 30 e 100 bares.

19. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 18, caracterizado por compreender ainda um dispositivo de fechamento para o dito espaço periférico fornecido com uma série de orifícios, entre os quais um orifício do composto mineral e pelo menos um orifício de fase aquosa, o dito orifício do composto mineral sendo disposto em uma habitação de uma saída da dita tubulação de injeção de cal hidratada, cada orifício de fase aquosa sendo disposto em uma habitação uma saída para cada tubulação de injeção de fase aquosa.

20. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 19, caracterizado por a dita cobertura externa (20) ter um diâmetro compreendido entre 100 e 250 mm, de preferência, menor que 200 mm e mais preferencialmente entre 110 e 170 mm, em especial 125 e 150 mm .

21. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 20, caracterizado por a dita tubulação de injeção de composto em pó (2) ter um diâmetro compreendido entre 75 e 150 mm, de preferência, entre 80 e 125 mm e em particular, de cerca de 100 mm.

22. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 21, caracterizado por cada tubulação de injeção de fase aquosa (6) ter um diâmetro compreendido entre 5 e 30 mm, de preferência, entre 6 e 20 mm e mais preferencialmente entre 8 e 16 mm.