BR112018003056B1

BR112018003056B1 - Método e uso de ácido peracético para reduzir emissões de mercúrio

Info

Publication number: BR112018003056B1
Application number: BR112018003056-2A
Authority: BR
Inventors: Nicholas Denny; Bruce Keiser; David Dotzauer; Wayne Carlson
Original assignee: Ecolab Usa Inc
Priority date: 2015-08-21
Filing date: 2016-08-19
Publication date: 2022-09-13
Also published as: CL2018000417A1; BR112018003056A2; DOP2018000050A; US20190039019A1; CO2018001635A2; NI201800030A; US20170050146A1; MX2018002171A; US10124290B2; US11285439B2; SV2018005635A; PE20180409A1; ECSP18012786A; CR20180165A; WO2017035003A1

Abstract

MÉTODO E USO DE ÁCIDO PERACÉTICO PARA REDUZIR EMISSÕES DE MERCÚRIO. Trata-se de um método para a redução e impedimento de emissões de mercúrio no ambiente de combustíveis fósseis queimados ou outros gases de exaustão com o uso de ácido peracético. O ácido peracético é usado para a captura de mercúrio a partir dos gases de combustão resultantes com o uso de um sistema ou depurador de dessulfurização de gás de combustão. O método usa ácido peracético em combinação com um depurador para capturar mercúrio e reduzir sua emissão e/ou reemissão com gases de chaminé. O método permite o uso de carvão como um limpador e fonte de combustível mais favorável ao meio ambiente, assim como capturar mercúrio a partir de outros sistemas de processamento.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO

[001] Esta invenção reivindica prioridade do Pedido de Patente de no de Série U.S. 62/208.117, depositado em 21 de agosto de 2015, cuja revelação é incorporada ao presente documento a título de referência, em sua totalidade.

CAMPO DA TÉCNICA

[002] Esta invenção refere-se à redução de emissões de mercúrio ao ambiente a partir da combustão de carvão e/ou outros combustíveis à base de carbono, assim como a partir de outros sistemas de processamento. A invenção se refere ao método para capturar mercúrio a partir de gases de combustão por sistemas ou depuradores de dessulfurização de gás de combustão assim reduzindo os níveis de mercúrio tóxico, os quais possibilitam o uso de carvão como uma fonte de combustível limpa e mais favorável ao meio ambiente, assim como torna outros sistemas de processamento mais desejáveis de modo favorável ao meio ambiente.

ANTECEDENTES

[003] A demanda por eletricidade continua a crescer globalmente. A fim de acompanhar a demanda crescente, o carvão continua a ser uma fonte primária para geração de eletricidade. A queima de carvão em usinas de geração de potência resulta na liberação de energia, assim como a produção de refugo sólido, como cinzas em suspensão e sedimentadas, e emissões de gás de combustão no ambiente. Os Padrões de Emissões, conforme articulado em The Clean Air Act Amendments of 1990, conforme estabelecido por Agência de Proteção Ambiental dos E.U.A. (EPA), necessitam a avaliação de poluentes de ar perigosos a partir de usinas de potência de utilidade.

[004] Os fornos de combustão alimentados a carvão e dispositivos similares produzem emissões que incluem poluentes, como mercúrio. O vapor de mercúrio pode contribuir para problemas de saúde. Nos níveis comuns na atmosfera, as concentrações de mercúrio são normalmente seguras. Entretanto, mercúrio pode se acumular em ecossistemas, por exemplo, como resultado de precipitação. Alguns sistemas convencionais tentam controlar as emissões de mercúrio com dispositivos de coleta de particulado.

[005] As emissões de gás primárias são poluentes de critérios (por exemplo, dióxido de enxofre, dióxidos de nitrogênio, material particulado e monóxido de carbono). As emissões secundárias dependem do tipo de carvão ou combustível queimado, mas incluem como exemplos mercúrio, selênio, arsênio e boro. As caldeiras de utilidade alimentadas a carvão são conhecidas como uma fonte principal de emissões de mercúrio antropogênicas nos Estados Unidos. Em dezembro de 2000, a EPA anunciou essa intenção para regular emissões de mercúrio a partir de caldeiras de utilidade alimentadas a carvão independente do fato de que uma melhor tecnologia disponível (BAT) comprovada não existir para capturar ou controlar os níveis de mercúrio liberados pela combustão de carvão. Isso foi adicionalmente complicado pela falta de métodos de monitoramento rápidos, confiáveis e contínuos para mercúrio.

[006] Mercúrio (símbolo de elemento Hg) é um metal que se funde a -39,15 °C (234 K (-38 °F)) e entra em ebulição a 356,85 °C (630K (674 °F)). Como tal, espera-se que tenha uma alta pressão de vapor em relação a muitos metais. As formas oxidadas de mercúrio, Hg2+ e Hg+, têm pressões de vapor muito mais baixas e podem ser capturadas por particulados de cinzas em suspensão.

[007] Mercúrio é encontrado em carvões a concentrações na faixa de 0,02 a 1 ppm. O mercúrio está presente como sulfetos ou é associado à matéria orgânica. Mediante combustão, o mercúrio é liberado e emitido para o gás de combustão como mercúrio elementar gasoso e outros compostos de mercúrio. O mercúrio aparece no gás de combustão tanto nas fases sólidas quanto gasosas (mercúrio ligado a particulado e mercúrio de fase de vapor, respectivamente). O chamado mercúrio de fase sólida é realmente um mercúrio de fase de vapor adsorvido na superfície de partículas de cinza e/ou carbono. O mercúrio de fase sólida pode ser capturado por dispositivos de controle de partícula (PCDs) existentes como precipitadores eletrostáticos (ESPs) e filtros de pano (FF), sendo que os últimos mencionados são denominados algumas vezes de câmaras de ar.

[008] Diversas estratégias de controle foram desenvolvidas para o controle de emissões de mercúrio a partir de caldeiras alimentadas a carvão. Alguns desses métodos incluem a injeção de carbono ativado, carbono ativado modificado, vários catalisadores químicos e sorventes inorgânicos. Infelizmente, nenhuma dessas estratégias remove todo o mercúrio do gás de combustão. As eficácias estão na faixa de 30% a 80% com base na quantidade de mercúrio que entra no sistema com o carvão. Além disso, essas tecnologias produzem efeitos indesejáveis em subprodutos, como impacto na qualidade de cinzas em suspensão, ou geram correntes de refugo adicionais para a usina de potência. Ambos levam a custos operacionais mais altos para a usina de potência. Uma estratégia promissora é se aproveitar dos dispositivos de controle de poluição de ar (APCDs) para ampliar ou servir como os meios primários para remover o mercúrio de fase de vapor. Dois exemplos de APCDs são depuradores ou dessulfurizador de gás de combustão semissecos ou úmidos (FGD). Os FGDs semissecos também são conhecidos como absorvedores de secador por aspersão (isto é, SDAs), depuradores secos de circulação (CDS) ou TURBBOSORP® disponível a partir de Von Roll.

[009] A conformidade regulamentar de óxidos de enxofre (SOx) mandates o uso de pelo menos uma dentre diversas estratégias de controle. Três tais estratégias que são usadas nos E.U.A. são injeção de sorvente no gás de combustão após um dispositivo de coleta de particulado, como um ESP ou um FF, e dessulfurizadores de gás de combustão úmidos ou secos. No presente, cerca de 3% das usinas de potência alimentadas a carvão usam injeção de sorbente. A depuração de FGD é responsável por 85% de tecnologias que usam depurador úmido e 12% de tecnologias que usam depurador seco. Os depuradores úmidos alcançam mais do que 90% de eficácia de remoção de SOx em comparação a 80% por depuração seca. Em depuradores úmidos, o gás de combustão é colocado em contato com pasta fluida que contém uma fonte alcalina, como cal ou calcário. O SOx é adsorvido na água e reage para formar sulfito de cálcio. Foi demonstrado que simultâneos à captura de SOx, os FGDs úmidos podem ser usados para capturar mercúrio de fase de vapor do gás de combustão.

[0010] O mercúrio elementar é insolúvel em água e não é removido por um FGD úmido. Em contraste, o mercúrio oxidado no gás de combustão é solúvel em água e é removido. Os dados de mercúrio de Solicitação de Coleta de Informações (ICR) demonstraram que o mercúrio iônico é removido de modo eficaz aproximando-se a 90% por FGDs úmidos. Então, uma estratégia para a captura de mercúrio é oxidar todo o mercúrio durante a queima do carvão e captura do mercúrio oxidado no depurador úmido. O trabalho executado por URS em combinação com o Departamento de Energia/Laboratório de Tecnologia de Energia Nacional (DOE/NETL) investigou apenas tal estratégia. Há duas etapas técnicas críticas para a implantação dessa estratégia. A primeira é a oxidação completa do mercúrio de fase de vapor que sai da caldeira e do carvão. URS, dentre outros, desenvolve estratégias e tecnologias para cumprir essa etapa. Até o presente, os mesmos demonstraram que independentemente do tipo de carvão, a especiação de mercúrio de fase de vapor pode ser deslocada para extensivamente 100% de mercúrio oxidado. A segunda etapa técnica crítica na implantação dessa estratégia de controle é a sorção do mercúrio oxidado e remoção no depurador úmido. O problema, identificado de modo precoce, é que há reações que ocorrem no licor de depurador úmido que reduz o mercúrio oxidado elementar para o mercúrio elementar e leva à “reemissão” ou liberação de mercúrio elementar no gás de combustão depurado. O impedimento de redução de mercúrio iônico em licor de depurador úmido foi estudado e relatado por G. M. Blythe e D. W. DeBerry em URS e outros.

[0011] As constatações sugeriram que a complexação do mercúrio iônico é uma maneira para reduzir ou eliminar a geração de mercúrio elementar no depurador. Esse mesmo estudo demonstrou que nem todos os quelantes de mercúrio iônico podem alcançar isso em um FGD úmido. Em uma apresentação recente, os resultados de usina de tal quelante, TMT-15, trimercapto-s-triazina, disponível a partir de Degussa, foram inconclusivos considerando o impedimento de reemissão de mercúrio através de um depurador úmido. Aparelhos e métodos eficazes e eficientes em termos de custo para controlar as emissões de mercúrio permanecem como uma necessidade desejável na técnica a partir de fontes de combustão, como usinas de carvão e fornos de cimento ou outras fontes, como incineradores usados em uma variedade de atividades.

SUMÁRIO

[0012] Em um aspecto, um método para reduzir as emissões de mercúrio é revelado. Em uma modalidade, o método inclui fornece ruma corrente de gás que compreende mercúrio e passar a corrente de gás para um depurador que compreende um licor de depurador e ácido peracético.

[0013] Em uma modalidade, o método inclui queimar um combustível carbonáceo que compreende mercúrio, assim produzindo um gás de combustão, e passar o gás de combustão para um depurador de gás de combustão que compreende um licor de depurador e ácido peracético.

[0014] Em algumas modalidades, o ácido peracético é misturado com um agente carreador selecionado a partir de: pasta fluida de calcário, pasta fluida de cal, solução alcalina à base de sódio, solução à base de trona, solução de carbonato de sódio, solução de hidróxido de sódio e água.

[0015] Em algumas modalidades, o método também inclui misturar o ácido acético e um oxidante para formar o ácido peracético. Em algumas modalidades, o oxidante é selecionado a partir de peróxido de hidrogênio, hipoclorito de sódio e misturas dos mesmos. Em algumas modalidades, o oxidante é peróxido de hidrogênio.

[0016] Em algumas modalidades, o mercúrio é de carvão queimado. Em algumas modalidades, o mercúrio é de um incinerador. Em algumas modalidades, o mercúrio é de um forno de cimento. Em algumas modalidades, o mercúrio é de uma refinaria de minério. Em algumas modalidades, o minério processado na refinaria contém fósforo (como fosfato). Em algumas modalidades, o minério processado na refinaria contém ouro.

[0017] Em algumas modalidades, o depurador é um depurador úmido selecionado a partir de um sistema de torre de aspersão, um sistema de borbulhador a jato e um sistema de torre recheada de cocorrente. Em algumas modalidades, o ácido peracético é adicionado ao licor e, então, adicionado ao depurador. Em algumas modalidades, o ácido peracético é adicionado ao depurador que contém o licor. Em algumas modalidades, o ácido peracético é adicionado a um licor virgem e, então, adicionado ao depurador. Em algumas modalidades, o ácido peracético é adicionado a um licor de reposição, então, adicionado ao depurador. Em algumas modalidades, o ácido peracético é adicionado a um licor de retorno, então, adicionado ao depurador. Em algumas modalidades, o ácido peracético é adicionado a um licor recuperado, então, adicionado ao depurador. Em algumas modalidades, o ácido peracético é adicionado a um licor injetado diretamente em gases de combustão, então, adicionado ao depurador. Em algumas modalidades, o ácido peracético é adicionado a um ciclo de recirculação do licor de depurador. Em algumas modalidades, o ácido peracético é adicionado a um retorno de baixo teor de sólidos ao depurador a partir de uma corrente de purga de depurador. Em algumas modalidades, o ácido peracético é adicionado a um desnebulizador. Em algumas modalidades, o ácido peracético é adicionado a uma corrente de água de reposição.

[0018] A presente revelação também fornece o uso de ácido peracético para reduzir as emissões de mercúrio que compreende fornecer uma corrente de gás que compreende mercúrio e passar a corrente de gás para um depurador que compreende um licor de depurador e o ácido peracético.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0019] A Figura 1 mostra um esquema de uma definição experimental de frascos lavadores de gás para medir a captura de emissão de mercúrio simulada.

[0020] A Figura 2 mostra a porcentagem de mercúrio removida a partir de um gás de combustão com o uso de uma modalidade da invenção em várias concentrações de ácido peracético.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0021] A menos que expressamente declarado o contrário, o uso do termo “um” é destinado a incluir “pelo menos um” ou “um ou mais.” Por exemplo, “um dispositivo” é destinado a incluir “pelo menos um dispositivo” ou “um ou mais dispositivos.”

[0022] Quaisquer faixas dadas em termos absolutos ou em termos aproximados são destinados a abranger ambos, e quaisquer definições usadas no presente documento são destinadas a serem clarificadoras e não limitantes. Embora as faixas numéricas e os parâmetros que apresentam o escopo amplo da invenção sejam aproximações, os valores numéricos apresentados nos exemplos específicos são relatados, conforme precisamente possível. Qualquer valor numérico, entretanto, contém inerentemente certos erros necessariamente resultantes a partir do desvio padrão encontrado em suas respectivas medições de teste. Além disso, todas as faixas reveladas no presente documento devem ser entendidas por abranger quaisquer e todas as subfaixas (incluindo todos os valores fracionados e inteiros) incluídas nas mesmas.

[0023] A presente invenção descreve o uso de ácido peracético para melhorar inesperadamente a captura de emissões de mercúrio através de um dessulfurizador de gás de combustão (FGD) em correntes de gás de combustão alimentadas a carvão ou outro sistema de processamento, em que vapor de mercúrio está presente ou liberado. Os exemplos incluem incineradores de refugo sólido doméstico (MSW), combustores de resíduos hospitalares, assador de minério e refinarias e fornos de cimento.

[0024] Os depuradores atualmente usados na indústria incluem torres de aspersão, borbulhadores a jato, e torres recheadas de cocorrente, como exemplos. Esses tipos de dispositivos de controle de poluição de ar (APCDs) são fornecidos como exemplos e não são destinados a representar ou sugerir qualquer limitação. O ácido peracético pode ser adicionado ao calcário virgem ou pasta fluida de cal antes da adição ao depurador, o ciclo de recirculação do licor de depurador, o retorno de “baixo teor de sólidos” para o depurador da corrente de purga de depurador, água de desnebulizador, água de reposição, ou o licor de depurador. Os FGDs semissecos também podem ser adaptados, incluindo absorvedores de secador por aspersão (isto é, SDAs), depuradores secos de circulação (CDS) ou TURBBOSORP® disponível a partir de Von Roll. O ácido peracético pode ser adicionado a FGDs semissecos para que o ácido peracético faça contato com o mercúrio que passa através do depurador.

[0025] Tipicamente, o ácido peracético é aplicado a uma razão de 0,5:1 a 20.000.000:1 entre peso de ácido peracético e peso de mercúrio capturado. A razão preferida é de 1:1 a 2.000.000:1 e a faixa mais preferida é de 5:1 a 200.000:1.

[0026] Em algumas modalidades, o ácido peracético é gerado misturando-se ácido acético com uma fonte de oxidante. A fonte de oxidante pode ser qualquer agente com capacidade para converter o ácido acético em ácido peracético. Os exemplos de fontes de oxidante apropriadas incluem peróxido de hidrogênio e hipoclorito de sódio.

[0027] Em geral, o ácido peracético pode ser introduzido ao depurador e, assim ao licor de depurador por meio de diversas rotas. O seguinte servirá apenas como algumas das variações que estão disponíveis para introduzir o ácido peracético no licor de depurador. O licor de depurador é definido como a dispersão à base de água de carbonato de cálcio (calcário) ou óxido de cálcio (cal) usado em um depurador de gás de combustão úmido ou seco para capturar emissões de SOx. O licor também pode conter outros aditivos, como magnésio e ácidos orgânicos de baixo peso molecular, os quais funcionam para melhorar a captura de enxofre. Um exemplo de tal aditivo é uma mistura de ácidos orgânicos de baixo peso molecular conhecido como ácido dibásico (DBA). DBA consiste tipicamente em uma união de ácidos adípico, succínico e glutárico. Cada um desses ácidos orgânicos também pode ser usado individualmente. Além disso, outro ácido orgânico de baixo peso molecular que pode ser usado para melhorar a captura de enxofre em um depurador úmido é ácido fórmico. Finalmente, o licor de depurador também conterá subprodutos da interação entre a cal ou calcário e gás de combustão, o que levará à presença de várias quantidades de sulfeto de cálcio ou sulfato de cálcio, assim como ânions, como haletos (isto é, cloretos, brometos e iodetos) e outros cátions, como ferro, zinco, sódio ou cobre. O licor de depurador inclui, mas sem limitação, o licor de reposição, licor de retorno, o licor recuperado, licor virgem e o licor injetado diretamente nos gases de combustão.

[0028] Outro ponto de adição para o ácido peracético ao depurador úmido é por meio do retorno de licor de “baixo teor de sólidos”. Uma porção do licor é normal e continuamente removida do depurador com o propósito de separar os subprodutos de reação de cal ou calcário não usado. Um meio de separação que é presentemente usado é centrifugação. Nesse processo, o licor de depurador é separado em corrente de “alto teor de sólidos” e “baixo teor de sólidos”. A corrente de alto teor de sólidos é desviada para o processamento de água servida. A fração de baixo teor de sólidos retorna ao depurador úmido e pode ser considerada licor diluído recuperado. O ácido peracético pode ser convenientemente adicionado à corrente de baixo teor de sólidos recuperada antes do retorno ao depurador.

[0029] Outro licor de alimentação encontrado na operação de um FGD úmido é chamado “licor virgem.” O licor virgem é a dispersão à base de água de cal ou calcário antes da exposição ao gás de combustão e é usado para adicionar cal ou calcário fresco enquanto mantém o nível de licor de depurador e a eficácia do FGD úmido. Isso é preparado dispersando-se a cal ou calcário em água. Aqui, o ácido peracético pode ser adicionado à água de dispersão ou ao licor virgem diretamente ou à água de desnebulizador.

[0030] Finalmente, algumas instalações de depurador usam licor de depurador e/ou água (fresco ou reciclado) injetados diretamente ao gás de combustão antes do depurador com o propósito de controlar a umidade relativa do gás de combustão ou sua temperatura. O líquido em excesso é, então, transportado para o depurador. Aqui também há dois pontos de adição potenciais para a introdução do ácido peracético.

[0031] A adição do ácido peracético pode ser feita em qualquer uma dessas localizações, inteiramente ou de modo fracionado (isto é, um ponto de alimentação único ou múltiplos pontos de alimentação), incluindo, mas sem limitação, a água de reposição para a cal ou pasta fluida de calcário ou o licor de depurador.

[0032] Frequentemente, a recuperação de produtos de minério desejáveis envolve o refinamento de materiais que contêm mercúrio. Por exemplo, fosfato é frequentemente extraído de fosforita que contém mercúrio como um elemento-traço. Durante o refinamento do mineral de fósforo desejado, mercúrio pode ser liberado, como durante a fabricação de fertilizante. Em tais casos, o mercúrio passa para um fluido de depurador, por exemplo, um alcalino à base de sódio que é usado para capturar dióxido de enxofre (SO2). O mercúrio pode ser removido com o uso dos processos descritos no presente documento.

[0033] Como outro exemplo, o processamento de minério de ouro envolve assar frequentemente o minério de ouro para oxidar e remover sulfeto. O gás gerado por queima de enxofre no assador é depurado para remover óxido de enxofre e outros componentes que podem ser contaminados com mercúrio. O mercúrio pode ser removido desses gases de exaustão para tornar o processamento de ouro mais ambientalmente desejável.

[0034] Desse modo, técnicas descritas no presente documento podem ser usadas para remover quantidades contaminantes de mercúrio de gases de exaustão que surgem a partir de vários processamentos de minério e refinarias de minério que processam esses minérios.

[0035] A invenção é ilustrada pelas descrições anteriores e os exemplos a seguir que não são destinados a limitar a invenção, a menos que declarado de outro modo nas reivindicações anexas ao presente documento.

EXEMPLOS

[0036] O teste pela oxidação de mercúrio elementar ou absorção foi realizado com o uso de uma definição de múltiplos frascos lavadores de gás com um analisador de mercúrio em linha. O analisador de mercúrio em linha para esse teste foi um Ohio Lumex RA-915 Portable Zeeman Mercury Analyzer.

[0037] Com referência à Figura 1, uma definição de múltiplos frascos lavadores de gás (com frascos lavadores de gás conectados em série: 1 a 2, 2 a 3, 3 a 4, etc.) foi usada para expor amostras com mercúrio elementar. No Frasco lavador de gás 1, o mercúrio elementar foi adicionado (200 ppt, 5 ml) e combinado com cloreto estanoso (2 ml) para evoluir o mercúrio elementar. No Frasco lavador de gás 2, 30 ml de solução foram adicionados. A solução pode ser uma amostra diluída, pastas fluidas sintéticas, pastas fluidas de teste, água deionizada (DI) (para calibração e referência) ou qualquer combinação dos supracitados. Nos Frascos lavadores de gás 3 a 4, várias soluções (30 ml) foram adicionadas para reduzir a quantidade de material volátil que alcança o detector e não afeta o sinal de mercúrio. Essas várias soluções incluíram as soluções de HNO3 e NaOH a concentrações de 0,1 a 1 M. Durante a calibração, esses materiais são substituídos pelo mesmo volume de água DI. O último frasco lavador de gás - Frasco lavador de gás 3, 4 ou 5, dependendo do sistema - foi deixado vazio para obter qualquer transbordamento de líquido. O detector de mercúrio foi, então, conectado ao último frasco lavador de gás seguido por um retentor de carbono e bomba. A bomba extrai ar ambiente da sala onde os frascos lavadores de gás estão localizados.

[0038] O segundo frasco lavador de gás usado para essa aplicação não foi um frasco lavador de gás de drenagem de fundo típico. Em vez disso, um frasco de fundo redondo de 100 ml foi ajustado no fundo do frasco lavador de gás para que o frasco possa ser rebaixado a um banho de aquecimento para medições de temperatura variáveis e foi grande o suficiente para uma variedade de volumes de solução de teste. A solução foi borbulhada com gás através de uma pipeta descartável.

[0039] As pastas fluidas usadas foram obtidas a partir de um depurador de dessulfurização de gás de combustão úmido de oxidação forçada de calcário comercial a uma unidade de gerador elétrico alimentado a carvão que queima carvão betuminoso oriental. O pH da pasta fluida está tipicamente entre 5,5 e 6,5.

EXEMPLO 1

[0040] O ácido peracético foi testado como um aditivo para uma pasta fluida de teste. A Figura 2 mostra que a adição de ácido peracético à pasta fluida de teste aumenta drasticamente a quantidade de mercúrio elementar de gás de combustão capturado pelo licor à base de água.

[0041] A remoção de mercúrio na Figura 2 é calculado com o uso da quantidade de mercúrio elementar não capturado ([Hg0]NC, mercúrio detectado no detector) em comparação à quantidade de mercúrio inicialmente no sistema ([Hg0]I (Equação 1). (Equação 1)

EXEMPLO COMPARATIVO 1

[0042] O ácido oleico peroxissulfonado também foi adicionado à pasta fluida de teste, mas resultou na evolução de mercúrio a partir da solução (dados não mostrados).

EXEMPLO COMPARATIVO 2

[0043] Para testar a saturação de mercúrio elementar em água, uma quantidade conhecida de vapor de mercúrio elementar foi borbulhada através de água deionizada em um vaso de plástico com o uso de um Mercury Instruments MC-3000 Mercury Calibrator. Um gerador de mercúrio foi empregado para criar mercúrio elementar de fase de vapor (29 ou 270 μg/m3) com um gás carreador N2 (2,5 l/min). Essa mistura gasosa foi, então, borbulhada através de água deionizada (0,9 l) por uma quantidade variável de tempo (1 a 20 min). Uma quantidade pequena de água foi, então, removida para análise em um Ohio Lumex RA-915 Portable Zeeman Mercury Analyzer.

[0044] A retenção de mercúrio elementar em água ao longo do tempo também foi testada com o uso da mesma definição de teste e o procedimento conforme acima com uma adição. Após borbulhar mercúrio através da água deionizada por uma quantidade definida de tempo, a ampola de mercúrio foi desviada para que apenas gás N2 fluísse através da água deionizada.

[0045] O mercúrio elementar foi borbulhado através da água deionizada para determinar a saturação de mercúrio elementar em um sistema mais similar ao sistema dinâmico em um depurador de dessulfurizador de gás de combustão úmido. Os resultados mostrados na Tabela I indicam que o sistema foi conduzido a um estado estável de ~60 ppt e ~700 ppt, a 29 μg/m3 e 270 μg/m3, respectivamente, em vez de aumentar o limite de saturação de 60 ppb (60.000 ppt) todo a 25 °C. As concentrações iniciais em tempos curtos são mais altas do que o esperado devido a uma supersaturação do gás carreador de nitrogênio no espaço livre da ampola de mercúrio, causando uma explosão de mercúrio elementar no começo de cada teste. Ao longo do tempo tanto nos sistemas de alta quanto de baixa concentração, a concentração de mercúrio elementar é conduzida a um valor de equilíbrio. Os valores teóricos na Tabela I se referem à quantidade total de fluxo de mercúrio elementar através do sistema de teste com base na concentração, taxa de fluxo e tempo. TABELA I.

[0046] A saturação de mercúrio elementar em água conduziu ao equilíbrio, conforme regido pela Lei de Henry (Equação 2 abaixo). A lei de Henry é definida como constante de Henry ( , 376 atm a 25 °C), fração em mol de mercúrio elementar em solução ( ) e pressão parcial de mercúrio elementar ( , atm). Abaixo, na Tabela II, estão os valores teóricos de mercúrio elementar em água com base na Lei de Henry e a concentração do gás que flui através do sistema. Os valores não são exatamente os mesmos que os valores medidos reais, mas estão na mesma ordem de magnitude. Essas previsões são significativamente mais baixas do que o limite de solubilidade de 60 ppb para mercúrio elementar em água pura.

Equação 2 TABELA II.

[0047] A seguir, essas mesmas soluções foram testadas pela retenção ou estabilidade de mercúrio adicionando-se primeiro o mercúrio elementar à água da mesma maneira que acima e, então, desviando a ampola de mercúrio elementar para que apenas gás N2 (teor de mercúrio elementar de zero) borbulhe através da água por uma quantidade variável de tempo. Isso aproximaria o efeito de um sistema de oxidação forçada nos depuradores de dessulfurizador de gás de combustão úmidos. Na Tabela III, pode ser visto que o mercúrio elementar foi rapidamente removido da água deionizada pelo gás N2 puro. Esse comportamento também é coerente com a Lei de Henry, visto que o mercúrio elementar na fase de água se transfere para a fase gasosa, em que o sistema desloca continuamente a fim de alcançar o equilíbrio. O mercúrio elementar não foi prontamente solúvel ou retido em água deionizada. TABELA III.

[0048] Os dados nessa tabela definem claramente o problema demonstrando-se que os licores de depurador à base de água não diminuem de modo eficaz a concentração de mercúrio elementar em gás de combustão.

[0049] Esses resultados de escala de avaliação mostrados na Tabela IV e na Figura 2 demonstram que o composto de ácido peracético controla de modo bem-sucedido e inesperado a emissão de mercúrio a partir de um depurador diminuindo-se a concentração de gás de combustão de mercúrio elementar e faz isso de modo mais eficaz do que as técnicas convencionais. TABELA IV

EXEMPLO 2

[0050] Com o uso de um sistema de pasta fluida de reticulação experimental, o mercúrio elementar (~11 μg/m3 em N2) foi borbulhado através de uma solução de 1 L de água deionizada ou amostra de pasta fluida de WFGD a partir de uma usina de potência em um frasco lavador de gás grande. O ácido peracético foi adicionado a uma taxa de 50 ppm/hora ao reservatório do sistema que alimentou a área alimentada para o frasco lavador de gás. O mercúrio elementar foi continuamente monitorado na saída do sistema. SO2 também foi adicionado a 100 ppm à corrente de gás de mercúrio elementar para alguns testes. TABELA V

[0051] A Tabela V inclui dados da adição de ácido peracético à água deionizada e pasta fluida a 50 ppm/hora. São incluídos dados com e sem SO2 incorporado à corrente de gás de mercúrio elementar.

[0052] A presença de SO2 na corrente de gás de mercúrio elementar de soluções que contêm ácido peracético para remoção de mercúrio elementar, ver um aumento sinérgico em reação de mercúrio elementar. Até mesmo em sistemas em que nenhuma remoção de mercúrio elementar foi anteriormente vista (DI água), a adição de SO2 à corrente de gás aumentou grandemente a quantidade de mercúrio elementar removido por sistemas que contêm ácido peracético.

[0053] Deve ser entendido que várias mudanças e modificações às modalidades presentemente preferidas descritas no presente documento serão evidentes para aqueles versados na técnica. Tais mudanças e modificações podem ser feitas sem se afastar do espírito e do escopo da invenção e sem diminuir suas vantagens pretendidas. É pretendido, portanto, que tais mudanças e modificações sejam abrangidas pelas reivindicações anexas.

Claims

1. Método para reduzir emissões de mercúrio, caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer uma corrente de gás que compreende mercúrio; e passar a corrente de gás para um depurador que compreende um licor de depurador e ácido peracético, em que o ácido peracético é misturado com um agente carreador selecionado a partir do grupo consistindo de pasta fluida de calcário, pasta fluida de cal, solução alcalina à base de sódio, solução à base de trona, solução de carbonato de sódio, solução de hidróxido de sódio, água, e qualquer combinação dos mesmos.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agente carreador é água.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda misturar ácido acético e um oxidante para formar o ácido peracético.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o oxidante é selecionado dentre peróxido de hidrogênio, hipoclorito de sódio e misturas dos mesmos.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o mercúrio é de carvão queimado, um incinerador, forno de cimento, ou uma refinaria de minério.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o depurador é um depurador úmido selecionado a partir de um sistema de torre de aspersão, um sistema de borbulhador a jato e um sistema de torre recheada co-corrente.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ácido peracético é adicionado em uma sequência selecionada do grupo consistindo de: ao licor e, então, adicionado ao depurador, ao depurador que contém o licor; a um licor virgem, então, adicionado ao depurador; a um licor de reposição, então, adicionado ao depurador; a um licor de retorno, então, adicionado ao depurador; a um licor recuperado, então, adicionado ao depurador; um licor injetado diretamente em gases de combustão, então, adicionado ao depurador; um ciclo de recirculação do licor de depurador; um retorno de baixo teor de sólidos ao depurador de uma corrente de purga de depurador; ou uma corrente aquosa introduzida no depurador, em que a corrente aquosa é selecionada a partir de um desnebulizador e corrente de água de reposição.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ácido peracético não é adicionado diretamente ao depurador.

9. Uso de ácido peracético para reduzir emissões de mercúrio, caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer uma corrente de gás que compreende mercúrio; e passar a corrente de gás para um depurador que compreende um licor de depurador e o ácido peracético, em que o ácido peracético é misturado com um agente carreador selecionado a partir do grupo consistindo de pasta fluida de calcário, pasta fluida de cal, solução alcalina à base de sódio, solução à base de trona, solução de carbonato de sódio, solução de hidróxido de sódio, água, e qualquer combinação dos mesmos.