ES2266375T3 - Metodo y sistema para la eliminacion de mercurio. - Google Patents
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Abstract
Un método de eliminación de mercurio para eliminar el mercurio presente en un gas, comprendiendo dicho método las etapas de poner en contacto un gas que contiene al menos 10 ppm por lo menos de sulfuro de hidrógeno y mercurio en un gas- líquido (1, 2) con un fluido absorbente de agua en condiciones presurizadas con el fin de hacer que el mercurio pase al fluido absorbente de agua; poner en contacto el gas parcialmente liberado del mercurio en gas-líquido (5) con un fluido absorbente que contiene un compuesto de amina con el fin de hacer que el sulfuro de hidrógeno y el mercurio presentes en el gas sean absorbidos en el fluido absorbente; evaporación instantánea (3, 8) de cada uno de los fluidos absorbentes a una presión más baja para separarlos en un gas con contenido en mercurio y un líquido; y eliminación del mercurio de los gases que contienen mercurio por adsorción con un adsorbente (4).
Description
Método y sistema para la eliminación de
mercurio.
La presente invención se refiere a un método
para la eliminación de mercurio y a un sistema para su uso en
purificación de gas húmedo. Más en particular, se refiere a un
método para eliminar mercurio con el que se puede eliminar de
manera eficaz cantidades muy pequeñas de componentes de mercurio
presentes en un gas durante la purificación de gas húmedo como, por
ejemplo, purificación de gas en gasificación de carbón o gasoil y
refinado de petróleo.
El gas de escape de centrales termoeléctricas de
caldeado con carbón contiene mercurio que se origina del carbón.
Este mercurio no puede ser eliminado completamente en un sistema de
tratamiento de gas de combustión convencional (incluyendo un
precipitador electrostático, un desulfurador de gas de combustión
húmedo y similares), y parte de él se descarga desde el mismo. Dado
que el mercurio es un componente traza y que tiene una presión de
vapor muy alta y, en particular, que el mercurio metálico posee la
propiedad de ser insoluble en agua, resulta muy difícil eliminar el
mercurio recuperándolo con un colector de polvo o por lavado del gas
con un lavador.
Se descarga una gran cantidad de mercurio desde
la evacuación de desechos convencional por incineración o
similares, pero la escala de la evacuación es relativamente pequeña
y produce un reducido volumen de gas. Por consiguiente, con
frecuencia, se ha tratado dicho mercurio, por ejemplo, por adsorción
utilizando carbón activado. Si bien los métodos de tratamiento que
implican la adsorción mediante carbón activado son métodos
efectivos para la eliminación de dicho mercurio, no son adecuados
para su uso en la práctica en el tratamiento de un gran volumen de
gas ya que requieren enormes costes de consumo.
En consecuencia, se ha propuesto un método para
la eliminación de mercurio en el que se rocía un agente oxidante,
por ejemplo, en un eliminador de neblina (M/E) instalado corriente
abajo del desulfurador de gas de combustión. Dado que es difícil
utilizar carbón activado en centrales termoeléctricas por la razón
antes descrita, este método proporciona un medio más conveniente
para la eliminación de mercurio por rociado de un agente oxidante
en un eliminador de neblina.
Por otra parte, se ha propuesto un proceso en el
que se oxida Hg metálico en HgCl_{2} sobre un catalizador, como
por ejemplo un catalizador de desnitración, y se elimina dicho
HgCl_{2} en un desulfurador de gas de combustión.
El mercurio sale principalmente en dos formas:
mercurio metálico (Hg) de valencia cero y cloruro de mercurio
(HgCl_{2}). Si bien el mercurio metálico es apenas soluble en
agua, el cloruro de mercurio es relativamente soluble en agua. Por
consiguiente, el mercurio en forma de cloruro de mercurio se puede
eliminar por medio de un desulfurador. Por consiguiente, el
mercurio metálico de valencia cero se puede eliminar oxidándolo en
cloruro de mercurio con ayuda de un agente oxidante.
En este proceso, por lo tanto, se añade un
agente de cloración como Cl_{2} o HCl y se rocía inmediatamente
antes de un catalizador de desnitración dentro de un desnitrador, de
manera que se oxide el mercurio metálico sobre el catalizador de
desnitración.
En los gases de escape ordinarios, no todo el
mercurio está presente en forma de mercurio metálico. Cierta
proporción del mismo está presente en forma de cloruro de mercurio,
ya que el carbón tiene un alto contenido en cloro y este componente
de mercurio se puede eliminar. Por consiguiente, se puede utilizar
un agente clorante para el mercurio metálico restante.
No obstante, el examen del mercurio contenido,
por ejemplo, en el gas de gasificación de gasoil o carbón ha
revelado que prácticamente todo el mercurio está presente como
mercurio metálico bajo una atmósfera de reducción y un poco está
disuelto en agua. Por consiguiente, si se pulveriza un agente
oxidante bajo una atmósfera de un gas reductor durante la
purificación de gas húmedo, el agente oxidante se gastará debido a
la presencia de diversas sustancias de reducción, no pudiéndose
esperar que produzca ningún efecto beneficioso.
Por otra parte, si se rocía de manera continua
un agente de cloración para inducir una reacción sobre el
catalizador, el gas de gasificación que tiene un alto contenido en
amoníaco y una alta presión experimenta la reacción de amoníaco con
HCl, que tiene como resultado la precipitación de cloruro amónico
(NH_{4}Cl). Dicho cloruro amónico puede causar un problema ya que
es probable que se acumule por ejemplo en unidades GGHs y lo
bloqueen.
En
US-A-4.863.489 (D1) se describe un
proceso para la eliminación de mercurio desde una corriente gaseosa
que contiene sulfuro de hidrógeno y mercurio por contacto de la
corriente gaseosa con un fluido absorbente, en virtud de lo cual se
regenera el fluido absorbente para expulsar el mercurio absorbido
que se elimina posteriormente con un adsorbente de carbono
activado.
Teniendo en cuenta los problemas expuestos, los
autores de la presente invención han realizado una exhaustiva
investigación con el fin de desarrollar un método para la
eliminación de mercurio con el que se pueda eliminar mercurio, como
componente traza en gases, de manera eficiente y eficaz, con el que
se puedan reducir los costes de eliminación del mercurio que
resultan del funcionamiento del sistema, y que requiere un sistema y
un proceso simplificados de modo que se pueda llevar a cabo
fácilmente.
Como resultado, los autores de la presente
invención han observado actualmente que la coexistencia de H_{2}S
en un gas de gasificación hace que el mercurio metálico pase al agua
y que el que queda recogido de esta forma se libere en la fase
gaseosa cuando se expone el agua a una presión inferior (o evaporado
instantáneo). Es decir, en el caso de purificación de gas húmedo,
la coexistencia de sulfuro de hidrógeno en la etapa de lavado con
agua permite que el Hg pase al fluido absorbente y sea así
eliminado, y que el Hg capturado en la etapa de lavado con agua se
pueda liberar hacia la fase gaseosa al retornar el agua residual con
contenido en Hg desde la presión elevada a presión atmosférica. De
este modo, se ha observado que los problemas antes descritos se
pueden resolver eliminando el mercurio con arreglo al método en el
que se aprovecha dichos fenómenos. La presente invención ha sido
completada partiendo de este punto de vista.
Específicamente, la presente invención
proporciona un método de eliminación de mercurio con arreglo a la
reivindicación 1 para la eliminación de componentes de mercurio
presentes en un gas durante la purificación de gas húmedo,
comprendiendo dicho método una etapa de lavado con agua para poner
en contacto un gas que contiene componentes de mercurio con un
fluido absorbente en condiciones presurizadas incluyendo la
presencia de al menos 10 ppm, preferiblemente al menos 100 ppm de
sulfuro de hidrógeno para hacer que los componentes de mercurio
pasen desde el gas al fluido absorbente; una etapa de vaporización
instantánea posterior a la etapa de lavado con agua, para rociar el
fluido absorbente descargado a una presión inferior para separarlo
en componentes gaseosos y agua residual; y una etapa de eliminación
por adsorción para hacer pasar los componentes gaseosos a través de
un eliminador de mercurio equipado con un adsorbente para eliminar
los componentes de mercurio por adsorción. En este método de
eliminación de mercurio, es preferible disolver los componentes de
mercurio en el fluido absorbente, por ejemplo, a una presión
elevada de 0,2 a 5,0 MPa y en coexistencia de aproximadamente 500
ppm a 10% de sulfuro de hidrógeno, y eliminar los componentes de
mercurio de evaporados instantáneamente por adsorción con carbono
activado utilizado como adsorbente. Preferiblemente, el carbón
activado tiene un componente S depositado sobre él.
La presente invención proporciona también un
sistema de eliminación de mercurio con arreglo a la reivindicación
4 para la eliminación del mercurio presente en un gas durante la
purificación de gas húmedo, comprendiendo dicho sistema una torre
de lavado de agua en la que se introduce un gas que contiene tanto
componentes de mercurio como sulfuro de hidrógeno y se hace
circular una torre absorbente a través de la torre en condiciones
presurizadas de manera que se hace pasar los componentes de mercurio
al fluido absorbente; un tambor de vaporización instantánea en el
que se rocía el fluido absorbente descargado desde la torre de
lavado con agua a presión inferior para separarlo en componentes
gaseosos y agua residual; y un eliminador de mercurio equipado con
un adsorbente en el que los componentes de mercurio presentes en los
componentes gaseosos se eliminan por adsorción. Típicamente, la
torre de lavado con agua antes mencionada comprende una torre de
refrigerado de gas y una torre de limpieza de gas. En este sistema
que tiene un tambor de vaporización instantánea y un eliminador de
mercurio instalados sobre el lateral corriente abajo de la torre de
lavado con agua, se puede eliminar aproximadamente de un 50 a 95%
del mercurio presente en el gas formado introducido en el
sistema.
La presente invención proporciona también un
sistema como el descrito que comprende además una torre de absorción
de sulfuro de hidrógeno en la que se utiliza el gas lavado con agua
alimentado desde la torre de lavado con agua mencionada que se ha
introducido en ella y un fluido absorbente que contiene un compuesto
de amina para eliminar el sulfuro de hidrógeno por absorción hacia
el fluido absorbente, un segundo tambor de vaporación instantánea
en el que se rocía el fluido absorbente descargado desde la torre de
absorción de sulfuro de hidrógeno a una presión más baja para
separarlo en componentes gaseosos y un fluido absorbente para
alimentar con él una torre de regeneración; y un eliminador de
mercurio equipado con un adsorbente en el que se eliminan los
componentes de mercurio presentes en los componentes gaseosos
suministrados desde el segundo tambor de vaporización instantánea
por adsorción. En este sistema que tiene un tambor de vaporización
instantánea y un eliminador de mercurio instalado en el lateral
corriente abajo de la torre de absorción de sulfuro de hidrógeno, se
pueden eliminar de aproximadamente 50 a 95% del mercurio presente
en el gas lavado con agua introducido en la torre de absorción de
sulfuro de hidrógeno.
En la presente invención, se puede eliminar Hg
por la coexistencia de sulfuro de hidrógeno en la torre de lavado
con agua del sistema. Es decir, si el gas que se está tratando es un
sistema que implica la coexistencia de sulfuro de hidrógeno, el Hg
pasa hacia el agua presente en la torre de lavado con agua y así
puede eliminarse del gas. Como resultado, Hg está contenido en el
agua residual descargada de la torre de lavado con agua.
Cuando se retorna el agua residual que contiene
Hg recogida desde la presión elevada a la presión atmosférica, se
libera Hg en la fase gaseosa. Específicamente, se dispersa Hg en la
fase gaseosa pasando el agua residual a través del tambor de
vaporización instantánea.
Dado que el sulfuro de hidrógeno está presente
normalmente en un gas de gasificación sujeto a purificación de gas,
el Hg presente en el gas pasa hacia un fluido absorbente dentro de
una torre de lavado con agua. Una vez que este fluido absorbente
pasa a través de un tambor de vaporización instantánea para
recuperar componentes gaseosos, Hg puede ser absorbido y capturado
al pasar los componentes gaseosos a través de un adsorbente. La
presente invención comprende un sistema en el que los componentes
gaseosos que contienen Hg separados por vaporización instantánea se
pasan a través de un adsorbente para eliminar mercurio de los mismos
por medio del adsorbente. Por consiguiente, en comparación con el
caso en el que el gas de gasificación completo se trata
directamente con un adsorbente antes de su introducción en el
sistema, se puede eliminar Hg por tratamiento de un volumen mucho
más reducido de gas, y se puede reducir notablemente el coste de
operación necesario para el tratamiento con un adsorbente.
Por consiguiente, la presente invención hace
posible eliminar el mercurio, como componente traza en gases, de
manera efectiva y eficaz, y también hace posible reducir el coste de
eliminación de mercurio como resultado de la operación del
sistema.
La figura 1 es un diagrama en el que se ilustra
un esquema de un sistema adecuado para llevar a cabo el proceso de
purificación de gas húmedo de la presente invención.
La figura 2 es un diagrama en el que se muestra
esquemáticamente la construcción del sistema de purificación
utilizado en el ejemplo 1.
La figura 3 es un diagrama en el que se muestra
esquemáticamente la construcción del sistema de purificación
utilizado en el ejemplo 2.
La figura 4 es un diagrama en el que se muestra
esquemáticamente la construcción del sistema de purificación
utilizado en el ejemplo 3.
Los números de referencia que se muestran en
estas figuras se definen del siguiente modo: 1 torre de refrigerado
de gas; 2 torre de limpieza de gas; 3 tambor de vaporización
instantánea; 4 eliminador de mercurio; 5 torre de absorción de
sulfuro de hidrógeno; 6 torre de regeneración de fluido de
absorción; 7 bomba de circulación; 8 tambor de vaporización
instantánea; 9 intercambiador de calor de fluido absorbente; 10
caldera de gasificación, 11 ciclón; 12 filtro; 13 convertidor COS;
14 intercambiador de calor gas-gas; 15 eliminador de
mercurio; 20, 21 tambor de vaporización instantánea.
A continuación, se describirá un modo de
realización específico del proceso de purificación de gas húmedo de
acuerdo con la presente invención haciendo referencia a los gráficos
adjuntos.
La figura 1 ilustra de manera esquemática un
ejemplo de sistema de acuerdo con este modo de realización que es
adecuado para llevar a cabo el método de eliminación de mercurio de
la presente invención durante la purificación de gas húmedo. En el
sistema de este modo de realización, la etapa de lavado con agua
comprende una etapa de refrigerado y una etapa de limpieza. La
etapa de limpieza se lleva a cabo en una torre de refrigerado de
gas 1, y la etapa de limpieza se lleva a cabo en una torre de
limpieza 2. Se introduce el agua utilizada para absorber el
componente de amoníaco presente en el gas, por ejemplo, en la torre
de limpieza de gas 2. Estas dos torres de lavado con agua sirven
para eliminar el amoníaco presente en el gas por absorción en un
fluido absorbente. Se hace circular el agua introducida en la torre
de limpieza de gas 2 por medio de una bomba 7 y actúa como fluido
absorbente para absorber amoníaco. Se alimenta con una porción del
mismo la torre de refrigerado de gas 1 instalada en el lateral
corriente arriba en relación con la dirección del flujo de gas y
también se hace circular a través de la torre por medio de una
bomba 7. La presente invención se puede poner en práctica también
en un modo de realización en el que las etapas de refrigerado y
limpieza se llevan a cabo en una sola torre de lavado con agua.
Alternativamente, se puede añadir ácido sulfúrico al fluido
absorbente dentro de la torre de refrigerado de gas 1.
En la etapa de lavado con agua para la
eliminación de amoníaco que se ha descrito, cuando están contenidos
componentes de mercurio en el gas introducido y también están
contenidas al menos 10 ppm de sulfuro de hidrógeno, los componentes
de mercurio pasan al fluido absorbente en condiciones presurizadas
en las torres de lavado con agua (es decir, la torre de refrigerado
y la torre de limpieza). Dado que el paso de los componentes de
mercurio al fluido absorbente está influido por la temperatura, el
grado de eliminación de mercurio desde el gas se potencia a medida
que la temperatura del fluido se hace más baja. Por consiguiente, se
cree que el grado de eliminación de mercurio está influido por la
temperatura de la torre de refrigerado de gas 1 y la torre de
limpieza de gas 2, y el grado de eliminación de mercurio se potencia
a medida que la temperatura de la torre de limpieza de gas 2
instalada en el lateral corriente abajo se hace más baja. Desde el
punto de vista de eliminación de mercurio, es preferible que la
torre de limpieza de gas 2 funcione normalmente a 50ºC o por debajo
de esta temperatura, preferiblemente a 40ºC o por debajo de esta
temperatura.
A continuación, se transfiere el fluido
absorbente con contenido en mercurio descargado de la etapa de
lavado con agua antes descrita a una etapa de vaporización
instantánea utilizado un tambor de vaporización instantánea 3, en
la que se rocía a una presión inferior. Por consiguiente, se separa
el fluido absorbente en componentes gaseosos y agua residual.
En dichos sistemas de tratamiento de
purificación, el agua residual descargada desde la etapa de lavado
con agua tiene generalmente una alta presión y por tanto contiene
varios gases disueltos en ella. Para tratar dicha agua residual, es
una práctica corriente despresurizar el agua residual en un tambor
de vaporización instantánea 3 y liberarla así de la presión
elevada. Por consiguiente, los gases disueltos se vaporizan
instantáneamente y se liberan a la vez en la fase gaseosa. A
continuación, se somete la solución que queda a tratamiento de agua
residual.
Cuando se trata un gas formado ordinariamente,
se queman los componentes gaseosos vaporizados instantáneamente en
una caldera de combustión o se descargan a la atmósfera. No
obstante, cuando el gas que se está tratando según la presente
invención es un gas con contenido en mercurio, estos componentes
gaseosos incluyen mercurio. Se cree que la razón de ello es que
cuando se rocía el fluido de absorción hacia el que se ha hecho
pasar el mercurio en la etapa de lavado con agua a una presión más
baja, el mercurio con otros gases, queda suspendido o dispersado en
la fase gaseosa.
Por consiguiente, se hacen pasar los componentes
gaseosos separados en el tambor de vaporización instantánea 3
mencionado a través de un eliminador de mercurio 4 equipado con un
adsorbente (v.g., carbono activado). En este eliminador de mercurio
4, se eliminan los componentes de mercurio presentes en el gas por
adsorción con carbono activado utilizado como adsorbente. El gas de
escape del que se ha eliminado el mercurio mediante el paso a
través del eliminador de mercurio 4 se alimenta entonces a una
caldera de combustión de descarga de gas.
Por otra parte, el sistema de eliminación de
mercurio de este modo de realización, tal como se ilustra en la
figura 1, sirve también para eliminar los componentes de mercurio
del gas lavado con agua transferido desde las torres de lavado con
agua antes mencionadas a una torre de absorción de sulfuro de
hidrógeno.
En la etapa de lavado con agua antes descrita
para la eliminación de amoníaco, cierta proporción de componentes
de mercurio pasan desde el gas con contenido en mercurio al fluido
de absorción. No obstante, algunos componentes de mercurio siguen
permaneciendo en el gas lavado con agua y son transferidos a otra
etapa del sistema de purificación de gas húmedo. En el lateral
corriente abajo de la etapa de lavado con agua, se proporciona una
etapa de eliminación de sulfuro de hidrógeno para eliminar el
sulfuro de hidrógeno presente en el gas. En esta etapa, se eliminan
también los componentes de mercurio presentes en el gas. La etapa de
eliminación de sulfuro de hidrógeno incluye una torre de absorción
de H_{2}S 5 y una torre de regeneración de fluido de absorción 6.
Se introduce el gas lavado con agua transferido desde la etapa de
lavado con agua en la torre de absorción de sulfuro de hidrógeno
5.
El principal propósito de la torre de absorción
de sulfuro de hidrógeno 5 consiste en eliminar el sulfuro de
hidrógeno por absorción a un fluido de absorción que contiene una
amina. De acuerdo con este modo de realización, en esta torre de
absorción de sulfuro de hidrógeno 5, se permite pasar los
componentes de mercurio desde el gas que contiene mercurio y
sulfuro de hidrógeno al fluido absorbente en condiciones
presurizadas (etapa de lavado con agua). Por consiguiente, el
fluido absorbente que contiene amina también contiene componentes de
mercurio. Según esto, el fluido absorbente descargado desde la
torre de absorción de sulfuro de hidrógeno 5 se introduce en un
segundo tambor de vaporización instantánea 8, en el que es rocíado a
una presión más baja y separado en componentes gaseosos y un fluido
absorbente para su alimentación en la torre de regeneración.
A continuación, en este modo de realización, se
hacen pasar los componentes gaseosos separados en el tambor de
vaporización instantánea 8 mencionado a través de un eliminador de
mercurio 4 equipado con carbón activado, de manera similar a los
componentes gaseosos del tambor de vaporización instantánea 8 antes
mencionado. En este eliminador de mercurio 4, se eliminan los
componentes de mercurio presentes en el gas por absorción con
carbón activado. A continuación, se alimenta con el gas de escape
del que se ha eliminado el mercurio mediante el paso a través del
eliminador de mercurio 4 una caldera de combustión de descarga de
gas.
Los componentes gaseosos separados en el tambor
de vaporización instantánea 8 pueden transferirse a un segundo
eliminador de mercurio instalado por separado del eliminador de
mercurio 4 y tratarse por adsorción con carbón activado.
Además del carbón activado, el adsorbente puede
comprender una resina quelato, azufre elemental o un compuesto de
azufre soportado sobre un vehículo que comprende al menos un
compuesto seleccionado del grupo que consiste en Al_{2}O_{3},
TiO_{2} y SiO_{2}, o zeolita.
Si bien se han descrito varios modos de
realización de la presente invención, debe entenderse que la
presente invención no queda limitado con los modos de realización
descritos, sino que se pueden introducir diversos cambios y
modificaciones sin alejarse del espíritu y alcance de la presente
invención. La presente invención quedará ilustrada además con los
siguientes ejemplos. No obstante, estos ejemplos no deben ser
interpretados como limitativos del marco de la invención.
Ejemplo
1
La figura 2 ilustra un esquema de un sistema de
purificación de gas húmedo utilizado en este ejemplo.
En una caldera de gasificación 10, se convirtió
carbón con el que se había alimentado la misma en un gas de
gasificación, que se hizo pasar a través de un ciclón 11 instalado
corriente abajo del mismo y después a través de un filtro 12, y se
alimentó en un convertidor COS 13. La velocidad de alimentación del
carbón fue 10 kg/h. A continuación, se pasó el gas formado a través
de un intercambiador de calor gas-gas 14 y después
se introdujo en un proceso de purificación de gas húmedo. La
presión del gas formado fue 0,9 MPa y la velocidad de flujo del
mismo fue 22,4 m^{3}N/h(d). Antes de la etapa de lavado con
agua, el gas formado tenía una concentración de H_{2}S de 800 a
1.000 ppm y una temperatura (T_{1}) de aproximadamente 200ºC.
La etapa de lavado con agua incluye dos torres:
una torre de refrigerado de gas 1 instalada en el lateral corriente
arriba y una torre de limpieza 2 instalada en el lateral corriente
abajo tal como se contempla desde la dirección del flujo de gas. La
temperatura de gas (T_{2}) en la salida de la torre de enfriado de
gas 1 fue 80ºC, la velocidad de flujo del fluido en circulación a
través de la torre de refrigerado de gas 1 fue 60 l/h, y la
velocidad de flujo del agua residual desde la torre de refrigerado
de gas 1 fue 1,9 l/h. Por otra parte, la temperatura de gas
(T_{3}) en la salida de la torre de limpieza de gas 2 fue 40ºC y
la velocidad de flujo del fluido en circulación a través de la
torre de limpieza de gas 2 fue 100 l/h.
Se roció el fluido de absorción con contenido en
mercurio desde la etapa de lavado con agua en un tambor de
vaporización instantánea 20. Se introdujeron los componentes
gaseosos separados en un eliminador de mercurio 4, donde se eliminó
el mercurio del gas. La cantidad de gas evaporado instantáneamente
desde el agua residual fue 30 lN/h.
Por otra parte, se alimento con el gas liberado
de amoníaco en la etapa de lavado con agua una torre de absorción
de sulfuro de hidrógeno 5. La temperatura de gas (T_{4}) en la
salida de la torre de absorción de H_{2}S 5 fue 40ºC y la
velocidad de flujo del fluido en circulación a través de la torre de
absorción de H_{2}S 5 fue 30 l/h.
En lo que se refiere al sistema descrito
anteriormente en la figura 2, se midieron las concentraciones de Hg
en diferentes posiciones S1 a S6 en el sistema. En la tabla 1 a
continuación, se muestran los resultados obtenidos.
\vskip1.000000\baselineskip
| Artículo | |
| Concentración de Hg en la entrada de la torre de refrigerado de gas, S1 (mg/m^{3}N) | 0,0056 |
| Concentración de Hg en la salida de la torre de limpieza de gas, S2 (mg/m^{3}N) | 0,0014 |
| Concentración de Hg en la salida de la torre de absorción de H_{2}S, S3 (mg/m^{3}N) | 0,0004 |
| Concentración de Hg en el agua residual de la torre de refrigerado de gas, S4 (mg/m^{3}N) | 0,001 |
| Concentración de Hg en el gas evaporado instantáneamente del agua residual, S5 (mg/m^{3}N) | 3,0 |
| Concentración de Hg en la salida del eliminador de absorción de Hg, S6 (mg/m^{3}N) | <0,01 |
\vskip1.000000\baselineskip
La diferencia entre las concentraciones S1 y S2
dadas en la tabla 1 (es decir, S1-S2) es la cantidad
de mercurio que se recuperó a través de la etapa de lavado con
agua. Por otra parte, cuando los componentes gaseosos separados por
evaporación instantánea de agua residual fueron pasados a través del
eliminador de mercurio 4, se redujo la concentración de mercurio de
3,0 mg/m^{3}N (S5) a menos de 0,01 mg/m^{3}N (S6). Se ha
confirmado mediante estos resultados que el mercurio pasa al agua
residual descargada de la etapa de lavado con agua y se pueden
eliminar de manera efectiva los componentes de mercurio de los
componentes gaseosos separados por evaporación instantánea del agua
residual.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
2
La figura 3 ilustra un esquema de un sistema de
purificación de gas húmedo utilizado en este ejemplo.
Además del sistema del ejemplo 1, en este
ejemplo se incluye una etapa adicional en la que se introdujo el
mercurio (Hg) eliminado hacia el fluido absorbente en la torre de
absorción de sulfuro de hidrógeno 5 en un tambor de vaporización
instantánea 21 para liberarlo en la fase gaseosa y después se
eliminó por medio de un eliminador de mercurio 15 utilizando
carbono activado o similares. Las condiciones concernientes al gas
formado y las velocidades y temperaturas de flujo empleadas en la
etapa de lavado con agua fueron las mismas que las descritas en el
ejemplo 1. La cantidad de gas separado de la evaporación instantánea
del gas absorbente de H_{2}S en el tambor de vaporización
instantánea 21 fue 50 1 N/h.
\newpage
En lo que se refiere al sistema antes descrito
de la figura 3, se midieron las concentraciones de Hg en diferentes
posiciones S1 a S9 en el sistema. En la tabla 2 a continuación, se
muestran los resultados obtenidos.
\vskip1.000000\baselineskip
| Artículo | |
| Concentración de Hg en la entrada de la torre de refrigerado de gas, S1 (mg/m^{3}N) | 0,0056 |
| Concentración de Hg en la salida de la torre de refrigerado de gas, S2 (mg/m^{3}N) | 0,0014 |
| Concentración de Hg en la salida de la torre de absorción de H_{2}S, S3 (mg/m^{3}N) | 0,0004 |
| Concentración de Hg en el agua residual de la torre de refrigerado de gas, S4 (mg/m^{3}N) | 0,001 |
| Concentración de Hg en el gas evaporado instantáneamente del agua residual, S5 (mg/m^{3}N) | 3,0 |
| Concentración de Hg en la salida del eliminador de adsorción Hg, S6 (mg/m^{3}N) | <0,01 |
| Concentración de Hg en el fluido de absorción de H_{2}S, S7 (mg/m^{3}N) | <0,005 |
| Concentración de Hg en el gas evaporado instantáneamente del fluido de absorción de H_{2}S, | |
| S8 (mg/m^{3}N) | 0,45 |
| Concentración de Hg en la salida de eliminador de adsorción de Hg, S9 (mg/m^{3}N) | <0,01 |
\vskip1.000000\baselineskip
La diferencia entre las concentraciones S2 y S3
dadas en la tabla 2 (es decir, S2-S3) es la cantidad
de mercurio que fue eliminado por lavado del fluido de absorción
dentro de la torre de absorción de sulfuro de hidrógeno. Por otra
parte, cuando se pasaron los componentes gaseosos separados por
evaporación instantánea del fluido absorbente a través del
eliminador de mercurio 15, se redujo la concentración de mercurio de
0,45 mg/m^{3}N (S8) a menos de 0,01 mg/m^{3}N (S9). Se ha
confirmado con estos resultados que, también en la etapa de
absorción de sulfuro de hidrógeno posterior a la etapa de lavado
con agua, el mercurio pasa al fluido de absorción y los componentes
de mercurio se pueden eliminar de manera efectiva de los componentes
gaseosos separados por evaporación instantánea del fluido
absorbente.
absorbente.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
3
La figura 4 ilustra un esquema de un sistema de
purificación de gas húmedo utilizado en este ejemplo.
Además del sistema del ejemplo 2, este ejemplo
incluye una etapa adicional en la que se pasa el gas de escape que
ha sido pasado a través del intercambiador de calor
gas-gas 14, que se había descargado directamente en
el ejemplo 2, a través de intercambiadores de calor y después se
quema en un aparato de combustión. En este ejemplo, la velocidad de
alimentación de carbón fue 1.000 kg/h, la velocidad de flujo del gas
formado fue 3.500 m^{3}N/h, la concentración de H_{2}S en el
gas formado fue 800 a 1.000 pm, la temperatura de gas (T_{2}) en
la salida de la torre de refrigerado de gas 1 fue 40ºC, la velocidad
de flujo del fluido en circulación a través de la torre de
refrigerado de gas 1 fue 8,4 ton/h, la velocidad de flujo del agua
residual desde la torre de refrigerado 1 fue 0,4 ton/h, la cantidad
del gas evaporado instantáneamente producido desde el agua residual
en el tambor de vaporización instantánea 20 fue 0,2 m^{3}N/h, la
temperatura de gas (T_{3}) en la salida de la torre de limpieza
de gas 2 fue 40ºC, la temperatura de gas (T_{3}) en la salida de
la torre de limpieza de gas 2 fue 40ºC, la velocidad de flujo del
fluido en circulación a través de la torre de limpieza de gas 2 fue
10 tons/h, la temperatura de gas (T_{4}) en la salida de la torre
de absorción de H_{2}S 5 fue 40ºC, la velocidad de flujo del
fluido en circulación a través de la torre de absorción de H_{2}S
fue 3,6 tons/h, y la cantidad del gas evaporado instantáneamente
producido del fluido de absorción de H_{2}S fue 1,6 m^{3}N/h.
Las demás condiciones fueron las mismas que las del ejemplo 2.
En lo que se refiere al sistema antes descrito
de la figura 4, se midieron las concentraciones de Hg en diferentes
posiciones S1 a S9 en el sistema. En la tabla 3 se indican los
resultados obtenidos.
| Artículo | |
| Concentración de Hg en la entrada de la torre de refrigerado de gas, S1 (mg/m^{3}N) | 0,005 |
| Concentración de Hg en la salida de la torre de limpieza de gas, S2 (mg/m^{3}N) | 0,0013 |
| Concentración de Hg en la salida de la torre de absorción de H_{2}S, S3 (mg/m^{3}N) | 0,0003 |
| Concentración de Hg en el agua residual de la torre de refrigerado de gas, S4 (mg/m^{3}N) | <0,005 |
| Concentración de Hg en el gas vaporizado instantáneamente del agua residual, S5 (mg/m^{3}N) | 63 |
| Concentración de Hg en la salida del eliminador de adsorción Hg, S6 (mg/m^{3}N) | <0,01 |
| Concentración de Hg en el fluido de absorción de H_{2}S, S7 (mg/m^{3}N) | <0,005 |
| Concentración de Hg en el gas evaporado instantáneamente del fluido de absorción de H_{2}S, | |
| S8 (mg/m^{3}N) | 2,2 |
| Concentración de Hg en la salida de eliminador de adsorción de Hg, S9 (mg/m^{3}N) | <0,01 |
Se confirma con estos resultados que, incluso
cuando se somete un gran volumen de gas formado a purificación de
gas húmedo, el método de eliminación de mercurio de la presente
invención es capaz de reducir la concentración de Hg en el gas de
escape a menos de 0,01 mg/m^{3}N en todas las posiciones S6 a
S9.
De acuerdo con el método de eliminación de
mercurio de la presente invención, el volumen del gas que se está
tratando se puede disminuir de forma notable tratando el gas
evaporado instantáneamente y el coste operativo necesario para el
tratamiento también se puede reducir, en comparación con el caso en
el que el gas formado se trata directamente. Asimismo, dado que no
se requiere suministro de energía para la etapa de eliminación (o
absorción) de mercurio y que se requiere la etapa de evaporación
instantánea de Hg para eliminar mercurio, se puede eliminar
positivamente Hg sin modificar un sistema de purificación ordinario
sustancialmente.
Por otra parte, el adsorbente para la adsorción
de Hg puede utilizarse a bajas temperaturas (400ºC o por debajo de
ellas) y solamente se requiere una pequeña cantidad de adsorbente
por su alta velocidad de eliminación de Hg. Por otra parte, dado
que se trata un gas una vez disuelto en agua con carbono activo, los
hidrocarburos y otras sustancias capaces de inhibir la adsorción de
Hg no están presentes.
Claims (5)
1. Un método de eliminación de mercurio para
eliminar el mercurio presente en un gas, comprendiendo dicho método
las etapas de poner en contacto un gas que contiene al menos 10 ppm
por lo menos de sulfuro de hidrógeno y mercurio en un
gas-líquido (1, 2) con un fluido absorbente de agua
en condiciones presurizadas con el fin de hacer que el mercurio
pase al fluido absorbente de agua; poner en contacto el gas
parcialmente liberado del mercurio en gas-líquido
(5) con un fluido absorbente que contiene un compuesto de amina con
el fin de hacer que el sulfuro de hidrógeno y el mercurio presentes
en el gas sean absorbidos en el fluido absorbente; evaporación
instantánea (3, 8) de cada uno de los fluidos absorbentes a una
presión más baja para separarlos en un gas con contenido en
mercurio y un líquido; y eliminación del mercurio de los gases que
contienen mercurio por adsorción con un adsorbente (4).
2. Un método de eliminación de mercurio según la
reivindicación 1 en el que el gas que contiene al menos 10 ppm por
lo menos de sulfuro de hidrógeno y mercurio es un gas de
gasificación de carbón o un gas de gasificación de gasoil.
3. Un método de eliminación de mercurio según
cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2 en el que el adsorbente
(4) para absorber mercurio comprende una resina quelato, azufre
elemental o un compuesto de azufre soportado sobre un vehículo que
comprende al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste
en Al_{2}O_{3}, TiO_{2} y SiO_{2}, carbono activado o
zeolita.
4. Un sistema de eliminación de mercurio para la
eliminación de mercurio presente en un gas durante la purificación
de gas húmedo, comprendiendo dicho sistema una torre de lavado con
agua (1, 2) en la que se introduce un gas que contiene tanto
componentes de mercurio como sulfuro de hidrógeno y se hace circular
un fluido absorbente de agua a través de la torre en condiciones
presurizada para hacer que los componentes de mercurio pasen hacia
el fluido absorbente de agua; un tambor de vaporización instantánea
(3) en el que se rocía el fluido absorbente de agua descargado
desde la torre de lavado con agua a una presión más baja para
separarlo en componentes gaseosos y agua residual; y un eliminador
de mercurio (4) equipado con un adsorbente en el que se eliminan
los componentes de mercurio presentes en los componentes gaseosos
por adsorción, comprendiendo dicho sistema además una torre de
absorción de sulfuro de hidrógeno (5) en la que se utiliza el gas
lavado con agua alimentado desde la torre de lavado con agua (1, 2)
introducida en ella y el fluido de absorción que contiene compuesto
amina para eliminar sulfuro de hidrógeno por absorción al fluido de
absorción; un segundo tambor de vaporización instantánea (8) en el
que se rocía el fluido de absorción descargado desde la torre de
absorción de sulfuro de hidrógeno (5) a una presión más baja para
separarlo en componentes gaseosos y un fluido de absorción que se
alimenta a una torre de regeneración (6); y un eliminador de
mercurio (4) equipado con un adsorbente en el que los componentes
de mercurio presentes en los componentes gaseosos suministrados
desde el segundo tambor de vaporización instantánea (8) se eliminan
por absorción.
5. Un sistema de eliminación de mercurio según
la reivindicación 4 en el que el adsorbente (4) comprende una
resina quelato, azufre elemental o un compuesto azufre soportado
sobre un vehículo que comprende al menos un compuesto seleccionado
del grupo que consiste en Al_{2}O_{3}, TiO_{2} y SiO_{2},
carbono activado y zeolita.
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