BE1025977B1 - SORBENT COMPOSITION FOR AN ELECTROSTATIC PRECIPITATOR - Google Patents
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Abstract
Composé minéral pulvérulent, composition de sorbant à base de composé minéral destinée à être utilisée dans le traitement de gaz de fumée, compatible avec des précipitateurs électrostatiques, et procédé de réduction de la résistivité d'une composition de sorbant pulvérulente pour l'installation de traitement de gaz de fumée comprenant un précipitateur électrostatique.Powdered mineral compound, mineral-based sorbent composition for use in treating flue gas, compatible with electrostatic precipitators, and method for reducing the resistivity of a powder sorbent composition for the treatment plant of flue gas comprising an electrostatic precipitator.
Description
BE2018/5533 1BE2018 / 5533 1
COMPOSITION DE SORBANT POUR UN PRECIPITATEUR ÉLECTROSTATIQUESORBENT COMPOSITION FOR AN ELECTROSTATIC PRECIPITATOR
Domaine techniqueTechnical area
La présente invention concerne un composé minéral et une composition de sorbant pour utiliser dans une installation de gaz de fumée équipée d’un précipitateur électrostatique, une méthode d’obtention d’une telle composition de sorbant et un procédé de traitement de gaz de fumée utilisant un précipitateur électrostatique qui comprend une étape d’injection d’une telle composition de sorbant. Dans un autre aspect, la présente invention a trait à une installation de traitement de gaz de fumée utilisant la composition de sorbant selon l’invention.The present invention relates to an inorganic compound and a sorbent composition for use in a smoke gas installation equipped with an electrostatic precipitator, a method for obtaining such a sorbent composition and a process for treating smoke gas using an electrostatic precipitator which comprises a step of injecting such a sorbent composition. In another aspect, the present invention relates to a smoke gas treatment installation using the sorbent composition according to the invention.
État de la techniqueState of the art
Une combustion de combustible dans des procédés industriels ou la production d’énergie génère des cendres volantes et des gaz acides dont il faut minimiser la libération dans l’atmosphère. L’élimination des cendres volantes de flux de gaz de fumée peut être réalisée par un précipitateur électrostatique (ESP). Certains exemples de précipitateurs électrostatiques sont décrits dans le brevet US 4 502 872, le brevet US 8 328 902 ou le brevet US 6 797 035. Un précipitateur électrostatique comprend généralement une coque avec une admission de gaz de fumée et une sortie de gaz de fumée, la coque renfermant une pluralité d’électrodes de collecte, et d’électrodes de décharge espacées les unes des autres et une pluralité de trémies positionnées sous les plaques collectrices. Une tension est appliquée entre les électrodes de décharge et les électrodes de collecte de manière à créer un champ électrostatique chargeant la matière particulaire dans les gaz de fumée pour obtenir une matière particulaire chargée. La matière particulaire chargée est collectée par les électrodes de collecte. Le précipitateur électrostatique comprend en outre des heurtoirs qui fournissent des chocs ou vibrations mécaniques aux électrodes de collecte pour éliminer les particules collectées des électrodes de collecte. Les particules collectées chutent dansBurning fuel in industrial processes or producing energy generates fly ash and acid gases which must be minimized to the atmosphere. The removal of fly ash from the flue gas stream can be achieved by an electrostatic precipitator (ESP). Some examples of electrostatic precipitators are described in US Patent 4,502,872, US Patent 8,328,902 or US Patent 6,797,035. An electrostatic precipitator generally includes a shell with a flue gas inlet and a flue gas outlet , the shell containing a plurality of collection electrodes, and discharge electrodes spaced from each other and a plurality of hoppers positioned under the collection plates. A voltage is applied between the discharge electrodes and the collection electrodes so as to create an electrostatic field charging the particulate matter in the flue gases to obtain a charged particulate matter. The charged particulate matter is collected by the collection electrodes. The electrostatic precipitator further includes knockers which provide mechanical shock or vibration to the collection electrodes to remove the particles collected from the collection electrodes. The collected particles fall in
BE2018/5533 des trémies arrangées au fond de la coque et qui sont vidées périodiquement ou continuellement. Les électrodes de collecte peuvent être planes ou sous forme de structure tubulaire ou en nid d’abeilles et les électrodes de décharge sont généralement sous la forme d’un fil ou d’une tige.BE2018 / 5533 hoppers arranged at the bottom of the hull and which are emptied periodically or continuously. The collection electrodes can be flat or in the form of a tubular or honeycomb structure and the discharge electrodes are generally in the form of a wire or a rod.
Généralement, les installations de traitement de gaz de fumée incluant des précipitateurs électrostatiques sont pourvues d’un préchauffeur d’air, lequel est parfois inclus dans une chaudière et/ou sinon fourni sous forme d’un élément additionnel de l’installation de gaz de fumée. Le préchauffeur d’air comprend un échangeur de chaleur transférant la chaleur du flux de gaz de fumée produit par la chaudière pour chauffer l’air de combustion à la chaudière pour augmenter le rendement thermique de la chaudière. Dans certains modes de réalisation, le traitement de gaz de fumée comprend de multiples précipitateurs électrostatiques. Des précipitateurs électrostatiques côté froid sont situés en aval du préchauffeur d’air, fonctionnent ainsi à des températures plus basses généralement inférieures à 200 °C (392 °F). Des précipitateurs électrostatiques côté chaud sont situés en amont du préchauffeur d’air et fonctionnent à des températures plus élevées, généralement supérieures à 250 °C (482 °F).Generally, smoke gas treatment installations including electrostatic precipitators are provided with an air preheater, which is sometimes included in a boiler and / or otherwise supplied as an additional element of the combustion gas installation. smoke. The air preheater includes a heat exchanger that transfers heat from the flue gas stream produced by the boiler to heat combustion air to the boiler to increase the thermal efficiency of the boiler. In some embodiments, the treatment of flue gases includes multiple electrostatic precipitators. Electrostatic precipitators on the cold side are located downstream of the air preheater, thus operating at lower temperatures generally below 200 ° C (392 ° F). Electrostatic precipitators on the hot side are located upstream of the air preheater and operate at higher temperatures, usually above 250 ° C (482 ° F).
Quelques fois pour des usines existantes, les unités de précipitateur électrostatique fonctionnent déjà à la limite de leur capacité de conception en raison des limites plus drastiques concernant les émissions de matières particulaires qui ont été introduites au cours des années et/ou de changements quant aux conditions opératoires d’usine tels que le changement de combustible.Sometimes for existing factories, the electrostatic precipitator units are already operating at the limit of their design capacity due to the more drastic limits on particulate matter emissions that have been introduced over the years and / or changes in conditions. factory operations such as fuel change.
L’équation de Deutsch-Anderson décrit avec quelques approximations le rendement de collecte d’un précipitateur électrostatique par :The Deutsch-Anderson equation describes with some approximations the collection efficiency of an electrostatic precipitator by:
où η est le rendement de collecte fractionnaire, Ac est l’aire de l’électrode de collecte, Vpm est la vitesse de migration de particule et Q est le débit volumétrique de gaz. Les propriétés des particules qui influencent le rendement de collecte sont essentiellement la distribution de taille de particulewhere η is the fractional collection efficiency, A c is the area of the collection electrode, V pm is the particle migration speed and Q is the volumetric flow of gas. The particle properties that influence the collection yield are essentially the particle size distribution
BE2018/5533 et leur résistivité. La résistivité des particules influence la vitesse de migration de particule comme décrit antérieurement dans l’équation de DeutschAnderson.BE2018 / 5533 and their resistivity. The particle resistivity influences the particle migration speed as described previously in the DeutschAnderson equation.
Diverses tentatives de réduire la résistivité de particules ont été tentées. On sait par exemple d’après le brevet US 4 439 351 que pour qu’un précipitateur électrostatique fonctionne efficacement, la résistivité électrique des cendres volantes doit être comprise entre 1E7 (1x107) et 2E10(2x10 ) ohms.cm. Un autre document, Mastropietro, R. A. Impact of Hydrated Lime Injection on Electrostatic Percipitator Performance in ASTM Symposium on Lime Utilization ; 2012 ; pages 2 à 10, énonce que la résistivité des cendres volantes devrait être comprise entre 1E8 (1x108) et 1E11 (1x1011) ohms.cm. Toutefois, la résistivité électrique des cendres volantes est généralement plus élevée et des additifs chimiques ont été utilisés tels que SO3, HCl, NH3, Na2CO3, Na2SO4 et NH(CH2CH2OH) pour abaisser la résistivité des cendres volantes. Toutefois, ces additifs sont susceptibles de libérer des composés non souhaitables. Le même document divulgue l’utilisation de polymères pour abaisser la résistivité des cendres volantes. Néanmoins, des additifs polymères se dégradent généralement à des températures élevées et doivent être injectés dans le flux de gaz de fumée à des basses températures.Various attempts have been made to reduce the resistivity of particles. It is known for example from US Pat. No. 4,439,351 that for an electrostatic precipitator to function effectively, the electrical resistivity of the fly ash must be between 1E7 (1x10 7 ) and 2E10 (2x10) ohms.cm. Another document, Mastropietro, RA Impact of Hydrated Lime Injection on Electrostatic Percipitator Performance in ASTM Symposium on Lime Utilization; 2012; pages 2 to 10, states that the resistivity of fly ash should be between 1E8 (1x10 8 ) and 1E11 (1x10 11 ) ohms.cm. However, the electrical resistivity of fly ash is generally higher and chemical additives have been used such as SO 3 , HCl, NH 3 , Na 2 CO 3 , Na 2 SO 4 and NH (CH 2 CH 2 OH) to lower the resistivity of fly ash. However, these additives are capable of releasing undesirable compounds. The same document discloses the use of polymers to lower the resistivity of fly ash. However, polymer additives generally degrade at high temperatures and must be injected into the flue gas stream at low temperatures.
Le document brevet US 6 126 910 divulgue l’élimination de gaz acides d’un gaz de fumée avec un précipitateur électrostatique par pulvérisation d’une solution de bisulfite de sodium, bisulfite de calcium, bisulfite de magnésium, bisulfite de potassium ou bisulfite d’ammonium ou l’une de leurs combinaisons dans un flux de gaz en amont de l’unité de précipitateur électrostatique. De tels sels de bisulfite éliminent sélectivement les gaz acides tels que HCl, HF et SO3 mais ils n’éliminent pas le dioxyde de soufre. Le dioxyde de soufre dans les gaz de fumée doit être éliminé par la suite avec un réactif tel que la chaux hydratée. Le document brevet US 6 803 025 divulgue un procédé similaire utilisant un composé de réaction choisi dans le groupe consistant en le carbonate de sodium, le bicarbonate de sodium, l’hydroxyde de sodium, l’hydroxyde d’ammonium, l’hydroxyde de potassium, l’hydroxyde deDocument US Pat. No. 6,126,910 discloses the removal of acid gases from a smoke gas with an electrostatic precipitator by spraying with a solution of sodium bisulfite, calcium bisulfite, magnesium bisulfite, potassium bisulfite or potassium bisulfite. ammonium or one of their combinations in a gas flow upstream of the electrostatic precipitator unit. Such bisulfite salts selectively remove acid gases such as HCl, HF and SO 3 but they do not remove sulfur dioxide. The sulfur dioxide in the flue gases must be removed later with a reagent such as hydrated lime. Patent document US 6,803,025 discloses a similar process using a reaction compound selected from the group consisting of sodium carbonate, sodium bicarbonate, sodium hydroxide, ammonium hydroxide, potassium hydroxide , hydroxide
BE2018/5533 potassium, le carbonate de potassium et le bicarbonate de potassium pour éliminer des gaz acides tels que HCl, HF, SO3 et partiellement SO2 des gaz de fumée. Toutefois, le SO2 restant doit toujours être éliminé par l’utilisation d’un autre réactif tel que de la chaux hydratée. Pour le traitement de gaz de fumée libérés par des centrales électriques, les quantités de chlorure libérées par un combustible ou charbon en combustion sont généralement très faibles par rapport au SO2, par conséquent le procédé de traitement de gaz de fumée peut être simplifié en n’utilisant que de la chaux hydratée comme sorbant.BE2018 / 5533 potassium, potassium carbonate and potassium bicarbonate to remove acid gases such as HCl, HF, SO3 and partially SO2 from smoke gases. However, the remaining SO2 should always be removed by the use of another reagent such as hydrated lime. For the treatment of smoke gases released by power stations, the quantities of chloride released by a fuel or coal in combustion are generally very small compared to SO2, consequently the process of treatment of smoke gases can be simplified by n ' using only hydrated lime as a sorbent.
Le document WO2015/119880 concerne les inconvénients du trona ou de la chaux hydratée en tant que sorbants pour un procédé de traitement de gaz de fumée avec des unités de précipitateur électrostatique. Des sorbants à base de sodium sont connus pour diminuer la résistivité de la matière particulaire, néanmoins un inconvénient principal de l’utilisation de sorbants de sodium est que la lixiviation des métaux lourds à partir des cendres volantes est accrue, menant à une contamination environnementale potentielle. Des sorbants à base d’hydroxyde de calcium ne présentent pas le problème de lixiviation de métaux lourds à partir des cendres volantes, mais ils sont connus pour augmenter la résistivité de la matière particulaire (cendres volantes) entraînée dans le flux de gaz de fumée si bien que le rendement de l’unité de précipitateur électrostatique peut être abaissé lorsque l’on utilise des sorbants à base de calcium. Le même document divulgue une composition visant à réduire la résistivité particulaire dans des gaz de fumée et à capturer des gaz acides, où la composition comprenant un métal alcalin/alcalinoterreux particulaire ayant la formule (Lii.a.ß Naa Kß)w(Mgi.5 Caö)x(OH)y(CO3)z-nH2O, plus spécifiquement la formule NawCax(OH)y(CO3)z nH2O, dans lesquelles un rapport W sur x est d’environ 1/3 à environ 3/1. En conséquence, la composition présente encore une grande quantité de sodium qui serait susceptible pas uniquement de se lixivier, mais le sodium est également connu pour augmenter la lixiviation de métaux lourds contenus dans les cendres volantes.Document WO2015 / 119880 relates to the drawbacks of trona or hydrated lime as sorbents for a process for treating flue gas with electrostatic precipitator units. Sorbents based on sodium are known to decrease the resistivity of particulate matter, however a main drawback of using sodium sorbents is that the leaching of heavy metals from fly ash is increased, leading to potential environmental contamination. . Calcium hydroxide sorbents do not have the problem of leaching heavy metals from fly ash, but they are known to increase the resistivity of particulate matter (fly ash) entrained in the flue gas stream if although the efficiency of the electrostatic precipitator unit can be lowered when using calcium-based sorbents. The same document discloses a composition for reducing particulate resistivity in flue gases and capturing acid gases, wherein the composition comprising a particulate alkali / alkaline earth metal having the formula (Lii. A .ß Na a Kß) w (Mgi . 5 CaO) x (OH) y (CO 3) z -nH 2 O, more specifically formula Na w Ca x (OH) y (CO 3) z · nH 2 O, in which a W x is of about 1/3 to about 3/1. Consequently, the composition still has a large amount of sodium which would not only be capable of leaching, but sodium is also known to increase the leaching of heavy metals contained in the fly ash.
Le document US 6 797 035 divulgue un procédé de réduction de la résistivité de cendres volantes par pulvérisation d’une solution aqueuse deDocument US 6,797,035 discloses a method for reducing the resistivity of fly ash by spraying with an aqueous solution of
BE2018/5533 nitrate de potassium ou nitrite de potassium sur le flux de gaz de fumée ou par injection de poudre de nitrate de potassium ou de nitrite de potassium dans le conduit traversé par les gaz de fumée. Un inconvénient de l’utilisation de ces poudres de sels de nitrate ou de nitrite est qu’elles réagissent avec d’autres espèces que les cendres volantes et aboutissent à un produit chimique moins réactif atteignant les plaques collectrices du précipitateur électrostatique. Par conséquent, on suggère d’injecter ces sels de nitrate sous forme de poudres finement divisées pour réduire l’aire réactive exposée et inhiber des réactions avec des oxydes nitreux et des oxydes de soufre.BE2018 / 5533 potassium nitrate or potassium nitrite on the flue gas stream or by injecting potassium nitrate or potassium nitrite powder into the flue through which the flue gases pass. A disadvantage of using these nitrate or nitrite salt powders is that they react with other species than fly ash and result in a less reactive chemical reaching the collector plates of the electrostatic precipitator. Therefore, it is suggested to inject these nitrate salts as finely divided powders to reduce the reactive area exposed and inhibit reactions with nitrous oxides and sulfur oxides.
Néanmoins, il existe encore un besoin de proposer un composé minéral qui puisse être avantageusement utilisé dans des installations de traitement de gaz de fumée hautement compatible avec des précipitateurs électrostatiques.However, there is still a need to provide an inorganic compound which can be advantageously used in smoke gas treatment plants highly compatible with electrostatic precipitators.
L’objet de la présente invention est de proposer un composé minéral et une composition de sorbant comprenant ledit composé minéral éliminant l’inconvénient intrinsèque de ces sorbants lors de leur application à des unités de précipitateur électrostatique.The object of the present invention is to provide an inorganic compound and a sorbent composition comprising said inorganic compound eliminating the intrinsic drawback of these sorbents during their application to electrostatic precipitator units.
Résumé de l’inventionSummary of the invention
Selon un premier aspect, la présente invention a trait à un composé minéral pulvérulent présentant une résistivité à 300 °C (372 °F) R300 plus basse que 1E11 (1x1011) Ohms.cm et plus élevée que 1E7 (1x107) Ohms.cm, avantageusement plus basse que 1E10 (1x1010) Ohms.cm et plus élevée que 5E7 (5x107) Ohms.cm, de préférence plus basse que 5E9 (5x109) Ohms.cm, de manière davantage préférée plus basse que 1E9 (1x109) Ohms.cm, de manière encore davantage préférée plus basse que 5E8 (5x108) Ohms.cm.According to a first aspect, the present invention relates to a powdery mineral compound having a resistivity at 300 ° C (372 ° F) R 300 lower than 1E11 (1x10 11 ) Ohms.cm and higher than 1E7 (1x10 7 ) Ohms .cm, preferably lower than 1E10 (1x10 10 ) Ohms.cm and higher than 5E7 (5x10 7 ) Ohms.cm, preferably lower than 5E9 (5x10 9 ) Ohms.cm, more preferably lower than 1E9 (1x10 9 ) Ohms.cm, even more preferably lower than 5E8 (5x10 8 ) Ohms.cm.
En effet, il a été observé de façon étonnante qu’un composé minéral pulvérulent peut être utilisé avec succès dans le traitement de gaz de fumée utilisant des précipitateurs électrostatiques lorsque la résistivité à 300 °C (372 °F) est encore plus basse que 1E11 (1x1011) Ohms.cm, de préférence plus basse que 1E10 (1x101°) Ohms.cm, signifiant que le composéIndeed, it has surprisingly been observed that a powdery mineral compound can be successfully used in the treatment of flue gases using electrostatic precipitators when the resistivity at 300 ° C (372 ° F) is even lower than 1E11 (1x10 11 ) Ohms.cm, preferably lower than 1E10 (1x10 1 °) Ohms.cm, meaning that the compound
BE2018/5533 minéral pulvérulent est robuste et ne se décompose pas à une température relativement élevée. En conséquence, ce composé minéral pulvérulent est apte à modifier positivement la résistivité des cendres volantes sans impacter négativement le fonctionnement du précipitateur électrostatique.BE2018 / 5533 mineral powder is robust and does not decompose at a relatively high temperature. Consequently, this powdery mineral compound is able to positively modify the resistivity of fly ash without negatively impacting the operation of the electrostatic precipitator.
Selon le type de composé minéral, il sera de préférence injectéDepending on the type of mineral compound, it will preferably be injected
- à un emplacement près de la chaudière ou même dans la chaudière car à cet emplacement du flux de gaz de fumée à l’intérieur duquel le composé minéral doit être injecté, la température serait favorable à une capture adéquate de composés polluants de gaz de fumée. Dans ce cas, comme le produit ne se décompose pas, la résistivité à une température de 300 °C (372 °F) est encore assez basse pour modifier la résistivité du mélange des cendres volantes présentes dans les gaz de fumée et le composé minéral injecté, ou- at a location near the boiler or even in the boiler because at this location of the smoke gas flow inside which the mineral compound must be injected, the temperature would be favorable for an adequate capture of pollutants of smoke gas . In this case, as the product does not decompose, the resistivity at a temperature of 300 ° C (372 ° F) is still low enough to modify the resistivity of the mixture of fly ash present in the flue gases and the injected mineral compound , or
- il sera de préférence injecté à un emplacement proche de l’amont du préchauffeur étant donné qu’à cet emplacement du flux de gaz de fumée à l’intérieur duquel le composé minéral doit être injecté, la température serait favorable pour une capture adéquate de composés polluants des gaz de fumées. Dans ce cas, également, comme le produit ne se décompose pas, la résistivité à une température de 300 °C (372 °F) est encore assez basse pour modifier la résistivité du mélange des cendres volantes présentes dans les gaz de fumée et le composé minéral injecté.- It will preferably be injected at a location close to the upstream of the preheater since at this location of the flue gas flow inside which the mineral compound must be injected, the temperature would be favorable for an adequate capture of polluting compounds of flue gases. In this case, too, as the product does not decompose, the resistivity at a temperature of 300 ° C (372 ° F) is still low enough to modify the resistivity of the mixture of fly ash present in the smoke gases and the compound mineral injected.
De préférence, le composé minéral selon la présente invention présente une résistivité maximale Rmax plus basse que 5E11 (5x1011) Ohms.cm, de préférence plus basse que1E11 (1x1011) Ohms.cm et de manière davantage préférée plus basse que 5E10 (5x1010) Ohms.cm.Preferably, the mineral compound according to the present invention has a maximum resistivity R max lower than 5E11 (5x10 11 ) Ohms.cm, preferably lower than 1E11 (1x10 11 ) Ohms.cm and more preferably lower than 5E10 ( 5x10 10 ) Ohms.cm.
Avantageusement, le composé minéral est dopé avec au moins un ion métallique Μ choisi dans le groupe de l’ion métallique ayant un numéro atomique inférieur ou égal à 74 et appartenant au groupe consistant en un ion de métal de transition ou un ion de métal de post-transition dans une quantité supérieure ou égale à 0,05 % en poids et inférieure ou égale à 5 % en poids par rapport au poids total du composé minéral pulvérulent.Advantageously, the mineral compound is doped with at least one metal ion Μ chosen from the group of the metal ion having an atomic number less than or equal to 74 and belonging to the group consisting of a transition metal ion or a metal ion of post-transition in an amount greater than or equal to 0.05% by weight and less than or equal to 5% by weight relative to the total weight of the powdery mineral compound.
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Dans un mode de réalisation particulier, le composé minéral selon la présente invention est en outre dopé avec au moins un contre-ion X choisi dans le groupe consistant en des nitrates, des nitrites, et leur mélange à une quantité supérieure ou égale à 0,05 % en poids et inférieure ou égale à 5 % en poids par rapport au poids total du composé minéral pulvérulent.In a particular embodiment, the mineral compound according to the present invention is further doped with at least one counterion X chosen from the group consisting of nitrates, nitrites, and their mixture in an amount greater than or equal to 0, 05% by weight and less than or equal to 5% by weight relative to the total weight of the powdery mineral compound.
Dans un mode de réalisation préféré du composé minéral selon la présente invention, le poids total dudit ion métallique et dudit contre-ion est supérieur ou égal à 0,1 % en poids et inférieur ou égal à 5% en poids, de préférence compris entre 0,3 et 3 % en poids, par rapport au poids total du composé minéral pulvérulent.In a preferred embodiment of the mineral compound according to the present invention, the total weight of said metal ion and of said counterion is greater than or equal to 0.1% by weight and less than or equal to 5% by weight, preferably between 0.3 and 3% by weight, relative to the total weight of the powdery mineral compound.
Dans encore un autre mode de réalisation préféré, le composé minéral de l’invention comprend en outre du sodium dans une quantité allant jusqu’à 3,5 % en poids par rapport au poids total du composé minéral pulvérulent, exprimée en équivalent sodium. De préférence, le sodium est dans une quantité minimale de 0,2 % en poids par rapport au poids total du composé minéral pulvérulent et exprimée en équivalent sodium.In yet another preferred embodiment, the mineral compound of the invention further comprises sodium in an amount of up to 3.5% by weight relative to the total weight of the powdery mineral compound, expressed in sodium equivalent. Preferably, the sodium is in a minimum amount of 0.2% by weight relative to the total weight of the powdery mineral compound and expressed in sodium equivalent.
Le sodium sous la forme d’additif de sodium dans de telles quantités est connu pour avoir un léger effet sur la diminution de la résistivité du sorbant. Le demandeur a trouvé que l’additif de sodium dans de telles quantités en combinaison avec la présence telle que décrite ci-dessous d’au moins un ion métallique et/ou un contre-ion confère en outre un effet additionnel sur la diminution de la résistivité de la composition de sorbant. L’utilisation d’additif de sodium en combinaison avec la présence comme décrit ci-dessous d’au moins un ion métallique et/ou un contre-ion diminue la résistivité de la composition de sorbant plus que lorsque la présence telle que décrite ci-dessous d’au moins un ion métallique et/ou un contre-ion est utilisée seule dans le composé minéral et plus que lorsque du sodium est utilisé seul dans le composé minéral.Sodium as a sodium additive in such amounts is known to have a slight effect on decreasing the resistivity of the sorbent. The applicant has found that the sodium additive in such amounts in combination with the presence as described below of at least one metal ion and / or a counterion additionally confers an additional effect on the reduction of the resistivity of the sorbent composition. The use of sodium additive in combination with the presence as described below of at least one metal ion and / or a counterion decreases the resistivity of the sorbent composition more than when the presence as described below below at least one metal ion and / or a counterion is used alone in the mineral compound and more than when sodium is used alone in the mineral compound.
Dans un mode de réalisation avantageux du composé minéral, ledit ion métallique Μ est l’un des ions parmi Cu2+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Co2+, Mo2+, Ni2+, Zn2+.In an advantageous embodiment of the mineral compound, said metal ion Μ is one of the ions from Cu 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Mn 2+ , Co 2+ , Mo 2+ , Ni 2+ , Zn 2+ .
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De préférence, ledit ion métallique Μ est l’un des ions parmi Cu2+, Fe2+, Fe3+.Preferably, said metal ion Μ is one of the ions from Cu 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ .
De préférence, ledit contre-ion X est du nitrate.Preferably, said counterion X is nitrate.
Il a été trouvée que la présence d’un ion métallique comme divulgué ci-dessus et/ou d’un contre-ion comme décrit précédemment dans le composé minéral, diminue la résistivité du composé minéral.It has been found that the presence of a metal ion as disclosed above and / or of a counterion as previously described in the mineral compound, decreases the resistivity of the mineral compound.
Dans un mode de réalisation préféré, le minéral pulvérulent comprend des particules ayant une d50 comprise entre 5 et 25 μm, de préférence entre 5 et 20 μm, de manière davantage préférée entre 5 et 16 μm.In a preferred embodiment, the powdery mineral comprises particles having an d 50 of between 5 and 25 μm, preferably between 5 and 20 μm, more preferably between 5 and 16 μm.
La notation dx représente un diamètre exprimé en μm, tel que mesuré par granulométrie laser dans du méthanol facultativement après sonification, par rapport à laquelle X % en masse des particules mesurées sont inférieures ou égales.The notation d x represents a diameter expressed in μm, as measured by laser granulometry in methanol optionally after sonication, with respect to which X% by mass of the particles measured are less than or equal.
De préférence, en particulier, le composé minéral pulvérulent est choisi dans le groupe de la famille des Phyllosilicates qui comprend les quatre groupes clés des groupes de Serpentine, de Minéral argileux, de Mica et de Chlorite.Preferably, in particular, the pulverulent mineral compound is chosen from the group of the Phyllosilicates family which comprises the four key groups of the groups of Serpentine, Clay mineral, Mica and Chlorite.
En particulier, le composé minéral pulvérulent est choisi dans le groupe de l’halloysite et des phyllosilicates selon la classification de Dana, de préférence dans le groupe consistant en l’allophane, la bentonite, la chlorite, la dickite, l’halloysite, l’illite, la kaolinite, la montmorillonite, la nacrite, la nontronite, la palygorksite, la saponite, la sépiolite, la serpentine, le talc et leurs mélanges, de manière davantage préférée dans le groupe consistant en la bentonite, l’halloysite, l’illite, la kaolinite, la montmorillonite, la sépiolite, la smectite, le talc, la vermiculite et leurs mélanges, et de manière préférée entre toutes dans le groupe consistant en la bentonite, l’halloysite, la kaolinite, la montmorillonite, la sépiolite et leurs mélanges.In particular, the powdery mineral compound is chosen from the group of halloysite and phyllosilicates according to the Dana classification, preferably from the group consisting of allophane, bentonite, chlorite, dickite, halloysite, l 'illite, kaolinite, montmorillonite, nacrite, nontronite, palygorksite, saponite, sepiolite, serpentine, talc and mixtures thereof, more preferably in the group consisting of bentonite, halloysite, l 'illite, kaolinite, montmorillonite, sepiolite, smectite, talc, vermiculite and their mixtures, and most preferably in the group consisting of bentonite, halloysite, kaolinite, montmorillonite, sepiolite and their mixtures.
D’autres modes de réalisation du composé minéral selon la présente invention sont mentionnés dans les revendications annexées.Other embodiments of the mineral compound according to the present invention are mentioned in the appended claims.
Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne également une composition de sorbant pour une installation de traitement deAccording to a second aspect, the present invention also relates to a sorbent composition for an installation for treating
BE2018/5533 gaz de fumée incluant un précipitateur électrostatique comprenant ledit composé minéral selon la présente invention.BE2018 / 5533 smoke gas including an electrostatic precipitator comprising said mineral compound according to the present invention.
De préférence, la composition de sorbant selon l’invention comprend en outre du charbon actif, du coke de lignite, de l’argile réfractaire, de la poussière de ciment à air occlus, de la perlite, de l’argile expansée, de la poussière de grès de chaux, de la poussière de trass, de la poussière de roche de Yali, de la chaux de trass, de la terre à foulon, du ciment, de l’aluminate de calcium, de l’aluminate de sodium, du sulfure de calcium, du sulfure organique, du sulfate de calcium, du coke à foyer ouvert, de la poussière de lignite, des cendres volantes, ou du verre soluble ou un composé de calcium-magnésium tel que de la chaux ou du carbonate.Preferably, the sorbent composition according to the invention further comprises activated carbon, lignite coke, refractory clay, air-entrained cement dust, perlite, expanded clay, lime sandstone dust, trass dust, Yali rock dust, trass lime, fuller's earth, cement, calcium aluminate, sodium aluminate, calcium sulfide, organic sulfide, calcium sulfate, open hearth coke, lignite dust, fly ash, or water glass or a calcium-magnesium compound such as lime or carbonate.
Dans un mode de réalisation préféré, la composition de sorbant selon la présente invention comprend un additif de sodium comprenant du sodium dans une quantité allant jusqu’à 3,5 % en poids par rapport au poids total du composé minéral pulvérulent et exprimée en équivalent sodium. En particulier, la quantité de sodium dans la composition serait supérieure à 0,2 % en poids par rapport au poids total de la composition de sorbant pulvérulente.In a preferred embodiment, the sorbent composition according to the present invention comprises a sodium additive comprising sodium in an amount of up to 3.5% by weight relative to the total weight of the powdery mineral compound and expressed in sodium equivalent . In particular, the amount of sodium in the composition would be greater than 0.2% by weight relative to the total weight of the powdery sorbent composition.
Dans un mode de réalisation préféré, la composition de sorbant selon la présente invention comprend ledit ion métallique Μ et/ou ledit contreion X qui sont présents à une quantité supérieure ou égale à 0,05 % en poids et inférieure ou égale à 5 % en poids par rapport au poids total de la composition de sorbant sèche et dans lequel de préférence le poids total dudit ion métallique et dudit contre-ion est supérieur ou égal à 0,1 % en poids et inférieur ou égal à 5 % en poids, de préférence entre 0,3 et 3 % en poids, par rapport au poids total de la composition de sorbant sèche.In a preferred embodiment, the sorbent composition according to the present invention comprises said metal ion Μ and / or said counterion X which are present in an amount greater than or equal to 0.05% by weight and less than or equal to 5% weight relative to the total weight of the dry sorbent composition and in which preferably the total weight of said metal ion and of said counterion is greater than or equal to 0.1% by weight and less than or equal to 5% by weight, preferably between 0.3 and 3% by weight, relative to the total weight of the dry sorbent composition.
Dans un mode de réalisation particulier selon la présente invention, la composition de sorbant comprend de l’eau dans une quantité telle que la composition de sorbant se présente sous la forme d’une suspension. Des exemples de quantités peuvent être de 40 à 90 % en poids d’eau, où le sorbant étant compris dans une quantité de 10 à 60 % en poids par rapport au poids total de la composition de sorbant sous la forme d’une suspension.In a particular embodiment according to the present invention, the sorbent composition comprises water in an amount such that the sorbent composition is in the form of a suspension. Examples of amounts can be 40 to 90% by weight of water, where the sorbent is included in an amount of 10 to 60% by weight relative to the total weight of the sorbent composition in the form of a suspension.
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La composition de sorbant sous la forme d’une suspension peut être utilisée par exemple dans un absorbeur par voie sèche à pulvérisation, qui peut être suivi par un précipitateur électrostatique.The sorbent composition in the form of a suspension can be used for example in a dry spray absorber, which can be followed by an electrostatic precipitator.
D’autres modes de réalisation de la composition de sorbant selon la présente invention sont mentionnés dans les revendications annexées.Other embodiments of the sorbent composition according to the present invention are mentioned in the appended claims.
Selon un troisième aspect, la présente invention concerne un procédé de fabrication d’une composition de sorbant pour une installation de traitement de gaz de fumée incluant un précipitateur électrostatique, comprenant les étapes de :According to a third aspect, the present invention relates to a method of manufacturing a sorbent composition for a smoke gas treatment installation including an electrostatic precipitator, comprising the steps of:
a) fourniture d’un composé minéral dans un réacteura) supply of a mineral compound to a reactor
b) ajout d’un additif ou d’un mélange d’additifs, comprenant au moins un ion métallique Μ et/ou un contre-ion X, Μ étant un ion métallique ayant un numéro atomique inférieur ou égal à 74 et est un ion de métal de transition ou un ion de métal de post-transition, et X étant l’un des contre-ions parmi des nitrates, des nitrites, des oxydes (O2'), des hydroxydes (OH'), et leur mélange dans une quantité calculée pour obtenir entre 0,1 % en poids et 5 % en poids, de préférence entre 0,3 % en poids et 3 % en poids dudit ion métallique Μ et/ou dudit contre-ion X en poids de la composition de sorbant sèche.b) addition of an additive or a mixture of additives, comprising at least one metal ion Μ and / or a counterion X, Μ being a metal ion having an atomic number less than or equal to 74 and is an ion of transition metal or a post-transition metal ion, and X being one of the counterions among nitrates, nitrites, oxides (O 2 '), hydroxides (OH'), and their mixture in an amount calculated to obtain between 0.1% by weight and 5% by weight, preferably between 0.3% by weight and 3% by weight of said metal ion Μ and / or of said counterion X by weight of the composition of dry sorbent.
En variante, la présente invention concerne un procédé de fabrication d’une composition de sorbant pour une installation de traitement de gaz de fumée incluant un précipitateur électrostatique, comprenant les étapes de :As a variant, the present invention relates to a method of manufacturing a sorbent composition for a smoke gas treatment installation including an electrostatic precipitator, comprising the steps of:
a) fourniture d’un composé minéral dans un réacteura) supply of a mineral compound to a reactor
b) ajout d’un additif ou d’un mélange d’additifs, comprenant au moins un ion métallique Μ et/ou un contre-ion X, Μ étant un ion métallique ayant un numéro atomique inférieur ou égal à 74 et étant un ion de métal de transition ou un ion de métal de post-transition, et X étant l’un des contre-ions parmi des nitrates, des nitrites, des oxydes (O2'), des hydroxydes (OH'), et leur mélange dans une quantité calculée pour obtenir entre 0,1 % en poids et 5 % en poids, de préférence entre 0,3 % en poids et 3 % en poids dudit ion métallique Μ et/ou dudit contre-ion X en poids du composé minéral.b) addition of an additive or a mixture of additives, comprising at least one metal ion Μ and / or a counterion X, Μ being a metal ion having an atomic number less than or equal to 74 and being an ion of transition metal or a post-transition metal ion, and X being one of the counterions among nitrates, nitrites, oxides (O 2 '), hydroxides (OH'), and their mixture in an amount calculated to obtain between 0.1% by weight and 5% by weight, preferably between 0.3% by weight and 3% by weight of said metal ion Μ and / or of said counterion X by weight of the mineral compound.
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Dans un mode de réalisation préféré, la composition de sorbant comprend des particules ayant une d50 comprise entre 5 et 25 μm, de préférence entre 5 et 20 μm, de manière davantage préférée entre 5 et 16 μm.In a preferred embodiment, the sorbent composition comprises particles having an d 50 of between 5 and 25 μm, preferably between 5 and 20 μm, more preferably between 5 and 16 μm.
De préférence, dans le procédé de fabrication de ladite composition de sorbant, ledit ion métallique Μ est l’un des ions parmi Cu2+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Co2+, Mo2+, Ni2+, Zn2+. De manière davantage préférée, dans le procédé de fabrication de ladite composition de sorbant, ledit ion métallique Μ est l’un des ions parmi Cu2+, Fe2+, Fe3+.Preferably, in the process for manufacturing said sorbent composition, said metal ion Μ is one of the ions from Cu 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Mn 2+ , Co 2+ , Mo 2+ , Ni 2+ , Zn 2+ . More preferably, in the process for manufacturing said sorbent composition, said metal ion Μ is one of the ions from Cu 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ .
Dans le procédé de fabrication de ladite composition de sorbant, ledit contre-ion X est de préférence du nitrate.In the process for manufacturing said sorbent composition, said counterion X is preferably nitrate.
De préférence, le procédé de fabrication de ladite composition de sorbant comprend une étape d’ajout d’un autre additif comprenant du sodium exprimé en équivalent sodium dans une quantité calculée pour obtenir jusqu’à 3,5 % d’équivalent sodium en poids de la composition de sorbant sèche.Preferably, the method for manufacturing said sorbent composition comprises a step of adding another additive comprising sodium expressed as sodium equivalent in an amount calculated to obtain up to 3.5% sodium equivalent by weight of the composition of dry sorbent.
De préférence, ledit procédé de fabrication est caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape d’ajout de charbon actif, coke de lignite, argile réfractaire, poussière de ciment à air occlus, perlite, argile expansée, poussière de grès de chaux, poussière de trass, poussière de roche de Yali, chaux au trass, terre à foulon, ciment, aluminate de calcium, aluminate de sodium, sulfure de calcium, sulfure organique, sulfate de calcium, coke à foyer ouvert, poussière de lignite, cendres volantes, composé de calcium-magnésium ou verre soluble.Preferably, said manufacturing process is characterized in that it further comprises a step of adding activated carbon, lignite coke, refractory clay, air-entrained cement dust, perlite, expanded clay, lime sandstone dust , trass dust, Yali rock dust, trass lime, fuller's earth, cement, calcium aluminate, sodium aluminate, calcium sulfide, organic sulfide, calcium sulfate, open coke, lignite dust, ash flying, composed of calcium-magnesium or soluble glass.
Dans un mode de réalisation du procédé de fabrication dudit sorbant selon l’invention, l’étape d’ajout d’un additif ou d’un mélange d’additifs, comprenant au moins un ion métallique Μ et/ou un contre-ion X est réalisée avant ladite étape d’ajout de charbon actif, coke de lignite, argile réfractaire, poussière de ciment à air occlus, perlite, argile expansée, poussière de grès de chaux, poussière de trass, poussière de roche de Yali, chaux au trass, terre à foulon, ciment, aluminate de calcium, aluminate de sodium, sulfure de calcium, sulfure organique, sulfate de calcium, coke à foyer ouvert, poussière de lignite, cendres volantes, composé de calcium-magnésium ou verre soluble.In one embodiment of the method for manufacturing said sorbent according to the invention, the step of adding an additive or a mixture of additives, comprising at least one metal ion Μ and / or a counterion X is carried out before said step of adding activated carbon, lignite coke, refractory clay, air-entrained cement dust, perlite, expanded clay, lime sandstone dust, trass dust, Yali rock dust, trass lime , fuller's earth, cement, calcium aluminate, sodium aluminate, calcium sulfide, organic sulfide, calcium sulfate, open hearth coke, lignite dust, fly ash, calcium magnesium compound or soluble glass.
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Dans un autre mode de réalisation du procédé de fabrication de ladite composition de sorbant, ladite étape d’ajout d’un additif ou d’un mélange d’additifs, comprenant au moins un ion métallique Μ et/ou un contre-ion X est réalisée pendant ladite étape d’ajout de charbon actif, de coke de lignite, d’argile réfractaire, de poussière de ciment à air occlus, de perlite, d’argile expansé, de poussière de grès de chaux, de poussière de trass, de poussière de roche de Yali, de chaux au trass, de terre à foulon, de ciment, d’aluminate de calcium, d’aluminate de sodium, de sulfure de calcium, de sulfure organique, de sulfate de calcium, de coke à foyer ouvert, de poussière de lignite, de cendres volantes, de composé de calcium-magnésium ou de verre soluble.In another embodiment of the method for manufacturing said sorbent composition, said step of adding an additive or a mixture of additives, comprising at least one metal ion Μ and / or a counterion X is carried out during said step of adding activated carbon, lignite coke, refractory clay, air-entrained cement dust, perlite, expanded clay, lime sandstone dust, trass dust, Yali rock dust, trass lime, fuller's earth, cement, calcium aluminate, sodium aluminate, calcium sulfide, organic sulfide, calcium sulfate, open coke , lignite dust, fly ash, calcium-magnesium compound or water glass.
En variante, dans le procédé de fabrication de ladite composition de sorbant, ladite étape d’ajout d’un additif ou d’un mélange d’additifs, comprenant au moins un ion métallique Μ et/ou un contre-ion X est réalisée après ladite étape d’ajout de charbon actif, de coke de lignite, d’argile réfractaire, de poussière de ciment à air occlus, de perlite, d’argile expansé, de poussière de grès de chaux, de poussière de trass, de poussière de roche de Yali, de chaux au trass, de terre à foulon, de ciment, d’aluminate de calcium, d’aluminate de sodium, de sulfure de calcium, de sulfure organique, de sulfate de calcium, de coke à foyer ouvert, de poussière de lignite, de cendres volantes, de composé de calcium-magnésium ou de verre soluble.As a variant, in the method for manufacturing said sorbent composition, said step of adding an additive or a mixture of additives, comprising at least one metal ion Μ and / or a counterion X is carried out after said step of adding activated carbon, lignite coke, refractory clay, air-entrained cement dust, perlite, expanded clay, lime sandstone dust, trass dust, Yali rock, trass lime, fuller's earth, cement, calcium aluminate, sodium aluminate, calcium sulfide, organic sulfide, calcium sulfate, open hearth, lignite dust, fly ash, calcium-magnesium compound or water glass.
D’autres modes de réalisation du procédé de fabrication d’une composition de sorbant selon la présente invention sont mentionnés dans les revendications annexéesOther embodiments of the process for manufacturing a sorbent composition according to the present invention are mentioned in the appended claims
Dans un quatrième aspect, la présente invention concerne un procédé de traitement de gaz de fumée utilisant une installation comprenant une zone d’injection agencée en amont d’un précipitateur électrostatique, caractérisé en ce qu’il comprend une étape d’injection dans ladite zone d’injection d’une composition de sorbant selon la présente invention.In a fourth aspect, the present invention relates to a method for treating smoke gases using an installation comprising an injection zone arranged upstream of an electrostatic precipitator, characterized in that it comprises an injection step in said zone for injecting a sorbent composition according to the present invention.
Plus particulièrement, le procédé de traitement de gaz de fumée utilisant une installation incluant un précipitateur électrostatique, et une zone d’injection agencée en amont dudit précipitateur électrostatique et traversée parMore particularly, the smoke gas treatment method using an installation including an electrostatic precipitator, and an injection zone arranged upstream of said electrostatic precipitator and crossed by
BE2018/5533 des gaz de fumée vers ledit précipitateur électrostatique est caractérisé en ce que ledit procédé comprend une étape d’injection d’une composition de sorbant dans ladite zone d’injection, ladite composition de sorbant comprenant un sorbant minéral, au moins un ion métallique Μ ayant un numéro atomique inférieur ou égal à 74 et qui est un ion de métal de transition ou un ion de métal de post-transition, et facultativement au moins un contre-ion X choisi parmi des nitrates, des nitrites, et leur mélange, la quantité totale dudit au moins un ion métallique Μ et dudit facultativement au moins un contre-ion X étant comprise entre 0,1 % et 5 %, de préférence 0,3 et 3,5% en poids de la composition sèche.BE2018 / 5533 flue gases to said electrostatic precipitator is characterized in that said method comprises a step of injecting a sorbent composition into said injection zone, said sorbent composition comprising a mineral sorbent, at least one ion metallic Μ having an atomic number less than or equal to 74 and which is a transition metal ion or a post-transition metal ion, and optionally at least one counterion X chosen from nitrates, nitrites, and their mixture , the total amount of said at least one metal ion Μ and of said optionally at least one counterion X being between 0.1% and 5%, preferably 0.3 and 3.5% by weight of the dry composition.
Selon la présente invention, ladite composition de sorbant a une résistivité plus basse comparée à des sorbants minéraux de la technique antérieure, spécialement à une température de 300 °C (372°F). Une injection de la composition de sorbant selon l’invention dans une zone d’injection pour mélanger avec des gaz de fumée est efficace pour l’élimination de SO2 et d’autres polluants et la résistivité plus basse d’une telle composition de sorbant améliore la collecte de matière particulaire sur les électrodes de collecte du précipitateur électrostatique.According to the present invention, said sorbent composition has a lower resistivity compared to prior art mineral sorbents, especially at a temperature of 300 ° C (372 ° F). An injection of the sorbent composition according to the invention into an injection zone for mixing with smoke gases is effective for the removal of SO2 and other pollutants and the lower resistivity of such a sorbent composition improves the collection of particulate matter on the electrodes for collecting the electrostatic precipitator.
Dans un mode de réalisation préféré du procédé selon la présente invention, ladite composition de sorbant est injectée dans ladite zone d’injection, dans lequel lesdits gaz de fumée ont une température comprise entre 180°C (356°F) et 1000°C (1832°F), de préférence supérieure ou égale à 200°C (392°F), de manière davantage préférée supérieure à 300°C (372°F), de préférence inférieure à 900°C (1652°F), de manière davantage préférée inférieure à 500°C (932°F).In a preferred embodiment of the process according to the present invention, said sorbent composition is injected into said injection zone, in which said smoke gases have a temperature between 180 ° C (356 ° F) and 1000 ° C ( 1832 ° F), preferably greater than or equal to 200 ° C (392 ° F), more preferably greater than 300 ° C (372 ° F), preferably less than 900 ° C (1652 ° F), so more preferred below 500 ° C (932 ° F).
De préférence, dans le procédé de traitement de gaz de fumée selon l’invention, ledit composé minéral dans la composition de sorbant est mélangé avec un additif ou un mélange d’additifs, comprenant au moins un ion métallique Μ et/ou un contre-ion X avant ladite étape d’injection.Preferably, in the smoke gas treatment method according to the invention, said mineral compound in the sorbent composition is mixed with an additive or a mixture of additives, comprising at least one metal ion Μ and / or a counter ion X before said injection step.
En variante, dans le procédé de traitement de gaz de fumée selon l’invention, le composé minéral et un additif ou un mélange d’additifs, comprenant au moins un ion métallique Μ et/ou un contre-ion X sont injectésAlternatively, in the smoke gas treatment process according to the invention, the mineral compound and an additive or a mixture of additives, comprising at least one metal ion Μ and / or a counterion X are injected
BE2018/5533 séparément et mélangés avec lesdits gaz de fumée dans ladite zone d’injection.BE2018 / 5533 separately and mixed with said smoke gases in said injection zone.
De préférence, dans le procédé de traitement de gaz de fumée selon l’invention, ladite zone d’injection est située en amont d’un préchauffeur d’air lui-même situé en amont dudit précipitateur électrostatique.Preferably, in the smoke gas treatment process according to the invention, said injection zone is located upstream of an air preheater itself located upstream of said electrostatic precipitator.
De préférence, dans le procédé de traitement de gaz de fumée selon l’invention, ledit ion Μ est l’un des ions parmi Cu2+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Co2+, Mo2+, Ni2+, Zn2+.Preferably, in the smoke gas treatment method according to the invention, said ion ion is one of the ions from Cu 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Mn 2+ , Co 2+ , Mo 2+ , Ni 2+ , Zn 2+ .
De manière davantage préférée, dans le procédé de traitement de gaz de fumée de l’invention, ledit ion Μ est l’un des ions parmi Cu2+, Fe2+, Fe3+.More preferably, in the flue gas treatment method of the invention, said Μ ion is one of the ions from Cu 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ .
De préférence, dans le procédé de traitement de gaz de fumée de l’invention, ledit contre-ion X est du nitrate.Preferably, in the smoke gas treatment process of the invention, said counterion X is nitrate.
De préférence, dans le procédé de traitement de gaz de fumée de l’invention, ladite composition de sorbant comprend un autre additif comprenant du sodium dans une quantité allant jusqu’à 3,5 % en poids de la composition sèche et exprimée en équivalent sodium.Preferably, in the smoke gas treatment process of the invention, said sorbent composition comprises another additive comprising sodium in an amount up to 3.5% by weight of the dry composition and expressed in sodium equivalent .
De préférence, dans le procédé de traitement de gaz de fumée de l’invention, ladite composition de sorbant comprend en outre du charbon actif, du coke de lignite, de l’argile réfractaire, de la poussière de ciment à air occlus, de la perlite, de l’argile expansée, de la poussière de grès de chaux, de la poussière de trass, de la poussière de roche de Yali, de la chaux de trass, de la terre à foulon, du ciment, de l’aluminate de calcium, de l’aluminate de sodium, du sulfure de calcium, du sulfure organique, du sulfate de calcium, du coke à foyer ouvert, de la poussière de lignite, des cendres volantes, un sorbant de calcium-magnésium ou du verre soluble.Preferably, in the smoke gas treatment process of the invention, said sorbent composition further comprises activated carbon, lignite coke, refractory clay, air-entrained cement dust, perlite, expanded clay, lime sandstone dust, trass dust, Yali rock dust, trass lime, fuller's earth, cement, aluminate calcium, sodium aluminate, calcium sulfide, organic sulfide, calcium sulfate, open hearth coke, lignite dust, fly ash, calcium magnesium sorbent or water glass.
D’autres modes de réalisation du procédé de traitement de gaz de fumée selon la présente invention sont mentionnés dans les revendications annexées.Other embodiments of the flue gas treatment method according to the present invention are mentioned in the appended claims.
Dans un cinquième aspect, la présente invention concerne un dispositif de traitement de gaz de fumée comprenant un précipitateur électrostatique en aval d’un préchauffeur d’air, ledit préchauffeur d’air étant relié audit précipitateur électrostatique par un conduit, caractérisé en ce qu’ilIn a fifth aspect, the present invention relates to a flue gas treatment device comprising an electrostatic precipitator downstream of an air preheater, said air preheater being connected to said electrostatic precipitator by a conduit, characterized in that he
BE2018/5533 comprend en outre une zone d’injection destinée à injecter une composition de sorbant selon la présente invention agencée en amont dudit préchauffeur d’air.BE2018 / 5533 further comprises an injection zone intended for injecting a sorbent composition according to the present invention arranged upstream of said air preheater.
D’autres modes de réalisation du dispositif de traitement de gaz de fumée selon la présente invention sont mentionnés dans les revendications annexées.Other embodiments of the flue gas treatment device according to the present invention are mentioned in the appended claims.
De préférence, ledit dispositif ou ladite installation de traitement de gaz de fumée est utilisé pour traiter des gaz de fumée d’une usine, en particulier d’une centrale électrique, utilisant du charbon ou un combustible contenant des espèces soufrées ou d’autres précurseurs de gaz acides.Preferably, said smoke gas treatment device or installation is used to treat smoke gases from a factory, in particular from a power plant, using coal or a fuel containing sulfur species or other precursors. of acid gases.
De préférence, ladite installation de traitement de gaz de fumée comprend en outre un réservoir comprenant ladite composition de sorbant pour fournir ladite composition de sorbant à ladite zone d’injection à travers une admission de sorbant.Preferably, said smoke gas treatment installation further comprises a reservoir comprising said sorbent composition for supplying said sorbent composition to said injection zone through a sorbent inlet.
La présente invention peut également être résumée comme un procédé de réduction de la résistivité d’une composition de sorbant pulvérulente pour une installation de traitement de gaz de fumée comprenant un précipitateur électrostatique en dessous de1E11 Ohms.cm et au-dessus de1E07 Ohm.cm à 300 °C, dans lequel ladite résistivité de ladite composition de sorbant pulvérulente est mesurée dans une cellule de résistivité dans un four sous un flux d’air comprenant 10 % d’humidité, ladite composition de sorbant pulvérulente comprenant un composé minéral pulvérulent de type halloysite selon la classification de Dana, le procédé comprenant les étapes de :The present invention can also be summarized as a method of reducing the resistivity of a powdery sorbent composition for a smoke gas treatment installation comprising an electrostatic precipitator below 1E11 Ohms.cm and above 1E07 Ohm.cm at 300 ° C, wherein said resistivity of said powdery sorbent composition is measured in a resistivity cell in an oven under an air flow comprising 10% humidity, said powdery sorbent composition comprising a powdery mineral compound of halloysite type according to Dana's classification, the process comprising the steps of:
a) fourniture de ladite composition de sorbant pulvérulente dans un réacteur et ;a) supplying said powdery sorbent composition to a reactor and;
b) ajout à ladite composition de sorbant pulvérulente d’un additif ou un mélange d’additifs, comprenant au moins un ion métallique Μ et/ou un contre-ion X, Μ étant un ion métallique ayant un numéro atomique inférieur ou égal à 74 et étant un ion de métal de transition ou un ion de métal de posttransition, ou Mg2+ ou Na+ ou Li+ et X étant l’un des contre-ions choisis dans le groupe consistant en des nitrates, des nitrites, des oxydes O2', et de l’hydroxyde OH' et leurs mélanges dans une quantité calculée pour obtenir entre 0,1 % en poids et 5 % en poids, de préférence entre 0,3 % en poidsb) adding to said pulverulent sorbent composition an additive or a mixture of additives, comprising at least one metal ion Μ and / or a counterion X, Μ being a metal ion having an atomic number less than or equal to 74 and being a transition metal ion or a posttransition metal ion, or Mg 2+ or Na + or Li + and X being one of the counterions chosen from the group consisting of nitrates, nitrites, oxides O 2 ', and hydroxide OH' and their mixtures in an amount calculated to obtain between 0.1% by weight and 5% by weight, preferably between 0.3% by weight
BE2018/5533 et 3 % en poids dudit ion métallique Μ et/ou dudit contre-ion X en poids par rapport au poids total de la composition de sorbant sèche.BE2018 / 5533 and 3% by weight of said metal ion Μ and / or of said counterion X by weight relative to the total weight of the dry sorbent composition.
De préférence, ledit ion métallique Μ est choisi dans le groupe consistant en Cu2+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Co2+, Mo2+, Ni2+ et Zn2+.Preferably, said metal ion Μ is chosen from the group consisting of Cu 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Mn 2+ , Co 2+ , Mo 2+ , Ni 2+ and Zn 2+ .
De préférence, ledit contre-ion X est du nitrate.Preferably, said counterion X is nitrate.
De préférence, ladite composition de sorbant pulvérulente comprend en outre du charbon actif, du coke de lignite, de l’halloysite, de la sépiolite, des argiles, de la bentonite, du kaolin, de la vermiculite, de l’argile réfractaire, de la poussière de ciment à air occlus, de la perlite, de l’argile expansée, de la poussière de grès de chaux, de la poussière de trass, de la poussière de roche de Yali, de la chaux de trass, de la terre à foulon, du ciment, de l’aluminate de calcium, de l’aluminate de sodium, du sulfure de calcium, du sulfure organique, du sulfate de calcium, du coke à foyer ouvert, de la poussière de lignite, des cendres volantes, ou du verre soluble.Preferably, said pulverulent sorbent composition further comprises activated carbon, lignite coke, halloysite, sepiolite, clays, bentonite, kaolin, vermiculite, refractory clay, air entrained cement dust, perlite, expanded clay, lime sandstone dust, trass dust, Yali rock dust, trass lime, earth to fuller, cement, calcium aluminate, sodium aluminate, calcium sulfide, organic sulfide, calcium sulfate, open hearth coke, lignite dust, fly ash, or water glass.
De préférence, le procédé de réduction de la résistivité comprend en outre une étape d’ajout à ladite composition de sorbant pulvérulente d’un additif de sodium comprenant du sodium dans une quantité allant jusqu’à 3,5 % en poids par rapport au poids total de la composition de sorbant pulvérulente et exprimée en équivalent sodium.Preferably, the method of reducing the resistivity further comprises a step of adding to said powdery sorbent composition a sodium additive comprising sodium in an amount of up to 3.5% by weight relative to the weight total of the powdery sorbent composition and expressed in sodium equivalent.
De préférence, le composé minéral pulvérulent comprend des particules ayant une d50 comprise entre 5 et 25 μm, de préférence entre 5 et 20 μm, de manière davantage préférée entre 5 et 16 μm.Preferably, the powdery mineral compound comprises particles having an d 50 of between 5 and 25 μm, preferably between 5 and 20 μm, more preferably between 5 and 16 μm.
Selon l’invention, la composition de sorbant pulvérulente pour une installation de traitement de gaz de fumée incluant un précipitateur électrostatique, comprend un composé minéral pulvérulent de type halloysite selon la classification de Dana, caractérisée en ce que ladite composition de sorbant pulvérulente a une résistivité réduite en dessous de 1E11 Ohms.cm et au-dessus de 1E07 Ohms.cm à 300 °C, dans laquelle ladite résistivité de ladite composition de sorbant pulvérulente est mesurée dans une cellule de résistivité dans un four sous un flux d’air comprenant 10 % d’humidité, ladite résistivité réduite étant fournie par un additif ou un mélange d’additifs, comprenant au moins un ion métallique Μ et/ou un contre-ion X, Μ étant un ion métalliqueAccording to the invention, the powdery sorbent composition for a smoke gas treatment installation including an electrostatic precipitator, comprises a powdery mineral compound of halloysite type according to the Dana classification, characterized in that said powdery sorbent composition has a resistivity reduced below 1E11 Ohms.cm and above 1E07 Ohms.cm at 300 ° C, wherein said resistivity of said powdery sorbent composition is measured in a resistivity cell in an oven under an air flow comprising 10 % humidity, said reduced resistivity being provided by an additive or a mixture of additives, comprising at least one metal ion Μ and / or a counterion X, Μ being a metal ion
BE2018/5533 ayant un numéro atomique inférieur ou égal à 74 et est un ion de métal de transition ou un ion de métal de post-transition, ou Mg2+ ou Na+ ou Li+ et X étant l’un des contre-ions choisi dans le groupe consistant en des nitrates, des nitrites, des oxydes O2', et de l’hydroxyde OH' et leurs mélanges dans une quantité calculée pour obtenir entre 0,1 % en poids et 5 % en poids, de préférence entre 0,3 % en poids et 3 % en poids dudit ion métallique Μ et/ou contre-ion X en poids par rapport au poids total de la composition de sorbant sèche.BE2018 / 5533 having an atomic number less than or equal to 74 and is a transition metal ion or a post-transition metal ion, or Mg 2+ or Na + or Li + and X being one of the counterions chosen from the group consisting of nitrates, nitrites, oxides O 2 ', and hydroxide OH' and their mixtures in an amount calculated to obtain between 0.1% by weight and 5% by weight, preferably between 0.3% by weight and 3% by weight of said metal ion Μ and / or counterion X by weight relative to the total weight of the dry sorbent composition.
La présente invention concerne également l’utilisation d’une composition de sorbant pulvérulente telle que décrite ici dans un procédé de traitement de gaz de fumée utilisant une installation comprenant un précipitateur électrostatique.The present invention also relates to the use of a pulverulent sorbent composition as described here in a method for treating smoke gases using an installation comprising an electrostatic precipitator.
Brève description des dessinsBrief description of the drawings
La figure 1 présente un mode de réalisation schématique d’une installation de traitement de gaz de fumée réalisant le procédé de traitement de gaz de fumée avec la composition de sorbant selon la présente invention.Figure 1 shows a schematic embodiment of a smoke gas treatment installation carrying out the smoke gas treatment process with the sorbent composition according to the present invention.
Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention
Selon un premier aspect, la présente invention concerne une composition de sorbant pour une installation de traitement de gaz de fumée incluant un précipitateur électrostatique, ladite composition de sorbant comprenant un composé minéral, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre un additif ou un mélange d’additifs dans une quantité comprise entre 0,1 % et 5 %, de préférence entre 0,3 % et 3 % en poids de la composition sèche, ledit additif ou lesdits additifs contenant au moins un ion métallique Μ ayant un numéro atomique inférieur ou égal à 74 et étant un ion de métal de transition ou un ion de métal de post-transition, et au moins un contre-ion X choisi parmi des nitrates, des nitrites, et leurs mélanges.According to a first aspect, the present invention relates to a sorbent composition for a smoke gas treatment installation including an electrostatic precipitator, said sorbent composition comprising a mineral compound, characterized in that it further comprises an additive or a mixture additives in an amount of between 0.1% and 5%, preferably between 0.3% and 3% by weight of the dry composition, said additive or said additives containing at least one metal ion Μ having a lower atomic number or equal to 74 and being a transition metal ion or a post-transition metal ion, and at least one counterion X chosen from nitrates, nitrites, and mixtures thereof.
Dans un mode de réalisation préféré, le composé minéral poudreux est choisi dans le groupe consistant en l’allophane, la bentonite, la chlorite, la dickite, l’halloysite, l’illite, la kaolinite, la montmorillonite, la nacrite, laIn a preferred embodiment, the powdery mineral compound is chosen from the group consisting of allophane, bentonite, chlorite, dickite, halloysite, illite, kaolinite, montmorillonite, nacrite,
BE2018/5533 nontronite, la palygorksite, la saponite, la sépiolite, la serpentine, le talc et leurs mélanges, de manière davantage préférée dans le groupe consistant en la bentonite, l’halloysite, l’illite, la kaolinite, la montmorillonite, la sépiolite, la smectite, le talc, la vermiculite et leurs mélanges, et de manière préférée entre toutes dans le groupe consistant en la bentonite, l’halloysite, la kaolinite, la montmorillonite, la sépiolite et leurs mélanges.BE2018 / 5533 nontronite, palygorksite, saponite, sepiolite, serpentine, talc and mixtures thereof, more preferably from the group consisting of bentonite, halloysite, illite, kaolinite, montmorillonite, sepiolite, smectite, talc, vermiculite and their mixtures, and most preferably in the group consisting of bentonite, halloysite, kaolinite, montmorillonite, sepiolite and their mixtures.
Le procédé de fabrication de ladite composition de sorbant selon l’invention comprend une étape de fourniture d’un sorbant minéral et est caractérisé en ce qu’il comprend une étape d’ajout d’un additif ou d’un mélange d’additifs dans une quantité calculée pour obtenir entre 0,1% et 5%, de préférence entre 0,3 et 3,5% dudit additif ou mélange d’additifs en poids de la composition de sorbant sèche ou en poids du sorbant minéral, ledit additif ou lesdits additifs contenant au moins un ion métallique Μ ayant un numéro atomique inférieur ou égal à 74 et étant un ion de métal de transition ou un ion de métal de post-transition, et au moins un contre-ion X choisi parmi des nitrates, des nitrites, O2', et OH' et leurs mélanges.The method of manufacturing said sorbent composition according to the invention comprises a step of supplying a mineral sorbent and is characterized in that it comprises a step of adding an additive or a mixture of additives to an amount calculated to obtain between 0.1% and 5%, preferably between 0.3 and 3.5% of said additive or mixture of additives by weight of the dry sorbent composition or by weight of the mineral sorbent, said additive or said additives containing at least one metal ion Μ having an atomic number less than or equal to 74 and being a transition metal ion or a post-transition metal ion, and at least one counterion X chosen from nitrates, nitrites, O 2 ', and OH' and their mixtures.
Dans un mode de réalisation du procédé de fabrication de la composition de sorbant selon l’invention, ledit additif contenant au moins un ion métallique Μ et au moins un contre-ion X est ajouté sous forme de solution aqueuse ou de suspension ou de poudre.In one embodiment of the process for manufacturing the sorbent composition according to the invention, said additive containing at least one metal ion Μ and at least one counterion X is added in the form of an aqueous solution or of suspension or powder.
Ledit additif ou mélange d’additifs contenant au moins un ion métallique Μ et au moins un contre-ion X est de préférence ajouté à un sorbant minéral avant injection dans une zone d’injection de l’installation de traitement de gaz de fumée.Said additive or mixture of additives containing at least one metal ion Μ and at least one counterion X is preferably added to a mineral sorbent before injection into an injection zone of the smoke gas treatment installation.
En variante, ledit additif ou mélange d’additifs contenant au moins un ion métallique Μ et au moins un contre-ion X peut être ajouté pendant l’injection dans une zone d’injection de l’installation de traitement de gaz de fumée, séparément du sorbant minéral et en amont du précipitateur électrostatique.As a variant, said additive or mixture of additives containing at least one metal ion Μ and at least one counterion X can be added during the injection into an injection zone of the smoke gas treatment installation, separately mineral sorbent and upstream of the electrostatic precipitator.
Diverses compositions de sorbant ont été préparées selon la méthode de la présente invention et des mesures de la résistivité des poudres sèches desdites compositions de sorbant ont été réalisées en suivant laVarious sorbent compositions were prepared according to the method of the present invention and measurements of the resistivity of the dry powders of said sorbent compositions were carried out by following the
BE2018/5533 procédure soulignée par ΙΊΕΕΕ (Esctcourt, 1984). Fondamentalement, une cellule de résistivité d’un volume déterminé est remplie par une poudre sèche de composition de sorbant et la poudre est ensuite compactée avec un poids de manière à obtenir une surface plate. Une électrode avec une protection a été placée sur la surface de la poudre et la résistivité de la poudre a été mesurée dans un four sous un flux d’air comprenant 10 % d’humidité à diverses températures comprises entre 150 °C (302 °F) et 300 °C (372 °F). Pour chaque mesure, une résistivité maximale Rmax et une résistivité à 300 °C (372 °F) ont été déterminées.BE2018 / 5533 procedure underlined by ΙΊΕΕΕ (Esctcourt, 1984). Basically, a resistivity cell of a determined volume is filled with a dry powder of sorbent composition and the powder is then compacted with a weight so as to obtain a flat surface. An electrode with protection was placed on the surface of the powder and the resistivity of the powder was measured in an oven under an air flow comprising 10% humidity at various temperatures between 150 ° C (302 ° F ) and 300 ° C (372 ° F). For each measurement, a maximum resistivity Rmax and a resistivity at 300 ° C (372 ° F) were determined.
Il faut mentionner que des améliorations de collecte de matière particulaire sur des électrodes de collecte d’un précipitateur électrostatique peuvent être observées avec l’utilisation du sorbant selon la présente invention.It should be mentioned that improvements in particulate matter collection on electrodes for collecting an electrostatic precipitator can be observed with the use of the sorbent according to the present invention.
Selon un autre aspect, la présente invention concerne une installation de traitement de gaz de fumée. La figure 1 montre un mode de réalisation schématique d’une installation de traitement de gaz de fumée 100 comprenant un précipitateur électrostatique 101 agencé en aval d’une première portion de conduit 102 agencée en aval d’un préchauffeur d’air 103, caractérisée en ce qu’une zone d’injection 104 est agencée en amont dudit préchauffeur d’air 103 et comprend une admission de sorbant 105. Ladite installation de traitement de gaz de fumée 100 comprend en outre un réservoir 106 comprenant ladite composition de sorbants pour fournir ladite composition de sorbant à ladite zone d’injection à travers ladite admission de sorbant. Les gaz de fumée chauds FG produits par une chaudière 10 traversent la zone d’injection dans laquelle le sorbant S selon l’invention est injecté pour réagir avec du SO2 et d’autres gaz acides issus des gaz de fumée, puis les gaz de fumée chauds traversent le préchauffeur d’air à travers lequel circule de l’air froid CA pour absorber la chaleur des gaz de fumée chauds et pour être injecté sous forme d’air chaud HA dans la chaudière. Ensuite, les gaz de fumée traversent le précipitateur électrostatique 101 dans lequel des électrodes de collecte chargées collectent la matière particulaire, dont la composition de sorbant selon l’invention qui a réagi avec des gaz acides indésirables. L’installation de traitement de gaz de fumée décrite ici estAccording to another aspect, the present invention relates to a smoke gas treatment installation. FIG. 1 shows a schematic embodiment of a smoke gas treatment installation 100 comprising an electrostatic precipitator 101 arranged downstream of a first portion of duct 102 arranged downstream of an air preheater 103, characterized in that an injection zone 104 is arranged upstream of said air preheater 103 and comprises a sorbent inlet 105. Said smoke gas treatment installation 100 further comprises a tank 106 comprising said sorbent composition for supplying said sorbent composition at said injection area through said sorbent inlet. The hot smoke gases FG produced by a boiler 10 pass through the injection zone into which the sorbent S according to the invention is injected to react with SO 2 and other acid gases from the smoke gases, then the combustion gases hot smoke pass through the air preheater through which cold air CA circulates to absorb the heat from the hot smoke gases and to be injected as hot air HA into the boiler. Then, the smoke gases pass through the electrostatic precipitator 101 in which charged collection electrodes collect the particulate matter, including the sorbent composition according to the invention which has reacted with undesirable acid gases. The smoke gas treatment installation described here is
BE2018/5533 relativement simple et bien adaptée à l’utilisation de la composition de sorbant selon la présente invention.BE2018 / 5533 relatively simple and well suited to the use of the sorbent composition according to the present invention.
De préférence, ladite installation de traitement de gaz de fumée est utilisée pour traiter des gaz de fumée d’une centrale électrique utilisant du charbon ou un combustible contenant des espèces soufrées ou d’autres précurseurs de gaz acides.Preferably, said smoke gas treatment installation is used to treat smoke gases from a power plant using coal or a fuel containing sulfur species or other acid gas precursors.
Il faut comprendre que la présente invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits et que des variations peuvent être appliquées sans sortir de la portée des revendications annexées.It should be understood that the present invention is not limited to the embodiments described and that variations can be applied without departing from the scope of the appended claims.
Par exemple, dans le mode de réalisation préféré, l’installation destinée au traitement de gaz de fumée a été décrite avec un précipitateur électrostatique en aval d’un préchauffeur d’air, ledit préchauffeur d’air étant relié audit précipitateur électrostatique par un conduit avec une zone d’injection destinée à une injection d’une composition de sorbant selon la présente invention agencée en amont dudit préchauffeur d’air. Une alternative dans la portée de la présente invention peut comprendre un dispositif de collecte particulaire en amont dudit préchauffeur.For example, in the preferred embodiment, the installation intended for the treatment of smoke gases has been described with an electrostatic precipitator downstream of an air preheater, said air preheater being connected to said electrostatic precipitator by a conduit. with an injection zone intended for injection of a sorbent composition according to the present invention arranged upstream of said air preheater. An alternative within the scope of the present invention may include a particulate collection device upstream of said preheater.
Une autre alternative du dispositif de traitement de gaz de fumée selon la présente invention comprend en séquence un précipitateur électrostatique, un préchauffeur suivi facultativement par un dispositif de collecte particulaire, avant d’atteindre la cheminée.Another alternative of the smoke gas treatment device according to the present invention comprises in sequence an electrostatic precipitator, a preheater optionally followed by a particulate collection device, before reaching the chimney.
Le dispositif de collecte particulaire peut être un autre précipitateur électrostatique ou tout type de filtre, tel qu’un filtre à manches.The particulate collection device can be another electrostatic precipitator or any type of filter, such as a bag filter.
Dans tous ces modes de réalisation, la composition de sorbant selon la présente invention est injectée dans une zone d’injection située en amont dudit précipitateur électrostatique, avant ou après le préchauffeur, selon la configuration sur site.In all these embodiments, the sorbent composition according to the present invention is injected into an injection zone located upstream of said electrostatic precipitator, before or after the preheater, according to the configuration on site.
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