IT9067948A1 - Procedimento per la produzione in situ di un aerosol a base di ossido assorbente utilizzato per la rimozione di effluenti da un flusso gassoso di combustione - Google Patents
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Description
Descrizione a correda d.i una domanda di brevetto per invenzione dal titolo: PROCEDIMENTO PER LA PRODUZIONE IN SITU DI UN AEROSOL A BASE DI OSSIDO ASSORBENTE UTILIZZATO PER LA RIMOZIONE DI EFFLUENTI DA UN FLUSSO GASSOSO DI COMBUSTIONE
RIASSUNTO
Un procedimento per la produzione in si tu ili un aerosol a base di ossido assorbente un effluente durante la combus fcione di un combust tbi1e idrocarbur ico, in m i gii e-f-H ut.*irti vengono rimossi dal risu !,tante flusso gassoso iiirocarburiciij ioiupr elidente la iniseε·.1sz ione di una sol uz ione acquosa dell *as3⁄4orbents? con iJ combusti tri1fa, la pelveriz zazione e 1a combust :ions della miscela in condizioni controllate in modo da originare 1 "aerosol a base di ossida assortente l 'effluente.
DESCRIZIONE
La presente invenziorit? r iguarda un procedi menta per- la produzione in si tu di un aerosol a base di assido assorbente utilizzata per la rimozione di effluenti da un flusso gassoso di combustione e, piu' in particolare, un procedimento per la produzione di un assorbente a base di ossido di metallo che assorba zolfo ed altri effluenti da un flusso di combustione di combustibile idrocarbur ico.
I flussi gassosi di combustione danno origine a diversi tipi di effluenti dannosi che vengono scaricati nell'ambiente producendo inquinamento atmosferico. Gli effluenti dannosi comprendono, ad esempio, lo zolfo, l'azoto, il fluoro ed una moltitudine di altri effluenti indesi derabi1i . Particolarmente dannosi per l'ambiente risultano essere gli effluenti indesiderabili derivanti dalla combustione di combustibili fossili idrocarbur ici . Molti accorgimenti sono stati proposti fino ad ora per la rimozione degli effluenti dai flussi di combustione. Nel caso dello zolfo, dell'azoto e di effluenti similari, e' pratica comune lavare i flussi gassasi. Inoltre si e’ comunemente utilizzata l'iniezione di calcare nella camera di combustione. Nessuno di questi procedimenti ha dimostrato, dal punto di vista dei costi, di avere l'effetto desi derato.
Natural mente, sarebbe molto auspicabile poter disporre di un meccanismo per rimuovere, in modo economica, gli effluenti derivanti da flussi industriali di combustione.
Scopo principale della presente invenzione e’ quindi quella di fornire un procedimento per la rimozione di effluenti dannosi per l'ambiente dai flussi gassosi.
Scopo particolare della presente invenzione e' quello di fornire un procedimento per la produzione di un materiale assorbente adatto alla rimozione di effluenti da un flusso gassoso di combust ione.
ftlt.ro scopo della pressante invenzione e’ quello di fornire? un procedimenta efficace ed economico per la produzione in situ di un aerosol a base di ossido assorbente per la rimozione d:i. effluenti da un flusso gassoso di. combustione.
Inoltre, altro scopo della presente invenzione e' quello di fornire un procedimento per la produzione di un flusso di ossida assorbente utile per la rimozione della zolfo e di altri effluenti da. un flusso gassoso di combustione di. combustibile idrocarburi co,
Qu.i di seguito verranno elencati ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione.
Gli scopi ed i vantaggi come detto precedentemente vengono prontamente raggiunti grazie alla presente invenzione.
Detta invenzione riguarda un procedimento per la produzione di un aerosol a base di ossido assorbente usato per la rimozione di effluenti da un -flusso gassoso di combustione. Particolare caratter isti ca della presente invenzione e' la produzione di un aerosol a base di ossido di metallo assorbente lo zolfo per la rimozione dello zolfo da un flusso gassoso di combustione di combustibile idrocarbu.rico. Il procedimento della presente invenzione comprende la formazione in situ di un aerosol assorbente un effluente sotto forma di particelle ultrafini di ossido assorbente, aventi pref eribi1mente un diametro medio di dimensione sLIbmic:ron , duranhe la c.ambustιone di un cornoustibi.1e fossile idrocarbur ico e la messa in contatto del flusso gassoso di combustione contenente gli effluenti con 1‘aerosol in modo tale che le particelle di ossido assorbente assordano tali effluenti dal flusso .gassoso. In un procedimento preferenziale relativo alla presente invenzione, un combustibile idrocarbur ico viene mescolato con una soluzione acquosa che consiste essenzialmente in un composto disciolto dell'assorbente 1'effluente in modo da formare una miscela di combustibile. Detta miscela viene polverizzata in condizioni controllate ed alimentata in una zona di combustione in presenza di un ossidante. In alternativa, il combustibile idrocarburico e la soluzione acquosa del composto dell'assorbente l'effluente possono essere alimentati separatamente nella zona di combustione ed essere quindi qui miscelati; e', tuttavia, preferibile miscelare prima di alimentare. La miscela di combustibile e l'ossidante vengono combusti nella zona di combustione in condizioni di temperatura controllata Tj in modo da attenere un aerosol del1 1assorbente sotto forma di particelle ultrafini di ossido assorbente nel flusso gassoso di combustione, aventi preter ibi.1mente un diametro medio di dimensione submicron. Il flusso gassosa di combustione viene quindi raffreddato a temperatura T2, ove T2 e' minore di , onde permettere alle particelle di ossido assorbente di assorbire gli effluenti dal flusso di combustione. Secondo varie ipotesi reaiizzative della presente invenzione, l'ossidante può' essere immesso al piano di fiamma oppure una parte dell'ossidante può' essere introdotta gradualmente nel -flusso gassoso di combustione a valle della sona di combustione migliorando in tal modo l’assorbimento del 1'e-f-f1uente. Secondo il procedimento della presente invenzione , vengono controllate sia la temperatura della -fiamma di combustione, l'immissione di ossidante che le condizioni di polverizzazione in modo da assicurare la produzione di particelle submicron di ossido assorbente.
La Fig. .1 illustra schematicamente il procedi mento della presente invenzione che utilizza un sale di Ca quale composta idrosolubile dell'assorbente l’effluente per la produzione in situ dell'aerosol a base di ossido assorbente 1 ’eff1uente.
La Fig. 2 e' un grafico che illustra l'effetto della dimensione delle particelle di ossido assorbente sulla captazione dello zolfo.
La Fig. 3 e’ un grafico che illustra l'effetto della poiver izzazione sulla dimensione delle particelle di ossido assorbente e 1 'utilizzazione dell 'assorbente.
La Fig. 4 presenta un altro grafico che mostra l'effetto della poiveriz zazione sull’ utilizzazione dell’assorbente e proporzionatamente l'assorbimento di effluente.
La Fig. 5 presenta un grafico che mostra l'effetto dell'immissione graduale di ossidante sull 'utilizzazione dell'assorbente.
La presente invenzione riguarda un procedimento per la rimozione di effluenti da un flusso gassoso di combustione e, piu* in particolare, un procedimento per la produzione in situ di un aerosol a base di ossido assorbente durante la combustione di un idrocarburo, in cui gli effluenti vengono rimossi dal flusso gassoso idrocarbur ico di combustione che ne risulta.
Il meccanismo del procedimento relativo alla presente invenzione viene esaminato in dettaglio facendo riferìment.a alla Fi.g. 1. Una soluzione acquosa di un composto disciolto atto ad assorbire l'effluente viene mescolata con un combustibile fossile idrocarburico per formare una miscela di combustibile che può' essere combusta. La quantità' di assorbente nella soluzione acquosa ed il volume della stessa che vengono mescolati al combustibile fossile dipendono dal tipo e dalla quantità' di materiale contenente effluente presente nel combustibile, ftd esempio, nel caso dello zolfo, il rapporto molare assorbente : zolfo nella miscela di combustibile può raggiungere 2,5 , mogi io se tra 0 ,é> e 1,2 circa seconda il particolare t ipo di assorbente usato. Nel caso del1 ‘azoto, il rapporto sara' sostanzialmente uguale a quello dello solfo di cui sopra. Secondo la presente invenzione, il composto atto ad assorbire l'effluente e‘ sotto forma di un sale metallico scelto nel gruppo degl i alcalini, al calino—terrosi o altri sali metallici, ove i metalli abbiano la stessa a maggiore valenza dei metalli alcal ino-terrosi . I metalli da preferire sono Ca e Mg, Ca e' l'ideale- I composti di sale metallico di calcia particol armente adatti sono Cad o» Ca (IMO3)2 Ca (CH3CQO)2, Ca (C2 CQO) Ca <CHOC12, Ca (OH)0 CaO e miscele degli stessi. Possono essere impiegati analocjhi composti di magnesio. Per migliorare le prestazioni del procedimento, si possono aggiungere all 'acqua dei composti per aumentare la solubilità' dei sali metallici, quali saccarosio, glicerina, alcoli e simili. Nel caso di composti d.i sali metallici insolubili in acqua quali: CO (OH)2 e? CaO, e' necessario l'impiego di composti che aumentino la solubilità' onde dissolvere i sali per formare la soluzione acquosa. Il composta che aumenta la solubilità' viene impiegata in quantità' tale da ridurre tutti i sali metallici in soluzione acquosa.
La miscela di combustibile sopra descritta viene alimentata ad un ugello ove il combustibile viene polverizzato in condizioni controllate con o senza un gas polverizzante, meglio se con un gas polverizzante. I gas polverizzanti piu' adatti comprendono aria, vapore, N2, O2» ftr, He; sono da preterirsi aria, vapore e N2· Come verrà' dimostrato negli esempi che seguiranno, la polveri zzazione tende ad avere un torte ettetto sulla dimensione delle particelle del risultante ossido assorbente prodotta e, intine, sul grado di assorbenza dell ’sf-fluente. Durante la polverizzazione del combustibile, la miscela di combustibile viene trasformata in goccioline. Regolando le condizioni di poiverizzaz iono, si regola la dimensiono delle goccioline la quale, come e' stato appurato, regala la dimensione delle particelle di ossido assorbente prodotto nella -Fase tinaie con il procedimento relativo alla presente invenzione. E' preferibi 1G, come detto sopra, polverizzare la miscela di combustibile con un gas paiver izzante . Il rapporto di massa gas : miscela di combustibile dovrebbe essere maggiore 0 pari a 0,05, pref er ibi1mente maggiore di o pari a 0,10, l'ideale sarebbe tra 0,15 e 3,00 circa per ottenere la dimtinsinne desiderata delle particelle di ossido assorbente, seconda quanto dimostrata qui di seguito per mezzo di esempi e lavoro speri mentale.
La miscela di combustibile polverizzata viene quindi combusta in una zona di combustione in presenza di un ossidante in condizioni controllate. Durante la combustione, si crede che dopo 1 'evaporazione dell'acqua si -formino piccoli cristalli solidi di assorbente. Essi si decompongono poi alla temperatura Tj della fiamma di combustione dando origine nel flusso gassoso di combustione a particelle ultrafini di ossido assorbente. La temperatura di combustione? ossia la temperatura adiabatica della fiamma, può' essere regolata in modo da raggiungere la combustione desiderata del combustibile e la formazione dell 'assorbente. Una tendenza all'effetto di coalescenza si verifica a temperature di fiamma elevate, il che ha un effette sfavorevole sulla dimensione delle particelle di ossido assorbente. Al1o stesso tempo, la temperatura deve pero ' essere sufficientemente alta per ottenere una sutticiente utilizzazione di combustibile e la generazione del 1 'assorbente . La temperatura di combustione Tj dovrà' essere tra 1400°K e 2450° K , preferibilmente tra 1900°K e 2200° K, per mettere in atto, in modo efficace, il procedimento relativo alla presente invenzione.
Per ottenere una combustione e-f-ficare, 1 'ossidante deve essere presente in quantità' almeno uguale alla quantità’ stecchi ometr ica dell'olio pesante e pre-feri bi1mente in quantità’ maqgiore di quella stechiometrica tino a 1,1 volta 1a quantità" stechi ometr ica.. E' stato appurato che il procedimento relativo alla presente invenzione può" essere migliorato alimentando .1 'ossidante in modo graduale, cioè' una parte nella zona di combustione, ossia la fiamma, ed una parte a valle della zona di combustione con temperatura desiderata. L'ossidante viene al imeritato nella zona di combustione ed a valle di questa con una percentuale rispetto all'ossido totale impiegato che va da circa il 607. al 957. e dal 57. al 407., pref eri bilmente dall '807. al 907. e dal 107. al 207.. L’ossidante introdotto a valle del 1a zona di combust ione dovrebbe essere introdotto ad una temperatura tra circa 1400°K e 2000°K , pref eribilmente da 1400°K a 1600°K al -fine di attenere i migliori risultati per quanto concerne la combustione completa del combustibile e la •formazione del1'assorbente per ottenere le particelle di ossido assorbente desiderate.
L.‘aerosol risultante dalla combustione della miscela di combustibile poiver izzata, cioè’ le particelle di ossido assorbente trasportate nel •flusso gassoso idrocarburi co di combustione, e' caratterizzato da una particella ultrafine di. ossido assorbente avente preferi bi1mente un diametro medio submicron, l’ideale e' minore di o uguale a 0,5 um. Il -flusso di combustione viene raffreddato in modo regolato attraverso 1’ escursione della temperatura Tr. desiderata per permettere alle particelle di ossido assorbente di reagire all'assorbente e di assorbire l'effluente dal flusso di combustione. L'escursione della temperatura Ty e’ tra 1350°K e 700°K, preferi bi.1mente tra 1350°K e 1000°K. Il flusso gassoso di combustione dovrebbe rimanere entro l'escursione della temperatura T2 per un lasso di tempo superiore a 0,10 secondi, pref eribi1ment e superiore a 0,50 secondi, per assicurare un 'efficace utì 1izzazione dell'assorbente e captai ions dell 'etf1uente E' preferibile che 1’utiliizaiione dell'assorbente sia maggiore o uguale a circa il 35"/., l'ideale sarebbe il 503⁄4. L'utilizzazione dell'assorbente viene definita come segue:
Y. assorb. (Ceffi.] base - Ceffluente} ass.)
(__ _ _ ) utilizz. = 100 t< ( [effluente] base )
(_ ) 1 (mole assorbente) <_ ) 3⁄4 (mole effluente ) ove >x e' il coefficiente stechiometrico nella reazione chimica del1 'assorbente e dell'effluente e [effluente] basa ø' la concentraiione di effluente nei gas secchi. di emissione in assenza di un assorbente.
Gli esempi qui di seguito riportati illustrano le caratter istiche specifiche dal procedimento relativo alla presente invenzione ma non devono in alcun modo intendersi come limitativi.
ESEMPIO .I.
Per dimostrare e quantificare l'esistenza di effluenti indesiderati , cioè’ zolfo, in un flusso di combustione di combustibile idrocarbur ico, e’ stato combusto in una camera di combustione dell 'olio pesante N. 6 avente un contenuto di zolfo pari al 27. del peso ed un potere calorifico di 17.000 BTU/lb. L'olio pesante e' stato alimentato nella camera di combustione per mezzo di un ugello reperibile in commercio ed e' stato polverizzato con N2 (azoto) in un rapporta di massa N2 : olio pesante N. 6 di 1,0. 11 combustibile e' stato combusto con aria ad un ritmo di alimentazione di 56.000 BTU/ora -fino a completa combustione. E' stata quindi misurata la concentraz iano di 502 nei gas secchi di emissione. Con gas secchi di emissione si intendono tutti i gas prodotti durante il processo di combustione, ad eccezione dell'Ilo, con percentuale di ossigeno uguale a zero. E' stata trovata una concentrazione di 2000 ppm.
Il procedimento sopra descritto e' stato ripetuto con 1' olio pesante N. 6 mescolata ad acqua per dimostrare quale c·;†fetto una miscela acquosa di idro c.arbura abbia sul.1e emissioni di SO 2■ L.'S6V. del peso era costituito da olia pesante, la rimanenza da acqua. Con 1'ausilio di un agitatore in linea., 1'acqua e l'olio pesante sono stati mescolati ed alimentati nella camera di combustione, poiver izzati con N-~ nella stessa modo descritto in precedenza e combusti con aria ad un ritmo di alimentazione di 56.000 BTU/ora. La concentrazione di SQ2 nei gas secchi di emissione e' stata nuovamente di 2000 ppm dimostrando quindi che l'aggiunta di acqua all'olio pesante prima della combustione, di per se stessa, non ha avuto alcun e-f-fetta sulla cancentrazione di emissioni di SO2 nei gas di combustione.
ESEMPIO II
E' stato effettuato un altro esempio per dimostrare l'efficacia del procedimento relativo all'invenzione per quanto concerne la romizione di effluenti da un flusso gassoso di combustione di combustibile idrocarburi co. L'esperimento e' simile a quelli effettuati e descritti qui sopra nell'Esempio I ad eccezione del fatto che l'olio pesante N, 6 B' stato mescolato con il 347. di peso di soluzione acquosa di CaCl2 in modo da produrre una miscela comprendente il 777. di peso di olio pesante N. 6. Il rapporto molare Ca : 3 era pari a 1,0. Tale miscela di combustibile e' stata polverizzata e combusta nello stesso modo descritto sopra con riferimento all'Esempio I.
E' stata misurata la concontrazione di SO2 nei gas secchi di emissione, la quale e’ risultata di 960 ppm, il che rappresenta una riduzione del 527. delle emissioni di 302 rispetto all 'Esempio I.
Sulla base dell'analisi elementare, i solidi prodotti nel corso di questa esperimento presentavano un rapporto molare zolfo : calcio di 0,52. Questa esperimento dimostra che l'aggiunta della soluzione acquosa di CaCl2 prima della combustione ha portato ad una riduzione superiore al 357 della concentrazione di SO2 nei gas secchi di emissione, cioè' una riduzione del 527. di SQ2, che può' essere associata alla reazione con S di una percentuale superiore al 357. del Ca iniettato, il che significa un'utilizzazione di calcio superiore al 357.. Questo e' desumibile dall'equazione riportata piu’ avanti nell'Esempio IV.
ESEMPIO III
L'esperimento dell'esempio II e’ stato ripetuto con una miscela di combustibile polverizzata con N2 con un rapporto di massa N2 ; miscela di combustibile quindi volte maggiore del rapporto di massa dell'Esempio II per dimostrare l'effetto che la poiveri zzazione della miscela di combustibile ha sulle emissioni di effluente. La miscela e’ stata combusta in aria ad un ritmo di alimentazione di 56.000 BTU/ora come per l'Esempio II.
La concentrazione di SO2 nei Q<as secchi di emissione e'stata misurata ed e' risultata essere 300 ppm. Onesto valore rappresenta una riduzione dell '85'/. delle emissioni di 302 rispetto all'esperimento 2 dell'Esempio I in cui non e' stato disciolto alcun sale di Ca nell 'acqua. Questo valore rappresenta anche un 'u.lteriore riduzione delle emissioni di SO2 rispetto all'Esempio II in cui e' stata impiegata la stessa quantità' di calcio ma in cui la miscela di combustibile e' stata polverizzata con un rapporto di massa : olio pesante minore.
Le micrografie a el ettrascansi ane dei solidi raccolti necjli esempi II e III mostrano che, nel secondo caso, quando il rapporto fluido vaporizzante : combustibile e' piu' alto e le emissioni di SOp sono piu' basse, la concentrazione di particelle submicron di. assorbente prodotta e' molto maggiore di quella del primo caso. Nel primo caso, una frazione considerevole di particelle di assorbente (fra il 30/L ed il 507.) presenta un diametro medio superiore a 5 pm mentre nel secondo caso la maggiore parte di esse (piu' dell'807.) ha una dimensione submicron. Questo dimostra che una buona poi verizzazi one aumenta la densità delle piccale particelle che, si pensa, incida sulla rimozione delle emissioni di effluente, come detto sopra. L'aumento della densità' delle piccole particelle aumenta 1 'area della super-ficie dell'assorbente, e di conseguenza, la capacita’ di assorbire gli effluenti.
ESEMPIO W
Un ulteriore esperimento e' stato eseguito impiegando una soluzione acquosa pari al 27,27. di pesa di acetato di calcio aggiunto all'olio pesante N. 6 dell'esperimento precedente, in modo che l'olio pesante costituisse 1 '63X di peso della miscela di combustibile ed il rapporto molare calcio : zolfo fosse pari a 0,56. La miscela e' stata combusta con aria nel medesimo impianto dell 'Esempio I. La miscela e' stata polverizzata con N'-·, con un rapporto di massa N-? s combustibile di 2,3. La concentrazione di SO^ nei gas secchi di emissione e' stata misurata ed e' risultata essere 1502 ppm, il che corrisponde alla percentuale di utilizzazione di calcio pari al 44,57., come risulta dalla seguente equaz ione:
(CSO2] base - CS02^ assorbì a7. Ca uti1 = IOO x (- )
( [SO-?] base ) ( _ 2_ ) ( 1 (mole Ca) ) ( - (- ) ) ( « (mole S ) ) mole Ca
ove « = 1, - e' il rapporto molare calcio:
mole S
solfo, che in questo caso e' pari a 0,56, CSC^] base rappresenta la concentrazione di SO2 nei gas secchi di emissione in assenza di sale di Ca disciolto in acqua, pari a 2000 ppm, come indicato nel 1'esperimento 2 dell’Esempio I, e [3023 assorbente rappresenta la concentrazione di SOj nei gas secchi di emissione quando un sale di Ca disciolto in acqua viene iniettato con il combustibile che, nel caso specifico di questo esempio, e' pari a 1502 ppm.
Una micrografia a elettroscansione dei solidi prodotti indica che la maggior parte delle particelle di assorbente prodotte erano cristalli cubici di dimensione submicron. Dalla ripartizione delle dimensioni delle particelle di solidi risulta che il diametro medio del volume delle particelle si trova tra 0,3 e 0,4 jJm.
Questo esempio ribadisce ancora una volta l'efficacia del procedimento relativa alla presente invenz ione.
ESEMPIO V
Un altro esperimento e' stato eseguito con l'impiego di un impasto liquido di carbone ed acqua quale combustibile idr ocarburico . Tale impasto e' stato combusto in una camera di combustione in condizioni simili a quelle descritte nell'esperimento 1 dell'Esempio I e la concentra: ione di SO2 nei gas secchi di emissione e' risultata di 2000 ppm.
In un esperimento similare, una soluzione acquosa, contenente una concentrazione di acetato di calcio per il 27, 2.V. del peso, e’ stata mescolata con l'impasto liquido di carbone ed acqua con 1 'ausilio di un agitatore in linea come descritto nei precedenti esempi. La quantità' di soluzione di acetato di calcio aggiunta e' stata tale per cui il rapporto molare di calcio nella soluzione e di zolfo nell'impasto liquido di carbone ed acqua era pari a 1,0. La miscela e' stata incendiata nelle stesse condizioni come descritto sopra nell'Esempio I e la concentraz ione di SO2 nei gas secchi e' stata di 800 ppm che, secondo l'equazione dell'esempio precedente, rappresenta un'utilizzazione di calcio del 007..
Come nell'esempio procedente, una micrografia a elettroscansi.one dei solidi prodotti ha indicato che la maggior parte delle particelle dell’assorbente prodotte erano cristalli di dimensione submicron.
Questo esempio dimostra che il procedimento relativo all'invenzione e’ egualmente efficace per quanto concerne la rimozione di effluenti di zolfo dai gas di combustione derivanti dalla combustione di idrocarburi sia solidi che liquidi.
ESEMPIO VI
Un paio di altri esperimenti sono stati eseguiti per dimostrare l'effetto dell'impiego di ossidante sulla rimozione di effluenti. In entrambi gli esperimenti a ’ stata preparata una miscela di combustibile di olio pesante N. 6 ed acetato di calcio per il 27,27. del pesa in modo che il rapporta molare Ca : 3 fosse di 1,0. Le condizioni di combustione sono state identiche a quelle sopra descritte ad eccezione del fatto che nell’esperimento 1 tutto l'ossidante, in questo casa l'aria, e' stato iniettato con la miscela di combustibile e la soluzione di Ca in cima alla camera di combustione mentre nel1'esperimento 2, il 737. dell’aria e' stato iniettata con la miscela precedentemente? citata ed il rimanente 25'/. e‘ stato iniettato a valle della camera di combustione ad una temperatura di 1530°K.
Nell'esperimento 1, e1 stata ottenuta un'utilizzazione di Ca del 307. che, seconda l'equazione dell'esempio precedente, corrisponde ad una riduzione del 307. delle emissioni di SO2 Nell'esperimento 2, e’ stata ottenuta un'utilizzazione di Ca del 607. corrispandente ad una riduzione del 607. delle emissioni di SO2-Questo esempio mostra chiaramente come, con un'adeguata iniezione di ossidante nella camera di combustione, sia possibile accrescere notevolmente, in un procedimento a due stadi, le capacita.' del sale di Ca di ridurre le emissioni di SCH durante il processo di combustione.
ESEMPIO VII
In un ulteriore? esperimento lo stesso tipo di olio pesante N. 6 utilizzato nell'Esempio I, e' stato mescolato con un impasto liquido di Ca(0H>2; l'olio pesante costituiva l'317 del peso della miscoila , il Ca(uH)2 il £7. e la rimanenza era acqua. Il rapporto molare CaUDbDj : zolfo nell'olio pesante della miscela era pari a 1,0 ed il rapporto in peso olio pesante : acqua era uguale a quello della miscela utilizzata nell'esperimento 2 dell'Esempio I. Detta miscela e' stata preparata e combusta nelle stesse condizioni descritte nell'Esempio I e la concentrazione di St^ nei gas secchi di emissione e' stata pari a 1680 ppm. Poiché' la combustione di tale miscela senza l’aggiunta di Ca(OH>2 genera una concentrazione di SOp di 2000 ppm, la percentuale di calcio in questo esperimento e' pari al 16X, secondo la formula dell'Esempio IV precedentemente esposto. Nel corso di un esperimento similare, del saccarosio e' stato aggiunto all'impasto liquido di Ca(0H)2 prima di mescolarlo all'olio pesante. Il saccarosio permette al Ca(OH)'·.? di dissolversi in acqua ed in questo caso il saccarosio e' stato utilizzato in quantità' tale da assicurare che tutto il Ca(QH)2 tosse dissolto -formando una soluzione omogenea di Ca(0H>2 e saccarosio in acqua. Detta soluzione e' stata mescolata con l'olio pesante N. 6 in proporzioni tali che il rapporta molare calcio : zolfo fosse pari a 1,0 ed il rapporto in peso olio pesante : acqua tosse ugnaie a quello dell 'esperimento precedente . Tale miscel a e ' stata combusta nel le stesse condizioni dell 'esperimento pr'ecedente e la concentrazione di SO2 nei gas secchi di emissione e’ stata di 1300 ppm, il che rappresenta un'utilizjazione di calcio del 35V..
In un terzo esperimento una soluzione di saccarosio in acqua, avente la medesima concentrazione rispetto al precedente esperimento, e‘ stata mescolata con olio pesante di modo che il rapporto in peso olio pesante : acqua -fosse come sopra. La combustione di tale miscela e‘ risultata in una concentrazione di 2000 ppm di SO2 nei gas secchi di emissione, indicando quindi che 1 'aggiunta di saccarosio alla miscela di per se stessa non provoca alcuna riduzione della concentrazione di SOo nei gas effluenti.
Questo esempio dimostra come 1'aggiungere all'acqua un composto che accresca la solubilità1 de?l sale di calcio, possa migliorare l'efficacia dell'assorbente generato per la rimozione di effluenti da un flusso gassoso di combustione.
Sulla base dei risultati degli esempi sopra esposti e di un ulteriore lavoro speri mental e , e' stato stabilito l'effetto previsto dei seguenti fattori: (1) la dimensione delle particelle di ossido assorbente, (Ξ) la polverizzazione, (3) la temperatura della fiamma e (4) 1'alimentazione a due stadi dell'ossidante. Z risultati sono illustrati graficamente nelle Figure dalla 2 alla 5.
La Fig. 2 mostra 1'effetto della dimensione delle particelle di ossido assorbente sulla captazione dello zolfo quando l'assorbente impiegato e' il calcio. Dalla Fig. 2 si vede chiaramente come ad una diminuzione della dimensione delle particelle di ossido assorbente corrisponda un aumenta del grado di captazione dello zolfo. Si pensa che questo possa essere attribuita all'aumento dell'area della superficie del1'assorbente ottenuto grazie alla piccola dimensione delle particelle.
La Fiq. 3 illustra 1'effetto della polverizzazione sulla dimensione delle particelle di ossido assorbente e sull'utilizzazione dell'assorbente. Come si vede chiaramente dal grafico e dalle fotomicrografie, ad un aumento del rapporto di massa gas vaporizzante : miscela di combustibile corrisponde una diminuzione della dimensione delle particelle di ossido assorbente ed aumenta l'utilizzazione dell'assorbente, quindi l’assorbimento dell'effluente.
La Fig. 4 mostra ulteriormente l'effetto della polverizzazione sull'utilizzazione dell'assorbente per vari tipi di materiali assorbenti. Ancora, come nel caso precedente, l'utilizzazione dell'assorbente aumenta aumentando il rapporto di massa di poi verizzaz ione; tuttavia, e' dimostrato che il risultato e' strettamente connesso al tipo di assorbente.
L'e-f-fetto del1 'alimentaz ione graduale dell'ossidante viene illustrato nella Figura 5.
Diminuendo la quantità’ di ossidante alimentato nella zana di combustione e, ccjnseguentemente , aumentando l'immissione a valle, vi e' un aumento dell 'utilizzazione del 1'assorbente.
Questa invenzione può' essere realizzata in altre -forme ed in altri modi senza scostarsi dalla sua essenza o dalle sue caratteristiche. Pertanto, la presente reaiiz azione deve essere considerata sotto tutti gli aspetti illustrativa e non restri ttiva; lo scopo dell'invenzione e' indicata nelle rivendicazioni allegate e qualsiasi variazione entro tale ambito deve essere considerata -facente parte dell'invenzione.
Claims (1)
- RIVENDICAZIONI Un procedimento per la produzione in situ di un aerosol a base di ossido assorbente un eff luente durante la combustione di un combustibile idrocarburico, in cui gli effluenti vengono rimossi dal risultante flusso gassoso idrocarburi co di combustione, comprendente la formazione di una soluzione acquosa che consiste in un composto dell'assorbente l'effluente disciolto in acqua, la miscelazione della soluzione acquosa del composto del 1 'assorbente 1 '{affluente con un combustibile idrocarburico in modo da formare una miscela di combustibile che può1 essere combusta, la polverizzazione di detta miscela di combustibile e l'alimentazione di tale combustibile polverizzato in una .zona di combustione, la combustione di tale miscela di combustibile polverizzata in detta zona di combustione in condizioni di temperatura controllata 3⁄4 ove Tj ø' maggiore di o pari a 1400°K in presenza di un ossidante in modo da ottenere un aerosol a base? di ossido assorbente contenente particella ultrafini di ossido assorbente aventi un diametro medio di dimensione submicron in detta flusso gassoso di combustione, ed il raffreddamento di detto flusso gassoso di combustione a temperatura ove TJI e' minore di Tj. in modo che dette particelle di ossi do assorbente assorbano detti effluenti da detto flusso gassoso di combustione. Un procedimento secondo la rivendicaz ione 1 in cui detto composto assorbente l’effluente viene scelto in un gruppo comprendente sali di Ca, sali di Mg e miscele dei medesimi. Un procedimento secondo la rivendicaz ione 2 in cui detto composta assorbente l'effluente e' un sale di Ca. Un procedimento secondo la rivendicazione 1 in cui detto composto .assorbente l’effluente e' scelto in un gruppo comprendente CaClp ,Ca (NO3)21 Ca (CHICCO)2 Ca(CHQO)^, Ca (GI-02. CaD e miscele dei medesimi. Un procedimento secondo la rίvendicaz 1one 1 in cui detta temperatura T^ e' compresa fra 1400°K e 2450°K circa. Un procedimento secondo la r ivendicaz ione 1 in cui detta temperatura e’ compresa fra 1900°K e 2200°K circa. Un procedimento secondo la rivendicazione 1 in cui detta temperatura T e' compresa fra 700°K. e 133G°K circa. Un procedimento secondo la rivendicaz ione 1 in cui detta temperatura T2 e compresa -fra 1000°K e 1350» K circa. Un procedimento secondo la rivendicazione 5 in cui detta temperatura T2 e compresa -fra 700° K e 1350° K circa procedimento secondo la r ivendi cazione 5 in cui detta temperatura Tp e compresa tra 1000° K e 1350° K circa. Un procedimento secondo 1a r ivendi cazione 6 in cui detta temperatura T2 e ‘ compresa -fra 700°K e 1350° K circa. Un procedimento secondo la rivendicazione b in cui detta temperatura T2 e compresa fra 1000» K e 1350° K circa. procedimento secondo la rivendicazione i cui dette particelle di ossido assorbente hanno diametro medio i 1,0 i'm circa. procedimento secondo la rivendicazione 1 cui dette particen e di ossido assorbente hanno diametro medio 5. 0,5 pm cirea . procedimento secondo la rivendicazione 11 cui dette-? particelle di ossida assorbente hanno diametro medio < 1,0 pm circa. procedimento secando la rivendicazione 12 in cui dette particelle di ossido assorbente hanno un diametro medio i 0,5 Pm circa. Un procedimento secondo la rivendicaz ione 1 in cui detta miscela di combustibile viene polverizzata per mezzo di un fluido poiverizzante . Un procedimento secondo la rivendicaz ione 3 in cui detto combustibile idrocarburico contiene zolfo che, al momento della combustione, produce un effluente sottoprodot to solforoso sotto forma di S0V Un procedimento secondo la rivendicazione 18 in cui detta miscela di combustibile ha un rapporto Ca : S fino a 2,5. Un procedimento secondo la rivendicaz ione 18 in cui detta miscela di combustibile ha un rapporto Ca : S tra 0,(b e 1,2 circa. Un procedimento secondo la rivendicazione 1 comprendente 1 alimentazione dell 'ossidante aggiuntivo in detto flusso gassoso a valle di detta zona di combustione. Un procedimento seconda la rivendicazione 1 in cui detto ossidante viene alimentato in detta zona di combustione par lo meno con rapporto stechiometrico rispetto a detto combustibile idrocarbur ico . Un procedi mento secondo la ri vendicaz 1one 21 in cui detto ossidante viene alimentato in detta zana di combustione ed in detto -flusso gassoso in quantità' totale maggiore rispetto al rapporto stechiometrica con detto combustibile idrocarburi co. Un procedimento secondo la rivendicazione 21 in cui detta zona di combustione viene alimentata con una percentuale di ossidante totale che va dal 60 al 95V. circa e detto -flusso gassoso a valle di detta zona di combustione viene alimentato con una percentuale di ossidante totale che vai dal 5 al 407. circa. Un procedimento secondo la rivendicazione 23 i.n cui detta zona di combustione viene alimentata con una percentuale di ossidante totale che va dal 60 al 957 circa e detto -flusso gassoso a valle di detta zona di combustione viene alimentato con una percentual e di ossidante totale che va dal 5 al 407. cJ.rca. Un procedimento secondo la ri vendicazione 21 in cui detta zona di combustione viene alimentata con una percentuale di ossidante totale che va dall '30 al 907. circa e detto flusso gassosa a valle d:i. detta zona di combustione viene alimentato con una percentuale di ossidante totale che va dal 10 al 207. circa. } Un procedimento secondo la rivendicazione 19 in cui almeno il 357. del peso di ossido assorbente viene utilizzato per assorbire lo zolfo in modo da ottenere una riduzione dello zolfo di almeno il 217. rispetto ai procedimenti di combustione privi di assorbente . Un procedimento secondo la rivendicazione 27 in cui detta utilizzazione di assorbente e' maggiore del 507.. jUn procedimento secondo la rivendicazione 1, comprendente la miscelazione di un composto atto ad aumentare la solubilità' del11assorbente in detto stadia di formazione della soluzione acquosa. Un procedimento secondo la rivendicawione 29 in cui ^tale composto assorbente .l'effluente viene scelto nel gruppo comprendente Ca\0H)2) Calli s miscele dei medesi mi. Un procedimento secondo la rivendicazione 29 in cui detto composto atto ad aumentare la solubilità' dell 'assorbente viene scelto nel gruppo comprendente saccarosio, glicerina, alcoli e miscele dei medesimi. \Jn procedimento per la produzione in situ di un aerosol a base di ossido assorbente l'effluente durante 1a combustione di un combustibi 1e idrocarbur ico , mediante il quale gli effluenti vengono rimossi dal risultante flusso gassoso idrocarbur ico di combustione, comprendente l'impiego di un combustibile idrocarbur ico, la formazione di una soluzione acquosa comprendente un composto disciolto in acqua atto ad assorbire l'effluente, 1'alimentazione separata di detto combustibile idrocarbur ico e soluzione acquosa in una zona di combustione in cui detto combustibile e soluzione vengono mescolati, la combustione di detta miscela di combustibile polverizzata in detta zona di combustione in condizioni di temperatura controllata Tj/, ove T^ e' maggiore di o pari a 1400°K in presenza di un ossidante in modo da ottenere un aerosol a base di ossido assorbente comprendente particelle ultra fini di ossido assorbente? aventi un diametro medio di dimensione submicron in detto flusso gassosa di combustione ed il raffreddamentD di detto flusso gassoso di combustione? ad una temperatura T 2 , ove T2 e' minore di Tj, di modo che dette particelle di ossido assorbente assordano detti effluenti da detto flusso gassoso di combustione.
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