BRPI0712489A2 - sistema de condicionamento de gás para condicionar um gás de entrada a partir de um ou mais locais dentro de um sistema de gaseificação e processo para prover um gás condicionado a partir de um gás de entrada para um ou mais locais dentro de um sistema de gaseificação - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE CONDICIONAMENTO DE GáS PARA CONDICIONAR UM GáS DE ENTRADA A PARTIR DE UM OU MAIS LOCAIS DENTRO DE UM SISTEMA DE GASEIFICAçãO E PROCESSO PARA PROVER UM GáS CONDICIONADO A PARTIR DE UM GáS DE ENTRADA PARA UM OU MAIS LOCAIS DENTRO DE UM SISTEMA DE GASEIFICAçãO. A presente invenção provê um sistema de condicionamento de gás para processar um gás de entrada de um sistema de gaseificação de baixa temperatura para um gás de saída de características desejadas. Sistema compreende um processo de dois estágios, o primeiro estágio separando metais pesados e matéria particulada em uma fase seca, e o segundo estágio incluindo etapas de processamento adicionais de remoção de gases ácidos, e/ou outros contaminantes. Processos opcionais incluem ajustar a umidade e temperatura de gás de entrada como o mesmo passa através do sistema de condicionamento de gás. A presença e seqüência das etapas de processamento são determinadas pela composição de gás de entrada, a composição desejada de gás de saída para aplicações a jusante, e por eficiência e minimização de refugo.

Description

"SISTEMA DE CONDICIONAMENTO DE GÁS PARA CONDICIONAR UM GÁS DE ENTRADA A PARTIR DE UM OU MAIS LOCAIS DENTRO DE UM SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO E PROCESSO PARA PROVER UM GÁS CONDICIONADO A PARTIR DE UM GÁS DE ENTRADA PARA UM OU MAIS LOCAIS DENTRO DE UM SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO"

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção pertence ao campo de limpeza do gás e processando, e em particular, a separação de matéria particulada e espécies químicas alvo de um gás de entrada gerado de um sistema de gaseificação de baixa temperatura.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

A gaseificação é um processo que permite a conversão de carga de alimentação carbonácea, tal como refugo sólido municipal (MSW) ou carvão, em um gás combustível. O gás pode ser usado para gerar eletricidade, vapor ou como uma matéria-prima básica para produzir produtos químicos e combustíveis líquidos.

Usos possíveis para o gás incluem: a combustão em um refervedor para a produção de vapor para processamento interno e/ou outras finalidades externas, ou para a geração de eletricidade através de uma turbina a vapor; a combustão diretamente em uma turbina a gás ou em um motor a gás para a produção de eletricidade; células de combustíveis; a produção de metanol e de outros combustíveis líquidos; como uma carga de alimentação adicional para a produção de produtos químicos, tais como plásticos e fertilizantes; a extração tanto de hidrogênio como de monóxido de carbono como gases combustíveis industriais discretos; e outras aplicações industriais.

Geralmente, o processo de gaseificação consiste em alimentar a carga de alimentação carbonácea em uma câmara aquecida (o gaseificador) junto com uma quantidade controlada e/ou limitada de oxigênio e opcionalmente vapor. Em contraste com a incineração ou a combustão, que operam com excesso de oxigênio para produzir o CO2, H2O, SOx e NOx, os processos de gaseificação produzem uma composição do gás bruta que compreende CO, H2, H2S e NH3. Após a limpeza, os produtos preliminares da gaseificação de interesse são H2 e CO.

A carga de alimentação útil pode incluir qualquer refiigo municipal, refugo produzido pela atividade industrial e refiigo biomédico, esgoto, lama, carvão, óleos pesados, coque de petróleo, resíduos pesados de refinaria, refugos de refinaria, solos contaminados por hidrocarboneto, biomassa e refugos de agricultura, pneus e outros refugos perigosos. Dependendo da origem da carga de alimentação, os voláteis podem incluir H2O, H2, N2, O2, CO2, CO, CH4, H2S, NH3, C2H6, hidrocarbonetos não saturados, tais como acetilenos, olefinas, aromáticos, alcatrões, líquidos de hidrocarboneto (óleos) e carvão animal (negro-de-fumo e cinza).

Quando a carga de alimentação é aquecida, a água é o primeiro componente a expandir. A medida que a temperatura da carga de alimentação seca aumenta, a pirólise ocorre. Durante a pirólise a carga de alimentação é decomposta termicamente para liberar alcatrões, fenóis e gases voláteis leves de hidrocarboneto enquanto a carga de alimentação é convertida em carvão animal.

O carvão animal compreende os sólidos residuais que consistem em materiais orgânicos e inorgânicos. Após a pirólise, o carvão animal tem uma concentração mais elevada de carbono do que a carga de alimentação seca e pode servir como uma fonte de carbono ativado. Nos gaseificadores que operam em uma alta temperatura (> 1200°C) ou em sistemas com uma zona de alta temperatura, a matéria mineral inorgânica é fundida ou vitrificada para formar a uma substância tipo viro fundido chamada escória.

Como a escória está em um estado fundido vitrificado, ela geralmente é considerada como não perigosa e pode ser descartada em um aterro como um material não perigoso, ou vendida como um minério, leito de rodovia ou outro material de construção. Está se tornando menos desejável descartar o material de refugo pela incineração por causa do desperdício extremo de combustível no processo de aquecimento e o desperdício adicional de descartar a cinza como um refugo residual, material que pode ser convertido em um gás de síntese útil e material sólido. Os meios de realizar um processo de gaseificação variam de várias maneiras, mas dependem de quatro fatores chaves da engenharia: a atmosfera (nível de teor de oxigênio ou ar ou vapor) no gaseificador; o projeto do gaseificador; os meios internos e externos de aquecimento; e a temperatura de funcionamento para o processo. Os fatores que afetam a qualidade do gás de produto incluem: composição da carga de alimentação, preparação e tamanho de partícula; taxa de aquecimento do gaseificador; tempo de residência, configuração da planta que inclui se ela emprega um sistema a seco ou de pasta de alimentação, geometria do fluxo do reagente da carga de alimentação, projeto do sistema de remoção de cinza a seco ou mineral de escória; se usa um método direto ou indireto de geração e transferência de calor; e o sistema de limpeza do gás de síntese. A gaseificação é realizada geralmente em uma temperatura na faixa de cerca de 650°C a 1200°C, seja sob vácuo, na pressão atmosférica ou em pressões até aproximadamente 100 atmosferas.

Há numerosos sistemas que foram propostos para capturar o calor produzido pelo processo da gaseificação e utilizar tal calor para gerar a eletricidade, conhecidos geralmente como sistemas de ciclo combinado.

A energia no gás do produto acoplada a quantidades substanciais de calor sensível recuperável produzido pelo processo e durante todo o sistema de gaseificação pode geralmente produzir suficiente eletricidade para conduzir o processo aliviando, desse modo, a despesa de consumo de eletricidade local. A quantidade de energia elétrica que é exigida para gaseificar uma tonelada de uma carga de alimentação carbonácea depende diretamente da composição química da carga de alimentação.

Se o gás gerado no processo da gaseificação compreende uma grande variedade de voláteis, tais como o tipo de gás que tende a ser gerado em um gaseificador de baixa temperatura com uma carga de alimentação carbonácea de "baixa qualidade", ele é geralmente denominado gás de saída. Se as características da carga de alimentação e as condições no gaseificador geram um gás em que os CO e H2 são as espécies químicas predominantes, o gás é denominado gás de síntese. Algumas instalações de gaseificação empregam tecnologias para converter o gás de saída bruto ou o gás de síntese bruto em uma composição mais refinada de gás antes do resfriamento e limpeza através de um sistema de condicionamento da qualidade do gás.

Utilizar tecnologia de aquecimento a plasma para gaseificar um material é uma tecnologia que é usada comercialmente há muitos anos. O plasma é um gás luminoso de alta temperatura que é pelo menos parcialmente ionizado e é composto de átomos de gás, íons de gás e elétrons. O plasma pode ser produzido com qualquer gás deste modo. Isto dá controle excelente sobre reações químicas no plasma, pois, o gás pode ser neutro (por exemplo, argônio, hélio, neônio), redutor (por exemplo, hidrogênio, metano, amônia, monóxido de carbono) ou oxidante (por exemplo, ar, oxigênio, dióxido de carbono). Na fase bruta, um plasma é eletricamente neutro.

Alguns sistemas de gaseificação empregam calor do plasma para conduzir o processo de gaseificação em uma alta temperatura e/ou para refinar o gás de saída/gás de síntese convertendo, reconstituindo ou reformando voláteis de cadeia longa e alcatrões em moléculas menores com ou sem a adição de outras entradas ou reagentes. Quando as moléculas gasosas entram em contato com o calor do plasma, elas desassociarão em seus átomos constitutivos. Muitos destes átomos reagirão com outras moléculas de entrada para formar novas moléculas, enquanto outros podem recombinar com eles mesmos. À medida que a temperatura das moléculas em contato com o calor do plasma diminui todos os átomos recombinam inteiramente. Como os gases de entrada podem ser controlados estequiometricamente, os gases de saída podem ser controlados para, por exemplo, produzir níveis substanciais de monóxido de carbono e níveis não substanciais de dióxido de carbono.

As temperaturas muito altas (3000 a 7000°C) atingíveis com aquecimento a plasma permitem um processo de gaseificação a alta temperatura onde virtualmente qualquer carga de alimentação de entrada que inclui refugo na condição como recebido, incluindo líquidos, gases e sólidos em qualquer forma ou combinação pode ser acomodado. A tecnologia do plasma pode ser posicionada dentro de uma câmara preliminar de gaseificação para fazer todas as reações acontecer simultaneamente (gaseificação a alta temperatura), pode ser posicionada dentro do sistema para fazê-las acontecer seqüencialmente (gaseificação a baixa temperatura com refinamento a alta temperatura), ou de alguma combinação das mesmas.

O gás produzido durante a gaseificação de carga de alimentação carbonácea é geralmente muito quente, mas pode conter pequenas quantidades de compostos não desejados e exige tratamento adicional para convertê-lo em um produto útil. Uma vez que um material carbonáceo é convertido a um estado gasoso, substâncias indesejáveis tais como metais, compostos de enxofre e cinza, podem ser removidas do gás. Por exemplo, os sistemas da filtração a seco e os purificadores a úmido são usados freqüentemente para remover matéria particulada e gases ácidos do gás produzido durante a gaseificação. Numerosos sistemas de gaseificação foram desenvolvidos que incluem sistemas para tratar o gás produzido durante o processo da gaseificação.

Estes fatores foram levados em consideração no projeto de vários sistemas diferentes que são descritos, por exemplo, nas patentes US 6.686.556, 6.630.113, 6.380.507; 6.215.678, 5.666.891, 5.798.497, 5.756.957 e Pedido de Patente US Números 2004/0251241, 2002/0144981. Há igualmente numerosas patentes em relação a tecnologias diferentes para a gaseificação de carvão para a produção de gases de síntese para uso em várias aplicações, incluindo as patentes US 4.141.694, 4.181.504, 4.208.191; 4.410.336; 4.472.172, 4.606.799; 5.331.906; 5.486.269 e 6.200.430.

Os sistemas e os processos anteriores não endereçaram adequadamente os problemas que devem ser tratados sobre uma base continuamente de mudança. Alguns destes tipos de sistemas de gaseificação descrevem meios para ajustar o processo de gerar um gás útil da reação da gaseificação. Conforme seria um avanço significativo na técnica para fornecer um sistema que pudesse eficientemente gaseificar a carga de alimentação carbonácea em uma maneira que maximizasse a eficiência total do processo, e/ou as etapas que compreendem o processo total.

O gás gerado de um reator da gaseificação pode conter contaminantes de metal pesado, tais como o cádmio, mercúrio e chumbo. Estes metais pesados têm limites de emissão, assim, antes de emitir o gás às aplicações a jusante os metais pesados devem ser separados do gás para encontrar os limites de emissão para estes metais pesados. Os exemplos de limites de emissão para metais pesados são como segue:

Tabela 1: Limites de emissão para metais pesados

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A composição do gás bruto que resulta da gaseificação de carvão varia dependendo das circunstâncias sob qual o conversor é operado. Os componentes comuns no gás bruto incluem combustíveis (CO e H2), não- combustíveis (CO2, N2 e H2O), poluentes de ar (metais pesados, NOx, H2S, HCl, piches), e sólidos arrastados. Antes do uso do gás do produto para a combustão, geração de eletricidade ou outras aplicações, o gás do produto deve ser processado ou refinado a fim de produzir um gás com características desejadas para a aplicação. Tal processamento ou refinar envolvem geralmente a remoção dos metais pesados e gases ácidos do gás do produto.

Quando o gás é gerado da conversão do resíduo sólido municipal (MSW) em um sistema da gaseificação, o gás contem o metal e compostos metálicos em frações tanto combustíveis e não-combustíveis. Normalmente, concentração de chumbo no resíduo é duas ordens de valor mais alto do que de cádmio e de mercúrio. A distribuição dos metais pesados entre vários resíduos depende da composição do MSW, propriedades físico- químicas dos metais e seus compostos metálicos e as condições de operação do processo de gaseificação.

Compostos do metal com pressão de vapor elevada (baixo ponto de ebulição) entram na atmosfera facilmente após a evaporação e são encontrados na maior parte no gás do produto. Os vapores de metal pesado tóxico resultam da volatilização dos componentes metálicos seguidos pela condensação do vapor. Visto que cada carga de MSW é diferente da anterior, é quase impossível saber a concentração exata do metal pesado no processo de gaseificação. Uma estimativa da concentração média do metal pesado no gás gerado de um processo da gaseificação é mostrada abaixo.

Tabela 2: Estimativa da concentração do metal pesado no gás de síntese

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Sistemas de condicionamento do gás para limpeza do gás produzido por sistemas da gaseificação foram descritos. O pedido de patente No. 20040251241 descreve o uso da tecnologia de limpeza convencional do gás que pode ser usado para remover os gases ácidos de um fluxo de gás misturado.

O pedido de patente No 20040031450 descreve um sistema da 8

gaseificação que usa uma onda de pressão acústica para causar a aglomeração das partículas contidas dentro do fluxo de combustão para a fácil remoção. Em uma modalidade, um agente de captura de enxofre é injetado dentro de um canal fluídico para não apenas remover o enxofre do fluxo do produto de combustão, mas para também facilitar a aglomeração particulada.

O pedido de patente No 20040220285 descreve um método e um sistema para gaseificação de biomassa. O gás de síntese resultante é passado através de um dispositivo de saturação e um dispositivo de absorção, ambos são alimentados com óleo. O gás de síntese é purificado com óleo e alcatrão é removido substancialmente a partir deste ponto.

O pedido de patente No 20040247509 descreve um sistema de limpeza do gás para o uso em altas temperaturas (entre aproximadamente 1.200°F a aproximadamente 300°F) para remover pelo menos uma porção de contaminantes, tais como halogenados, enxofre, partículas, mercúrio e outro do gás de síntese. O sistema de limpeza do gás pode incluir um ou mais recipientes de filtro acopladas em série pra remoção dos halogenados, partículas e enxofre do gás de síntese, e é operado para receber o gás em uma primeira temperatura e pressão e caindo a temperatura do gás de síntese enquanto o gás corre através do sistema. As partículas removidas pelo primeiro recipiente de filtro podem ser emitidas a um funil da coleta onde possam ser separadas em partículas de carvão animal e em partículas de sorvente. As partículas do carvão animal podem ser retornadas ao gaseificador e o sorvente carregado de halogenado pode ser disposto ou reciclado pela adição ao gás que entra no primeiro recipiente de filtro. O retorno das partículas do carvão animal ao gaseificador irá requerer uma entrada dedicada adicional para a adição das partículas do carvão animal. O sistema de limpeza do gás pode ser usado para as aplicações que exigem gás de síntese purificado, tais como, geração de energia de célula combustível, geração de energia IGCC, e síntese química. Esta informação de referencia é fornecida com a finalidade de tornar conhecido a informação acreditada pelo pretendente para ser da relevância possível à presente invenção. Nenhuma admissão é pretendida necessariamente, nem deve ser interpretado, que alguma informação precedente constitui a estado da técnica contra à presente invenção.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um objeto da presente invenção é fornecer um sistema de condicionamento de gás. De acordo com um aspecto da presente invenção, é fornecido um sistema de condicionamento do gás condicionando um gás de entrada de um ou mais locais dentro de um sistema de gaseificação para fornecer um gás condicionado, dito sistema de condicionamento do gás compreendendo: (a) um primeiro condicionador de gás compreendendo uma ou mais unidades da remoção particulada para remover matéria particulada do gás de entrada em um primeiro estágio de condicionamento para fornecer um gás condicionado e uma matéria particulada removida; (b) um condicionador de resíduo sólido para receber e processar a dita matéria particulada removida para produzir um gás secundário e um dejeto sólido; e (c) um segundo condicionador de gás operativamente associado com o dito condicionador de resíduo sólido, o dito segundo condicionador de gás compreendendo um resfriador de gás e uma ou mais unidades da remoção particulada suplementares para remover a matéria particulada do dito gás secundário para fornecer um gás secundário parcialmente condicionado, o dito segundo condicionador de gás configurado para passar o dito gás secundário através do dito resfriador de gás para resfriar antes da entrada do gás secundário dentro de umas ou mais unidades de remoção da partícula suplementar e passar o dito o gás secundário parcialmente condicionado para o primeiro condicionador de gás para um processamento adicional.

De acordo com outro aspecto da invenção, é fornecido um processo para fornecimento de um gás condicionado de um gás de entrada de um ou mais locais dentro de um sistema de gaseificação, o dito processo compreendendo as seguintes etapas: (a) removendo a matéria particulada do dito gás de entrada em um primeiro condicionador do gás em um primeiro estágio de condicionamento para fornecer um gás condicionado e uma matéria particulada removida; (b) transferindo a matéria particulada removida a um condicionador de resíduo sólido e fundindo a matéria particulada removida para produzir um dejeto sólido e um gás secundário; (c) condicionando o dito gás secundário em um segundo condicionador de gás por resfriamento e remoção da matéria particulada do dito gás secundário para fornecer um gás secundário parcialmente condicionado; e (d) transferindo o dito condicionador secundário parcialmente condicionado do dito gás para o dito o primeiro condicionador de gás para condicionamento adicional.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

Estas e outras características da invenção tornar-se-á mais aparente na seguinte descrição detalhada em que referência é feita aos desenhos adicionados.

Figura 1 apresenta um diagrama de fluxo do processo de um sistema de condicionamento do gás (GCS) de acordo com uma concretização da invenção.

Figura 2 descreve um diagrama de fluxo do processo de um GCS de acordo com uma concretização da invenção.

Figura 3 descreve um diagrama de fluxo do processo de um GCS de acordo com uma concretização da invenção.

Figura 4 descreve um diagrama de fluxo do processo de um GCS de acordo com uma concretização da invenção.

Figura 5 descreve um diagrama de fluxo do processo de um GCS de acordo com uma concretização da invenção.

Figura 6 descreve um diagrama de fluxo do processo de um GCS de acordo com uma concretização da invenção. 11

Figura 7 descreve um diagrama de fluxo do processo de um GCS de acordo com uma concretização da invenção.

Figura 8 apresenta um diagrama de fluxo do processo das etapas de processamento realizadas por um GCS de acordo com uma concretização da invenção.

Figura 9 descreve um diagrama de fluxo do processo das etapas de processamento realizadas por um GCS de acordo com uma concretização da invenção.

Figura 10 descreve um diagrama de fluxo do processo da vista geral de uma instalação de gaseificação a baixa temperatura incorporando um sistema exemplificativo do GCS de acordo com uma concretização da invenção, integrada com uma aplicação a jusante (motores a gás).

Figura 11 descreve um diagrama de fluxo do processo alternativo de vista geral de uma instalação de gaseificação a baixa temperatura incorporando um sistema exemplificativo do GCS de acordo com uma concretização da invenção, integrada com uma aplicação a jusante (motores a gás).

Figura 12 apresenta um diagrama esquemático exemplificativo de uma porção de um GCS de acordo com uma concretização da invenção, mostrando um sistema de injeção a seco em combinação com meios de remoção particulada.

Figura 13 apresenta um diagrama esquemático exemplificativo de uma porção de um GCS de acordo com uma concretização da invenção, mostrando um purificador HCl e componentes associados. Figura 14 mostra um sistema para coletar e armazenar a água residual do GCS, de acordo com uma concretização.

Figura 15 descreve um diagrama de fluxo do processo de um processo da remoção de H2S usando Thiopaq de acordo com uma concretização da invenção. Figura 16 descreve um GCS de acordo com uma concretização integrada com um sistema de regulação de gás de síntese.

Figura 17 descreve um GCS de acordo com uma concretização da invenção.

Figura 18 descreve um diagrama esquemático de controle do processo de aumento de nível para uma Instalação de Gaseificação de Dejetos Sólidos Municipal compreendendo um GCS de acordo com uma concretização da invenção.

Figura 19 descreve um diagrama de fluxo do processo da vista geral de uma instalação de gaseificação a baixa temperatura incorporando um sistema exemplificativo do GCS de acordo com uma concretização da invenção, integrada com uma aplicação a jusante (motores a gás).

Figura 20 descreve um diagrama de fluxo alternativo do processo em vista geral de uma instalação de gaseificação a baixa temperatura incorporando um sistema exemplificativo do GCS de acordo com uma concretização da invenção, integrada com uma aplicação a jusante (motores a gás).

Figura 21 é uma representação esquemática de uma câmara de condicionamento de resíduo sólido que pode ser incorporada no GCS em uma concretização da presente invenção.

Figura 22 é uma descrição esquemática de uma câmara de condicionamento de resíduo incorporada em um GCS em uma concretização da invenção, em que a câmara está em uma comunicação indireta com uma bolsa de filtro do GCS e de um gaseificador.

Figura 23 descreve uma vista transversal parcial de uma saída de escória do tipo bico-S de um condicionador de resíduo sólido apropriado para a concretização dentro de um GCS em uma concretização da invenção.

Figura 24 descreve uma vista transversal parcial de um cadinho de escória virável em uma câmara de condicionamento de resíduo apropriada para a concretização em um GCS em uma concretização da invenção.

A Figura 25 de A a D descreve vistas transversais parciais das várias saídas de escória que podem ser usadas em uma câmara de condicionamento do resíduo para a concretização em um GCS em várias concretizações da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A presente invenção fornece um sistema de acondicionamento do gás em dois estágios (GCS) para o condicionamento do gás gerado em um ou mais locais dentro de uma instalação da gaseificação. O estágio inicial (Estágio Um) do processo de condicionamento compreende uma separação em fase seca da matéria particulada do gás produzido por um conversor e o segundo estágio (Estágio Dois) do processo de condicionamento compreende um ou mais estágios de processamento adicional para fornecer um gás condicionado que encontre as características exigidas e/ou específicas do gás. Nas instalações em que o gás é gerado em mais de um local, o processo de condicionamento de gás pode compreender fluxos de processos separados e/ou combinados. 0 GCS também compreende um sistema de controle para controlar e otimizar o processo de condicionamento.

Em uma concretização da presente invenção, o GCS compreende dois subsistemas integrados: um condicionador de gás (GC) do conversor e um condicionador de gás (GC) do resíduo sólido. O GC do conversor processa o gás que emana de um ou mais pontos nas câmaras de gaseificação principal (ou "conversor (es)"). O GC de resíduo sólido processa o gás que emana da fusão do resíduo sólido coletado do conversor e, opcionalmente, do GC do conversor.

Em uma concretização específica, o Estágio Um que condiciona pelo GCS também compreende a passagem da matéria particulada separada durante este Estágio dentro de um condicionador de resíduo sólido que funde a matéria particulada. De acordo com esta concretização, o gás produzido da etapa de fusão do resíduo sólido é passado então com um GC de resíduo sólido. O condicionador de resíduo sólido pode ser um condicionador de resíduo sólido dedicado que receba a matéria particulada somente do GC do conversor ou pode ser um condicionador de resíduo sólido compartilhado que receba a matéria particulada do GC do conversor e do conversor.

Em uma concretização da presente invenção, remoção da matéria particulada e pelo menos uma porção dos contaminantes do metal pesado nos processos de condicionamento do Estágio Um a seco e o processamento adicional da matéria particulada produzida dos processos do Estágio Um diminui a quantidade de resíduos perigosos que é gerado durante o processo de condicionamento tal que é uma pequena fração pela porcentagem ou pelo peso da carga de alimentação dentro do conversor.

Definições

A menos que definido de outra maneira, todos os termos técnicos e científicos usados aqui têm o mesmo significado como compreendido geralmente por uma pessoa com habilidade ordinária na técnica a que esta invenção pertence.

Como usado aqui, o termo "gás parcialmente condicionado"; refere a gás que foi processado através do Estágio Um do sistema de condicionamento de gás (GCS) da invenção.

Como usado aqui, o termo "contaminante" refere-se a um material, tal como um composto, um elemento, uma molécula ou uma combinação de moléculas até incluindo matéria particulada, que estão presente em um gás de entrada e não são desejados no gás condicionado final. Os contaminantes podem ser sólido, líquido ou gasoso. Por exemplo, quando o gás de entrada é o gás de síntese produzido da conversão da carga de alimentação carbonácea em um produto do gás em um sistema ou um conversor de gaseificação, o gás de entrada pode conter contaminantes, tais como, o enxofre, espécie de halogenatos, escória e carvão animal particulados, espécie do nitrogênio (tal como, amônia e cianeto de hidrogênio) e metais pesados (tais como, mercúrio, arsênico e selênio).

Como usado aqui, o termo "cerca de" refere a aproximadamente uma variação de +/- 10 % do valor indicado.

O termo "fluxo secundário de gás" como usado aqui se refere a um gás que é gerado em um condicionador de resíduo sólido do material (incluindo, por exemplo, a matéria particulada e o metal pesado desviado do condicionador de gás do conversor) que é processado no dito condicionador de resíduo sólido.

Os termos "fase sólida" e "fase seca" como usados aqui com relação à separação de contaminantes de um gás de entrada refere uma separação que é realizada sem a adição de água ou qualquer solução aquosa e os contaminantes são separados do gás de entrada em um forma essencialmente seca ou sólida.

O termo "fase úmida" como usado aqui com relação à separação de contaminantes ou metais pesados/matéria particulada de um gás de entrada refere-se a uma separação que é realizada com adição de água ou qualquer solução aquosa. Esta separação conduz à separação dos contaminantes que incluem metais pesados/matéria particulada na água ou na solução aquosa.

SISTEMA DE CONDICIONAMENTO DE GÁS (GCS)

A presente invenção fornece um sistema de condicionamento de gás (GCS) para o condicionamento de gás em um processo de condicionamento em dois estágios e fornece um gás condicionado final que tendo uma composição apropriada para a aplicação a jusante desejada. Estágio Um compreende umas ou mais etapas iniciais da separação em fase seca/sólida seguidas pelo Estágio Dois, compreendendo umas ou mais etapas de uma processamento suplementar. Geralmente, nas etapas de separação fase 16

seca/sólida, uma proporção substancial da matéria particulada e uma grande proporção de contaminantes de metal pesado são removidas. No Estágio Dois, quantidades adicionais de contaminantes de matéria particulada e de metal pesado assim como opcionalmente outros contaminantes presente no gás são removidos. Assim, o GCS compreende vários componentes que realizam etapas de processamento, separa matéria particulada, gases ácidos, e/ou metais pesados do gás de entrada e que, opcionalmente, ajusta a umidade e a temperatura do gás enquanto passa através do GCS. O GCS também compreende um sistema de controle para controlar e otimizar o processo de condicionamento total.

O GCS recebe um gás de entrada, diretamente ou indiretamente, de um ou mais locais dentro do sistema de gaseificação e trata através do Estágio Um e do Estágio Dois para produzir um gás condicionado que tem uma composição desejada. O GCS pode ser configurado para produzir um gás condicionado que seja apropriado para o uso nas aplicações a jusante que incluem, por exemplo, como uma fonte do combustível para motor a combustão interna, turbina a gás de vapor-injetado, combustão de motores de turbina e tecnologias de célula combustível para a síntese dos produtos químicos, tais como etanol, metanol e hidrocarbonetos, e dos gases, tais como, hidrogênio, monóxido de carbono, metano.

Em uma concretização, os componentes do GCS e a ordem de cada um das etapas de processamento são selecionados para minimizar a geração de resíduos perigosos que deve ser tratado e/ou disposto. A presença e a seqüência das etapas de processamento podem ser selecionadas, por exemplo, baseado na composição do gás de entrada e na composição do gás condicionado exigido para a aplicação a jusante selecionada.

O GCS pode ser incorporado em qualquer instalação de gaseificação em que o gás que requer o condicionamento é gerado em um ou mais pontos no sistema de gaseificação. Como observado acima, em uma concretização, o GCS compreende dois subsistemas integrados: a GC do conversor e um GC de resíduo sólido. O GC de Resíduo Sólido processa o gás que emana do resíduo sólido usando as mesmas etapas de processamento ou similares que o GC do conversor, isto é, Estágio Um que processa realiza a remoção pelo menos de uma porção de metais pesados e a maioria da matéria particulada do gás, seguida pelo Estágio dois que processa para fornecer um gás condicionado que encontre as especificações de qualidade a jusante do gás.

De acordo com esta concretização, o GC do Conversor e o GC de Resíduo Sólido podem operar em paralelo em que ambos os subsistemas são capazes de conduzir ambos os processos do Estágio Um e do Estágio Dois, ou os dois subsistemas podem operar em uma maneira convergente, em que compartilham algum ou todos os componentes para o processamento do Estágio Dois. Uma concretização da invenção em que os dois subsistemas operam em uma maneira convergente é descrita na Figura 2 e descrita em detalhe no Exemplo 1.

Em algumas concretizações, a matéria particulada separada no Estágio Um pode também ser processada para reduzir a quantidade de material perigoso que deve ser tratado. Figura 1 descreve uma concretização específica da presente invenção em que Estágio Um compreende também a transferência da matéria sólida da etapa de remoção do metal pesado e particulado do GCS do conversor 135 do processamento do Estágio Um a uma câmara de condicionamento de resíduo sólido 165 em que pode ser fundido e capturado dentro da escória inerte 166. O gás da etapa de fusão é então passado através de um GCS de Resíduo Sólido 19, que compreende um resfriador 170 do gás e a remoção 185 do metal pesado e da matéria particulada. O carbono ativado e/ou outros sorventes podem opcionalmente ser adicionados ao 172 antes da remoção da matéria particulada. O gás parcialmente condicionado é retornado então ao conversor GCS 28 tanto no 129 antes do Estágio Um de processamento 135 ou em 131 após o Estágio Um de processamento 135, para o estágio dois 141 de processamento. Alternativamente, em uma concretização, o GC de resíduo sólido 19 pode compreender componentes para o processamento paralelo do Estágio Dois.

Em uma concretização da presente invenção, a quantidade de resíduos perigosos produzida pelo GCS é menos do que aproximadamente 5% do peso da carga de alimentação carbonácea usada. Em uma concretização, a quantidade de resíduos perigosos produzida é menos do que aproximadamente 2% do peso da carga de alimentação carbonácea usada. Em uma concretização, a quantidade de resíduos perigosos produzida é menos do que 1% do peso da carga de alimentação carbonácea usada. Em uma concretização, a quantidade de resíduos perigosos produzida está entre aproximadamente 1 Kg a aproximadamente 5 Kg por 1 tonelada de carga de alimentação carbonácea usada. Em uma concretização, a quantidade de resíduos perigosos produzida está entre aproximadamente 1 Kg e aproximadamente 3 Kg por 1 tonelada de carga de alimentação carbonácea usada. Em uma concretização, a quantidade de resíduos perigosos produzida está entre aproximadamente 1 Kg e aproximadamente 2 Kg por 1 tonelada de carga de alimentação carbonácea usada.

Várias concretizações não-limitantes do GCS da presente invenção são mostradas nas Figuras 1 a 9 e descritas abaixo nos Exemplos 1- 11, 13 e 14.

O GCS pode ser configurado para o uso com um sistema de gaseificação a alta temperatura ou um sistema de gaseificação a baixa temperatura. Uma concretização de um GCS configurado para o uso com um sistema de gaseificação a alta temperatura é ilustrada na Figura 3 e descrita no Exemplo 3, abaixo. GCSs capazes do funcionamento em altas temperaturas, por exemplo, em que os contaminantes são removidos em temperaturas acima de 700°C, pode ser útil onde as aplicações da grande capacidade são requeridas.

O GCS pode ser configurado tal que uma ou mais a etapa de processamento é conduzida usando o gás de entrada em alta temperatura, com as etapas subseqüentes que estão sendo conduzidas em temperaturas mais baixas. Uma concretização de um GCS configurado para conduzir pelo menos uma etapa de processamento em alta temperatura é mostrada na Figura 6 e descrita no exemplo 6, abaixo.

Em uma concretização da presente invenção, o GCS é configurado para o uso com uni sistema da gaseificação a baixa temperatura. Em uma concretização da presente invenção, a primeira etapa de processamento empregada pelo GCS no Estágio Um ocorre abaixo de aproximadamente 750°C. Em uma concretização, a primeira etapa de processamento no Estágio Um ocorre abaixo de aproximadamente 700°C. Em uma concretização, a primeira etapa de processamento no Estágio Um ocorre abaixo de aproximadamente 600°C. Em uma concretização, a primeira etapa de processamento no Estágio Um ocorre abaixo de aproximadamente 500°C. Em uma concretização, a primeira etapa de processamento no Estágio Um ocorre abaixo de aproximadamente 400°C. Em uma concretização, a primeira etapa de processamento no Estágio Um ocorre abaixo de aproximadamente de .3OO0C. Em uma concretização, a primeira etapa de processamento no Estágio Um ocorre abaixo de aproximadamente 275°C. Em uma concretização, a primeira etapa de processamento no Estágio Um ocorre abaixo de aproximadamente 260°C.

Em uma concretização, a maioria, isto é, mais do que a metade, dos processos do Estágio Um e do Estágio Dois empregados pelo GCS ocorre em baixa temperatura, por exemplo, ou abaixo de aproximadamente 750°C. Em uma concretização, a maioria dos processos do Estágio Um e do Estágio Dois ocorre abaixo de aproximadamente 700°C. Em uma concretização, a maioria dos processos do Estágio Um e do Estágio Dois 20

ocorre abaixo de aproximadamente e 400°C. Em uma concretização, a maioria dos processos do Estágio Um e do Estágio Dois ocorre abaixo de aproximadamente 300°C. Em uma concretização, a maioria dos processos do Estágio Um e do Estágio Dois ocorre abaixo de aproximadamente 275°C. Em uma concretização, a maioria dos processos do Estágio Um e do Estágio Dois ocorre abaixo de aproximadamente 260°C. Em uma concretização, a maioria dos processos do Estágio Um e do Estágio Dois ocorre abaixo de aproximadamente e 240°C. Em uma concretização, a maioria dos processos do Estágio Um e do Estágio Dois ocorre abaixo de aproximadamente 200CC. Em uma concretização, a maioria dos processos do Estágio Um e do Estágio Dois ocorre abaixo de aproximadamente 100°C.

Em uma concretização, o GCS é operado em uma pressão próxima da atmosférica.

Gás de entrada

Geralmente, o GCS é configurado para o condicionamento de um gás de entrada que é um gás produzido da conversão da carga de alimentação carbonácea, incluindo, mas não limitado, a dejeto sólido municipal, carvão, biomassa e similares, em um produto de gás em um sistema de gaseificação (ou "conversor"). Tipicamente, os componentes principais do gás quando deixam um sistema de gaseificação é monóxido de carbono, nitrogênio, dióxido de carbono, hidrogênio, e água. Quantidades muito menores de metano, etileno, cloreto de hidrogênio e sulfeto de hidrogênio podem também estarem presentes.

As proporções exatas dos diferentes constituintes químicos dependem do tipo de carga de alimentação usada. Por exemplo, o gás produzido do carvão (em que é geralmente considerado ser relativamente mesma composição da carga de alimentação carbonácea comparada ao dejeto sólido municipal), sob condições específicas de ajuste de funcionamento, pode render 26% de dióxido de monóxido de carbono, 11,5% de carbono 28% de hidrogênio e cerca de 31% de vapor de água. A gaseificação do carvão sub-bituminoso (23,1 MJ/kg- 25,1% de índice de umidade), sob outras condições de ajuste de funcionamento, rende 18,2%, 6,9%, 17,8% e 15,1% de monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrogênio e água, respectivamente. Como conhecido na técnica, há diversos tipos diferentes de carvão, variando da turfa ao lignita (umidade em torno de 70%, índice de energia em torno de 8-10 MJ/kg), para o carvão negro-de-fumo (umidade em torno de 3% e índice de energia aproximadamente 24-28MJ/kg) para antracito (virtualmente nenhuma umidade e índice de energia até cerca de 32MJ/kg), que pode cada variabilidade substancial exibir no gás do produto.

Nos casos em que um gás é gerado pela gaseificação da carga de alimentação carbonácea, existe determinadas quantidades dos contaminantes que não são apropriados para o uso normal e seguro do gás em aplicações a jusante. De maneira conforme, em uma concretização, o GCS da presente invenção é usado para converter o gás gerado dentro de um conversor de gaseificação em um gás diminuído substancialmente nas quantidades de matéria particulada, de contaminantes químicos não desejados, tais como, ácidos, produtos químicos tóxicos (mercúrio, cádmio e semelhante) e outras substâncias. A remoção eficaz destas impurezas irá render o gás apropriado para o uso em aplicações a jusante. Em algumas aplicações deseja- se que o gás de saída esteja limpo e seco.

ESTÁGIO UM: REMOÇÃO DA FASE SECA DA MATÉRIA PARTICULADA E DOS METAIS PESADOS.

O Estágio Um do GCS compreende componentes para executar uma ou mais etapas de processamento da fase seca ou sólida que remove pelo menos uma porção dos metais pesados e maioria da matéria particulada do gás de entrada. As etapas de processamento apropriadas da fase sólida são conhecidas na técnica e exemplos não-limitantes dos meios apropriados para executar tais etapas são descritos abaixo. Em uma concretização, a porção de metais pesados e a maioria da matéria particulada do gás de entrada são removidas do gás de entrada em uma forma seca ou sólida.

Por exemplo, a remoção do metal pesado pode ser conseguida usando um ou mais componentes de separação de fase sólida conhecidos da técnica. Exemplos não limitantes de tais componentes de separação de fase sólida incluem sistemas de injeção a seco, unidades de remoção de partícula, componentes de filtração de carbono ativado e componentes que permitem o contato com sorventes especializados, tais como, zeólitos e nanoestruturas. Os exemplos representativos selecionados são descritos em detalhe adicional abaixo. Como é conhecido na técnica, estes componentes de separação particulados podem ser usados para remover ou separar a matéria particulada/metais pesados na fase sólida/seca, por exemplo, em processos de injeção a seco, na filtração por carbono ativado, purificação a seco, em várias etapas de processamento da remoção de partícula e outras etapas de processamento da fase seca ou sólida conhecidas na técnica.

Em uma concretização da presente invenção, o Estágio Um do GCS compreende pelo menos unidades de remoção de partícula. Em outra concretização, o Estágio Um do GCS compreende umas ou mais unidades de remoção da partícula e pelo menos outro componente para executar etapas de processamento da fase seca ou sólida. Em uma concretização, o Estágio Um do GCS compreende um sistema de injeção a seco e uma ou várias unidades de remoção da partícula. A Figura 12 descreve o Estágio Um de um GCS de acordo com uma concretização da invenção, em que o Estágio Um compreende um sistema de injeção a seco 271 e um saco 230 para a remoção de partículas. O resíduo sólido removido no saco é transferido a um condicionador de resíduo sólido.

Nas concretizações em que o gás de entrada é um gás de síntese saindo de um conversor da gaseificação a plasma, o gás de síntese pode ter uma quantidade significativa de matéria particulada baseada na velocidade superficial dentro do conversor. Assim, o GCS de acordo com uma concretização da presente invenção compreende unidades de remoção da partícula para remover a matéria particulada que pode se tornar arrastada no gás de síntese saindo do sistema de gaseificação. Em uma concretização em que o carvão está sendo usado como uma carga de alimentação em um conversor de gaseificação a plasma, o GCS compreende pelo menos uma unidade de remoção da partícula.

A seleção das etapas de processamento apropriadas do Estágio Um pode prontamente ser determinada por pessoa qualificada na técnica baseada, por exemplo, na composição do gás de entrada, temperatura do gás de entrada, composição desejada do gás condicionado final, uso final do gás de composição, assim como considerações do custo e disponibilidade do equipamento. O Estágio Um do GCS pode opcionalmente compreender um ou mais resfriadores de gás se requerido, por exemplo, quando o gás de entrada é de alta temperatura e os processos selecionados do Estágio Um e operam melhor em uma temperatura mais baixa.

Como observado acima, o Estágio Um do GCS fornece a remoção da maioria da matéria particulada e pelo menos de uma porção dos contaminantes do metal pesado presente no gás de entrada. Em uma concretização, pelo menos aproximadamente 70% da matéria particulada presente no gás de entrada é removido no Estágio Um. Em uma concretização, pelo menos aproximadamente 80% da matéria particulada presente no gás de entrada é removido no Estágio Um. Em uma concretização, pelo menos aproximadamente 90% da matéria particulada presente no gás de entrada é removido no Estágio Um. Em uma concretização, pelo menos aproximadamente 95% da matéria particulada presente no gás de entrada é removido no Estágio Um. Em uma concretização, pelo menos aproximadamente 98% da matéria particulada 24

presente no gás de entrada é removido Estágio Um. Em uma concretização, pelo menos aproximadamente 99% da matéria particulada presente no gás de entrada é removido Estágio Um. Em uma concretização, 99,5% da matéria particulada presente no gás de entrada é removida no Estágio Um.

Em uma concretização, pelo menos aproximadamente 50% dos contaminantes de metal pesado presente no gás de entrada é removido no Estágio Um. Em uma concretização, pelo menos aproximadamente 60% dos contaminantes do metal pesado presente no gás de entrada é removido no Estágio Um. Em uma concretização, pelo menos aproximadamente 70% dos contaminantes do metal pesado presente no gás de entrada é removido no Estágio Um. Em uma concretização, pelo menos aproximadamente 80% dos contaminantes do metal pesado presente no gás de entrada é removido no Estágio Um. Em uma concretização, aproximadamente 90% dos contaminantes do metal pesado presente no gás de entrada é removido no Estágio Um.

Injeção a seco

Os processos de injeção a seco são conhecidos na técnica e utilizam geralmente uma quantidade calculada de um sorvente apropriado em que é injetado no fluxo do gás com bastante tempo de residência de modo que as partículas finas do metal pesado e vapores possam absorver na superfície do sorvente. Os metais pesados absorvidos no sorvente podem ser capturados por uma remoção de partícula, tal como, aquele descrito abaixo, que remove os metais pesados/matéria particulada na fase seca/sólida e impede que se mova através do GCS junto com o gás de entrada. Em uma concretização da invenção, as partículas do metal pesado absorvidas em um sorvente apropriado são capturadas usando um filtro de ar.

Os exemplos de sorventes apropriados incluem, mas não são limitados a, carbono ativado; carbono ativado promovido impregnado com o iodo, enxofre ou outra espécie; feldspato; cal; sorventes baseados em zinco; sorventes baseados em sódio; sorventes baseados em óxido de metal e outros absorventes físicos e químicos conhecidos na técnica que são capazes eficazmente de remover os metais pesados, tais como, mercúrio, arsênico, selênio e semelhante. Os sorventes podem ser em um tamanho de malha variando entre um tamanho máximo de aproximadamente 60 tamanho de malha e tamanho mínimo de aproximadamente 325 tamanho de malha.

A injeção é geralmente através de um meio de entrada do sorvente, tal como uma abertura, bocal ou tubo e pode ser conseguida pela gravidade, pelo funil fechado ou pelo transporte de parafuso. A presente invenção também contempla que o sorvente pode ser fornecido dentro das tubulações que compõe o GCS, por exemplo, em uma tubulação que conduz aos meios de remoção da partícula, ser misturado com o gás de entrada enquanto passa através da tubulação. Outros métodos conhecidos na técnica são também incluídos.

Os sorventes podem ser armazenados em um ou mais recipientes de segurança do quais os sorvente (s) são distribuídos aos meios de entrada. Os recipientes de segurança do sorvente podem ser parte do GCS ou podem ser externos ao GCS.

O GCS pode compreender múltiplos meios de entrada do sorvente ou meios únicos de entrada do sorvente. Nessas concretizações que compreendem múltiplos meios de entrada do sorvente, cada meio de entrada pode adicionar, ou um subconjunto de meios de entrada pode cada um adicionar a mesma quantidade de sorvente. Alternativamente, cada meio de entrada pode adicionar, ou um subconjunto dos meios de entrada pode cada um adicionar, uma quantidade diferente de sorvente. Similarmente, cada meio de entrada pode adicionar, ou um subconjunto dos meios da entrada pode cada um adicionar o mesmo sorvente. Alternativamente, cada meio de entrada pode adicionar, ou um subconjunto de meios de entrada pode cada um adicionar, um sorvente diferente. Por exemplo, cada meio de entrada pode adicionar uma proporção diferente de sorvente, com o objetivo de remover os contaminantes do gás de entrada num método econômico e técnico, tal como a utilização do feldspato e de carbono ativado como sorventes. Neste caso, remoção de alcatrão com o Feldspato, pode fazer o carbono ativado mais eficaz na remoção do mercúrio. A determinação da quantidade e do tipo de sorvente para usar pode prontamente ser determinada por uma pessoa habilidade na técnica baseada nos contaminante presente no gás de entrada e na constituição desejada do gás de saída.

Como observado acima, várias combinações de sorventes podem ser injetadas no gás de entrada por injeção a seco e combinações apropriadas podem prontamente ser determinadas por uma pessoa habilidade na técnica baseada, por exemplo, na composição do gás de entrada. Por exemplo, o carbono ativado é útil quando o mercúrio presente no gás de entrada está na forma não-elementar; o Feldspato pode ser útil para os gás de entrada que contêm o alcatrão; combinações de Feldspato e de carbono ativado.

Em uma concretização, o feldspato é injetado no gás de entrada. Em uma concretização, o carbono ativado é injetado no gás de entrada. Em uma concretização, o feldspato é usado como um pré- revestimento para os meios de remoção da partícula. Em uma concretização, o carbono ativado é injetado no gás de entrada, e os meios de remoção da partícula são pré-revestidos com feldspato. Em uma concretização, o feldspato é injetado continuamente no sistema.

Filtração por Carbono Ativado A filtração por carbono ativado empregando um leito de filtro de carbono ativado ou um leito fluidizado pode ser usada para remover matéria particulada ou metais pesados do gás de entrada. O gás de entrada pode ser passado através de um leito de carbono ativado que absorve metais pesados (principalmente mercúrio) do fluxo de gás. Como é conhecido na técnica, a eficiência e/ou a eficácia de mudanças dos filtros de leito de carbono depende das características do gás de entrada, como, por exemplo, da temperatura e/ou da umidade do gás de entrada. Tipicamente, os filtros de leito de carbono são mais eficientes em temperaturas mais baixas, por exemplo, menos do que cerca de 70°C, e/ou se a umidade relativa do gás de entrada é menos do que aproximadamente 60%. Assim, em uma concretização da presente invenção, em que um filtro de leito de carbono é empregado, o gás de entrada é submetido a uma etapa de processamento para resfriar e/ou controle de umidade antes da passagem através filtro de leito.

Como é conhecido na técnica, o uso de leitos de carbono ativado para remover as grandes quantidades de matéria particulada pode ser menos eficiente do que outros processos enquanto a matéria particulada pode se acumular em baixas áreas do fluxo e mudanças de queda de pressão pode ocorrer enquanto a matéria particulada enche o leito de carbono. Como tal, em uma concretização da presente invenção, um leito de carbono ativado é usado no Estágio Um processando em conjunção com outra etapa de processamento a seco que possa facilitar a remoção dos metais pesados e/ou dos particulados do gás de entrada antes dele entrar no leito de carbono ativado. Em outra concretização da presente invenção, um leito de carbono ativado é usado no Estágio Dois de processamento, como descrito abaixo.

Purificação a seco

Purificação a seco é outra etapa de processamento que é realizada na fase seca, e é uma etapa de processamento que remove o enxofre e opcionalmente matéria particulada e pequenas quantidades de mercúrio do gás de entrada.

Em um processo de purificação a seco, as partículas de um sorvente alcalino são injetadas dentro de um gás, produzindo um subproduto sólido seco. O absorvente empregado no processo de purificação a seco pode ser caracterizado tanto como "circuito-aberto" ou regenerado. Os sistemas de purificadores a secos podem ser agrupados dentro de três categorias: secadores de pulverização, secadores de pulverização circulantes e sistemas de injeção a seco.

No secador de pulverização, uma pasta do sorvente alcalino, tal como, cal ou um sorvente baseado em sódio é atomizado no gás de entrada para absorver os contaminantes. O material seco resultante, incluindo cinza volante, é coletado por meios de remoção de partícula a jusante, tais como, um precipitador eletrostático ou um filtro de tela. Os secadores de pulverização são geralmente projetados para eficiência remoção do SO2 de aproximadamente 70 a aproximadamente 95%.

Um purificador a seco circulante usa um reator de leito fluidizado arrastado contactando um sorvente, tal como, cal hidratado, com gás de entrada. A mistura intensiva gás-solido que ocorre no reator promove a reação de óxidos de enxofre no gás com as partículas do cal seco. A mistura de produtos da reação (sulfito/sulfato de cálcio), cal sem reação e cinza volante é carregada aos meios de remoção de partícula a jusante. Pulverizador de água pode ser introduzido no leito fluidizado separadamente para melhorar o desempenho, por exemplo, para maximizar a captura de S02 com utilização mínima da cal otimizando o índice de umidade superficial do cal. Os purificadores a seco circulante podem fornecer eficiência de remoção mais do que de aproximadamente 90%.

Purificação a seco pode também empregar processos de injeção a seco, tais como, aquelas descritas acima, que envolvem a injeção de um sorvente a seco, tal como, a cinza de soda, o cal ou pedra calcária dentro do gás de entrada e a subseqüente coleta do sorvente carregado de contaminante em um meio de remoção de partícula a jusante. Os sistemas de injeção a seco têm tipicamente eficiência da remoção variando de 50- 70%. 29

Unidades e Processos de remoção de Partícula Em uma concretização, o GCS da presente invenção inclui umas ou mais unidades de remoção da partícula que atuam para remover a matéria particulada do gás de entrada. Os meios de remoção da partícula podem também remover os metais pesados, tais como, mercúrio elementar, do gás de entrada. Nas concretizações em que injeção a seco é empregada no GCS, uma ou mais unidades de remoção de partícula também servem para remover os sorventes carregados de contaminantes do gás de entrada. Os exemplos de unidades de remoção de partícula apropriadas incluem, mas não são limitados a, separadores ou filtros de ciclone, filtros cerâmicos de alta temperatura, filtros granulados do leito móvel, filtros de ar, e precipitador eletrostáticos (ESP). Em uma concretização da presente invenção, o GCS compreende uma ou mais unidades de remoção de partícula selecionadas de um filtro de ciclone, de um filtro cerâmico de alta temperatura e de um filtro de ar. Em uma concretização, o GCS compreende uma unidade de remoção de partícula que possa remover a matéria particulada com 99,9% a eficiência do gás de entrada tanto quanto com 10 g/Nm3 de partículas carregadas.

Como é conhecido na técnica, a escolha da unidade de remoção de partícula dependerá sobre, por exemplo, da temperatura do gás de entrada, do tamanho da matéria particulada a ser removida, e, quando aplicável, do tipo de sorvente injetado no fluxo de gás. As unidades de remoção da partícula apropriada podem prontamente ser selecionadas por uma pessoa com habilidade na técnica.

Como observado acima, as unidades de remoção de partícula podem ser selecionadas baseada no tamanho relativo da partícula a ser removida. Por exemplo, em uma concretização, o GCS compreende um separador ou um filtro de ciclone para remover as partículas grossas (isto é, aquelas maiores do que aproximadamente 10 mícrons no tamanho). Em outra concretização, em que a temperatura do gás de entrada é relativamente 30

elevada, por exemplo, acima de aproximadamente 700°C, o GCS compreende um filtro de ciclone. Como exemplo, a eficiência de separação por ciclone de alta temperatura em várias tamanhos de partículas é: 17,0% @ 2,5 μηι, 39,3% @ 3.0 μηι, 62,0% @ 3,5 μηι, 79,0% @ 4,0 μιη, 93,7% @6,0pme 98,5% @ 11,0 μηι.

Em outra concretização da presente invenção, o GCS compreende ESP ou um filtro de ar para a remoção de partículas menores ou mais finas, por exemplo, aquelas menores do que aproximadamente 1 μιη. Como é conhecido na técnica, ESP é impulsionado por um campo eletrostático e, conseqüentemente, quando usado com os fluxos de gás de alto índice de oxigênio deve incluir mecanismos de controle para gerar a corrente se o índice de oxigênio alcançar um nível específico.

Os coletores de pano, tais como, filtros de ar podem coletar partículas de um tamanho abaixo de aproximadamente 0,01 mícrons, dependendo do tipo de filtro empregado. Os filtros de ar são tipicamente filtros de tela, filtros de celulose ou filtros baseados em polímero orgânicos. Outros exemplos dos filtros que podem ser usados em um contexto de saco incluem, mas não são limitados a, sacos alinhados e não alinhados de fibra de vidro, sacos alinhados de Tefion e sacos do basalto P84. Os filtros apropriados podem prontamente ser selecionados por aqueles com habilidade na técnica baseada em considerações tais como, umas ou mais temperatura do gás de entrada, níveis da umidade no saco e no gás de entrada, na natureza eletrostática das partículas no gás de entrada, resistência química do álcali e/ou ácido do filtro, na habilidade do filtro em liberar a torta de filtro, na permeabilidade do filtro e no tamanho das partículas.

Em uma concretização da presente invenção, o GCS compreende um filtro de ar e é configurado tal que a temperatura do gás que incorpora o saco está entre aproximadamente 1800C a cerca de 280°C. Como é conhecido na técnica, operar um filtro de ar em uma temperatura mais alta pode diminuir o risco de alcatrões no gás de entrada obstruindo os filtros e reduzindo eficiências. Temperaturas mais altas podem reduzir a eficiência da remoção de partícula pelos filtros de ar, por exemplo, aumentando a temperatura de funcionamento de 200°C para 260°C diminui à eficiência da remoção da partícula de 99,9% para 99,5%. Assim, quando temperaturas de operação mais elevadas são selecionadas para um filtro de ar compreendido pelo GCS, o GCS pode compreender componentes a jusante adicionais, tanto no Estágio Um ou no Estágio Dois, para capturar as partícula restantes. Por exemplo, os purificadores a úmido e grânulos de carbono ativado podem ser incluídos para a remoção de partículas dentro em adição a outros contaminantes. Em uma concretização da presente invenção em que o GCS compreende um filtro de ar, o GCS é configurado tal que a temperatura do gás que incorpora o saco está entre aproximadamente 250°C a cerca de 260°C. Em outra concretização em que o GCS compreende um filtro de ar, o GCS é configurado tal que a temperatura do gás que incorpora o saco está entre aproximadamente 190°C a cerca de 210°C.

Em uma concretização da presente invenção, o Estágio Um do GCS compreende uma unidade de remoção de partícula para a remoção de matéria particulada. Em uma concretização da presente invenção, o Estágio Um do GCS compreende duas unidades de remoção de partícula para a remoção de matéria particulada. Em uma concretização da presente invenção, o Estágio Um do GCS compreende uma primeira unidade de remoção de partícula para a remoção de partículas grossas e uma segunda unidade de remoção de partícula para a remoção de partículas menores ou mais finas. Em uma concretização da presente invenção, o Estágio Um do GCS compreende um filtro de ciclone como uma primeira unidade de remoção de partícula, em que possa remover as partículas maiores do que cerca de 5 a cerca de 10 mícrons em tamanho. Em uma concretização da presente invenção, o Estágio Um do GCS compreende um filtro de ar como uma primeira unidade de remoção de partícula. Em uma concretização da presente invenção, o Estágio Um do GCS compreende um filtro de ar como uma segunda unidade de remoção de partícula.

Resfriador de Gás Opcional

Como observado acima, o desempenho de uma determinada unidade de remoção de partícula pode ser influenciado pela temperatura do gás de entrada. Como tal, dependendo da unidade de remoção de partícula específica empregada, um sistema de resfriamento do gás pode ser usado para resfriar o gás de entrada antes que entre na unidade de remoção de partícula.

Por exemplo, como é conhecido na técnica, resfriamento do gás de entrada pode ser de importância particular quando o filtro do tipo saco é usado para a remoção de partícula, visto que filtros do tipo saco freqüentemente não podem suportar temperaturas extremamente altas.

De acordo com uma concretização da presente invenção, o GCS é configurado para processar o gás de entrada para a qual a temperatura tenha sido reduzida passando o gás de entrada através de um resfriador de gás antes da entrada no GCS. Em uma outra concretização da presente invenção, o GCS compreende um ou mais resfriadores do gás para reduzir a temperatura do gás de entrada antes da entrada no Estágio Um de processamento. Em outra concretização, o Estágio Um do GCS é configurado para processar o gás de entrada a temperatura da qual tenha sido reduzido inicialmente por um resfriador do gás externo ao GCS e depois também por um resfriador do gás compreendido pelo GCS. Os resfriadores do gás apropriados para a concretização no GCS são conhecidos na técnica e incluem, mas não são limitados, trocadores de calor, resfriadores bruscos e similares. Outras opções para os resfriadores do gás são descritas abaixo na seção "Opções Adicionais".

Condicionador de Resíduo Sólido

O GCS pode opcionalmente compreender um condicionador 33

de resíduo sólido para receber e fundir o resíduo sólido produzido durante o Estágio Um de processamento. O condicionador de resíduo pode ser um condicionador dedicado do resíduo que receba o resíduo sólido O Estágio Um de processamento do GCS somente, ou pode ser compartilhado, por exemplo, com outros componentes de um sistema de gaseificação. Em uma concretização, o condicionador de resíduo sólido é compartilhado com um gaseificador e, recebe assim o resíduo sólido do Estágio Um de processamento do GCS e da reação de gaseificação que ocorre no gaseificador.

O processo de condicionamento do resíduo sólido é realizado aumentando a temperatura do resíduo no condicionador ao nível requerido para fundir o resíduo para formar um material vítreo que esfrie a um sólido denso. A alta temperatura também converte o carbono no resíduo a um gás de resíduo que tem um valor calorífico. O condicionador de resíduo sólido compreende conseqüentemente uma fonte de calor apropriado para fundir o resíduo sólido, como, por exemplo, uma lâmpada térmica, um aquecedor a joule ou um aquecedor a plasma. Em uma concretização, o condicionador de resíduo sólido compreende uma fonte do calor a plasma, por exemplo, uma ou mais tochas a plasma.

O condicionador de resíduo sólido compreende uma câmara de condicionamento adaptada para i) receber o resíduo sólido, ii) aquecer o resíduo sólido para formar um material de escória fundido e um produto gasoso que tem um valor calorífico, e iii) expelir a escória fundida e o produto gasoso. Conseqüentemente, a câmara de condicionamento do resíduo sólido compreende uma câmara alinhada refratária que tem uma entrada de resíduo sólido, uma saída do gás, uma saída da escória, e uma fonte de calor. A câmara de condicionamento do resíduo sólido também inclui opcionalmente uma ou mais entradas de ar e/ou de vapor.

A escória fundida, em uma temperatura de, por exemplo, cerca de 1.200°C a cerca de 1.800°C, pode periodicamente ou continuamente ser emissora da câmara de condicionamento (ou resíduo) e depois ser resfriado para formar um material sólido de escória. Tal material de escória pode ser pretendido para a eliminação de operação de descarga ou pode também quebrar-se em agregados para usos convencionais. Alternativamente, a escória fundida pode ser derramada em recipientes para formar lingotes, telhas de tijolos ou material de construção similar. O material resultante da escória pode também ser usado como um material de cimentação suplementar no concreto, na produção de uma lã agregada ou mineral de pouco peso, na manufatura do vidro de espuma ou no desenvolvimento de materiais de empacotamento. A composição do material resultante da escória pode ser controlada através da adição de aditivos de processo para mudar o ponto de fusão e/ou outras propriedades da escória. Tais aditivos de processo sólidos podem incluir, mas não são limitados a sílica, alumina, cal ou ferro. O condicionador de resíduo sólido é conseqüentemente operativamente associado com um subsistema para resfriar a escória fundida a sua forma sólida. O subsistema de resfriamento da escória é fornecido como apropriado para ter recursos para o produto de resfriamento da escória no formato desejado.

Em uma concretização, a câmara de condicionamento do resíduo é projetada para assegurar de que o processo de condicionamento do resíduo seja realizado eficientemente e completamente, a fim de usar uma quantidade mínima de energia para efetuar o condicionamento completo do resíduo. Conseqüentemente, os fatores tais como a transferência térmica eficiente, as temperaturas adequadas do calor, o tempo de residência, do fluxo fundido da escória, o volume e a composição de entrada do resíduo e o tamanho e a isolação da câmara são tomados em consideração ao projetar a câmara de condicionamento do resíduo. A câmara é projetada também para assegurar de que o processo de condicionamento do resíduo seja realizado em uma maneira segura. Conseqüentemente, o sistema é projetado para isolar o ambiente de condicionamento do resíduo do ambiente externo.

A câmara de condicionamento do resíduo é fornecida com uma fonte de calor, tal como uma fonte de calor a plasma, que encontre a temperatura exigida para aquecer o resíduo aos níveis exigidos para converter qualquer voláteis e carbono restantes a um produto gasoso que tem a valor calorífico e para fundir e homogeneizar o resíduo para fornecer uma escória fundida em uma temperatura suficiente para fluir fora da câmara. A câmara é projetada também para permitir transferência de calor altamente eficiente entre os gases do plasma e o resíduo, para minimizar a quantidade de calor sensível que é perdido através do gás do produto. Conseqüentemente, em uma concretização, o tipo de fonte de calor a plasma usado, bem como a posição e a orientação, dos meios do aquecimento a plasma são fatores adicionais a serem considerados no projeto da câmara de condicionamento do resíduo.

A câmara de condicionamento do resíduo é também projetada para assegurar de que o tempo de residência do resíduo seja suficiente para trazer o resíduo até uma temperatura adequada para a fusão e a homogeneização, e converter inteiramente o carbono ao produto gasoso. Conseqüentemente, a câmara é fornecida com um reservatório em que o resíduo acumula ao ser aquecido por uma fonte de calor. O reservatório também permite a mistura dos materiais sólidos e fundidos durante o processo de condicionamento. O tempo de residência suficiente e a mistura adequada asseguram-se de que o processo de condicionamento seja realizado completamente e que a escória resultante e os produtos gasosos tenham a composição desejada.

A câmara é projetada para a saída contínua ou intermitente do material de escória fundido. A remoção de escória contínua permite que o processo de condicionamento seja realizado em uma base contínua, em que o resíduo para ser condicionado pode ser continuamente colocado e processado pelo calor a plasma sem interrupção para a remoção periódica de escória.

Em uma concretização, a exaustão sólida da escória é conseguida usando um reservatório ligado em um lado por um dique que permita que o conjunto da escória acumule até que exceda um determinado nível, em que no ponto a escória corra sobre o dique e saia da câmara. Na concretização descrita na Figura 21, o resíduo 4010 cai através de uma entrada de resíduo 4012 localizada na parte superior da câmara de condicionamento 4020 dentro de um reservatório 4060, onde é condicionado por um penacho tocha a plasma 4036. Os materiais fundidos estão realizados no reservatório 4060 por um dique 4162 até que o conjunto 4044 alcance a parte superior do dique. Depois disso, quando o resíduo adicional entra no sistema e é condicionado, uma quantidade correspondente de material fundido transborda do dique e sai da câmara através de uma saída da escória 4042. Um produto do gás do resíduo 4954 sai da câmara através de uma saída de gás 4052.

Onde o resíduo sendo condicionado contém uma quantidade significativa de metal e a câmara de condicionamento do resíduo compreende um reservatório ligado por uma por dique, os metais, devido a suas temperatura de fusão e densidade mais elevadas, tipicamente acumulam no reservatório até a hora que são removido. Conseqüentemente, em uma concretização da presente invenção, o reservatório é fornecido opcionalmente com uma abertura de torneira do metal, por meio de que a abertura da torneira é obstruída com uma pasta refratária macia que possa periodicamente ser removida usando o calor de uma lança de oxigênio. Uma vez que abertura de torneira tenha sido aberta e a temperatura da câmara tenha sido suficientemente aumentada para fundir os metais acumulados, os metais fundidos são retirados para fora da parte inferior do reservatório.

Em uma concretização, o próprio reservatório pode também ser fornecido com uma saída da escória adaptada para a exaustão contínua da escória fundida. Em uma concretização, o reservatório pode também fornecer a remoção intermitente da escória, onde o reservatório é projetado para permitir a acumulação de materiais fundidos até que o processo de condicionamento seja completo, em qual ponto a escória fundida é retirada. Por exemplo, em uma concretização, como descrita na Figura .23, a escória fundida é retirada através de uma saída de torneira-S 4142. Nesta concretização, os meios de saída da escória podem opcionalmente compreender um queimador 4138 ou outros meios de aquecimento localizados na ou próximo da saída 4142 a fim de manter a temperatura da escória fundida na saída 4142 bastante alta para assegurar-se de que a saída .4142 permaneça aberta durante o período completo da extração da escória. Esta concretização também assegura-se de que o nível do conjunto de escória .4144 não vá abaixo de um nível predeterminado, desse modo, mantendo o ambiente de fusão vedado para evitar o contato gasoso com o ambiente externo.

Figura 24 ilustra uma concretização que pode ser fornecida para controlar a retirada da escória fundida de um reservatório por um mecanismo de inclinação. Nesta concretização, a câmara de condicionamento de resíduo 4320 tem um cadinho Virável 4362 compreendendo reservatório .4360, um bico 4342, um contrapeso 4368 e um braço de alavanca 4364 fornecido como um mecanismo para inclinação do cadinho 4362.

A Figura 25 de A a D ilustra esquematicamente parcelas de diferentes opções do projeto que podem ser fornecidas para retirada controlada da escória fundida através de uma saída apropriadamente adaptada no reservatório ou na câmara. A retirada da escória fundida pode ser controlada para assegurar de que o nível da escória fundida não seja permitido alcançar abaixo da parte superior da saída, de modo que os gases da atmosfera externa não entrem no interior da região de fusão.

A Figura 25A descreve um reservatório ou uma câmara que têm uma saída 4542 em uma parede lateral perto da parte inferior do reservatório/câmara. A saída 4542 é cercada por um aquecedor de indução 4538 fechado no refratário que pode controlar a temperatura do refratário na região que cerca a saída 4542. Aumentar a temperatura suficientemente para manter a escória no estado fundido permite que a escória flua através da saída 4542. Quando o nível do conjunto de escória 4544 alcançar o nível desejado, o aquecedor de indução 4538 é desligado, e a escória é deixada para solidificar na saída 4542.

A Figura 25B descreve uma concretização onde a saída 4442 é "plugada" com uma pasta refratária macia 4444. Uma lança de oxigênio 4438 é fornecida em uma posição apropriada para "queimar" um orifício dentro da pasta refratária de escória macia 4444 permitindo que a escória fundida seja vertida para fora. O fluxo é pela colocação do refratário ou outro material apropriado de novo na saída 4442.

A Figura 25C descreve uma concretização onde a saída 4742 é coberta por um plugue móvel resfriado a água 4744. O plugue 4744 é móvel de uma posição fechado a uma posição aberta, desse modo expondo a saída 4742 para permitir que a escória fundida saia através da saída 4742. O material fundido não deve aderir à superfície lisa do plugue 4744 por causa do efeito de resfriamento de água.

A Figura 25C descreve uma concretização onde a saída 4642 é obstruída por um dispositivo cuneiforme 4644. O "cunho" é empurrado dentro e fora da saída 4642 como requerido para controlar a saída da escória fundida.

Devido às temperaturas muito alta necessária para fundir o resíduo, e particularmente para fundir quaisquer metais que possam estar presente, a parede da câmara de condicionamento de resíduo é alinhada com um material refratário que será sujeitado às demandas operacionais muito severas. A seleção de materiais apropriados para o projeto de uma câmara de condicionamento do resíduo é feita de acordo com um número de critérios, tais como, a temperatura de operação que será alcançada durante os processos de condicionamento do resíduo típico, a resistência a choque térmico e a resistência à abrasão e a erosão/corrosão devido à escória fundida e/ou gases quentes que são gerados durante o processo de condicionamento.

O refratário interno é selecionado para fornecer um forro interno que tem a resistência muito elevada à corrosão e à erosão, particularmente na linha de água da escória, além do que a resistência às altas temperaturas de operação. A porosidade e a habilidade de umidificação da escória do material refratário interno devem ser consideradas para assegurar- se de que o material refratário selecionado seja resistente à penetração da escória fundida dentro da face quente. Os materiais são também selecionados tais que as reações secundárias do material refratário com hidrogênio estão minimizadas, evitando desse modo uma possível perda de integridade no refratário e na contaminação do gás do produto.

A câmara de condicionamento de resíduo é tipicamente manufaturada com camadas múltiplas de materiais que são apropriados. Por exemplo, a camada exterior, ou o escudo, da câmara são tipicamente de aço. Além disso, pode ser benéfico fornecer uma ou mais camadas de isolamento entre a camada refratária interna e o revestimento de aço externo para reduzir a temperatura de revestimento de aço. Onde uma segunda camada (por exemplo, uma camada do tijolo refratário de isolamento) é fornecida, pode também ser necessário selecionar um material que não reaja com o hidrogênio. Uma placa de isolamento em torno da superfície exterior do reservatório da escória pode também ser fornecida para reduzir a temperatura de revestimento de aço. Quando seção para a expansão do refratário sem trinca é exigido, um material de compressão, tal como uma cobertura cerâmica, pode ser usado de encontro ao revestimento de aço. Os materiais de isolamento são selecionados para fornecer uma temperatura do escudo bastante alta para evitar condensação do gás ácido se tal emissão é relevante, 40

mas não tão alto quanto o compromisso a integridade do escudo exterior.

O material refratário pode conseqüentemente ser um ou uma combinação de, materiais refratários convencionais conhecidos na técnica que são apropriados para o uso em uma câmara para temperatura extremamente altas (por exemplo, uma temperatura aproximadamente de 11OO0C a 1800°C) a reação não-pressurizada. Os exemplos de tais materiais refratários incluem, mas não é limitada a, cerâmica de alta temperatura (tal como óxido de alumínio, nitreto de alumínio, silicato de alumínio, nitreto do boro, óxido crômico, fosfato do zircônio), cerâmica de vidro e tijolo de alumina elevado que contêm principalmente, silicone, alumina e titânia.

Devido às severas condições de processamento, é antecipado que o refratário do reservatório exigirá a manutenção periódica. Conseqüentemente, em uma concretização, a câmara de condicionamento do resíduo é fornecida em porções superiores e inferiores separáveis, onde a porção inferior da câmara (onde o reservatório é encontrado) é removível da porção da parte superior da câmara. Em uma concretização, a câmara é suspendida de uma estrutura da sustentação, tal que a parcela inferior pode ficar longe da parcela superior para facilitar a manutenção. Esta concretização fornece remoção da porção inferior sem perturbar quaisquer conexões entre a porção superior da câmara e componentes a montante ou a jusante do sistema.

A câmara de condicionamento do resíduo pode também incluir um ou mais aberturas para acomodar os elementos ou os instrumentos estruturais adicionais que podem opcionalmente ser requeridos. A câmara pode também incluir aberturas de serviço para permitir a entrada ou o acesso na câmara para purificação/limpeza, manutenção e reparo. Tais aberturas são conhecidas na técnica e podem incluir orifícios de aberturas vedados de vários tamanhos. Em uma concretização, a abertura pode ser uma janela que inclua opcionalmente uma televisão de circuito fechado para manter a total visibilidade do operador dos aspectos de processamento de resíduo incluindo a monitoração da saída da escória para a formação de bloqueios.

Em uma concretização da presente invenção, o condicionador de resíduo sólido compreendido pelo GCS é configurado para receber o resíduo sólido do Estágio Um de processamento no GC do conversor somente. Em outra concretização, o condicionador de resíduo sólido compreendido pelo GCS é configurado para receber o resíduo sólido do Estágio Um de processamento no GC do conversor e o resíduo sólido de um conversor que esteja gerando o gás de entrada a ser condicionado no GCS.

Figura 22 descreve um condicionador de resíduo sólido em uma concretização da presente invenção em que a câmara de condicionamento de resíduo sólido 4520 é conectada indiretamente a duas fontes de resíduo a ser condicionado, onde uma fonte é um filtro de ar 6030 do Estágio Um do GCS e a outra fonte é um gaseificador de carga de alimentação carbonácea 2000.

ESTÁGIO DOIS: PROCESSAMENTO COMPLEMENTAR

O estágio dois do GCS compreende um ou mais componentes para implementação complementar as etapas de processamento que removem quantidades adicionais de contaminantes da matéria particulada e do metal pesado e opcionalmente outros contaminantes presentes no gás de entrada. Os processos do Estágio Dois podem incluir etapas de separação de fase a seco como descrito para o Estágio Um e/ou outras etapas de separação incluindo etapas de processamento a úmido. Exemplos não-limitantes de outras etapas de processamento que podem ser implementada no Estágio Dois inclui os processos que removem os gases ácidos, os metais pesados e a matéria particulada e outros contaminantes, tais como, dioxina, o furano, CO2 e a amônia. Como é conhecido na técnica, vários componentes podem ser usados para realizar estes processos, incluindo vários purificadores a úmido (tais como, purificadores venturi e purificadores impinjet), leitos protetores de cloro, ESP úmido e semelhante. O Estágio Dois pode igualmente incluir unidades de resfriamento e/ou controladores de umidade, assim como unidades de movimentação do gás para assegurar-se de que o gás de entrada se mova através do sistema. Os exemplos de etapas de processamento do Estágio Dois, à exceção daquelas já descritas no Estágio Um, são descritas abaixo.

Remoção do gás ácido

Os gases de entrada a serem processados no GCS podem incluir como gases ácidos contaminantes, tais como, HCl e o H2S. Por exemplo, o gás de síntese produzido em um conversor da gaseificação contém tais gases ácidos. As concentrações destes gases ácidos no gás de síntese podem variar de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 0,5% para o HCl e de aproximadamente 100 ppm a aproximadamente 1000 ppm para H2S dependendo da carga de alimentação carbonácea usada no processo de gaseificação. A quantidade de HCl e de H2S no gás de entrada pode ser calculada como é conhecido na técnica. Em uma concretização, o GCS é configurado para processar o gás de entrada compreendendo aproximadamente 0,178% de HCl e aproximadamente 666 ppm (0,07%) de H2S. Em uma concretização, o GCS é configurado para processar o gás de entrada tais que encontre o limite de emissão canadense para o HCl e H2S de aproximadamente 5 ppm para o HCl e aproximadamente 21 ppm para o H2S. Assim, em uma concretização, o GCS é configurado tal que o gás condicionado que sai do GCS contem entre aproximadamente 20 ppm a cerca de 5 ppm de HCl e entre aproximadamente 30 ppm a aproximadamente 20 ppm de H2S.

A remoção ou a separação do gás ácido pode ser conseguida pela purificação a seco ou pelos processos de purificação a úmido. Os processos de purificação a seco são geralmente menos eficientes do que os processos de purificação a úmido. Entretanto, um processo de purificação a seco, tal como, aquele descrito acima para o Estágio Um de processamento, pode ser escolhido para concretizações do GCS em que facilidade de manipulação é exigida se, por exemplo, o fluxo da água residual resultante do processo de purificação a seco precisa ser disposta como material perigoso.

Os processos de purificação a úmido utilizam as colunas ou as torres de revestimento a úmido que fornecem uma grande área de contato para a transferência térmica e transferência de massa com baixa queda de pressão que irá ajudar no sub resfriamento do gás. O princípio dos purificadores a úmido é remover os contaminantes do gás passando o gás através de uma estrutura revestida que forneça uma grande área de superfície úmida para induzir o contato íntimo entre o gás e o licor de purificação. O contaminante é absorvido dentro ou reagido com o licor de purificação. Para a remoção de gases ácidos uma solução alcalina é usada como licor de purificação. Tipicamente, o hidróxido de sódio é a solução alcalina usada para a purificação a úmido. Entretanto, a remoção de H2S exige o uso da solução alcalina em pH elevado na etapa de purificação. Se o CO2 estiver presente no gás de entrada, sua afinidade a solução alcalina resulta na remoção do CO2 do gás de entrada, em que pode não ser desejável, dependendo da aplicação a jusante do gás de saída deve ser usada para. Assim, o processo selecionado para a remoção dos gases ácidos dependerá do uso final do gás condicionado.

Em adição aos processos de purificação a seco e a úmido como descritos acima, um número de etapas de processamento são conhecidos na técnica para remover o vapor de HCl dos gases. Exemplos não-limitantes de tais etapas de processamento incluem: absorção de HCl no carbono ativado ou na alumina, reação com carbonatos alcalinos ou alcalino terrosos, uso de protetores do cloreto e uso de sorventes de alta temperatura, tais como compostos alcalinos e alcalinos terrosos, shortite (Na2C03.2CaC03) e trona (Na2CO3.NaHCO3.2H20), massas fundidas eutéticas de Li2CO3 e de Na2CO3, e sorventes do gás de combustível tais como a alumina alcalinizada. Em uma concretização, Estágio Dois do GCS compreende um purificador de HCl para a remoção do HCl do gás de entrada usando a solução alcalina.

Em uma concretização, o GCS fornece remoção de matéria particulada restante simultaneamente com a separação de gases ácidos do gás de entrada (por exemplo, durante a remoção do HCl durante a etapa do purificador do HCl). Se o Estágio Um desta concretização do GCS não incluiu um saco ou a outra unidade de remoção de partícula fina, o fluxo de dejeto líquido resultante exigirá o tratamento da água para a remoção de partículas perigosas.

H2S pode ser removido do gás de entrada usando vários processos conhecidos na técnica que incluindo processos de purificação a seco e a úmido como esboçado acima. Os métodos apropriados incluem, por exemplo, absorção a úmido com NaOH ou triazina, absorção a seco com Sufatreat, processos biológicos, tais como, o uso de purificadores de Thiopaq®, ou de oxidação seletiva, incluindo os redox líquidos (baixo CAT). Os processos solventes físicos podem também serem usados para separar H2S do gás de entrada. Exemplos não-limitantes de tal solvente físico que podem ser usados incluem derivados de polietileno glicol tais como, Selexol®; solventes do flúor, tais como, carbonato de propileno anídrico; metanol como usado em um processo de Retisol.

Em uma concretização, H2S é removido do gás sintético usando um purificador de Thiopaq®. Um purificador de Thiopaq® envolve o uso de um processo em duas etapa em que o gás e a entrada é tratado em um purificador a úmido com uma solução alcalina suave (em pH 8,5 a 9) a fim de absorver o sulfeto de hidrogênio (H2S). O líquido carregado do purificador de H2S é alimentado a um biorreator onde o sulfeto é convertido em enxofre elementar por um processo biológico, regenerando o líquido do purificador no processo, e permitindo ao efluente no biorreator ser reciclado para o purificador. 45

Em uma concretização, a eficiência da remoção de H2S do GCS é tal que o gás de saída que sai do sistema e usado em uma aplicação a jusante, tal como, um motor a gás irá produzir uma baixa emissão do SO2 entre aproximadamente 10 ppm e aproximadamente 30 ppm. Em uma concretização, a eficiência da remoção de H2S é tal que o gás de saída que sai do sistema e usado em uma aplicação a jusante, tal como, um motor a gás irá produzir emissão de SO2 abaixo de 15 ppm. Em uma concretização, o sistema da remoção de H2S é projetado para produzir o gás de saída com uma concentração de H2S de aproximadamente 20 ppm. Remoção do metal pesado/matéria particulada Os processos e as unidades de remoção da partícula apropriadas para o uso em processos do Estágio Um podem também ser usados em processos do Estágio Dois e tendo sido descritos acima. Em uma concretização, o GCS compreende um filtro de leito de carbono ou polidor de mercúrio como uma unidade de remoção de partícula no Estágio Dois.

Como é conhecido na técnica, em uma umidade relativa (UR) maior do que 50%, água irá iniciar a absorção no carbono do filtro de leite de carbono e obstruir a difusão, em que afeta o desempenho da remoção. Isto pode ser corrigido, entretanto, aumentando a profundidade do leito. Os filtros de leito de carbono podem também serem usados em umidades relativas mais elevadas, por exemplo, entre -70% R.H e 100% UR, quando um menor desempenho é aceitável porque o efeito do desempenho é considerado somente quando o índice final desejado do mercúrio no gás condicionado está em 0.001 a 0,01ug/Nm3 faixas de mercúrio. Por exemplo, quando as

concentrações do mercúrio de aproximadamente 19ug/Nm são aceitáveis, faixas mais elevada do UR podem ser usadas.

Em uma concretização, o GCS emprega um filtro de carbono ativado como um dispositivo de polimento final para a remoção do mercúrio. Em uma concretização, um filtro de carbono ativado com 7-8 polegadas de coluna de água por queda de pressão é usado para conseguir a remoção de aproximadamente 99,8% do mercúrio. Como será aparente a uma pessoa com habilidade na técnica, a matéria particulada pode também ser extraída por filtro de leito de carbono em pequenas quantidades de pequenas partículas (<1μm) que não foi capturado por qualquer unidade de remoção de partículas a montante. Matéria particulada capturada no Estágio Dois do GCS pode ser disposta da remoção de carbono gasto ou água).

Em uma concretização, filtros de leito de carbono ativado são também usados para remoção de metal pesado da água residual.

Um sistema de purificação de ácido também pode ser uma técnica eficaz para capturar metais pesados. Este requer a passagem do gás contendo metais pesados através de uma coluna de compreensão com baixo pH ( normalmente 1-2) de solução de circulação. Metais pesados e compostos de metais pesados reagem com o ácido para formar seus compostos estáveis. Com esta técnica a concentração do metal pesado na solução de circulação irá aumentar e assim o tratamento da água residual resultante pode ser requerido. Em uma concretização, o GCS compreende um sistema de purificação ácido para remover os metais pesados. Os exemplos de sistemas de purificação do ácido incluem a torre de compressão, a torre de pulverização e a torre de bandeja, sistemas impinjet, sistemas de pulverização de vapor em que são todos capazes de remover os contaminantes do gás de entrada.

Remoção de Dioxina e Furano

Dioxina e furano são algum dos compostos tóxicos e mais indesejáveis associados com tratamento térmico do resíduo. Para que estes compostos sejam formados, todas as seguintes circunstâncias têm que estar presentes: temperatura na faixa de 250-350°C, de oxigênio, de carbono nas cinzas volantes (atua como um catalisador especial se o gás atravessa o leito) e tempo de residência adequado. O GCS da presente invenção é configurado para tentar eliminar ou diminuir o potencial para sua formação. Várias etapas podem minimizar a ocorrência das condições exigidas para a formação de dioxina e do furano. Por exemplo, todas as etapas de resfriamento brusco podem ser conduzidas em resfriador brusco ou absorvente pulverizador a seco para assegurar o rápido resfriamento brusco quando o gás passa da faixa de temperatura acima, a presença de oxigênio e/ou cinzas volantes podem ser minimizadas.

Nas concretizações onde o gás de entrada compreende a dioxina e o furano, GCS pode compreender uma etapa de injeção de carbono ativado em que resulta na dioxina e ao furano presente no gás a serem absorvidos na superfície do carbono. O carbono pode então ser removido por uma unidade de remoção da partícula apropriada. Em uma concretização, o GCS compreende um absorvente de pulverizador a seco que diminui o tempo de residência na faixa de temperatura relevante para minimizar a possibilidade de formação da dioxina/furano.

Remoção do dióxido de carbono e amônia

O GCS pode opcionalmente incluir componentes para a remoção do dióxido de carbono e/ou da amônia se a remoção destes compostos é requerida. Os componentes apropriados são conhecidos na técnica. Como é também conhecido na técnica, a amônia pode ser removida do gás de entrada durante a etapa de purificação do HCl.

Opções Adicionais para o Processo

Unidades de Resfriamento e Controladores de Umidade As unidades de resfriamento e/ou os controladores de umidade podem opcionalmente ser incluídos no GCS como parte do Estágio Um (como descrito acima) ou do Estágio Dois. Os componentes apropriados são conhecidos na técnica e incluem, mas não são limitados a, torres de resfriamento evaporativos, resfriadores de gás, resfriadores bruscos, recuperadores, trocadores de calor, trocadores de calor de gás por ar indireto e geradores de vapor de recuperação de calor (HSGs). Os Recuperadores e HSGs podem ser usados para resfriar o gás ao utilizar o calor em vez de dissipá-lo como é feito por torres de resfriamento evaporativos, por resfriadores do gás e por resfriadores. O uso de um HSG conduz a resfriamento mais lenta do gás, em que é uma das quatro circunstâncias necessárias para estar presente simultaneamente para a produção de dioxina e de furano, como observado acima. Assim, nas concretizações onde um HSG é usado, mais cuidado é exercitado (por exemplo, para assegurar a concentração de oxigênio seja baixo) para evitar a possibilidade de introduzir outras circunstâncias (presença de cinza volantes e tempo de residência).

Os removedores de névoa/re-aquecedores podem ser incorporados no GCS para a remoção da umidade e/ou a prevenção da condensação como é conhecido nos trocadores de calor da técnica, pode ser incluído para reaquecer o gás condicionado final à temperatura exigida ou a umidade relativa para a aplicação a jusante desejada. Um compressor pode igualmente opcionalmente ser incluído para comprimir o gás condicionado final às pressões exigidas para a aplicação a jusante desejada.

Em uma concretização em que o GCS é integrado com um sistema de gaseificação a plasma, as torres de resfriamento evaporativos (resfriador brusco a seco) podem ser usadas para resfriar os gás de síntese que incorpora o GCS do sistema da gaseificação. Em uma concretização, o GCS incorpora uma torre de resfriamento evaporativo no Estágio Um para resfriar aproximadamente a temperatura do gás de síntese de 1.000°C a aproximadamente 150-200°C, por exemplo, pela saturação adiabática, que envolve a injeção direta da água no fluxo do gás em uma maneira controlada.

O processo de resfriar por evaporação está um processo de resfriador brusco a seco e pode ser monitorado para assegurar-se de que o gás de resfriamento não esteja úmido, isto é, que a umidade relativa do gás de resfriamento é ainda abaixo de 100% na temperatura de resfriamento. Em uma concretização da invenção, o GCS compreende uma torre de resfriamento evaporativo ou 49

resfriador brusco a seco no Estágio Um que resfria os gás de síntese alimentados dentro do GCS a uma temperatura de aproximadamente 740°C a aproximadamente 150-200°C.

Em uma concretização, um resfriador de gás pode ser incluído no Estágio Dois do GCS. O resfriador do gás (água de resfriamento) funciona para resfriar o gás de entrada que é pressurizado através de uma unidade de movimentação de gás (vê abaixo) e aquecido concomitante. Em uma concretização, o resfriador de gás resfria o gás a aproximadamente 35°C.

Em uma concretização, o GCS compreende um controlador de umidade. As funções do controlador de umidade para assegurar-se de que a umidade do gás de saída seja apropriada para a aplicação a jusante desejada. Por exemplo, um controlador de umidade pode incluir um resfriador para resfriar o fluxo do gás e para condensar assim alguma água fora do fluxo do gás. Esta água pode ser removida por um separador gás/líquido. Em uma concretização, o GCS compreende um controlador de umidade para o tratamento do gás condicionado para fornecer uma umidade de aproximadamente 80% em 26°C. Em uma concretização, o GCS é configurado para primeiro resfriar o gás condicionado a aproximadamente 26°C e reaquecer então o gás a 40°C. O gás condicionado pode então ser armazenado.

Unidades de movimentação do Gás

Em uma concretização, o GCS inclui uma ou mais unidades de movimentação do gás que fornecem uma força motriz para o gás durante todo o GCS. Em uma concretização em que o GCS é integrado com um sistema de gaseificação a plasma, o GCS compreende uma unidade de movimentação do gás capaz de mover o gás de entrada da saída do sistema de gaseificação até a saída do GCS.

As unidades de movimentação do gás apropriadas são conhecidas na técnica e incluem, por exemplo, ventiladores do gás do processo, ventiladores de pressão, bombas de vácuo, ventiladores giratórios do deslocamento positivo, compressores de reciprocidade e compressores giratórios do parafuso e semelhante. Como é também e conhecido na técnica, a seleção das unidades de movimentação do gás a ser usadas pode ser baseada sobre, por exemplo, posição das unidades no sistema, temperatura do gás de entrada que move-se através da unidade de movimentação do gás, e/ou se a presença da unidade de movimentação do gás afetará a operação dos componentes próximos ao sistema, por exemplo, devido à contrapressão ou à sucção.

Os ventiladores de pressão são similares às bombas centrífugas, mas, entretanto, são projetados para adubações por gás. As lâminas do ventilador giram desse modo sugando o ar no meio do ventilador e expelindo o ar no sentido radial em uma pressão mais elevada. Os ventiladores podem ser projetados para a alta pressão onde as lâminas do alcance do ventilador a embalagem exterior permitem o deslocamento positivo do ar a fim de alcançar um aumento elevado na pressão através do dispositivo.

As bombas de vácuo são projetadas similarmente aos ventiladores, mas operam onde a pressão a montante é um vácuo e o gás poderia não fluir no sentido regular da ventilação Conseqüentemente a bomba de vácuo é projetada para capturar um grande volume de espaço (em que está o gás sob o vácuo, assim pequena quantidade de gás real) e comprimi-lo que o espaço entre seus rolos a uma pressão mais elevada como o rolo interno gira.

A bomba de vácuo pode somente funcionar nas atmosferas do vácuo (a uma pressão ligeiramente positiva) devido ao aumento de alta pressão através da bomba (consumo da força superior), e na tensão em rolos em umas pressões mais elevadas.

Os ventiladores giratórios do deslocamento positivo operam como segue. Como a dupla, Figura-8 formada de impulsores do ventilador rotativos, uma quantidade fixa de gás (ou de ar) na entrada é presa entre o impulsor e as partes da embalagem. Com cada volta, quatro destas "bolsas" de gás são presas, a seguir, forçadas para fora a descarga de encontro a pressão que existe no sistema. Quando cada um destas bolsas é expelida, um pulso é gerado, em que impõe uma determinada carga de choque no ventilador e no sistema a jusante. Isto permite que o gás na bolsa a pressurizar lentamente as condições de descarga através dos "jatos" internos, qual por sua vez, reduz significativamente as pulsações e carga de choque no equipamento.

Compressores de reciprocidade são máquinas de deslocamento positivo, significando que aumentam a pressão do ar reduzindo seu volume. O relacionamento entre a pressão e o volume é conhecido na técnica. Compressores de reciprocidade compreendem um eixo de manivela, bielas e pistões. Compressores de reciprocidade do Estágio-Um e Estágio-Dois são disponíveis no comércio. Os compressores do Estágio-Um são usados geralmente para pressões na faixa de 70 psig a 100 psig (482,6 a 689,5 kPa man.). Os compressores do Estágio-Dois são usados geralmente para pressões mais elevadas na faixa de 100 psig a 250 psig (689,5 a 1723,7 kPa man.).

Os compressores de parafuso giratórios operam como segue. Quando os parafusos giram o ar de entrada é comprimido no vácuo de redução entre os lóbulos do rotor e a embalagem aerada, até que a pressão final seja alcançada e o ar seja descarregado.

Em uma concretização, o GCS compreende um ventilador do gás do processo como uma unidade de movimentação do gás. Em uma concretização, o GCS compreende uma unidade de movimentação do gás que adicionalmente pressuriza o gás que passa através do ventilador.

A melhor colocação da unidade de movimentação do gás dentro do GCS pode ser determinada por uma pessoa habilidade na técnica. Em uma concretização, a unidade de movimentação do gás é localizada tal como para aumentar a eficiência de uma ou mais das etapas de processamento do GC S. Por exemplo, em uma concretização, a unidade de movimentação do gás é colocada a montante de um polidor de metal pesado, tal como, um polidor do mercúrio para otimizar a remoção do mercúrio, como esta ocorre mais eficientemente sob pressão, e pode também permitir que um recipiente polidor de mercúrio de tamanho reduzido seja usado. Em uma concretização onde o GCS é integrado com um conversor de gaseificação a plasma, os meios de movimentação do gás são incorporados no GCS a jusante de um resfriador de gás. Em uma concretização, a unidade de movimentação do gás é colocada dentro do GCS a montante de um resfriador de gás.

Administração dos Produtos Residuais

O GCS pode opcionalmente incluir componentes para o processamento dos produtos residuais, caso necessário. Alternativamente, os produtos residuais produzidos pelo GCS podem ser coletados e processados, como necessário, externamente ao GCS.

Por exemplo, qualquer ácido clorídrico recuperado das etapas da separação do gás ácido pode ter um valor negociável. Se a quantidade de cloro é do tamanho economicamente significativo, o cloro pode ser recuperado usando técnicas conhecidas da técnica. Em uma concretização em que o GCS produz uma quantidade suficiente de composto de enxofre para justificar o custo, um sistema da recuperação do enxofre é posicionado ao longo do trajeto do GCS em uma posição onde uma temperatura é alcançada onde os compostos de enxofre se tornam estáveis. O tipo e o tamanho do sistema da recuperação do enxofre dependem da quantidade prevista de enxofre no gás de entrada. Os sistemas apropriados da recuperação do enxofre são conhecidos na técnica. Por exemplo, para o gás de entrada que contem uma quantidade elevada de enxofre, uma lavagem líquida no segundo estágio de processo pode ser usado para remover os compostos de enxofre do gás. Um purificador de amina pode ser usado para remover o sulfeto de hidrogênio e o dióxido de carbono do fluxo do gás de entrada que sai de um fluxo do gás que compreende principalmente o hidrogênio, monóxido de carbono e um gás inerte. Se a quantidade antecipada de enxofre é razoavelmente baixa, como seria esperado para o gás de entrada gerado das baixas classes do enxofre de carvão, uma técnica de deposito de ferro pode ser usada para reagir o enxofre com o ferro elementar para produzir sulfeto de ferro. Isto pode ser realizado por pelotas do ferro circulantes entre um compartimento na canalização e um compartimento de recuperação.

A presente invenção também contempla que o enxofre recuperado do gás de entrada pode ser recuperado e disposto fora. Por exemplo, se o enxofre compreende metal pesado limitado com biomassa, pode ser útil para o espalhamento da terra agrícola. Se o enxofre tem o metal pesado considerável, pode ser convertido ao sulfato, ser processado para a remoção dos metais pesados e ser disposto como sais do sulfato em forma residual líquida, ou à água residuais. Se os regulamentos ambientais do governo exigem o tratamento adicional do enxofre devido ao contato com bactérias Thíobacillus, o enxofre processado pode ser esterilizado antes da eliminação. Os meios alternativos de esterilização incluem a adição de desinfetantes, tais como, descorante ou tratamento com radiação UV.

Em uma concretização da presente invenção, o GCS é configurado, tal que a água residual gerada pelo GCS compreende somente os sais e poucos enxofre elementar e biomassa, em que podem ser disposto ao esgoto de águas residuais. Se requerido por regulações governamentais, a água residuais podem ser esterilizada usando o calor e o tempo de residência, antes de ser descartada ao esgoto.

Em uma concretização como mostrada na Figura 10, a matéria particulada e os metais pesados (sólidos) do Estágio Um do GCS são dirigidos ao condicionador de resíduos sólido 1065 onde são fundidos. Os sólidos fundidos no condicionador de resíduo sólido podem ser usados para aplicações de material de construção e agregados de estrada; ou podem ser vitrificados, isto é, misturados com sílica e encapsulados no vidro para disposição. Os procedimentos para realizar estas operações são conhecidos na técnica. Em algumas concretizações, dependendo das considerações da instalação e dos regulamentos locais, os sólidos do sistema da limpeza do gás podem ser emitidos fora do local por eliminação segura

PROJETO DAS ETAPAS DE PROCESSAMENTO DO GCS

Processos Paralelos

Como descrito acima, em uma concretização, o GCS realiza etapas de processamento em paralelo. Nesta concretização, o GCS compreende um GC do conversor, um condicionador de resíduo sólido e um GC de resíduo sólido. Cada um do GC do conversor e do GC de resíduo sólido realiza processos do Estágio Um e do Estágio Dois em paralelo. O condicionador de resíduo sólido recebe o resíduo sólido do processo do Estágio Um do GC do conversor e opcionalmente do conversor que está fornecendo o gás de entrada para o GCS. O condicionador de resíduo sólido funde o resíduo sólido e produz um fluxo secundário de gás, em que é processado através do GC de resíduo sólido.

Processos Convergentes

Em uma concretização, o GCS compreende um GC do

conversor, um condicionador de resíduo sólido e um GC de resíduo sólido e o GC do conversor e o GC de resíduo sólido realizam etapas convergentes do processo como segue. O condicionador de resíduo sólido recebe o resíduo sólido do processo de Estágio Um do GC do conversor e opcionalmente do conversor que está fornecendo o gás de entrada para o GCS. O condicionador de resíduo sólido funde o resíduo sólido e produz um fluxo secundário do gás, que é processado através do Estágio Um pelo GC de resíduo sólido. O gás parcialmente condicionado do GC de resíduo sólido pode então ser processado tanto através das etapas de processamento suplementar (Estágio Dois) do GC do conversor ou através de ambas as etapas de separação de fase a seco (Estágio Um) e as etapas as etapas de processamento suplementar (Estágio Dois) do GC do conversor.

Em uma concretização, como descrita na Figura 2, o condicionador 4 do gás do conversor recebe o gás de entrada de um gaseificador de baixa temperatura (ou" conversor") 50 e o metal pesado e a matéria particulada que é separada do gás de entrada no Estágio Um são desviados ao condicionador de resíduo sólido 265, onde é convertido a um fluxo secundário de gás. Este fluxo secundário de gás é processado através das etapas de separação em fase seca do Estágio Um no GC de resíduo sólido 5 e alimentado então no GC 4 do conversor antes do Estágio Um. Em uma concretização, o fluxo secundário do gás é processado com as etapas de separação em fase seca do Estágio Um no GC de resíduo sólido 5, e alimentado então no GC do conversor 4 após etapas de separação em fase seca do Estágio Um, e o fluxo secundário do gás é processado em etapas de processamento suplementar do Estágio Dois do GC 4. do conversor.

Processos Lineares

Em uma concretização, o GCS realiza uma seqüência de processamento linear em que um gaseificador de baixa temperatura gera entrada de gás de síntese em que é processado através dos processos do Estágio Um e do Estágio Dois. O gás de entrada é gerado no gaseificador de baixa temperatura. Nesta concretização, uma ou mais etapas do estágio de separação a seco/sólidas (Estágio Um) são realizadas, seguido por uma ou mais etapas de processamento suplementar (Estágio Dois). Por exemplo, com referência a Figura 3, as seguintes etapas de processamento são realizadas pelo GCS 6 depois que o gás de entrada de um gaseificador de inclusão da baixa temperatura do conversor 51 é resfriado em um trocador de calor 310:1) a matéria particulada é removida em um filtro de ciclone 330 (separação em fase seca do Estágio Um); 2) gases ácidos (HCl) são separados então do gás de entrada usando um leito de proteção de clorito; 3) H2S é removido do gás de entrada usando o sorvente 360, e 4) uma etapa final para separar a matéria particulada que usa um filtro cerâmico 362 é realizada. Como uma etapa opcional, o gás de saída é armazenado então em um tanque de armazenamento.

CONTROLE DO PROCESSO

Em uma concretização da invenção atual, um sistema de controle pode ser fornecido para controlar um ou mais processos implementados nos, e/ou pelos vários sistemas e/ou subsistemas divulgados neste, e/ou fornecer controle de um ou mais dispositivos de processo contemplados neste para afetar tais processos. Geralmente, o sistema de controle pode operativamente controlar vários processos locais e/ou regionais relativos a um dado sistema, subsistema ou componente do mesmo e/ou relativos a um ou mais processos globais implementados dentro de um sistema, tal como um sistema de gaseificação, dentro ou em colaboração com o qual as várias concretizações da invenção atual podem ser operadas e ajustar desse modo os vários parâmetros de controle do mesmo adaptados para afetar estes processos para um resultado definido. Os vários elementos de sensoreamento e os elementos de resposta podem conseqüentemente ser distribuídos por todos os sistemas controlados, ou com relação a um ou mais componentes dos mesmos, e usados para adquirir várias características de processo, reagente e/ou produto, comparar estas características às faixas apropriadas de tais características conducentes a conseguir o resultado desejado, e responder implementando mudanças em um ou mais dos processos em curso através de um ou mais dispositivos de processo controláveis.

O sistema de controle compreende geralmente, por exemplo, um ou mais elementos de sensoreamento para sensorear uma ou mais características relativas aos sistemas, processos implementados nos mesmos, entradas fornecidas para os mesmos, e/ou saídas geradas pelos mesmos. Uma ou mais plataformas de computação são ligadas comunicativamente a estes elementos de sensoreamento para acessar um valor característico representativo das características sensoreadas, e configuradas para comparar os valores característicos com uma faixa predeterminada de tais valores definidos para caracterizar estas características como apropriadas para resultados operacionais e/ou a jusante selecionados, e computar um ou mais parâmetros de controle do processo conducentes a manter o valor característico com esta faixa predeterminada. Uma pluralidade de elementos de resposta pode assim ser operativamente ligada a um ou mais dispositivos de processo operáveis para afetar o sistema, o processo, a entrada e/ou a saída e para ajustar desse modo a característica sensoreada, e comunicativamente ligada às plataformas de computação para acessar os parâmetros de controle de processo computados e operar os dispositivos de processo de acordo com os mesmos.

Em uma concretização, o sistema de controle fornece um controle com retroalimentação, alimentação posterior e/ou preditivo de vários sistemas, processos, entradas e/ou saídas relativos à conversão da carga de alimentação carbonácea em um gás, de modo a promover uma eficiência de um ou mais processos implementados em relação a mesma. Por exemplo, várias características de processo podem ser avaliadas e controlavelmente ajustadas para influenciar estes processos, as quais podem incluir, mas não são limitadas a, valor calorífico e/ou composição da carga de alimentação, as características do gás de produto (por exemplo, valor calorífico, temperatura, pressão, fluxo, composição, teor de carbono, etc.), o grau de variação permitido a tais características e o custo das entradas contra o valor das saídas. Ajustes contínuos e/ou em tempo real para vários parâmetros de controle, que podem incluir, mas não são limitados a, potência da fonte de calor, taxa(s) de alimentação de aditivo (por exemplo, oxigênio, oxidantes, vapor, etc.), taxa(s) de alimentação de carga de alimentação (por exemplo, uma ou mais alimentações distintas e/ou misturadas), reguladores de pressão/fluxo de gás e/ou do sistema (por exemplo, ventiladores, válvulas de alívio e/ou controle, chamas, etc.), e similares, podem ser executados de uma maneira pela qual uma ou mais características relacionadas ao processo são avaliadas e aperfeiçoadas de acordo com as especificações de projeto e/ou a jusante.

Alternativamente, ou além a isso, o sistema de controle pode ser configurado para monitorar a operação dos vários componentes de um sistema dado para assegurar a operação apropriada e, opcionalmente, para assegurar que o(s) processo(s) executado(s) desse modo estão dentro dos padrões reguladores, quando tais padrões se aplicam.

De acordo com uma concretização, o sistema de controle pode ainda ser usado na monitoração e no controle do impacto energético total de um sistema dado. Por exemplo, um sistema dado pode ser operado de modo que um impacto energético do mesmo seja reduzido, ou outra vez minimizado, por exemplo, aperfeiçoando um ou mais processos implementados pelo mesmo, ou outra vez aumentando a recuperação de energia (por exemplo, calor desperdiçado) gerada por estes processos. Alternativamente, ou além disso, o sistema de controle pode ser configurado para ajustar uma composição e/ou outras características (por exemplo, temperatura, pressão, fluxo, etc.) de um gás de produto gerado através do(s) processo(s) controlado(s) de modo que tais características não sejam somente apropriadas para uso a jusante, mas igualmente aperfeiçoadas substancialmente para uso eficiente e/ou ótimo. Por exemplo, em uma concretização onde o gás de produto é usado para acionar um motor a gás de um tipo dado para a produção de eletricidade, as características do gás de produto podem ser ajustadas de modo que estas características são mais bem combinadas com as características ótimas da entrada para tais motores. 59

Em uma concretização, o sistema de controle pode ser configurado para ajustar um processo dado de modo que limitações ou diretrizes de desempenho com respeito a reagentes e/ou tempos de residência de produto em vários componentes, ou com respeito a vários processos do processo total, sejam satisfeitas e/ou otimizadas. Por exemplo, uma taxa de processo a montante pode ser controlada de modo a combinar substancialmente um ou mais processos a jusante subseqüentes.

Além disso, o sistema de controle pode, em várias concretizações, ser adaptado para o controle seqüencial e/ou simultâneo de vários aspectos de um processo dado de uma maneira contínua e/ou em tempo real.

Geralmente, o sistema de controle pode compreender qualquer tipo de arquitetura do sistema de controle apropriada para a aplicação em mãos. Por exemplo, o sistema de controle pode compreender um sistema de controle substancialmente centralizado, um sistema de controle distribuído, ou uma combinação dos mesmos. Um sistema de controle centralizado compreenderá geralmente um controlador central configurado para comunicar-se com os vários dispositivos de sensoreamento locais e/ou remotos e elementos de resposta configurados para sensorear respectivamente as várias características relevantes ao processo controlado e responder às mesmas através de um ou mais dispositivos de processo controláveis adaptados para afetar diretamente ou indiretamente o processo controlado. Usando uma arquitetura centralizada, a maioria das computações são implementadas centralmente através de um processador ou de processadores centralizados, de modo que a maioria do hardware e/ou software necessários para implementar o controle do processo está localizada em uma mesma posição.

Um sistema de controle distribuído compreenderá geralmente dois ou mais controladores distribuídos que podem cada um se comunicar com os elementos respectivos de sensoreamento e resposta para monitorar características locais e/ou regionais, e respondem ao mesmo através de dispositivos de processo locais e/ou regionais configurados para afetar um processo ou sub-processo local. A comunicação pode igualmente ocorrer entre controladores distribuídos através de várias configurações de dique, onde uma característica sensoreada através de um primeiro controlador pode ser comunicada a um segundo controlador para resposta no mesmo, onde tal resposta distai pode ter um impacto na característica sensoreada na primeira posição. Por exemplo, uma característica de um gás de produto a jusante pode ser sensoreada por um dispositivo de monitoração a jusante, e ajustada ajustando um parâmetro de controle associado com o conversor que é controlado por um controlador a montante. Em uma arquitetura distribuída, o hardware e/ou software de controle são distribuídos igualmente entre controladores, onde um mesmo, mas modularmente configurado esquema de controle pode ser implementado em cada controlador, ou vários esquemas de controle modulares cooperativos podem ser implementados em controladores respectivos.

Alternativamente, o sistema de controle pode ser subdividido em subsistemas de controle locais, regionais e/ou globais separados contudo comunicativamente ligados. Tal arquitetura pode permitir que um processo dado, ou série de processos inter-relacionados, ocorram e sejam controlados localmente com interação mínima com outros subsistemas de controle locais. Um sistema de controle mestre global poderia, então, comunicar-se com cada um dos subsistemas de controle locais respectivos para dirigir ajustes necessários aos processos locais para um resultado global.

O sistema de controle da invenção pode usar qualquer uma das arquiteturas acima, ou qualquer outra arquitetura conhecida geralmente na técnica que seja considerada dentro do escopo geral e da natureza da divulgação atual. Por exemplo, processos controlados e implementados dentro do contexto da invenção atual podem ser controlados em um ambiente local dedicado, com comunicação externa opcional com qualquer sistema de controle central e/ou remoto usado para processos a montante e a jusante relativos, quando aplicável. Alternativamente, o sistema de controle pode compreender um subcomponente de um sistema de controle regional e/ou global projetado para controlar cooperativamente um processo regional e/ou global. Por exemplo, um sistema de controle modular pode ser projetado de modo que os módulos de controle controlem interativamente vários subcomponentes de um sistema enquanto prevê comunicações inter- modulares como necessário para o controle regional e/ou global.

O sistema de controle compreende geralmente um ou mais processadores centrais, conectados e/ou distribuídos, uma ou mais entradas para receber características sensoreadas atuais dos vários elementos de sensoreamento e uma ou mais saídas para comunicar parâmetros de controle novos ou atualizados aos vários elementos de resposta. Uma ou mais plataformas de computação do sistema de controle podem igualmente compreender uma ou mais mídias legíveis por computador locais e/ou remotos (por exemplo, ROM, RAM, mídias removíveis, meios de acesso locais e/ou de dique, etc.) para armazenar nos mesmos vários parâmetros de controle predeterminados e/ou reajustados, jogo de faixas de operação características de sistema e processo preferidas, software de monitoração e controle do sistema, dados operacionais, e semelhantes. Opcionalmente, as plataformas de computação podem igualmente ter acesso, seja diretamente ou através de vários dispositivos de armazenamento de dados, a dados de simulação de processo e/ou otimização de parâmetros do sistema e meios de modelagem. Também, as plataformas de computação podem ser equipadas com uma ou mais interfaces gráficas de usuário e periféricos de entrada para fornecer acesso administrativo ao sistema de controle (atualizações do sistema, manutenção, modificação, adaptação a novos módulos de sistema e/ou equipamento, etc.), assim como vários periféricos de saída opcionais para comunicar dados e informação com fontes externas (por exemplo, modem, conexão de dique, impressora, etc.).

O sistema de processamento e qualquer um dos sistemas de subprocessamento podem compreender exclusivamente hardware ou qualquer combinação de hardware e software. Qualquer um dos sistemas de sub- processamento pode compreender qualquer combinação de um ou mais controladores proporcionais (P), integrais (I) ou diferenciais (D), por exemplo, um controlador P, um controlador I, um controlador PI, um controlador PD, um controlador PID, etc. Será aparente a uma pessoa hábil na técnica que a escolha ideal das combinações de controladores Ρ, I, e D depende da dinâmica e do tempo de retardo da parte do processo de reação do sistema de gaseificação e da faixa das condições de funcionamento que a combinação pretende controlar, e da dinâmica e do tempo de retardo do controlador da combinação. Será aparente a uma pessoa hábil na técnica que estas combinações podem ser implementadas em uma forma de fio rígido análoga que pode continuamente monitorar através dos elementos de sensoreamento, o valor de uma característica e comparar o mesmo com um valor específico para influenciar um elemento de controle respectivo para fazer um ajuste adequado, através dos elementos de resposta, para reduzir a diferença entre o valor observado e o específico. Será mais aparente a uma pessoa hábil na técnica que as combinações podem ser implementadas em um ambiente de hardware-software digital misturado. Os efeitos relevantes da amostragem adicionalmente discricionária, aquisição de dados e processamento digital são conhecidos de uma pessoa hábil na técnica. O controle por combinação de Ρ, I, D pode ser implementado em esquemas de controle de alimentação posterior e retroalimentação.

Em controle corretivo, ou retroalimentação, o valor de um parâmetro de controle ou variável de controle, monitorado através de um 63

elemento de sensoreamento apropriado, é comparado a um valor ou faixa específica. Um sinal de controle é determinado com base no desvio entre os dois valores e fornecido a um elemento de controle a fim reduzir o desvio. Apreciar-se-á que uma retroalimentação convencional ou um sistema de controle responsivo podem ainda ser adaptados para compreender um componente adaptável e/ou com preditivo, onde a resposta a uma condição dada pode ser customizada de acordo com reações modeladas e/ou previamente monitoradas para fornecer uma resposta reativa a uma característica sensoreada enquanto limita ultrapassagens potenciais em ação compensatória. Por exemplo, dados adquiridos e/ou históricos fornecidos para uma dada configuração de sistema podem ser usados cooperativamente para ajustar uma resposta a uma característica de sistema e/ou processo sendo sensoreada para estar dentro de uma faixa dada de um valor ótimo para o qual respostas precedentes foram monitoradas e ajustadas para fornecer um resultado desejado. Tais esquemas de controle adaptáveis e/ou preditivos são conhecidos na técnica e, como tal, não são considerados como desviando do escopo geral e da natureza da divulgação atual.

O GCS de acordo com a invenção compreende um sistema de controle para manter um ponto ajustado para condições da reação dentro de uma faixa especifica da variabilidade durante o processamento de uma entrada de gás de síntese a um gás condicionado que tenha uma composição química e física desejada. Este sistema de controle é automatizado e pode ser configurado para ser aplicável a uma variedade de sistemas de condicionamento de gás.

Em uma concretização, se o sistema de controle detecta uma diminuição na eficiência ou deficiência funcional alternativa em um processo do GCS, em que esta fora de uma faixa operacional desejada, o sistema de controle pode ser configurado para permitir o desvio do fluxo do gás a um processo alternativo, uma pilha de alargamento, uma câmara de combustão ou um apoio GC S. Porém e como é conhecido na técnica, se por exemplo o nível de HCl e/ou de H2S no fluxo do gás está acima dos limites de emissão permissíveis, o fluxo do gás não é desviado a uma pilha de alargamento e assim não pode ser desviado a um processo alternativo que possa modificar o nível de HCl e/ou de H2S.

O sistema de controle desta invenção compreende: um subsistema de monitoração de processo e um subsistema de controle do processo. O subsistema de monitoração de processo inclui um ou mais elementos de sensoreamento que são configurados para analisar uma ou mais composição química do fluxo de gás através do GCS, a vazão do gás, pressão, parâmetros térmicos e semelhantes. O subsistema de controle do processo compreende um ou mais elementos de resposta, a ação da qual é em resposta a uma característica do processo sensoreada pelos elementos de sensoreamento do subsistema de monitoração de processo, bem como outros elementos da monitoração da informação que são configurados enquanto um subsistema integrado do controle do processo.

Em uma concretização, o sistema de controle pode fornecer meios para afinação das etapas de processamento do GCS e assim pode fornecer meios para substancialmente minimizar a tração das melhores condições desejadas para processar do gás de entrada. Tendo um único sistema de controle integrado que seja controlado por uma aplicação em tempo real em que funciona em um processador de computador que seja capaz de monitorar os componentes operacionais do GCS e das etapas do processo e de modificar se requerido, o sistema de controle pode assegurar uma substancialmente melhor e geração contínua de um gás condicionado em uma maneira segura e pode assegurar a operação substancialmente eficiente e auto-sustentada do GCS.

O subsistema de controle do processo inclui elementos de resposta para ajustar as condições dentro do GCS para aperfeiçoar a eficiência para processar o gás de entrada e as características resultantes do gás condicionado, por exemplo a composição do mesmo. Os ajustes dos reagentes (por exemplo, injeção ativada do carbono, controle de pH para o purificador do HCl, reagentes exigidos para a otimização de sistema de H2S) podem ser executados em uma maneira que permita este processo de ser conduzida eficientemente e aperfeiçoado de acordo com especificações do projeto. Alguns fatores que influenciam a eficiência do GCS são a vazão do ar (redox), taxa de adição cáustica (pH), condutibilidade (sangramento) no biorreator do sistema de remoção de H2S e a pressão no polidor do mercúrio (sistema de remoção do metal pesado). O subsistema de monitoração de processo inclui um ou mais elementos de sensoreamento para os parâmetros de medição que incluem, por exemplo, a temperatura, pressão, vazão, composição e semelhante, do gás em vários pontos dentro do GCS. Os elementos de sensoreamento podem medir estes parâmetros em tempo real e usar os dados coletados para determinar se, por exemplo, a operação do GCS exige uma modificação. Por exemplo, um elemento de sensoreamento pode sensorear uma condição particular que possa conduzir a uma exigência para que mais carbono ativado seja injetado no GCS, ou que o pH do purificador de HCl precisa ser ajustado ou que o fluxo de ar no biorreator do sistema da remoção de H2S precisa ser ajustado ou que o pH ou a condutibilidade do sistema de remoção de H2S precisam ser ajustados. Estes ajustes requeridos como determinados pelo Subsistema da Monitoração de Processo baseado na informação sensoreada podem ser permitidos pelo Subsistema do Controle do Processo.

Em uma concretização da invenção, o Subsistema de Monitoração de Processo incorpora os meios de sensoreamento configurados para monitorar o gás condicionado para fora e baseado em parâmetros predeterminados ou em objetivos condicionados do gás, este facilita as condições de operação dentro do GCS para ser o mais próximo controlado 66

pelos elementos de resposta do Subsistema de Controle do Processo que consegue desse modo uma composição de gás condicionada apropriada que possa cumprir as exigências do gás de entrada de uma ou mais aplicações a jusante dentro de termos de exigências de energia, de temperatura, de pressão ou de outras exigências de gás condicionado.

Elementos de Controle

Os elementos de sensoreamento contemplados dentro do contexto atual, como definido e descrito acima, podem incluir, mas não ser * limitados, aos sensores, aos detectores, aos analisadores, aos pares termoelétricos, aos transdutores de pressão, aos analisadores químicos ou similares, onde um trabalhador hábil na técnica poderia prontamente compreender o formato de um elemento de sensoreamento que possa coletar a informação em relação a uma característica específica.

Os elementos da resposta contemplados dentro do contexto atual, como definido e descrito acima, podem incluir, mas não ser limitados a, vários elementos de controle acoplados operativamente aos dispositivos relacionados ao processo configurados para afetar um dado processo pelo ajuste de um dado parâmetro de controle relativo a este. Por exemplo, os dispositivos do processo operáveis dentro do contexto atual através de um ou mais elementos de resposta podem incluir, mas não são limitados a matéria particular que é monitorados para determinar se um sistema de filtração deve ser ativada; a temperatura do gás é monitorada na entrada do GCS para ajustar o fluxo do ar do processo; a pressão é monitorada dentro de GVS para ajustar o ventilador a jusante a fim de manter a pressão desejada. Monitoramento da Composição do Gás

Os elementos de sensoreamento que podem ser usados para medir a composição do fluxo de gás através do GCS são conhecidos na técnica e incluem, por exemplo, monitores de gás, analisadores de gás in situ, analisadores de gás de sonda in situ, analisadores de gás extrativos e semelhantes. Estes elementos de sensoreamento são usados para determinar a quantidade de componentes, tais como, hidrogênio, monóxido de carbono, oxigênio, H2S, dióxido de carbono ou similares, que estão presente no gás de entrada, no gás condicionado ou em um gás em um estado intermediário entre a composição da entrada e a composição condicionada.

Como é conhecido na técnica, a quantidade de matéria particulada que está presente no gás de entrada pode variar dependendo da fonte do gás de entrada. Por exemplo, como é conhecido na técnica do processamento de gaseificação a plasma, a quantidade de matéria particulada em um fluxo de gás saindo de um gaseificador pode ter um relacionamento direto na quantidade de matéria particular ou outros poluentes no fluxo do gás. Por exemplo, os poluentes tendem a aderir à matéria particulada, que ajuda a sua saída do recipiente de reator e através da tubulação de exaustão. Conseqüentemente substancialmente para minimizar a quantidade de matéria particulada no fluxo do gás de entrada pode também minimizar a taxa da emissão de poluentes. Em uma concretização da invenção, as mudanças na quantidade de matéria particulada no fluxo do gás podem ser determinadas monitorando a opacidade do fluxo do gás e estabelecer uma linha de base para um nível aceitável que possa ser baseado na concentração de matéria particular de acordo com limitações da autoridade reguladora dentro do local de processamento.

Assim, em uma concretização da invenção, a quantidade de matéria particulada no gás em vários locais dentro do GCS é monitorada usando um ou mais monitores da opacidade instalados dentro dos dispositivos de transferência do gás ou tubulações dentro do GCS para fornecer uma retroalimentação em tempo real da opacidade do gás, fornecendo desse modo um mecanismo opcional para a automatização do ajuste do processo de filtração. Por exemplo, o ajuste da quantidade de carbono ativado que é injetado no fluxo do gás de entrada a fim de manter o nível de matéria particulada abaixo da concentração máxima permissível.

Em uma concretização e a fim de aperfeiçoar substancialmente a operação dos monitores da opacidade, é desejável manter os elementos de sensoreamento em que estão livres dos depósitos dos mesmos para assegurar a exatidão de leituras. A prevenção do depósito nos elementos de sensoreamento pode ser conseguida, por exemplo, pela provisão de uma pequena quantidade de nitrogênio através da face de cada elemento de sensoreamento para impedir que as partículas transportadas por via aérea se estabeleçam; a manutenção de uma pressão ligeiramente negativa nesta parcela do sistema de manipulação do gás assegura que as partículas transportadas por via aérea sejam extraídas após os elementos de sensoreamento ou outro método como seria compreendido prontamente. Em uma concretização, o nitrogênio é usado a menos que o uso deste for prejudicial à composição química do gás condicionado exigido para uma aplicação à jusante. Como seria conhecido a um trabalhador hábil na técnica, outros exemplos de gases que podem ser usados para abrandar o depósito da matéria particular em um ou mais elementos de sensoreamento que podem incluir, argônio, CO2, ou outro gás como seria prontamente compreendido.

Monitoramento de Temperatura

Em uma concretização da invenção, é fornecido um ou mais elementos de sensoreamento configurados para monitorar a temperatura em um ou mais locais situados durante todo o GCS, onde tais dados podem ser adquiridos em uma base periódica, intermitente ou sólida. Como é conhecido na técnica, um elemento de sensoreamento capaz de monitorar a temperatura do fluxo de gás através do GCS inclui pares termoelétricos, termômetros óticos e medidores de pressão. Em uma concretização da invenção, os elementos de sensoreamento para monitorar a temperatura são pares termoelétricos instalados em locais no GCS como necessário. Em uma concretização, os elementos de sensoreamento para monitorar a temperatura são termômetros óticos. Os termômetros óticos apropriados são conhecidos na técnica, onde um exemplo não limitante de um termômetro ótico é uma cápsula termométrica. Em uma concretização uma pluralidade de pares termoelétricos e de medidores de pressão pode ser usado para monitorar a temperatura em pontos críticos em todo o GCS.

Os elementos de sensoreamento para monitorar a temperatura do fluxo do gás podem estar localizados em todo o GCS, e, por exemplo, em um local antes da entrada do gás de síntese dentro do GCS, saída do condicionado do GCS bem como em vários locais por todo o GCS.

Monitoramento da Pressão

Em uma concretização da invenção, é fornecido elemento de sensoreamento para monitorar a pressão dentro do GCS, onde tais dados são adquiridos em uma base sólida, intermitente, periódica ou tempo real. Em uma concretização, os elementos de sensoreamento para monitorar a pressão compreendem sensores da pressão, tais como, transdutores de pressão, e/ou medidores de pressão situados por todo o GCS.

Os locais apropriados para os sensores de pressão são, por exemplo, no ponto de saída do recuperador antes da entrada do gás de entrada no GCS, no ventilador da saída ou nos locais onde a pressão pode ser medida através de uma unidade da remoção da partícula, tal como, um saco ou em num leito de filtro de carbono. Em uma concretização, os elementos de sensoreamento para monitorar a pressão são localizados através de um sistema da remoção do gás ácido, tal como, um purificador de HCl ou de um purificador de H2S. Os elementos de sensoreamento para monitorar a pressão podem também estar localizados no condicionador de resíduo sólido.

Em uma concretização, os elementos de sensoreamento para a pressão da monitoração estão localizados na parede vertical de um conversor que seja integrado com o GCS. A eficiência de determinados processos dentro do GCS pode depender em cima da pressão no GCS. Por exemplo, a eficiência de um polidor de mercúrio é melhorada quando o GCS está sob a pressão especialmente que um vácuo. Os dados em relação à pressão do sistema são usados pelo sistema de controle de retroalimentação para determinar, por exemplo, em uma base de tempo real, se os ajustes para processos dependentes de pressão, tais como, o polidor do metal pesado estão exigidos.

Em uma concretização, uma leitura contínua de pressões diferenciais durante todo o sistema completo é fornecido. Desse modo, a queda de pressão através de cada componente de processamento individual do GCS pode ser monitorada para localizar rapidamente substancialmente apontar o crescimento ou problemas reais no GCS durante o processamento do fluxo do gás de entrada.

Monitoramento da Vazão

Em uma concretização da invenção, são fornecidos elementos de sensoreamento para monitorar a taxa de vazão do gás nos locais situados por todo o GCS, onde tais dados são adquiridos em uma base sólida, intermitente ou periódica. Um elemento de sensoreamento para monitorar a vazão do gás inclui medidores de fluxo do gás ou similares. Em uma concretização, a vazão do gás é monitorada usando um elemento de sensoreamento. Em outra concretização, quando um sistema duplicado for fornecido como um apoio GCS, um segundo elemento de sensoreamento para monitorar a vazão do gás é fornecido em apoio no GCS.

Por exemplo, a produção do gás de síntese pode ser desigual devido à natureza não-homogênea da carga de alimentação e às possíveis interferências, tais como, a falha do equipamento de sustentação, tal como, o ventilador de ar do processo, o escape da água da tocha, as válvulas de controle, a taxa de alimentação residual, e/ou o contra-pulso do saco de filtro. Estas mudanças podem ser monitoradas observando as temperaturas e a pressão no GCS assim como o fluxo e a composição do gás entre outros. Uma 71

flutuação resultante pode ser corrigida pelo controle apropriado do ventilador do gás de síntese, das válvulas de controle, da taxa de alimentação residuais, e/ou do contra-pulso do saco de filtro, a quantidade de ar que vai a cada estágio e variando as taxas (e a relação) da adição de MSW e de HCF, por exemplo.

Unidades de movimentação de Gás

O sistema de controle pode também integrar com as unidades de movimentação do gás. As unidades de movimentação do gás podem ser controladas ajustando a velocidade em que move o gás de entrada através do GCS. Em uma concretização, onde o GCS é integrado com um sistema do gaseificador de baixa temperatura para produzir energia para operar motor de combustão interna, a velocidade em que o gás da unidade de movimentação se move é controlada a fim de controlar a pressão no conversor.

Controles Manuais Opcionais

O GCS pode opcionalmente compreender a amostragem manual e ou sistemas de controle como um apoio para o sistema de controle automatizado. Por exemplo, o fluxo do gás de entrada dentro do GCS pode ser amostrado e analisado pela cromatografia a gás (GC) para determinar a composição química do fluxo do gás de entrada. Em uma concretização, os locais da amostra para estas análises são espalhadas por todo o GCS. Em uma concretização, o fluxo do gás de entrada é amostrado em um local entre processos do Estágio Um e do Estágio Dois, e mais especificamente entre a etapa em que a matéria particulada e os metais pesados são removidos e a remoção do HCl. Em outra concretização, o fluxo do gás de síntese é amostrado imediatamente depois que o fluxo do gás de síntese sai do purificador do HCl no Estágio Dois. Ainda em outra concretização, o gás de síntese é amostrado imediatamente depois que sai do purificador de H2S.

Em uma etapa de controle manual alternativa, índice de mercúrio ou metal pesado na carga de alimentação pode ser medido e a quantidade apropriada de carbono injetada no GCS pode ser pré-ajustada dependendo do índice do metal pesado da carga de alimentação.

A concentração de H2S que sai do purificador de H2S pode também ser medida e controlado manualmente como é conhecido na técnica.

Por exemplo, a concentração de H2S que sai do purificador de H2S pode ser alterada ajustando os parâmetros apropriados para o purificador de H2S. Alternativamente, a concentração de H2S que sai do purificador pode ser alterada abaixando a quantidade de alimentação de enxofre no sistema, por exemplo, diminuindo o índice pneumático no HCF na carga de alimentação.

Uma pessoa com habilidade na técnica compreenderá que os elementos de sensoreamento e da resposta adicionais podem ser incluídos no sistema de controle quando apropriados.

Concretização do GCS dentro de Instalação de

Gaseificação

Em uma concretização, o GCS é integrado com um sistema da gaseificação. Um diagrama esquemático de um GCS incorporado em uma instalação de gaseificação em uma concretização da invenção é mostrado esquematicamente na Figura 10. O gás do produto produzido de tais sistemas de gaseificação ou conversores pode ser processado através de um GCS a fim de fornecer o gás de síntese de uma saída que têm um conjunto desejado das características. Como observado acima, o conjunto desejado das características depende da aplicação a jusante desejada em que saída do gás de síntese devem ser usada. O produto do gás de síntese produzido do conversor da gaseificação é transferido ao GCS através de um ou mais meios de transferência de gás.

Os meios de transferência do gás são conhecidos na técnica e os meios apropriados de transferência do gás podem prontamente ser identificados por uma pessoa com habilidade na técnica. Exemplos não limitantes de meios apropriados de transferência do gás incluem as tubulações, dutos e canalizações. Em uma concretização, onde o GCS é integrado com um conversor de gaseificação a plasma, a extração do vácuo que usa um ventilador de indução é usada para retirar continuamente o produto quente do gás de síntese do conversor da gaseificação a plasma através de uma saída do gás de saída do conversor da gaseificação a plasma.

O sistema de controle para o GCS pode funcionar independente do sistema de controle da instalação para controlar o processamento do gás através do GCS. Alternativamente, o sistema de controle para o GCS pode ser incorporado no sistema de controle para a instalação inteira.

Aplicações a Jusante para o Gás de Saída

O gás condicionado produzido pelo GCS pode ser usado em aplicações a jusante. Os exemplos de tais aplicações a jusante incluem, mas não são limitados a, motor a combustão interna, tecnologias de célula combustível, motores de turbina de combustão, poligeneração de eletricidade e de combustíveis sintéticos e síntese química. O gás condicionado produzido pelo GCS da presente invenção pode também ser usado nas indústrias dos plásticos e de fertilizante.

As tecnologias selecionadas são descritas abaixo.

Motores de Turbina de Combustão

Um motor de turbina de combustão combina o ar (O2 com CO e o H2 para gerar o CO2, H2O e energia. A energia está sob a forma de calor e pressão. Como o gás expande durante o processo da combustão, expande através de uma turbina múltipla de força de múltiplo estágio para impulsionar para que o compressor de ar de fluxo axial e o gerador façam a eletricidade. O gás de combustível deve ser pressurizado a fim de alimentar a turbina de gás enquanto a combustão ocorra em uma pressão aproximadamente equivalente à relação de compressão da turbina de combustão.

Se o gás de síntese deve ser distribuído a um ou mais motores 74

de turbina de combustão, o gás de síntese poderia tanto ser comprensado antes a distribuição ao motor ou o processo de gaseificação total é operado sob uma pressão suficiente para a distribuição. Em uma concretização, a pressão poderia variar entre 100-600 psig (689,5 a 4136,8 kPa) dependendo da relação de compressão do motor particular. Em uma concretização, a pressão poderia variar entre 20 a 80 bar. Em uma concretização, a pressão é 36 bar.

Antes de entrar o sistema de combustível da turbina de gás, o gás do produto pressurizado, seco pode ser também filtrado para coletar qualquer quantidade de traço de matéria particulada que possa ter sido separada no equipamento de processamento e tubulação.

Um sistema de pré-aquecimento pode ser empregado para pré- aquecer o gás de combustível comprimido e resfriado se desejado. Em uma concretização, a etapa de pré-aquecimento resulta em um aumento de temperatura que é suficiente para diminuir a umidade relativa do gás ou abaixo de 80%. Em uma concretização, a etapa de pré-aquecimento resulta em um aumento da temperatura que é suficiente para diminuir a condensação da umidade quando passando através do motor de turbina de combustão. Um sistema de pré-aquecimento pode ser configurado para usar o calor residual de um sistema de resfriamento do gás situado em algum lugar no sistema, tanto a jusante quando o gás é resfriado após ter deixado o processo da gaseificação, quanto a montante, tal como recuperado das turbinas. Pré-aquecimento pode ser útil onde o sistema de resfriamento do gás resfria o gás de combustível a uma temperatura exigida por um purificador, e essa temperatura está abaixo de uma temperatura desejável para o gás de combustível limpo que deve ser introduzido na câmara de combustão. A injeção de vapor pode também ser usada em algumas turbinas de combustão para controlar a formação do NOx, e constitui uma alternativa para tecnologia da emissão a seco.

Um Motor a de Combustão Interna

Energia pode ser produzida usando um processo similar àquele discutido acima exceto que o compressor, do combustor e turbina a gás são substituída por um motor a combustão interna. Motor a combustão interna pode ser mais fácil de utilizar e pode ter um custo mais eficiente do que uma turbina do compressor-gás, especialmente para unidades em faixa reduzida do eletro-conversão de gaseificação. O ar e o combustível auxiliar podem ser alimentados ao motor a combustão interna em uma maneira predeterminada baseada na composição do gás de combustível.

Sistemas de gerador de motor de combustão interna de baixa emissão atrativa ambientalmente para sistemas da gaseificação podem ser fornecidos para extremamente melhorar a eficiência e redução da poluição. Motor a combustão interna da ignição de faísca são vantajosos em que tais motores são menos caros para unidades muito pequenas e são mais fáceis de iniciar e parar do que as turbinas. Para facilitar a produção de um nível desejado de corrente elétrica, particularmente durante a partida, um força auxiliar, tal como, gás rico em hidrogênio, propano, gás natural ou diesel podem ser usados para impulsionar o motor a combustão interna. A quantidade de combustível auxiliar pode variar dependendo do valor calorífico da carga de alimentação carbonácea que está sendo gaseificado e do requerimento de energia para o sistema total de gaseificação.

O uso de motor a combustão interna para gerar a eletricidade, particularmente no contexto dos sistemas de geração de energia elétrica distribuída, representa uma tecnologia já madura. Embora o motor diesel capture a maioria deste mercado, outros tipos de motor a combustão interna podem prontamente ser adaptados ao funcionamento nos gás de síntese produzidos por este sistema.

Os gás de síntese da saída do GCS apropriado para o uso em motor a combustão interna contêm concentrações limitadas de HCl e de H2S. Em uma concretização, o gás de síntese da saída compreende menos do que ppm de HCl. Em uma concretização, o gás de síntese da saída compreende menos do que 7 ppm de HCl. Em uma concretização, o gás de síntese da saída compreende menos do que 5 ppm de HCl. Em uma concretização, o gás de síntese da saída compreende menos do que 3 ppm de HCl. Em uma concretização, o gás de síntese da saída compreende menos do que 30 ppm de H2S. Em uma concretização, o gás de síntese da saída compreende menos do que 25 ppm de H2S. Em uma concretização, o gás de síntese da saída compreende menos do que 20 ppm de H2S. Em uma concretização, o gás de síntese da saída compreende menos do que 10 ppm de H2S.

Tecnologias de Célula Combustível

O gás de síntese do conversor a plasma pode ser alimentado em uma célula combustível de alta temperatura (SOFC ou MCFC), após ter removido os contaminantes, tais como o PM, HCL e o H2S, relativamente em altas temperaturas (SOFC, 1000°C; MCFC 650°C). Limites mais estreitos do contaminante têm que ser encontrados a fim de impedir a degradação do desempenho da célula combustível. A configuração do GCS é exigida para variar ao ajuste das condições de operação da célula combustível. Os gás de síntese e as composições do oxidante também precisam ser ajustadas para otimizar a eficiência ou a saída de uma célula combustível de alta temperatura.

As células combustíveis fundidas do carbonato (MCFC) contêm um eletrólito que seja uma combinação de alcalóide (Li, Na, e K) carbonatos estabilizados em uma matriz cerâmica LiAlO2 A mistura combustível de entrada gasosa pode incluir o monóxido de carbono, hidrogênio, metano e hidrocarbonetos, com limites em hidrocarbonetos totais, partículas carregadas, enxofre (sob a forma de H2S), amônia, e halogênios (por exemplo, HCl). Na temperatura de operação de aproximadamente 1200°F (650°C), a mistura de sal é líquida e um bom condutor iônico.

O processo do anodo para um MCFC envolve uma reação entre o hidrogênio e os íons carbonato (CO3) do eletrólito, que produz o dióxido de carbono (CO2) e água ao liberar elétrons ao anodo. O processo do cátodo combina o oxigênio e o CO2 do fluxo oxidante com os elétrons do cátodo para produzir os íons carbonato, que entram no eletrólito. Se o índice do CO2 no gás de combustível é insuficiente, o CO2 pode ser reciclado do fluxo de emissão. Um MCFC produz o calor adicional em uma temperatura, que seja suficientemente elevada para ser útil em produzir o vapor de alta pressão que pode ser alimentado a uma turbina para gerar a eletricidade adicional. Na operação de ciclo combinado (produção de eletricidade por turbina a vapor e produção de eletricidade da célula combustível), as eficiências elétricas em excesso de 60% são previstas para sistemas maduros de MCFC.

Uma célula combustível de sólido (SOFC) usa um eletrólito cerâmico duro em vez de um líquido e opera-se em temperaturas até 1.000°C. (cerca de 1.800°F). Neste tipo de célula combustível, uma mistura do óxido de zircônio e do óxido de cálcio forma a uma estrutura de cristal, embora outras combinações do óxido sejam também usadas como eletrólitos. O eletrólito sólido é revestido em ambos os lados com materiais porosos especializados do elétrodo. Em uma temperatura relativamente elevada de operação, íons de oxigênio (com uma carga negativa) migra através da estrutura de cristal.

O gás de combustível que contem o monóxido de carbono e hidrogênio é passado sobre o anodo quando um fluxo de íons de oxigênio carregado negativamente move-se através do eletrólito para oxidar o combustível. O oxigênio é fornecido, geralmente do ar, no cátodo. Os elétrons gerados no anodo viajam através de uma carga externa ao cátodo, terminando o circuito que carrega corrente elétrica.

Gerar eficiências pode variar até aproximadamente 60 por cento. Como células combustíveis fundidas do carbonato, exigem altas temperaturas de operação que fornecem a oportunidade para a "co-geração", isto é, aplicação de calor e de energia combinados usando o calor residual para gerar o vapor para o aquecimento de espaço e resfriamento, processamento industrial ou para o uso em conduzir uma turbina de vapor para gerar mais eletricidade.

Uma célula combustível (de alta temperatura) consume o hidrogênio e (primeiramente em SOFCs) e o monóxido de carbono do gás de síntese fornecido pelo GCS. O metano contido no gás de combustível seria reformado parcialmente em uma célula combustível de alta temperatura, conduzindo outra vez ao monóxido de carbono e hidrogênio. A mistura de gases que sai da célula combustível provavelmente ainda incluiria quantidades úteis de gás de monóxido de carbono e metano. Estes gases quentes poderiam ser dirigidos de novo em um sistema regulamentar ou ser desviados a mais trocadores de calor, que poderiam ser usados para a produção de vapor que é usado no conversor.

Alternativamente, o gás de síntese limpo, mas quente pode ser colocado a um sistema de filtração da membrana de alta temperatura do hidrogênio para dividir o gás de síntese em dois fluxos distintos do gás. Um fluxo é composto do hidrogênio puro e o outro de monóxido de carbono puro (CO). O monóxido de carbono pode tanto ser sofrer combustão em um refervedor de chama-gás para facilitar a recuperação do dióxido de carbono (CO2) e a conversão de sua energia potencial em vapor, ou pode ser transportado a um compressor e ser engarrafado. O hidrogênio (H2) pode tanto ser convertido na energia em células combustíveis ou ele pode ser transportado a um compressor e então ser alimentado nos recipientes que prendem um/ou um meio de estocagem de nano-fibra de grafite ou um meio de estocagem de alumínio anídrico, de modo que o H2 possa com segurança ser armazenado ou transportado.

Uma linha da alimentação do hidrogênio pode ser fornecida do sistema de filtração da membrana de alta temperatura de hidrogênio às pilhas da célula combustível como um fornecimento de combustível a elas. As pilhas da célula combustível deste sistema são do tipo carbonato fundido que usam o gás de hidrogênio no anodo e CO2 no cátodo para produzir a eletricidade. O monóxido de carbono presente no gás de síntese produz o hidrogênio extra assim como o calor (até 15 OO0F) que pode ser recuperado para produzir o vapor, dióxido de carbono e a água.

Uma linha de monóxido de carbono pode ser fornecida ao monóxido de carbono direto do sistema de filtração da membrana de alta temperatura do hidrogênio a um refervedor a gás convencional. O refervedor a gás faz a combustão de CO de modo que o CO2 e o valor da energia potencial do CO manufaturado pelo sistema de gaseificação possam ser recuperados de maneira rentável.

Alguns sistemas a montante de gaseificação serão projetados para a entrada de mais do que um combustível ou carga de alimentação no refervedor, fornecendo desse modo a versatilidade para quantidades aumentadas de produção de eletricidade quando necessário ou desejável. Os exemplos de fontes adicionais do combustível incluem o gás natural, assim como, o gás obtido da digestão anaeróbica dos desperdícios orgânicos (também referido como biogás).

Dependendo da energia elétrica específica que gera o dispositivo selecionado, pode ser benéfico incluir outros tipos de combustível, além do gás de síntese gerado no sistema de gaseificação para maximizar a eficiência do gerador elétrico. Tais combustíveis adicionais, indicados por combustíveis opcionais, podem incluir o gás natural, óleo e outros combustíveis baseados em hidrocarboneto convencionais. Deve-se observar que os combustíveis opcionais não estão pretendidos para fornecer a maioria do BTUs ou da energia consumido pelos geradores elétricos, mas é incluído preferivelmente somente quando podem realçar a eficiência total do sistema.

Uma configuração alternativa emprega um sistema de gaseificação que permite o uso de células combustíveis de carbonato fundido, junto com a produção de CO2 e de H2O com emissões extremamente reduzidas de óxidos de nitrogênio, monóxido de carbono ou de hidrocarbonetos não-inflamados. Em vez de empregar um refervedor a gás para produzir monóxido de carbono, o monóxido de carbono é alimentado, junto com o hidrogênio para as células combustíveis. Estas células combustíveis podem ser carbonato fundido ou outros tipos de células combustíveis que consomem o monóxido de carbono como um combustível valioso.

O hidrogênio puro resfriado é ideal para o uso em pilhas da célula combustível da membrana da troca de próton (PEMFC). Como em outras células combustíveis, a energia química do combustível é transformada diretamente na eletricidade. A eletricidade é gerada através das seguintes reações eletroquímicas:

Anodo: 2H2 => + 4q

Catodo: O2 + + 4e~ => 2ΗζΟ

Estas reações ocorrem em baixas temperaturas (< 100°C) e envolvem separação do hidrogênio íons hidrogênio (prótons) carregado positivos e elétrons na camada catalítica de platina do anodo, passando prótons através da membrana de troca de prótons (eletrólito) e sua oxidação eletroquímica no cátodo catalisador. O eletrólito (membrana polimérica sólida) deve estar saturada com água e, como resultado de um cuidadoso controle da umidade do anodo e fluxo de catodo é requerido. Além disso, as baixas quantidades de CO (superiores a 1 ppm) e H2S catalisador venenoso no anodo o que torna a exigências rigorosas para a pureza do hidrogênio. Comparando a outros tipos de células de combustível, PEMFCs para gerar mais energia para um dado volume e peso e permitir um arranque rápido. A eficiência contemporânea de pilhas PEMFC atinge valores de 35-45%.

Um sistema também pode ser concebido, que permite a utilização de turbinas a gás de hidrogênio orientado para gerar eletricidade sem danificar os componentes internos de forma crítica a partir da alta temperatura de combustão de gás de síntese e satisfatoriamente reduzir as emissões de óxidos de nitrogênio. O hidrogênio de membrana de hidrogênio de altas temperaturas pode ser uma entrada para o sistema de injeção de água de pulverizador térmico onde água deionizada é adicionada antes da combinação é queimado em uma turbina a gás (ou, alternativamente, um motor de combustão interna) para converter a energia para força mecânica e impulsionar um gerador em que fornece eletricidade. A água limita a temperaturas interna e, assim, evita danos ao calor dos componentes críticos internos. Além disso, o sistema de injeção de água de pulverizador térmico torna possível operação em locais e/ou momentos em que esses combustíveis alternativos podem não estar prontamente disponíveis em quantidade. Além disso, o uso da irrigação de pulverizador térmico diminui acentuadamente as emissões de óxido nitroso causada pela alta temperatura de combustão de gás de síntese e/ou mistura de combustível alternativo.

Como é conhecido na técnica, as características desejadas para gás de síntese que deve ser usada em células combustíveis podem variar dependendo do tipo de célula combustível usado, como mostrado na Tabela 3 abaixo.

Tabela 3: Características gerais da célula combustível

"Variável em função da construção, geralmente <100 ppm bProjetado primeiramente para o uso com hidrogênio e oxigênio puro

Concentrações totais de CO + CO2 <50 ppm exigido. Célula particularmente sensíveis ao CO2 dServe principalmente como diluente; baixas concentrações preferido eIrrestrito dentro de valores típicos de gaseificação

fAltas concentrações no impacto da economia da pilha de combustível devido a diluição

Assim, em uma concretização em que a célula combustível é uma SOFC, o teor de HCl na no gás de síntese de saída deve ser inferior a 1 ppm, o teor de enxofre deverá ser inferior a 1 ppm e o teor de hidrocarbonetos deve ser inferior a 10%.

Em uma concretização em que a célula combustível é um MCFC, o teor de HCl no gás de síntese é inferior a 0,5 ppm, o teor de enxofre deverá ser inferior a 0,5 ppm e o teor de hidrocarbonetos deve ser inferior a .10%.

Para uma melhor compreensão da invenção descrita acima, os seguintes exemplos são apresentados. Será entendido que estes exemplos são destinados para a descrição ilustrativas das concretizações da invenção e não pretende limitar o escopo, de forma alguma, a aplicação da invenção.

EXEMPLOS

EXEMPLO 1: UM GCS PARA A PRODUÇÃO DE GÁS CONDICIONADO APROPRIADO PARA O USO EM MOTORES A GÁS

O seguinte exemplo descreve um GCS que é configurado para produzir o gás condicionado apropriado para o uso em motores a gás. O GCS compreende as seguintes operações do processo

Processos do Estágio Um:

1. Resfriamento Evaporativo (Resfriamento brusco)

2. Sistema de injeção a seco

3. Remoção da matéria particulada/metal pesado

4. Processamento do resíduo sólido em um condicionador a gás de resíduo sólido e em um GC de resíduo sólido associado

Processos do Estágio Dois:

5. PurificadordoHCl

6. Ventilados do gás do processo

7. Resfriador do gás

8. Polidor de mercúrio

9. Remoção do enxofre

O gás condicionado produzido pelas operações acima do 83

processo é armazenado e aquecido subseqüentemente antes do uso.

As operações acima do processo são mostradas na Figura 2 e descritas abaixo. Como pode ser visto na Figura 2 que o GCS emprega etapas convergentes do processo e compreendem um condicionador 4 do gás do conversor integrado com um condicionador 5 do gás de resíduo sólido, assim como um condicionador 265 de resíduo sólido. Gás de síntese em que sai do conversor 50 (gás de entrada) é resfriado usando um trocador de calor 210 de aproximadamente IOOO0C a aproximadamente 740°C antes da alimentação no GCS.

O gás da saída que resulta do processamento através do GCS contem menos do que 17 mg/Nm de matéria particulada, menos do que 5 ppm de HCl, e menos do que 10 ppm de H2S.

ESTÁGIO UM

Gás de saída particulado e de metal pesado (principalmente cinzas volantes com metais pesados) é como segue:

Vazão do gás do projeto - 9.500 NmTh

Carregamento da poeira - 7,4 g/Nm

Cádmio - 2,9 Nm3

Chumbo - 106,0 mg/Nm3

Mercúrio - 1,3 mg/Nm3

Especificações do gás de saída do Estágio Um garantidas: Matéria particulada ínfima - 11 mg/Nm (cerca de 99,9% de

remoção)

Cádmio - 15μg/Nm3 (cerca de 99,65% de

remoção)

Chumbo - 159 μg/Nm3 (cerca de 99,9% de

remoção)

Mercúrio - 190 μg/Nm3 (cerca de 90% de

remoção) (1) Resfriamento evaporativo 220

Após o resfriamento inicial no trocador de calor 210, os gás de síntese de entrada é também resfriado por resfriamento brusco a seco, em que efetivamente abaixa a temperatura do gás de síntese e impede a condensação.

Resfriamento evaporativo é realizado por uma torre de resfriamento evaporativo 220 (resfriamento brusco a seco) para levar a temperatura do gás de síntese a 260°C (faixa 150°C a 300°C). Isto é conseguido pela injeção direta da água no fluxo do gás em uma maneira controlada (saturação adiabática). Isto é um resfriamento brusco, e há controles para assegurar-se de que a água não esteja presente no gás de saída e na umidade relativa na temperatura do gás de saída realiza-se, conseqüentemente, abaixo de 100%.

(2) Sistema de Injeção a seco 271

Uma vez que o fluxo do gás sai da torre de resfriamento evaporativo 220, carbono ativado é injetado então diretamente dentro do fluxo do gás para remover os metais pesados do fluxo do gás. O carbono ativado é armazenado em um funil e injetado pneumaticamente no fluxo do gás. Injeção do carbono captura mais dos metais pesados e dos grânulos gastos do carbono são coletadas pelo saco de filtro 230 e reciclado de volta ao condicionador 265 de resíduo sólido para também uma recuperação de energia como descritas nas etapas seguintes. O carbono ativado é injetado no gás com suficiente tempo de residência de modo que as partículas finas do metal pesado (cádmio, chumbo, mercúrio) sejam fixadas na superfície do carbono ativado.

(3) Remoção da Matéria Particulada

A matéria particulada e o carbono ativado com metal pesado em sua superfície são removidos então do gás de síntese de entrada no saco de filtro 230 com uma eficiência extremamente elevada para fornecer um gás de saída que encontre limites de emissões dos metais do local e para proteger os subsistemas gasosos a jusante da remoção do contaminantes e os motores a gás que utilizarão o gás condicionado.

Procedimentos da remoção da matéria particulada como segue. No saco de filtro 230, uma torta de filtro é formada com matéria particulada nos filtros da tela. Esta torta de filtro melhora a eficiência da remoção da partícula da operação do saco de filtro 230. O saco de filtro 230 emprega bolsas de fibra de vidro alinhadas, bolsas de fibra de vidro desalinhadas, ou bolsas de basalto P84 e é operada em uma temperatura entre 200°C e 260°C. O saco de filtro é projetado assim para a eficiência da remoção de 99,9% da matéria particulada. Os metais pesados como o cádmio e o chumbo estão na forma particulada nesta temperatura e são coletados no saco de filtro com eficiência muito elevada de coleta. Um jato de pulso de nitrogênio é usado para limpar os sacos de filtro quando a queda de pressão através dos sacos aumenta a um determinado conjunto de limite. O nitrogênio é o gás de pulsação nesta concretização por razões da segurança, visto que o ar e o gás de síntese formam uma mistura explosiva.

O saco de filtro utiliza os filtros cilíndricos, que tipicamente não exigem nenhuma sustentação adicional. O próprio saco de filtro pode ser cilíndrico ou retangular.

A estrutura do parâmetro de operação evita qualquer condensação do vapor de água. Os reagentes especiais tais como o feldspato podem ser usados para absorver compostos do hidrocarboneto de alto peso molecular (alcatrão) a fim de proteger o saco de filtro. O gás que sai do Estágio Um de processamento é processado então com os processos do Estágio Dois.

(4) Processamento da matéria particulada em um condicionador de gás 265 de resíduo sólido e GC 5 de resíduo sólido associado

A quantidade de resíduo sólido contaminada com os metais pesados que sai do condicionador 4 do conversor de gás é grande e, é emitida conseqüentemente a um condicionador 265 de resíduo sólido para a conversão do resíduo sólido na escória. O gás criado no condicionador 265 de resíduo sólido é tratado então em um condicionador de gás 5 de resíduo sólido para a remoção dos metais pesados pelo resfriamento em um trocador de calor ar a gás indireto 270 e a remoção da matéria particulada e dos metais pesados em um pequeno filtro de ar 285. O filtro de ar pequeno 285 é dedicado a tratar o gás do condicionador 265 de resíduo sólido. Como mostrado na Figura 2, as etapas adicionais realizadas pelo condicionador de gás de resíduo sólido 5 incluem resfriar o gás também usando um resfriador 290 de gás, e removendo os metais pesados e a matéria particulada em um leito de carbono 295. O fluxo secundário processado do gás de síntese é desviado então de volta ao condicionador 4 do gás do conversor para alimentar de novo dentro do fluxo do gás de síntese de entrada antes de etapa 230 do filtro de ar.

A quantidade de resíduo sólido removida do pequeno saco 285 do condicionador de gás 5 de resíduo sólido é significativamente menor do que aquela removida do filtro de ar 230 no condicionador 4. do gás do conversor. O pequeno saco 285 atua como uma remoção para os metais pesados. A quantidade de metais pesados removidos fora do condicionador de gás 5 de resíduo sólido varia dependendo da composição de alimentação de MSW. Geralmente, somente uma remoção periódica for exigida quando o acúmulo dos metais pesados a um limite específico. Como uma alternativa à remoção do pequeno filtro de ar 285 à eliminação dos resíduos perigosos, o resíduo sólido do filtro de ar pequeno pode ser re-circulado de volta ao condicionador 265 de resíduo sólido para fundir.

Especificações de projetos para o filtro de ar 285 do condicionador de resíduo sólido:

Gás de entrada particulado e carregado de metais pesados (principalmente cinza volantes com metais pesados).

Projeto de Razão do fluxo de gás - 150 Nm3/h Cádmio 50 g/Nm3 -

Chumbo 440 mg/Nm3

Mercúrio 16,6 g/Nm3

Carregamento da poeira 175 mg/Nm

Saída garantida:

Matéria particulada - 10mg/Nm3 (99,99%de remoção)

Cádmio - 13μg/Nm3 (99,997% de remoção)

Chumbo - 166 μg/Nm3 (99,999% de remoção)

Mercúrio - 175 μg/Nm3 (99,9% de remoção)

Tanto o filtro de ar 230 do condicionador de gás do conversor quanto o filtro de ar 285 do condicionador de gás do resíduo sólido têm um sensor de poeira sobre a saída (retroalimentação direta ou monitorização) para notificar uma ruptura do filtro de ar. Se uma ruptura do filtro de ar ocorre, o sistema pode ser desligado para manutenção.

ESTÁGIO DOIS

(5) Remoção de HCl

Depois que o material particulado é removido do gás desíntese no condicionador de gás do conversor 4, um purificador 240 de HCl é usado para a remoção de HCl. O purificador de HCl 240 está situado a montante de um meio de movimentação de gás ou ventilador de gás de processo 245 para considerações metalúrgicas no ventilador. O purificador de HCl 240 pode incluir um trocador de calor associado 241 segundo as indicações da Figura 13. Como mostrado na Figura 13, o purificador de HCl 240 é uma torre recheada onde quase todo o HCl no vapor do gás reagirá com uma solução alcalina de recirculação, NaOH como mostrado. Um trocador de calor 241 regula a temperatura do sistema. A torre recheada igualmente fornece área de contato suficiente para resfriar o gás à aproximadamente 35°C. Um filtro de leito de carvão 242 é usado para separar contaminantes potenciais solúveis em água, como metais pesados, HCN, amônia, piche e semelhantes da solução líquida. O purificador de HCl 240 é projetado para a concentração da saída de HCl de 5 ppm. Isto reduz a emissão de HCl da exaustão do motor de uma aplicação a jusante até 2 ppm. Uma corrente de sangria de água residual é enviada a um tanque de armazenamento de água residual para eliminação. A Figura 14 mostra um sistema exemplar para coletar e armazenar água residual do GC S, no qual a água residual é coletada do purificador de HCl 240 e/ou outro processos a jusante de um depósito de esgoto 70 e, então, alimentada a um tanque de retenção de água residual 72. Uma bomba de água residual 74 é usada para transferir a água residual do tanque de retenção de água residual para o depósito de esgoto ou para um caminhão para o transporte.

Vazão de gás de projeto 9500 Nm3/h Entrada normal/Carregamento Max. de HCl no purificador 0,16%/0,29% Concentração da saída de HCl 5 ppm

A corrente de água no purificador de HCl 240 é analisada na partida para confirmar a eficiência da remoção do material particulado.

(6) Ventilador de Gás de Processo

Depois que o HCl é removido do gás de síntese de entrada, um ventilador de gás 245 é empregado neste momento para fornecer a força motriz para o gás durante todo o processo da saída do conversor 50 até os motores da aplicação a jusante. Ele está situado a montante do polidor de mercúrio 250 porque o polidor 250 tem uma melhor eficiência na remoção do mercúrio sob pressão. Isto também permite que o tamanho do recipiente do polidor de mercúrio seja reduzido.

O ventilador 245 é projetado usando todas as quedas de pressão de projeto do vaso a montante. Ele também é projetado para fornecer a pressão exigida para que as perdas de pressão dos equipamentos a jusante tenham uma pressão final de ~2,5psig (1723,7 kPa 89

man.) no tanque de armazenamento de gás (ou na "câmara de homogeneização").

(7) Resfriador de gás

Como o gás é pressurizado através do ventilador 245, sua temperatura aumenta até aproximadamente 11°C. Enquanto o gás de entrada passa através do resfriador de gás 246 a temperatura do gás de entrada é reduzida de volta a 35°C. Isto é exigido para a operação do sistema posterior de remoção de H2S 260. A temperatura máxima de projeto do sistema de H2S é 40°C.

(8) PoIidor de Mercúrio

Um filtro de leito de carvão 250 é usado como um dispositivo de polimento final para qualquer metal pesado restante na corrente de gás de síntese de entrada. A eficiência do leito de carbono é melhorada quando o sistema está sob pressão em vez do vácuo, está em temperatura mais baixa, o gás está saturado e o HCl é removido do gás de modo que não deteriore o carbono. Esta etapa adicional da remoção do metal também fornece a flexibilidade no controle de metais no sistema.

O desempenho do polidor de mercúrio é medido analisando-se o gás para o mercúrio. O monitoramento não precisa ser online e pode simplesmente envolver verificação periódica pela amostragem instantânea. As correções são feitas modificando a taxa de alimentação de carbono e monitorando a queda de pressão através do polidor 250, e analisando a eficiência do leito de carbono através da amostragem.

O filtro do leito de carbono é projetado para a eficiência da remoção do mercúrio de 99%.

Vazão de gás de projeto - 9500 Nm /h

Carregamento normal/máximo

de Mercúrio- - 190 μg/Nm3/l,3mg/Nm3

Vida do leito de carbono - 3-5 anos 90 Saída garantida do mercúrio do

leito de carbono - 19 μ^ηι3 (99%)

(9) Remoção do enxofre

Depois que os metais pesados adicionais são removidos no polidor de mercúrio 250, o enxofre no gás de entrada é removido usando um sistema de remoção de H2S 260. O sistema de remoção de H2S 260 é baseado nas limitações da emissão do SO2 delimitadas pelas diretrizes A7 do Ministério do Meio Ambiente, Ontário, Canadá. A eficiência da remoção de H2S será tal que o gás que sai do GCS e que está sendo queimado nos motores a gás produzirá emissão de SO2 abaixo de 15ppm. O sistema de remoção de H2S 260 é projetado para a concentração de saída de 20ppm H2S (saída do sistema de H2S). A Figura 15 mostra um diagrama esquemático exemplar de um sistema de remoção de H2S apropriado 260 e de componentes associados que utiliza a tecnologia Shell paques. Paques é um processo de duas etapas: (1) remoção de H2S do vapor do gás em um agente de contato de H2S 80, e (2) recuperação de enxofre. Este inclui um biorreator 82 para oxidação do sulfeto em enxofre elementar, filtração do enxofre, esterilização do enxofre e corrente de sangria para cumprir as exigências reguladoras.

O gás de entrada do filtro de leito de carbono 250 passa através de um agente de contato de H2S 80 onde o H2S é removido do gás de síntese pela recirculação de uma solução alcalina. O sulfeto que contém a solução do purificador é emitido para um biorreator 82 para regeneração da alcalinidade.

No biorreator, bactérias Thiobacillus convertem o sulfeto em enxofre elementar pela oxidação com ar. Um sistema de controle controla a vazão de ar no biorreator 82 para manter o inventário de enxofre no sistema. Uma corrente do biorreator 82 é filtrada em uma prensa de filtro. O filtrado da prensa de filtro é enviado de volta para o processo, uma corrente pequena deste filtrado é emitida como uma corrente de sangria de líquido.

Há duas fontes de descarga; uma descarga sólida - enxofre com 91

alguma biomassa e uma descarga líquida - água com sulfato, carbonato e alguma biomassa. Ambas as correntes são esterilizadas antes da eliminação final. Vazão do gás de projeto - 8500 Nm3/h Carregamento normal/máximo de H2S - 353 ppm/666 ppm Garantia de desempenho exigida após o sistema da remoção de H2S: Saída garantida de H2S para o sistema - 20ppm Armazenamento de gás e aquecimento de gás O gás de síntese limpo e resfriado da saída é transferido a um tanque de armazenamento do gás para o armazenamento. A finalidade do tanque de armazenamento do gás é homogeneizar sua composição (valor calorífico - LHV) e sua pressão.

Como o projeto do motor a gás exige que o gás de entrada seja de uma faixa específica de composição em uma umidade relativa específica, antes do uso, o gás pode ser passado através de um resfriador brusco para condensar a água do gás de síntese e sub-resfriar o gás de 35°C a 26°C. A água condensada da corrente de gás de entrada é removida por um separador gás/líquido. Isto assegura que o gás tenha uma umidade relativa de 80% uma vez reaquecido a 40°C (exigência do motor) após o armazenamento de gás antes da emissão aos motores. O GCS descrito acima tem as seguintes especificações:

Tabela 4: Especificações do GCS

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A composição do gás e a condição do gás de entrada alimentado ao GCS como descrito neste exemplo e o gás condicionado que resulta do processamento através do GCS estão mostrados na Tabela 5:

Tabela 5: Composição e condição do gás antes e depois do GCS

Composição do gás de síntese Unidade Entrada para GCS Saída do GCS CH4 ppm 215,00 242 CO % 15,10 17,00 CO2 % 7,82 8,80 COS ppm 21,00 0 H2 % 16,00 18,01 HCl ppm 1.780,00 5 H2O % 16,03 5,73 H2S ppm 666,00 10 N2 % 44,77 50,41 NH3 ppm 8,00 0 S2 ppm 2,00 0 S02 ppm 7,00 0 Particulados MG/Nm3 5.000,00 17

EXEMPLO 2: VISTA GERAL DE UM GCS QUE COMPREENDE ETAPAS CONVERGENTES DE PROCESSO

O seguinte exemplo fornece uma vista geral de um GCS que compreende etapas convergentes de processo segundo as indicações da Figura .9. Neste exemplo, o GCS compreende um condicionador 2 de gás do conversor e um condicionador 3 de gás de resíduo sólido em que uma corrente de gás secundária gerada em um condicionador de resíduo sólido 165 é processada em um condicionador 3 de gás de resíduo sólido e alimentada, então, ao condicionador 2 de gás do conversor. Neste exemplo, o gás de entrada já foi resfriado antes de entrar no GCS, por exemplo, em um recuperador.

Processos do estágio um

O carbono ativado 171 é injetado na corrente de gás de síntese de entrada e a matéria particulada e os metais pesados são removidos do gás de entrada usando a unidade 130 de remoção de partícula. A matéria particulada e o metal pesado removidos do gás de entrada são coletados e transferidos ao condicionador de resíduo sólido 165 onde são convertidos em 93

um resíduo sólido e uma corrente de gás secundária.

A corrente de gás secundária entra, então, em um trocador de calor de resíduo sólido 170 onde ela é resfriada. Em uma etapa subseqüente, o carbono ativado 172 é injetado na corrente de gás secundário e os metais pesados ou a matéria particulada na corrente de gás secundária são separados da corrente de gás secundária usando a unidade 185 de remoção de partícula. A corrente secundária de gás é dirigida, então, de volta ao condicionador 2 de gás do conversor onde ela entra e é combinada com a corrente de gás de entrada após a unidade 130 de remoção de partícula do condicionador 2 de gás do conversor.

Processos do estágio dois

Ainda em referência a Figura 9, uma vez que a matéria particulada e os metais pesados são removidos da corrente de gás de entrada, a corrente de gás de entrada combinada com a corrente de gás secundária do condicionador de gás de resido sólido 3 é dirigida, então, a um sistema 140 de remoção de HCl em que gases ácidos são separados do gás de entrada. O HCl está presente nos gás de síntese se a carga de alimentação carbonácea usada para gerar o gás de síntese no gaseificador de baixa temperatura inclui hidrocarbonetos clorados.

Na ordem para ajudar na transferência do gás de síntese de entrada do sistema 140 de remoção do HCl ao próximo processo do sistema, uma unidade de movimentação 145 de gás, tal como um ventilador ou a outra unidade apropriada são usadas. Neste exemplo, uma etapa seguinte opcional no GCS é remover os metais pesados em um polidor de metal pesado 150. Os metais pesados e a matéria particulada removidos nesta etapa, junto com aqueles removidos do fluxo de gás de síntese secundários no condicionador de gás 3 do resíduo de são enviados a uma operação de descarga controlada para a eliminação.

O processo seguinte como mostrado na Figura 9 é também 94

opcional e é remoção do enxofre 160 do gás de síntese de entrada. O ácido sulfurico está presente se a carga de alimentação carbonácea usada para gerar o gás de síntese no conversor é carvão com um índice de enxofre elevado. Enxofre que é removido é coletado e usado em aplicações comerciais. O gás de síntese da saída é alimentado a uma aplicação a jusante. O enxofre gerado desta etapa pode também ser processado para o uso em aplicações comerciais ou para a eliminação.

EXEMPLO 3: VISTA GERAL DE UM GCS PARA O CONDICIONAMENTO DE GÁS A ALTA TEMPERATURA Este exemplo descreve um GCS para o condicionamento do gás a alta temperatura e fornece um exemplo de uma seqüência de processo linear. Uma vista geral das etapas de processamento realizadas por este GCS é mostrado na Figura 3. Em aplicações da grande capacidade, a fim de melhorar a eficiência térmica total, o gás de síntese pode ser limpado em temperaturas tão elevadas quanto 760°C. O gás de síntese que sai do conversor 51 é resfriado a aproximadamente 760°C em um trocador de calor 310. Este gás de síntese resfriado (gás de síntese de entrada) então entra no GCS 6. Os metais pesados e a matéria particulada são removidos então do gás de síntese de entrada em um separador de ciclone ou em um filtro 330 (processo do Estágio Um). Os seguintes processos do Estágio Dois são então realizados. Um leito protetor do cloreto 340 (Nahcolite) é usado para remover o HCl, seguido pela remoção 360 de H2S por sorventes. Finalmente, um filtro cerâmico 362 é usado para remover todas as partículas no gás de síntese de entrada quente, antes do armazenamento do gás de síntese condicionado.

O GCS de acordo com este exemplo gera quantidades mínimas de resíduo líquido (possivelmente pelo menos dos exemplos como descrito nos exemplos 1 e 3 a 7) mas pode aumentar a quantidade de resíduo sólido descartado, mesmo se os sorventes usados para a remoção do gás ácido são regenerados. EXEMPLO 4: VISTA GERAL DE UM GCS EM QUE NÃO HÁ NENHUMA ETAPA DE INJEÇÃO DE CARBONO ATIVADO

Este exemplo descreve uma vista geral das etapas de processamento realizadas por um GCS como mostrado na Figura 4, em que nenhum carbono ativado é injetado no sistema. Este exemplo incorpora uma seqüência de processo convergente.

O gás de entrada de um conversor 52 é resfriado com um trocador de calor 410 e entra então em um condicionador 8 do gás do conversor, onde a matéria particulada é removida do vapor do gás da entrada usando um saco de filtro 430. A matéria particulada coletada do saco de filtro 430 é enviada a um condicionador de resíduo sólido 465 para produzir um fluxo secundário do gás e um resíduo sólido. O fluxo secundário do gás é processado então em um condicionador de gás 7. de resíduo sólido. O condicionador de gás 7 de resíduo sólido realiza na etapa de processamento do Estágio Um de resfriamento do fluxo secundário do gás em um trocador de calor indireto 470 do ar-a-gás e de remover a matéria particulada do fluxo secundário do gás em um saco de filtro 485. Etapas opcionais incluem resfriamento do gás 490 e a remoção dos metais pesados e da matéria particulada em um leito de carvão 495. O fluxo de gás secundário é alimentado então de volta ao condicionador 8 do gás do conversor antes do saco filtro 430 e então de fluir através do saco de filtro 430. O gás de entrada é processado então nas etapas de processamento do Estágio Dois da remoção do gás ácido em um purificador 440 de HCl, seguida pela remoção dos metais pesados e da matéria particulada em um polidor 450 de mercúrio e na remoção do enxofre em um purificador 460 de H2S.

As distinções entre o GCS mostrado no Exemplo Ieo GCS descrito neste exemplo incluem:

• Uma parte significativa dos metais pesados passa através do saco de 96

filtro 430 e é absorvida parcialmente nos fluxos líquidos nos subsistemas subseqüentes, e capturada eventualmente no leito de carvão 450. O carregamento do metal pesado nos fluxos aquosos é maior do que aquele observado para o GCS descrito no Exemplo 1.

· O carregamento da matéria particulada diminui antes do saco de filtro 430

• A quantidade de sólidos (cinza) do saco de filtro 430 é menor do que no GCS descrito no exemplo 1.

A corrente líquida (água residuais) que resulta deste GCS descrito neste Exemplo tem mais contaminantes tais como metais pesados em comparação ao GCS descrito no Exemplo 1, assim aumentando a possibilidade desta corrente líquida ou água residual possa ser classificada como resíduos perigosos e podem exigir o uso de um filtro do carbono na água residuais, que pode aumentar o custo do sistema. Neste exemplo, o tempo de vida de leito de carvão a jusante pode ser encurtado devido a um carregamento mais elevado do metal pesado, e mais carbono gasto será gerado, que será classificado também em resíduos perigosos se nenhuma regeneração é requerida.

EXEMPLO 5: VISTA GERAL DE UM GCS EM QUE UMA PARCELA DO GÁS DE SÍNTESE RESFRIADO É RECICLADO

Uma vista geral das etapas de processamento realizado por um GCS em que algum do gás resfriado processado através do GCS é reciclado através do sistema é mostrado na Figura 5. Este GCS fornece um exemplo de uma seqüência de processo linear. Processo do Estágio Um

O gás de entrada é um gás de síntese que sai do conversor 53 e é resfriado em um trocador de calor 510. Este gás de entrada entra no GCS 10 e é resfriado então em uma torre de resfriamento brusco a seco 520 como descrito no Exemplo 1. Carbono 571 é injetado dentro do fluxo de entrada do gás de síntese, e o metal pesado e a matéria particulada são removidos em um filtro de ar de filtro 530. O gás de síntese que sai do saco de filtro 530 é separado em dois fluxos. Em um fluxo, até 30% do gás de síntese reciclado de volta à saída do recuperador 510 (antes de resfriamento brusco a seco 520) pelo uso de um ventilador 545. Neste exemplo, o custo e o tamanho da torre de resfriamento brusco a seco elevam-se e a quantidade de água consumida pode ser minimizada. No outro fluxo, os gás de síntese que sai do saco de filtro 530 é processado com os processo do Estágio Dois em que o HCl é removido em um purificador 540 do HCl, seguido pela remoção do metal pesado e da matéria particulada em um leito de carvão 550 e finalmente a remoção 560 de H2S.

Neste exemplo, menos resíduo líquido é gerado do que no GCS descrito no Exemplo 1, e a quantidade de resíduo sólido gerada é aproximadamente a mesma que aquela gerada no Exemplo 1.

EXEMPLO 6: VISTA GERAL DE UM GCS EM QUE A MATÉRIA PARTICULADA É REMOVIDA DO GÁS DE SÍNTESE DE ENTRADA EM ALTA TEMPERATURA

Um exemplo de um GCS em que a matéria particulada é removida do gás de entrada em um processo de alta temperatura do Estágio Um é mostrado na Figura 6 e difere do GCS descrito no Exemplo 1 em que um filtro de alta temperatura (separador de partícula) 605, tal como, um ciclone, é usado para remover as partículas grossas do gás de síntese. Isto reduz significativamente o carregamento da matéria particulada no gás de síntese antes do saco de filtro 630. As partículas finas restantes são coletadas pelo saco de filtro 630. Neste exemplo, o fluxo secundário do gás processado através do condicionador de gás 9 de resíduo sólido é alimentado de volta ao condicionador 12 do gás do conversor antes do trocador de calor 610.

Neste exemplo, o gás de síntese de entrada de um conversor 54 é processado para remover a matéria particulada em alta temperatura (processo do Estágio Um) em um filtro de ciclone 605. Gás de síntese do filtro de ciclone 605 pode tanto ser processado no Estágio Um processa de resfriamento em um trocador de calor 610 e de remoção da matéria particulada e dos metais pesados em um filtro de ar de filtro 630, e processado então com os processos do Estágio

Dois, ou o gás de síntese do filtro de ciclone 605 podem ser alimentados diretamente ao processo de Estágio Dois de remoção de HCl 640. A remoção do metal pesado e partícula em um leito de carvão 650 e remoção 660 de H2S, antes do armazenamento de gás. Neste exemplo, o fluxo residual gerado do purificador 640 de HCl é tratado pela filtração através de um leito de carvão 642 para remover os metais pesados e a matéria particulada.

A matéria particulada ou a cinza do saco de filtro 630 do condicionador 12 do gás do conversor, são aquecida no condicionador 665 de resíduo sólido para produzir um material sólido e um fluxo secundário do gás. O fluxo secundário do gás é processado através das etapas de processamento do Estágio Um que incluem resfriamento em um trocador de calor indireto 670 do ar-a-gás, seguido pela remoção da matéria particulada e dos metais pesados em um saco de filtro 685. Etapas opcionais adicionais incluem resfriamento do fluxo secundário do gás em um resfriador 690 e remoção dos metais pesados e da matéria particulada em um leito de carvão 695. O fluxo secundário do gás é alimentado então de volta ao condicionador 12 do gás do conversor antes da resfriamento do gás no trocador de calor 610.

Neste exemplo as quantidades de tanto o fluxo residual líquido e do descarte do resíduo sólido não são significativamente diferentes daquela do GCS descrito no Exemplo 1. Entretanto, o tempo de vida do filtro de ar de filtro é prolongado

EXEMPLO 7: VISTA GERAL DE UM GCS QUE NÃO INCLUI UM FILTRO DE AR DE FILTRO PARA A REMOÇÃO DA MATÉRIA PARTICULADA

Um exemplo de um GCS em que a matéria particulada é removida do vapor do gás de entrada usando uma unidade da remoção da partícula à exceção de um filtro de ar é descrito como segue e mostrado na Figura 7. Este GCS fornece um exemplo de uma seqüência de processo linear. Como mostrado na Figura 7, o gás de entrada é produzido em um conversor 55 e resfriado em um trocador de calor 710. O gás de entrada então entra no GCS 14. Neste exemplo, um saco de filtro não é incorporado no Estágio Um do processo do GCS, mas um filtro de alta temperatura 705 (ciclônico ou cerâmico) é empregado para remover uma parcela ou a maioria das partículas relativa antes que o gás de síntese seja processado com os processos do Estágio Dois em que incluem resfriamento a úmido em um purificador 740 de água. Os contaminantes que podem incluir a matéria particulada, NH3, HCN, HCl, alcatrão e metais são absorvidos no líquido e tratados em uma instalação de tratamento de água residual. Após a entrada o gás é processado através de um purificador de água 740, o enxofre é removido em um sistema de remoção de H2S 760 e os metais pesados e a matéria particulada são removidos em um polidor de mercúrio 750.

Neste exemplo, as grandes quantidades de resíduo líquido que contêm os contaminantes observados acima serão gerados e estas quantidades de resíduo líquido exigirão o estrito tratamento antes da eliminação. O resíduo sólido (cinza separada) pode conter metais pesados produtos orgânicos e a outra espécie inorgânica e será classificado assim como resíduos perigosos, que exigirão os procedimentos apropriados de eliminação. Como um processo opcional, se o resíduo sólido é alimentado de volta a um condicionador de resíduo sólido, o resíduo sólido exigirá primeiramente a retirada da água e a secagem, em que adicionará ao custo da operação do GCS.

EXEMPLO 8: VISTA GERAL DE UM GCS EM QUE O GÁS CONDICIONADO NÃO É USADO PARA A GERAÇÃO DE ENERGIA EM APLICAÇÕES A JUSANTE

Figura 8 descreve um exemplo de um GCS em que o gás de 100

saída não é usado para a geração de energia em uma aplicação a jusante. O GCS 16 neste exemplo fornece o roteamento do gás de entrada com um processo do Estágio Um em que os metais pesados e a matéria particulada são removidos do gás de síntese de entrada em um filtro de ciclone 830, seguido 5 pelas subseqüente etapas de processamento do Estágio Dois usando: um purificador de Venturi 842, um purificador impinjet 844, um condensador, um filtro de ar 830, um orifício e então em um mecanismo da exaustão. O GCS descrito aqui fornece um exemplo de um processo linear.

EXEMPLO 9: UMA INSTALAÇÃO DE GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUO SÓLIDO MUNICIPAL COMPREENDENDO UM GCS

O GCS pode ser integrado com um sistema da gaseificação a plasma e/ou aplicações a jusante. Figura 10 descreve um diagrama de fluxo do processo da vista geral da instalação de gaseificação de resíduo sólido municipal que compreende um GCS em que é integrado com uma aplicação a jusante que envolve motores a gás. Neste exemplo, o condicionador de gás de resíduo sólido 11 compreende um resfriador 1090 do gás e um leito de carbono ativado 1095 após o saco de filtro 1085, e alimenta de volta no conversor do condicionador de gás 18 antes do saco de filtrol030.

Neste exemplo, e em referência ao GCS mostrado na Figura 10, o gás de entrada do conversor 56 do sistema de gaseificação a plasma é resfriado em um recuperador 1010 e processado então através de um condicionador 18 do gás do conversor no processo do Estágio Um de resfriamento adicional em um processo de resfriamento brusco a seco 1020, a adição do carbono ativado 1071 ao vapor do gás de entrada e a remoção da matéria particulada e dos metais pesados em um saco de filtro 1030. O gás de entrada é processado então com os processos do Estágio Dois que incluem a remoção do HCl em um purificador de HCl 1040, remoção dos metais pesados e da matéria particulada em um polidor de mercúrio 1050 e a remoção de H2S em um sistema de remoção de H2S 1060. O material coletado no saco de filtro 1030 do condicionador 18 do gás do conversor é enviado ao condicionador 1065 do resíduo sólido onde é convertido a um resíduo sólido e a um fluxo secundário de gás. O fluxo secundário do gás gerado no condicionador 1065 do resíduo sólido é processado em um condicionador de gás 11 de resíduo sólido, através do processo de Estágio Um de resfriamento em um trocador de calor indireto 1070 do ar-a-gás, remoção da matéria particulada em um saco de filtro 1085, seguida pelo resfriamento em um resfriador de gás 1090 e pela remoção adicional do metal pesado e da matéria particulada em um leito de carvão ativado 1095. O fluxo secundário do gás é alimentado então no condicionador 18 do gás do conversor onde é combinado com o vapor do gás de entrada antes da entrada do vapor do gás de entrada no saco de filtro 1030 do condicionador 18 do gás do conversor. O vapor do gás de entrada é processado então através do Estágio Um restante e das etapas de processamento do Estágio Dois do condicionador 18 do gás do conversor.

Os detalhes adicionais do processo são descritos como segue:

VISTA GERAL DO PROCESSO

O gás de síntese bruto que sai conversor 56 e passa através de um recuperador 1010. O recuperador 1010 resfria o gás e o calor sensível é usado para pré-aquecer o ar do processo que é introduzido no conversor 56. O gás de síntese resfriado flui então em um GCS, onde os gás de síntese é também resfriado e limpado de partículas, metais e de gases ácidos seqüencialmente. O GCS neste exemplo compreende um condicionador 18 do gás do conversor e um condicionador de gás 11. de resíduo de sólido. O gás de síntese limpado e condicionado (gás de saída, com umidade desejada) é armazenado no tanque de armazenamento 1062 do gás de síntese antes de ser alimentada em motores a gás 1063, de que a eletricidade é gerada. As funções de componentes principais (equipamento) no sistema são ilustradas nas seguintes seções (veja a tabela 6), seguindo a seqüência que o gás de síntese é processado. A figura do equipamento e o diagrama do processo da instalação de gaseificação de MSW são apresentados nas Figuras 16 e 10, respectivamente.

Tabela 6: Função Principal do Subsistema

RECUPERADOR

A fim de recuperar o calor sensível do gás de síntese, o gás de síntese bruto que sai da câmara de refino é resfriado pelo ar usando um trocador de calor do tipo tubo-escudo, chamado de um recuperador 1010. O gás de síntese flui através do lado do tubo e o ar passa através do lado do escudo. A temperatura do gás de síntese é reduzida de IOOO0C a 738°C enquanto aumentando a temperatura do ar do ambiente a 600°C. O gás de síntese de entrada então entra no condicionador 18 do gás do conversor.

RESFRIADOR EVAPORATIVO (PROCESSO DOESTÁGIO UM)

O resfriador evaporativo realiza a primeira etapa do condicionador 18 do gás do conversor. O resfriador evaporativo 1020 deixa cair a temperatura de Gás de síntese a 250°C através da injeção direta da água em uma maneira controlada (saturação adiabática). Este processo é também chamado resfriamento brusco a seco em que não existe nenhum líquido presente no resfriamento. A água é atomizada e vaporizada concorrentemente dentro do vapor de gás de síntese. Quando a água é evaporada, absorve o calor sensível do gás de síntese e diminui a temperatura do gás de síntese a aproximadamente 25O0C antes que seja alimentado a saco.

SISTEMA DE Injeção a seco (PROCESSO DO ESTÁGIO UM)

O sistema de injeção a seco 1071 injeta carvão ativado no fluxo do gás de síntese de entrada. O carvão ativado tem uma porosidade muito elevada, uma característica que seja conducente à absorção de superfície de espécie molecular maior, tal como, mercúrio e a dioxina. O carvão ativado, armazenado em um funil, é injetado pneumaticamente no vapor do gás de entrada e capturado no saco de filtro 1030. Desta maneira, os metais e outros contaminantes são separados do fluxo do gás. Alternativamente outros materiais, tais como o feldspato, cal e outros sorventes podem ser injetados no vapor de gás para controlar e para capturar metais pesados e alcatrão encontrados na corrente de gás de síntese de entrada sem obstruí-lo..

SACO DE FILTRO (PROCESSO DO ESTÁGIO UM)

A matéria particulada e o carvão ativado com metal pesado em sua superfície são removidos do Gás de síntese no saco de filtro 1030. No saco de filtro 1030, uma torta de filtro é formada com matéria particulada. Esta torta de filtro realça a eficiência de remoção de partícula do saco de filtro. Os metais pesados como o cádmio e chumbo estão na forma particulada nesta temperatura e são coletados também no saco de filtro com eficiência de coleta muito elevada. Quando a queda de pressão através do saco de filtro .1030 aumenta a um determinado limite do conjunto, os jatos de pulsos de nitrogênio são usados para limpar os sacos de filtro. Os sólidos que caem da superfície exterior dos sacos de filtro são coletados no funil inferior e enviados ao condicionador 1065 do resíduo sólido para uma conversão ou 104

uma eliminação adicional (veja a etapa do condicionador do gás do resíduo sólido abaixo).

PURIFICADOR DO HCL (PROCESSO DO ESTÁGIO DOIS)

O gás de síntese de entrada que sai do saco 1030 (partícula livre) são purificados em um purificador de HCl 1040 em uma torre para remover o HCl no vapor do gás por uma solução alcalina. Dentro do purificador 1040, há bastante área de contato para resfriar para baixo o gás a 35°C. A concentração de saída do HCl alcança o nível de 5 ppm. Um fluxo de água residual é enviado a um tanque de armazenamento da água residual para a eliminação.

VENTILADOR DE GÁS DE SÍNTESE (PROCESSO DO ESTÁGIO DOIS)

Um ventilador de gás 1045 do gás é exigido neste momento para fornecer a força motriz para o gás durante todo o processo da saída do conversor 56 até os motores 1063. E localizado a montante do polidor de mercúrio 1050 porque o polidor tem uma melhor eficiência de remoção de mercúrio sob a pressão. O ventilador 1045 é projetado usando todas a queda de pressão projeto da recipiente a montante. E projetado também para fornecer a pressão exigida para que as perdas de pressão a jusante do equipamento tenham uma pressão final de -2,1 a 3.0 psig (14,5 a 20,7 kPa man.) no tanque de armazenamento de gás 1062.

FILTRO DE LEITO DE CARBONO (PROCESSO DO ESTÁGIO DOIS)

A pressão do gás de síntese é impulsionada por um ventilador 1045 e também resfriada por um trocador de calor resfriado a água 1046 antes do filtro de leito de carbono 1050 que é usado como um dispositivo de polimento final para metal pesado no fluxo do gás. E também capaz de absorver outros contaminantes orgânicos, tais como, dioxina do vapor do gás se presente. O filtro de leito de carbono 1050 é projetado para uma eficiência de remoção do mercúrio sobre 99,0%.

SISTEMA DE REMOÇÃO DE H2S (PROCESSO DO ESTÁGIO DOIS)

Depois que o vapor do gás de entrada passa através do filtro de leito de carbono, a remoção de H2S 1060 é realizada usando a tecnologia biológica de Shell Paques. Os gás de síntese de entrada do filtro de leito de carbono 1050 passam através de um purificador onde H2S é removido do gás de síntese pela re- circulação de uma solução alcalina. Então, o sulfeto que contem a solução do purificador é enviado então ao biorreator para a regeneração da alcalinidade. A recuperação do enxofre ocorre no biorreator para a oxidação do sulfeto em enxofre elementar, seguida pela filtração do enxofre, da esterilização do enxofre e da descarga do fluxo para cumprir os requerimentos de regulação. O sistema 1060 de remoção de H2S é projetado para 20 ppm de concentração da saída de H2S. Uma vez que o gás de entrada sai do sistema de remoção de H2S 1060 é dirigido então a um sistema de regulação do gás de síntese que compreende entre outros componentes um resfriador, um separador gás/líquido e câmara de homogeneização.

CONDICIONADOR DE GÁS DO RESÍDUO SÓLIDO (PROCESSO DO ESTÁGIO UM)

O material capturado no saco de filtro 1030 do condicionador de gás do conversor (que pode conter o carbono ativado e metais) é removido periodicamente pelo nitrogênio e transportado ao condicionador 1065 de resíduo sólido, onde o material é vitrificado O fluxo secundário do gás que sai do condicionador 1065 de resíduo sólido entra em um condicionador de gás 11 de resíduo sólido onde é resfriado em um resfriador de gás 1070. O fluxo secundário do gás é dirigido então através do saco de filtro 1085 do condicionador do gás de resíduo sólido para remover as partículas e resfriar então por um trocador de calor .1090 antes de entrar em um leito de carvão ativado 1095 onde os metais pesados 106

são removidos. O saco de filtro 1085 do condicionador de gás 11 do resíduo sólido é também removido periodicamente baseado na queda de pressão através do sistema. O resíduo sólido coletado no saco de filtro 1085 do condicionador de gás do resíduo sólido é disposto por meios apropriados. O gás combustível (fluxo secundário do gás) que sai do condicionador de gás 11 do resíduo sólido é enviado de volta ao condicionador 18 do gás do conversor para utilizar inteiramente a energia recuperada.

SISTEMA DE REGULAÇÃO DO GÁS DE SÍNTESE

O gás de saída que sai do GCS é armazenado em um sistema e regulação 1062 do gás de síntese antes do uso como um combustível para motores a gás. O projeto do motor a gás exige que o gás de síntese seja de uma faixa específica da composição em uma umidade relativa especifica. Conseqüentemente, uma vez que o gás de síntese limpo saia do purificador de H2S 1060, ele é sub-resfriado de 35°C a 26°C usando um resfriador. Isto condensa alguma água fora do fluxo do gás. Esta água é removida por um separador gás/líquido. Isto assegura de que o gás tenha uma umidade relativa de 80% reaquecido uma vez a 40°C (exigência do motor) após o armazenamento de gás antes da emissão aos motores nas circunstâncias onde o gás da saída é usado para força de um motor. O gás limpo e resfriado entra na câmara de homogeneização projetada para segurar aproximadamente 2 minutos da saída das operações de processamento, assim misturando todas as variações na "dosagem" do gás, para conseguir uma qualidade altamente consistente do gás (um gás regulado) que flui aos motores. A câmara de homogeneização é operada em 2,2 a 3.0 psig (15,2 kPa a 20,7 kPa man.) para encontrar especificações do combustível do motor a gás. Uma vez que o gás regulado sai da câmara de homogeneização é aquecido à exigência do motor e dirigido aos motores a gás 1063. MOTORES A GÁS

Cinco conjuntos de motor a gás GE Jenbacher são usados para produzir eletricidade baseada na escala da planta. O motor a gás Jenbacher é um tipo de motor alternativo. É capaz de queimar gás de valor calorífico baixo ou médio com eficiência elevada e baixas emissões. Cada motor a gás tem uma capacidade de 1,0 MW. Assim, a capacidade total de geração de eletricidade é de 5 MW. Entretanto, devido ao valor calorífico relativamente baixo do gás (em comparação com combustíveis tais como o gás natural) os motores foram reduzidos na especificação para operar em torno de 700 kW em seu ponto de funcionamento mais eficiente.

CHAMINÉ DE QUEIMA

Uma chaminé de queima encerrada será usada para queimar o gás durante as fases de partida, parada programada e estabilização do processo. Uma vez que o processo foi estabilizado a chaminé de queima será usada para finalidades de emergência somente. A chaminé de queima deve conseguir a eficiência de destruição de 99,99%.

EXEMPLO 10: UMA INSTALAÇÃO DE GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUO SÓLIDO MUNICIPAL COMPREENDENDO UM GCS

Figura 11 descreve um exemplo de uma instalação de gaseificação de resíduo sólido municipal que compreende um GCS similar àquele descrito no Exemplo 9, com exceção do fluxo secundário do gás gerado no condicionador 1065 de resíduo sólido ser processado em um condicionador de gás 13 de resíduo sólido e alimentado no condicionador 20 do gás do conversor após a etapa da separação do Estágio Um de remover a matéria particulada e os metais pesados no saco de filtro 1030 do condicionador 20 do gás do conversor, e é processado então através do Estágio Dois do condicionador 20 do gás do conversor.

EXEMPLO 11: VISTA GERAL DE UM GCS EM QUE UM PURIFICADOR a seco E UM SACO DE FILTRO SÃO USADOS PARA REMOVER A MATÉRIA PARTICULADA

A seguinte descrição de um sistema de condicionamento do gás exemplificativo como mostrado na Figura 17, em que um purificador a seco e um saco de filtro são usados para remover a matéria particulada do gás de entrada.

Como mostrado na Figura 17, o gás de entrada do conversor é resfriado primeiramente em um trocador de calor 1710 antes de entrar no GCS. O GCS neste exemplo inclui o equipamento necessário para a injeção a seco, carbono ativado e bicarbonato de sódio no duto e no saco de filtro 1730. O gás de entrada após purificação a seco 1715 (processo do Estágio Um) e remoção da matéria particulada em um saco de filtro 1730 (processo do Estágio Um) é enviado ao purificador a úmido 1740 (processo do Estágio Dois) principalmente em uma torre seguida por uma câmara de fluxo transversal 1760 como ilustrado na figura 17.

No sistema de purificação a seco 1715, um reagente contendo bicarbonato de sódio e carvão ativado, seco, pulverizado, é armazenado em descarregadores de saco de carga. Uma quantidade regulada deste reagente é injetada no duto através de um sistema do transporte pneumático a montante do filtro de ar de filtro 1730. O carbono ativado absorve os metais pesados no vapor do gás de entrada, e é realizado com outras partículas ao saco de filtro 1715. As partículas são coletadas ao exterior dos sacos de filtro e a torta de poeira resultante filtra o vapor do gás da entrada. O gás de entrada que sai de cada compartimento do filtro da tela também é limpo e sub-resfriado em um purificador de leito empacotado (absorvente de purificação úmido 1740), em que o HCl é removido do gás de entrada, e em uma câmara de fluxo transversal 1760, em que H2S é removido do gás de entrada.

Requerimentos Funcionais e Técnicos do equipamento

Os requerimentos funcionais e técnicos do equipamento descrito acima são como segue:

Reator de Resfriamento (absorvente de pulverizador a seco)

O reator de resfriamento ou purificador a seco 1715 opera sobre um arranjo de fluxo contra corrente; o gás de síntese quente é arrefecido pela solução alcalina resfriada do tanque de oxidação de solução da torre de empacotamento. No reator de resfriamento 1715 algum do HCl presente no gás de entrada é absorvido na solução alcalina e o sal é precipitado que é removido no filtro de ar de filtro 1730.

Reagente e Adição de Carbono Ativado

O reagente e o carbono ativado são adicionados ao vapor do gás de entrada dos silos aéreos. Um alimentador de parafuso e o alimentador giratório alimentam este material em um duto de mistura para misturar (reação com o gás de entrada) antes que alcance o filtro de ar 1730.

Filtro de ar

Dois filtros de ar 1730 cada um com 60% de capacidade com .3:1 à relação de pano a ar são usados para evitar qualquer interrupção indesejada. Durante uma manutenção de um dos sacos o outro saco pode tomar a carga com a razão de pano a ar maior sem prejudicar s bolsas e diminuição da produção da instalação. Cada saco de filtro tem válvulas de isolamento para o isolamento durante a manutenção.

Um sistema de aquecimento é fornecido para manter todo o tempo a temperatura do funil do saco de filtro e da parte inferior acima do ponto de condensação do gás. A isolação apropriada é fornecida para não assegurar nenhuma perda de calor da radiação.

Os filtros de ar de filtro 1730 são limpos intermitentemente baseados na queda de pressão através do filtro com nitrogênio (saco de filtro tipo do jato de pulso). Torre de enchimento (absorvente)

O gás do filtro de ar 1730 é absorvido em um absorvente de leito de enchimento de fluxo corrente ou no absorvente de purificação úmido1740. O absorvente de leito de enchimento 1740 fornece bastante área e tempo de contato para a transferência térmica e transferência maciça. Uma 110

solução alcalina de carbonato de sódio com faixa de pH 8,5 a 9,5 é re- circulada para purificar gases ácidos.

Câmara do fluxo transversal

O dióxido de carbono no vapor do gás de entrada é ácido e tem a afinidade à solução alcalina em um pH mais elevado (11,2 -11,8), porém H2S não pode ser absorvido com eficiência mais elevada em pH baixo. Para balançar entre a absorção de H2S e o consumo do carbonato de sódio, o conceito de uma câmara de fluxo transversal 1760 é adotado. Na câmara de fluxo transversal 1760 uma soluço de carbonato de sódio com pH elevado é pulverizada no fluxo transversal padrão com o gás de entrada para reduzir o tempo de contato e, portanto diminuição da reação com CO2.

A solução de carbonato de sódio é preparada em um tanque da preparação batelada onde o carbonato de sódio é misturado com água na relação apropriada para fazer uma solução não saturada de carbonato de sódio. Esta solução é fornecida a um tanque de alimentação de pH elevado em que forneça a solução para a câmara de fluxo transversal.

Trocador de Calor

Dois trocadores de calor um com 6.0 MBTU/h (como água de resfriamento como um meio de resfriamento) e outro com 2 MBTU/h (com água sub-resfriada como um meio de resfriamento, quando for verão) remove o calor das soluções re-circulantes.

Tanque de Oxidação

Purificação do sulfeto de hidrogênio com carbonato de sódio produz sulfetos de sódio; este sulfeto é convertido em uma forma mais estável como o sulfato pela oxidação com ar em um tanque de oxidação em separado 1750. O carbono ativado é adicionado como catalisador para esta reação.

Em termos de resíduos líquidos e resíduos sólidos descartados, o GCS descrito no Exemplo 11 pode ter uma descarga de resíduo sólido e resíduo líquido ligeiramente mais elevado comparado à concretização descrita no Exemplo 1.

EXEMPLO 12: CONTROLE DE PROCESSO DE NÍVEL ELEVADO DE UMA PLANTA DE REFUGO SÓLIDO MUNICIPAL (MSW) QUE COMPREENDE UM GCS

Este exemplo fornece uma descrição de nível elevado de uma estratégia de controle para uma planta de MSW que compreende um GCS. O controle do processo de nível elevado inclui o controle dos componentes do GCS. Um enfoque de 2 fases é usado no que diz respeito ao desenvolvimento e à execução da estratégia de controle do processo para uma planta de gaseificação de plasma de MSW:

Fase 1: Operação durante a partida e comissionamento Para partida e comissionamento, uma estratégia de controle simples frente para trás (ou acionado por suprimento) é usada onde o conversor é operado a uma taxa de alimentação fixa de MSW e as variações do processo são absorvidas pelo equipamento a jusante (motores/geradores e chama). A planta é operada com um amortecedor pequeno de produção de gás em excesso, exigindo uma chama contínua pequena. A produção do gás além desta quantidade normal aumenta a quantidade queimada e a produção deficiente de gás entra primeiramente neste amortecedor, mas pode eventualmente exigir que a potência do gerador seja reduzida (geradores podem ser operados de 50 - 100% da potência através de um ponto ajustado de energia ajustável).

Os benefícios deste esquema de controle são: E menos complexo. Melhora a habilidade à partida e comissionamento da planta e, então, faz uso dos dados de funcionamento para executar um controle mais sofisticado. Ele desacopla a parte posterior da parte dianteira de modo que os problemas com uma seção da planta são menos prováveis de entrar em cascata com o resto da planta. Isto aumenta o tempo de operação e melhora a habilidade de pesquisar defeitos e aperfeiçoar cada parte do processo. A chama contínua pequena elimina o risco de grande chama visível na chaminé de chama que pode ocorrer se a chama for operada no modo parar/partir.

Fase 2: Estratégia de funcionamento a longo prazo A estratégia de controle a longo prazo para a planta de MSW é conseguir controle de trás para frente (ou controle demanda-acionado) onde os motores a gás/geradores na parte posterior do sistema conduzem o processo. Os motores a gás consomem um determinado volume/h de combustível dependendo do índice de energia do gás combustível e da potência elétrica sendo gerada. Conseqüentemente o objetivo de nível elevado do sistema de controle é assegurar que alimentação adequada de MSW/HCF entre no sistema e seja convertida ao gás de índice de energia adequado para funcionar os geradores na plena capacidade todas as vezes, enquanto precisamente combina a produção de gás com o consumo de gás tal que a queima de gás seja eliminada e a energia elétrica produzida por tonelada de MSW consumido seja aperfeiçoada.

Um diagrama esquemático de controle de processo de nível alto para a operação da Fase 2 é mostrado na Figura 18. A operação da Fase 1 é um subconjunto do diagrama esquemático de controle mostrado. Operação da fase 1 - Objetivos Principais do Controle do

Processo:

a) Estabilizar a pressão no tanque de armazenagem de gás de

síntese.

b) Estabilizar a composição do gás de síntese que está sendo

gerado.

c) Controlar a altura da pilha de material na câmara principal

do conversor.

d) Estabilizar temperaturas na câmara principal do conversor.

e) Controlar temperaturas na câmara de refino do conversor. f) Controlar a pressão do processo do conversor.

Descrição de cada objetivo

a) Estabilizar a pressão no tanque de armazenagem de gás de síntese.

Os motores a gás GE/Jenbacher são intolerantes a mudanças na pressão da alimentação. As especificações são como segue: pressão mínima = 150 mbar (2,18 psig); pressão máxima = 200 mbar (2,90 psig); flutuação permitida da pressão de gás combustível = +/- 10% (+/- 17,5 mbar, +/- 0,25 psi); taxa máxima de flutuação da pressão de gás =10 mbar/segundo (0,145 psi/s). Os motores têm um regulador da entrada que pode segurar distúrbios pequenos na pressão da alimentação, e a retenção na tubulação e câmara de homogeneização de gás age de certa forma para amenizar estas mudanças, mas permanece por necessidade o laço de controle de atuação mais rápida no conversor.

A estratégia de controle de pressão da Fase 1 inicial será baseada na premissa de funcionamento de que o conversor estará funcionado com suficiente taxa de alimentação de MSW para gerar um amortecedor pequeno da produção de gás em excesso, que será queimado continuamente. Conseqüentemente o controle de pressão da câmara de homogeneização é um laço de controle simples de pressão onde as válvulas de controle da pressão na linha do tanque de armazenagem de gás de síntese para a chama são moduladas como necessário para manter a pressão da câmara no ponto ajustado desejado.

b) Estabilizar a composição do gás de síntese que está sendo gerado.

Os motores a gás podem operar sobre uma faixa larga de valores do combustível, contanto que a taxa de mudança não seja excessiva. Em uma concretização, a taxa de mudança permissível para o Valor Calorífico Inferior é de <1% de flutuações no LETV do gás de síntese por 30 segundos. Para combustíveis à base de H2, o gás combustível é adequado com tão pouco quanto 15% de H2 por ele mesmo e o LHV pode ser tão baixo quanto cerca de 50 BTU/scf (1,86 MJ/nm3). Para referência, o LHV típico para o gás de síntese produzido está na faixa de 4,0 - 4,5 MJ/nm3. O volume do sistema e a câmara de homogeneização grandemente simplificam a tarefa de estabilizar a taxa de mudança proporcionando a mistura de cerca de 2 minutos de produção de gás de síntese.

A composição de gás é medida por um analisador de gás instalado na entrada da câmara de homogeneização. Com base nesta medida o controlador ajustará a razão combustível para ar (isto é, aumentará/diminuirá ligeiramente a taxa de alimentação de MSW) a fim de estabilizar o valor do combustível de gás. Aumentando a alimentação ou de MSW ou de HCF em relação à adição de ar aumenta o valor do combustível de gás. Nota: desde que esta ação de controle tem um tempo de resposta razoavelmente longo, ela será ajustada para impedir somente a tiragem de longo prazo, não para responder à variação de curto prazo.

Embora o próprio HCF seja uma fonte de combustível muito mais rica (~2 χ LHV) ele tipicamente é adicionando em uma razão de 1:20 com o MSW, e não é conseqüentemente o jogador dominante em termos do combustível que está sendo adicionado ao sistema. E anti-econômico adicionar demasiado HCF ao sistema. HCF conseqüentemente é usado como um acerto e não como um controle preliminar. HCF é proporcionado à alimentação total com a razão ajustada para estabilizar o C total que sai do sistema no gás, como medido pelo analisador de gás. Isto amortece flutuações no valor do combustível de MSW.

c) Controlar a altura da pilha de material na câmara principal do conversor.

Um sistema de controle de nível é exigido para manter a altura estável da pilha dentro do conversor. O controle de nível estável é necessário para impedir a fluidificação do material pela injeção de ar do processo que poderia ocorrer em baixo nível e impedir a distribuição pobre da temperatura através da pilha devido ao fluxo de ar restrito que ocorreria em nível elevado.

Manter o nível estável igualmente mantém o tempo de residência consistente do conversor.

Uma série de interruptores de nível na câmara principal do conversor mede a profundidade da pilha. Os interruptores de nível são dispositivos de microondas com um emissor em um lado do vaso e um receptor no outro lado, que detectam ou a presença ou a ausência de material sólido nesse ponto dentro do conversor.

O inventário no vaso é função da taxa de alimentação e do movimento do êmbolo (e em menor grau da eficiência de conversão). O êmbolo do estágio 3 ajusta a produção do conversor movendo-se em um comprimento de curso e freqüência fixos para descarregar a cinza do vaso. O êmbolo do estágio 2 segue e move-se até o necessário para empurrar o material ao estágio 3 e mudar o estado do interruptor de nível de início de estágio do estágio 3 para "cheio". O êmbolo do estágio 1 segue e move-se até o necessário para empurrar o material ao estágio 2 e mudar o estado do interruptor de nível de início de estágio do estágio 2 para "cheio". Todos os êmbolos são retirados, então, simultaneamente, e um atraso programado é executado antes que a seqüência inteira seja repetida. A configuração adicional pode ser usada para limitar a mudança de comprimentos consecutivos de curso a menos do que aquele exigido pelos interruptores de nível para evitar excesso de distúrbios induzidos por êmbolo.

Os êmbolos precisam ser movidos razoavelmente freqüentemente a fim de impedir circunstâncias de temperatura excessiva na parte inferior do conversor. Além disso, os cursos de êmbolo de extensão completa para a extremidade de cada estágio podem precisar ser programados para ocorrer ocasionalmente para impedir que material estagnado se acumule e se aglomere perto da extremidade do estágio.

d) Estabilizar temperaturas na câmara principal do conversor

A fim de obter a melhor eficiência de conversão possível, o

material é mantido a uma temperatura tão alta quanto possível, o maior tempo possível. Entretanto, as temperaturas não podem ser demasiado altas ou o material começará a fundir e aglomerar (formar clínqueres), que: 1) reduzem a área de superfície disponível e daí a eficiência de conversão, 2) fazem com que o fluxo de ar na pilha desvie em torno dos pedaços da aglomeração, agravando as questões de temperatura e acelerando a formação de aglomeração, 3) interferem com a operação normal dos êmbolos, e 4) causam potencialmente uma parada do sistema devido ao bloqueio do parafuso de remoção da cinza.

A distribuição da temperatura através da pilha será controlada igualmente para impedir que um segundo tipo da aglomeração se forme - neste caso, o plástico funde e atua como um ligante para o resto do material.

O controle de temperatura dentro da pilha é conseguido mudando o fluxo do ar de processo para um estágio dado (isto é, mais ou menos combustão). O fluxo de ar de processo fornecido a cada estágio na câmara inferior será ajustado para estabilizar temperaturas em cada estágio. O controle de temperatura que utiliza cursos extras do êmbolo pode igualmente ser necessário para quebrar pontos quentes.

e) Controlar temperaturas na câmara de refino do conversor.

A potência da tocha de plasma é ajustada para estabilizar as temperaturas de saída do reformador no ponto ajustado de projeto (aproximadamente 1000°C). Isto assegura que os alcatrões e a fuligem formados na câmara principal estejam decompostos inteiramente. A adição de ar de processo na câmara de refino igualmente carrega parte da carga térmica liberando a energia calorífica com combustão de gás de síntese. A vazão de ar de processo é ajustada para manter a potência da tocha em uma boa faixa de 117

funcionamento.

f) Controlar a pressão do processo do conversor A pressão do conversor é estabilizada ajustando a velocidade do ventilador de gás de síntese. Em velocidades abaixo da freqüência de funcionamento mínima do ventilador, um controle secundário cancela e ajusta a válvula de recirculação preferivelmente. Uma vez que a válvula da recirculação retorna a inteiramente fechada, o controle preliminar reacopla. Descrição adicional deste controle é encontrada abaixo.

Objetivos de Controle de Processo da Fase 2: Para a operação da fase 2, todos os objetivos de controle do processo listados acima são mantidos. Entretanto as exigências novas chaves são eliminar a queima de gás e aperfeiçoar a quantidade de energia elétrica produzida por tonelada de MSW consumido. Isto exige que o fluxo de gás de síntese que está sendo produzido exatamente combine com o combustível que está sendo consumido pelos motores. Conseqüentemente, o controle de trás para frente (ou o controle demanda - acionado) deve ser executado onde os motores a gás/geradores na parte posterior do sistema conduzem o processo.

A fim de estabilizar o fluxo de gás de síntese fora do conversor, o fluxo de ar de processo ao conversor é aumentado. Ao ajustar a taxa de adição de MSW ou HCF ao sistema muda eventualmente o fluxo de gás de síntese, mas com um tempo de residência de 45+ minutos e nenhuma reação de gaseificação significativa ocorrendo no ponto de entrada de material, não há nenhuma possibilidade de uma resposta rápida devido a estes ajustes (se espera que a resposta significativa pode levar aproximadamente 15 minutos). Ao ajustar o fluxo de ar total fornece o laço ativo mais rápido possível para controlar a pressão. No curto prazo, por causa do grande inventário de material no conversor, adicionar mais ar à câmara inferior não dilui necessariamente o gás proporcionalmente. O ar adicional penetra mais na pilha, e reage com o material mais acima. Inversamente, adicionar menos ar enriquecerá imediatamente o gás, mas faz com que eventualmente as temperaturas caiam e as taxas de reação/fluxo de gás de síntese diminuam.

O fluxo de ar total é proporcionado para a taxa de alimentação de material (MSW + HCF), assim os meios de aumentar o fluxo de ar são impulsionar a taxa de alimentação de material. O ajustamento do controlador é ajustado tal que o efeito do ar aumentado é visto imediatamente. O ajuste do controlador para a taxa de alimentação é mais lento, mas a alimentação adicional retrocede eventualmente e fornece a solução a longo prazo para estabilizar o fluxo de gás de síntese. Em uma concretização, reduzir temporariamente o rendimento de energia do gerador é exigido dependendo da dinâmica do sistema para construir uma ponte sobre o tempo inoperante entre o aumento da taxa de alimentação de MSW/HCF e a visão do fluxo aumentado de gás de síntese.

Os elementos de controle dentro do GCS são descritos como segue em referência a Figura 18. Os elementos de controle dentro do GCS como discutido aqui integram com elementos de controle através para fora da planta de MSW para assegurar a operação eficiente do sistema. Em referência a Figura 18, um elemento de sensoreamento 8106 da temperatura é fornecido para sensorear uma temperatura dentro do condicionador de resíduo sólido 4220, onde esta temperatura pelo menos é associada parcialmente com o rendimento de energia da fonte de calor de plasma do condicionador de resíduo sólido 4230. Apreciar-se-á que outros elementos de sensoreamento de temperatura podem igualmente ser usados nos vários pontos a jusante do conversor 1200 para participar em processos locais, regionais e/ou globais diferentes. Por exemplo, os monitores da temperatura podem igualmente ser associados com o GCS para assegurar que os gases condicionados pelo mesmo não estejam demasiado quentes para um subprocesso dado, por exemplo. Outros tais exemplos devem ser aparentes à pessoa hábil na técnica.

Ao controlar o processamento de resíduo dentro do condicionador de resíduo sólido, a potência da tocha de plasma 4230 pode ser ajustada como necessário para manter as temperaturas adequadas para a operação de fusão. A instrumentação de temperatura do condicionador de gás de resíduo sólido 4220 (por exemplo, elemento de sensoreamento de temperatura 8106) pode incluir, por exemplo, dois termômetros óticos (OT1 s) que medem a temperatura de superfície da superfície em cima da qual ele estão apontados, 3 termopares do espaço de vapor montados em poços térmicos cerâmicos acima do depósito de massa fundida, e 5 termopares montados na pele externa montados no casco exterior de metal. O condicionador de gás de resíduo sólido 4220 pode igualmente incluir um transmissor de pressão para medir a pressão do processo (por exemplo, elemento de sensoreamento de pressão 8112) dentro do condicionador de gás de resíduo sólido 4220.

A pressão no condicionador de gás de resíduo sólido 4220 pode ser monitorada por um transmissor de pressão fixado no espaço de vapor do vaso (por exemplo, elemento 8112). Geralmente, a pressão de funcionamento do condicionador de gás de resíduo sólido 4220 é combinada um tanto àquela da câmara de gaseificação do conversor tal que haja uma força motriz mínima para o fluxo do gás através dos transportadores de parafuso em uma ou outra direção (fluxo de partículas de resíduo sólido somente). Uma válvula de controle (por exemplo, válvula 8134) é fornecida na linha da saída do gás que pode restringir o fluxo do gás que está sendo removido pelo produtor a vácuo (ventilador de gás de síntese) a jusante. Um controlador da DCS PID calcula a posição da válvula necessária para conseguir a pressão de funcionamento desejada.

A pressão do conversor e a pressão através do GCS podem ser estabilizadas ajustando a velocidade do ventilador de gás de síntese 6250. Em velocidades abaixo da freqüência de funcionamento mínima do ventilador, um controle secundário pode cancelar e ajustar uma válvula da recirculação 120

preferivelmente. Uma vez que a válvula da recirculação retorna a inteiramente fechada, o controle preliminar reacopla. Geralmente, um sensor de pressão 8110 é acoplado operativamente ao ventilador 6250 através do sistema de controle, que é configurado para monitorar a pressão dentro do sistema, por exemplo, em uma freqüência de 20Hz, e ajustar a velocidade do ventilador através de um elemento apropriado 8113 de resposta acoplado operativamente a mesma para manter a pressão de sistema dentro de uma faixa desejada de valores. EXEMPLO 13: UMA PLANTA DE GASEIFICAÇÃO DE REFUGO SÓLIDO MUNICIPAL QUE COMPREENDE UM GCS

A Figura 19 ilustra uma visão geral de um diagrama de fluxo do processo de uma planta de gaseificação de refugo sólido municipal que compreende um GCS exemplar que é integrado com uma aplicação a jusante que envolve motores a gás. Neste exemplo, o condicionador de gás de resíduo sólido 15 não inclui um resfriador de gás ou um leito de carbono ativado após o filtro de ar 1985. O fluxo secundário de gás, uma vez que é processado através do condicionador de gás de resíduo sólido 15, alimenta no condicionador de gás do conversor 24 antes do filtro de filtro de ar 1930.

Neste exemplo, o gás de entrada do conversor 58 do sistema de gaseificação de plasma é resfriado em um recuperador 1910 e processado, então, através de um condicionador do gás do conversor 24 nos processos do estágio um de resfriamento adicional em um processo de resfriamento brusco a seco 1920, adição do carbono ativado 1971 à corrente de gás de entrada e remoção de matéria particulada e metais pesados em um filtro de filtro de ar 1930. O gás de entrada é processado, então, com os processos do estágio dois que incluem a remoção do HCl em um purificador do HCl 1940, processamento do gás através de um ventilador de gás 1945 e resfriador 1946, remoção dos metais pesados e da matéria particulada em um polidor de mercúrio 1950 e remoção de H2S em um sistema de remoção de H2S 1960. O material coletado no filtro de filtro de ar 1930 do condicionador de gás do conversor 24 é emitido ao condicionador de resíduo sólido 1965 onde é convertido a um resíduo sólido e a um fluxo secundário de gás. O fluxo secundário do gás gerado no condicionador de resíduo sólido 1965 é processado em um condicionador de gás de resíduo sólido 15, através dos processos do estágio um de resfriar em um resfriador de gás 1970, adição de carbono ativado 1972 e remoção subseqüente da matéria particulada em um filtro de ar 1085. O fluxo secundário de gás é alimentado, então, no condicionador de gás do conversor 24 onde é combinado com a corrente de gás de entrada antes da entrada da corrente de gás de entrada no filtro de filtro de ar 1930 do condicionador de gás do conversor 24. A corrente de gás de entrada é processada, então, através das etapas remanescentes de processamento do estágio um e estágio dois do condicionador de gás do conversor 24.

Os detalhes adicionais do processo são descritos abaixo.

VISTA GERAL DO PROCESSO

O gás de síntese cru sai do conversor 58 e passa através de um recuperador 1910. O recuperador 1910 resfria o gás e o calor sensível é usado para pré-aquecer o ar do processo que é introduzido no conversor 58. O gás de síntese resfriado flui, então, para um GCS, onde o gás de síntese é ainda resfriado e limpo de particulados, metais e gases ácidos seqüencialmente. O GCS neste exemplo compreende um condicionador de gás do conversor 24 e um condicionador de gás de resíduo sólido 15. O gás da saída, um gás de síntese limpo e condicionado (com umidade desejada) é armazenado no tanque de armazenamento 1962 de gás de síntese antes de ser alimentado a motores a gás 1963, dos quais eletricidade é gerada. As funções dos componentes principais (equipamento) no sistema são ilustradas nas seguintes seções (veja a Tabela 7), seguindo a seqüência que o gás de síntese é processado. O diagrama do processo da planta de gaseificação de MSW é apresentado na Figura 19.

Tabela 7: Função principal do subsistema

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RECUPERADOR

A fim de recuperar o calor sensível do gás de síntese, o gás de síntese cru que sai da câmara de refinação é resfriado por ar usando um trocador de calor tipo casco e tubo, chamado um recuperador .1910. O gás de síntese corre através do lado do tubo e o ar passa através do lado do casco. A temperatura do gás de síntese é reduzida de IOOO0C a 738°C enquanto aumenta a temperatura do ar da ambiental até 600°C. O gás de síntese de entrada entra, então, no condicionador 24 do gás do conversor.

RESFRIADOR EVAPORATIVO (PROCESSAMENTO DO ESTÁGIO UM)

O resfriador evaporativo realiza a primeira etapa do condicionador 24 do gás do conversor. O resfriador evaporativo 1020 abaixa a temperatura do gás de entrada para 250°C através da injeção direta da água em uma maneira controlada (saturação adiabática). Este processo é chamado igualmente resfriamento brusco a seco em que não há líquido presente no resfriamento. A água é atomizada e pulverizada concomitantemente na corrente de gás de síntese de entrada. Quando a água é evaporada, ela absorve o calor sensível do gás de síntese e diminui a temperatura do gás de síntese até aproximadamente 25O0C antes dele ser alimentado ao filtro de ar.

SISTEMA DE INJEÇÃO A SECO (PROCESSAMENTO DO ESTÁGIO UM)

O sistema de injeção a seco 1971 injeta carbono ativado no fluxo do gás de síntese de entrada. O carbono ativado, armazenado em uma tremonha, é injetado pneumaticamente na corrente de gás de entrada e capturado no filtro de filtro de ar 1930. Desta maneira, os metais e outros contaminantes são separados do fluxo do gás. Alternativamente outros materiais tais como feldspato, cal e outros sorventes podem ser injetados na corrente de gás para controlar e capturar metais pesados e piches encontrados na corrente de gás de síntese de entrada sem obstruí-la.

FILTRO DE AR (PROCESSAMENTO DO ESTÁGIO UM)

A matéria particulada e o carbono ativado com metal pesado em sua superfície são removidos do gás de síntese de entrada no filtro de ar .1930. No filtro de ar 1930, uma torta de filtro é formada com matéria particulada. Esta torta de filtro realça a eficiência da remoção de partículas do filtro de ar. Os metais pesados como cádmio e chumbo estão na forma de particulados nesta temperatura e são coletados igualmente no filtro de ar com eficiência muito elevada de coleta. Quando a queda de pressão através do filtro de ar 1930 aumenta a um determinado limite estabelecido, jatos pulsados de nitrogênio são usados para limpar os sacos. Os sólidos que caem da superfície exterior dos sacos são coletados na tremonha inferior e emitidos ao condicionador de resíduo sólido 1965 para conversão ou eliminação adicional (veja a etapa do condicionador de gás de resíduo sólido abaixo). PURIFICADOR DO HCL (PROCESSAMENTO DO ESTÁGIO DOIS)

O fluxo de gás de síntese de entrada que sai do filtro de ar 1930 (isento de partícula) é purificado em um purificador de HCl 1940 em uma torre recheada para remover HCl da corrente de gás de entrada por uma solução alcalina. Dentro do purificador 1940, há bastante área de contato para resfriar o gás até 350°C. A concentração de HCl na saída alcançará o nível de ppm. Um fluxo de sangria de água residual é emitido a um tanque de armazenamento de água residual para a eliminação.

VENTILADOR DE GÁS (PROCESSAMENTO DO ESTÁGIO DOIS)

Um ventilador 1945 do gás é exigido neste momento para fornecer a força motriz para o gás durante todo o processo da saída do conversor 58 até os motores 1963. Ele está localizado a montante do polidor 1950 de mercúrio porque o polidor tem uma eficiência melhor de remoção do mercúrio sob pressão. O ventilador 1945 é projetado usando todas as quedas de pressão a montante do vaso de projeto. Ele é projetado igualmente para fornecer a pressão exigida para que as perdas de pressão do equipamento a jusante tenham uma pressão final de ~2,1 a 3,0 psig (14,5 kPa a 20,7 kPa man.) no tanque de armazenamento de gás 1962.

LEITO DE FILTRO DE CARBONO(PROCESSAMENTO DO ESTÁGIO DOIS)

A pressão de gás é impulsionada pelo ventilador de gás 1945 e resfriada ainda mais por um trocador de calor resfriado com água 1946 antes do filtro de leito de carbono 1950 que é usado como um dispositivo de polimento final para metal pesado na corrente de gás. É igualmente capaz de absorver outros contaminadores orgânicos, tais como dioxinas da corrente de gás de entrada, se presentes. O filtro de leito de carbono 1950 é projetado para a eficiência de remoção de mercúrio de mais de 99,0%. 125

SISTEMA DE REMOÇÃO DE H2S (PROCESSAMENTO DO ESTÁGIO DOIS)

Depois que a corrente de gás de entrada passa pelo leito de filtro de carbono, a remoção de H2S 1960 é efetuada usando a tecnologia Shell Paques Biological. O gás de síntese de entrada do filtro de leito de carbono 1950 passa através de um purificador onde H2S é removido do gás de síntese de entrada por recirculação de uma solução alcalina. Então, a solução contendo sulfeto do purificador é emitida ao biorreator para regeneração da alcalinidade. A recuperação do enxofre ocorre no biorreator pela oxidação do sulfeto no enxofre elementar, seguida pela filtragem do enxofre, esterilização do enxofre e descarga da corrente de sangria para cumprir exigências reguladoras. O sistema da remoção de H2S 1960 é projetado para 20 ppm de concentração na saída de H2S. Uma vez que o gás de entrada sai do sistema de remoção de H2S 1960 dirige-se, então, a um sistema de regulação de gás de síntese que compreende entre outros componentes um resfriador brusco, um separador líquido/gás e câmara de homogeneização.

CONDICIONADOR DE GÁS DE RESÍDUO SÓLIDO (PROCESSAMENTO DO ESTÁGIO UM)

O material capturado no filtro de ar 1930 do condicionador de gás do conversor (que pode conter o carbono ativado e metais) é removido periodicamente por nitrogênio e transportado ao condicionador de resíduo sólido 1965, onde o material é vitrificado. O gás que sai do condicionador de resíduo sólido 1965 entra em um condicionador de gás de resíduo sólido 15 onde é resfriado em um resfriador de gás 1970. Carbono ativado 1972 é injetado no gás resfriado que é, então, dirigido a um filtro de ar do condicionador de gás de resíduo sólido 1985 para remover particulados. O filtro de ar 1985 do condicionador de gás de resíduo sólido 15 é periodicamente purgado com base na queda de pressão através do sistema. O resíduo sólido coletado no filtro de ar 1985 do condicionador de gás de resíduo sólido é descartado por meios apropriados. O gás combustível (corrente de gás secundária) que sai do condicionador de gás de resíduo sólido 15 é devolvido ao condicionador de gás do conversor 24 onde ele é alimentado a este sistema antes da remoção de metal pesado e particulado no filtro de ar 1930 para utilizar inteiramente a energia recuperada.

SISTEMA DE REGULAÇÃO DE GÁS DE SÍNTESE

O gás de saída que sai do GCS é armazenado em um sistema de regulação de gás de síntese 1962 antes do uso como um combustível para motores a gás. O projeto do motor a gás exige que o gás de síntese de saída seja de uma faixa específica de composição a uma umidade relativa específica. Conseqüentemente, uma vez o gás de síntese de saída sai do purificador de H2S 1960, ele é sub-resfriado de 35°C a 26°C usando um resfriador brusco. Isto condensa um pouco de água do fluxo de gás. Esta água é removida por um separador gás/líquido. Isto assegura que o gás tenha uma umidade relativa de 80% uma vez reaquecido a 40°C (exigência do motor) após o armazenamento de gás antes de ele ser enviado aos motores. O gás limpo e resfriado entra em uma câmara de homogeneização projetada para reter aproximadamente 2 minutos de produção das operações de processamento, assim misturando quaisquer variações em "riqueza" do gás, para conseguir uma qualidade altamente consistente do gás (um gás regulado) que flui aos motores. A câmara de homogeneização é operada a 2,2 a 3,0 psig (15,2 kPa a 20,7 kPa man.) para satisfazer especificações do combustível do motor a gás. Uma vez que o gás regulado sai da câmara de homogeneização, ele é aquecido até a exigência do motor e dirigido aos motores a gás 1963.

MOTORES A GÁS

Cinco conjuntos de motor a gás GE Jenbacher 1963 são usados para produzir eletricidade baseada na escala da planta. O motor a gás Jenbacher é um tipo de motor alternativo. É capaz de queimar gás de síntese de valor calorífico baixo ou médio com eficiência elevada e baixas emissões. Cada motor a gás tem uma capacidade de 1,0 MW. Assim, a capacidade total de geração de eletricidade é de 5 MW. Entretanto, devido ao valor calorífico relativamente baixo do gás (em comparação com combustíveis tais como o gás natural) os motores foram reduzidos na especificação para operar em torno de 700 kW em seu ponto de funcionamento mais eficiente.

CHAMINÉ DE QUEIMA

Uma chaminé de queima encerrada 1964 é usada para queimar o gás de síntese durante as fases de partida, parada programada e estabilização do processo. Uma vez que o processo foi estabilizado a chaminé de queima 1964 será usada para finalidades de emergência somente. A chaminé de queima 1964 deve conseguir a eficiência de destruição de 99,99%.

EXEMPLO 14: UMA PLANTA DE GASEIFICAÇÃO DE REFUGO SÓLIDO MUNICIPAL QUE COMPREENDE UM GCS

A Figura 20 ilustra um exemplo de uma planta de gaseificação de refiigo sólido municipal àquela descrita no Exemplo 13, salvo que o fluxo secundário de gás gerado no condicionador de resíduo sólido 1965 e processado em um condicionador de gás de resíduo sólido 17 é alimentado ao condicionador de gás do conversor 26 após a etapa de processamento do Estágio Um de remover a matéria particulada e os metais pesados no filtro de ar 1930 do condicionador de gás do conversor 26. A corrente de gás de entrada é processada, então, através do Estágio Dois do condicionador de gás do conversor 26.

EXEMPLO 15: ESPECIFICAÇÕES PARA A TORRE DE RESFRIAMENTO EVAPORATIVO, FILTRO DE AR, PURIFICADOR DE HCL E FILTRO DE LEITO DE CARBONO

Os exemplos de uma torre de resfriamento evaporativo, filtro de ar, purificador de HCl e filtro de leito de carbono que podem ser empregados no GCS descrito no Exemplo 1 são fornecidos abaixo. 128

Torre de Resfriamento evaporativo

O gás de entrada do trocador de calor ou do recuperador é resfriado antes de entrar no sistema de filtração gás-sólido (filtro de ar). Este resfriamento é conseguido pelo resfriamento evaporativo (resfriamento brusco inferior a seco) a fim de minimizar a quantidade de água (líquido) que vai para o filtro de ar.

Um sistema redundante de fonte de água é projetado a fim de assegurar que a temperatura do gás de síntese que sai da torre de resfriamento brusco nunca exceda a temperatura de projeto do filtro de ar. Água de resfriamento brusco é fornecida do purificador de HCl a 35°C. A torre de resfriamento está localizada ao ar livre onde a temperatura estará entre -40°C a 35°C. A Tabela 8 descreve as especificações de projeto para a torre de resfriamento brusco.

Tabela 8: Especificações da Torre de Resfriamento brusco

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Componentes selecionados da torre de resfriamento brusco:

1. A torre de resfriamento brusco alcançará o resfriamento requerido do gás de síntese até 260°C.

2. Sistema de água de emergência para resfriar o gás em caso de falha da bomba.

3. Todos os instrumentos com sinal de 4-20 mA ou transmissores SMART, ligados a uma caixa de junção e todas as válvulas exigidas para a operação da torre de resfriamento brusco.

Sistema de filtração gás-sólido (filtro de ar):

A Tabela 9 fornece uma descrição das características do gás de síntese que corre através do filtro de ar. A Tabela 10 mostra a composição do gás de síntese que corre através do filtro de ar.

Tabela 9: Características do gás de síntese que corre através do filtro de ar:

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Tabela 10: Composição do gás de síntese que corre através do filtro de ar

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A carga de particulados e metais pesados do gás de entrada (principalmente cinza voadora com metais pesados) no filtro de ar é como segue:

Carga de poeira - 7,4 g/Nm3

Cádmio - 2,9 mg/Nm3

Chumbo - 106 mg/Nm3

Mercúrio - 1,3 mg/Nm3

Garantia de desempenho requerida após sistema de filtração. Saída garantida do sistema de filtração Matéria particulada - 11 mg/Nm3 (remoção 99,9%)

Cádmio - 15 μg/Nm3 (remoção 99,65%)

Chumbo - 159 μg/Nm3 (remoção 99,9%)

Mercúrio - 190 μg/Nm3 (remoção 90%)

Componentes selecionados do sistema de filtração de filtro de

ar:

1. Uma única unidade de filtração que opera a capacidade de .100%.

2. Provisão de isolação dupla para satisfazer regulamentos de entrada em espaço confinado e melhores práticas. Os exemplos aceitáveis incluem amortecedores de isolação de vazamento zero (total de dois) e a provisão para introduzir placa cega no duto para isolar o módulo do processo.

3. Sistema de sopro de nitrogênio com distribuidor de nitrogênio ao ponto de fonte comum.

4. Filtros de resistência a ácido e resistência a abrasão de alta qualidade com resistência de temperatura de pelo menos 260°C.

5. Todos os instrumentos com o sinal de 4-20 mA ou transmissor SMART (ligado a uma caixa de junção) requeridos para a operação do sistema. Fornecidos por DCS.

6. Detectores de vazamento de poeira (separados para cada módulo).

7. Tremonhas separadas para cada módulo com descarga sólida de vazamento zero (válvulas giratórias ou equivalentes).

8. Todo o aço estrutural que inclui escadas, plataformas de acesso/manutenção exigido para ambas as unidades.

9. Sistema de injeção de carbono ativado com a válvula giratória de vazamento zero (Tremonha terá capacidade de 1,5 super sacos), sistema de descarga de saco para a tremonha com instrumentos exigidos.

10. Sistema de filtração será localizado na parte externa onde a temperatura estará entre -40°C a 35°C.

Purificador de HCl

O purificador de HCl é projetado para proporcionar as características do gás de síntese que corre através do purificador de HCl segundo as indicações da Tabela 11. Tabela 11: Características do gás de síntese que corre através do

purificador de HCl

Pressão de entrada normal -0,7 psig (-4,8 kPa man.) Temperatura de entrada normal 235°C Fluxo de entrada normal/máximo 9500/11400 Nm3/h Carga de HCl normal/máxima para o purificador (0,16%) 16,5 kg/h/(0,29%) 29,4 kg/h Temperatura máxima do gás na saída do purificador 35°C Umidade relativa máxima no gás de saída do purificador 100% Temperatura de abastecimento da água de resfriamento 3 O0C Vácuo/Pressão de projeto mecânico -5 psig/2,5 psig (-34,5 kPa man./17,2 kPa man) Temperatura de projeto mecânico 260°C/105°C (Resfriamento brusco/Purificador) Queda de pressão permissível máxima 3" H2O

Uma concentração apropriada na saída de HCl é de 5 ppm.

Componentes do purificador de HCl:

1. Torre empacotada de FRP (plástico reforçado com fibra de vidro ou equivalente) para conseguir a eficiência exigida de remoção do HCl.

2. Trocador de calor (placa e quadro - titânio) para resfriar a corrente de líquido de recirculação para manter a temperatura do gás abaixo de 35°C. Alimentação e retorno de água de resfriamento. Todos os controles exigidos para a operação do sistema.

3. Medidor de condutividade, sistema de controle de pH, controle de nível para o sistema do purificador, duas bombas de recirculação (em linha, sobressalente).

4. Todos os instrumentos (com sinais de saída 4-20mA), válvulas exigidas para o funcionamento do purificador, bombas são montadas em patins e os instrumentos são ligados a caixa de junção. Fornecidos por DCS.

5. As bombas e o trocador de calor serão localizados dentro de um edifício diretamente junto à coluna; entretanto a coluna será localizada fora.

6. Resfriamento brusco a úmido para resfriar o gás de 2350C (projeto 260°C) até as exigências materiais do purificador de HCl.

7. Sistema de água de emergência, para resfriar o gás em caso de falha da bomba de circulação (ambas).

8. Todo o aço estrutural exigido para suporte de coluna/plataforma, patim da bomba e trocador de calor e suporte de tubulação.

9. Tubulação de gás de saída do purificador à sucção do ventilador.

Filtro de leito de carbono

O filtro de leito de carbono está localizado após o ventilador de gás de produto e é projetado para acomodar as seguintes características do gás de síntese que corre através dele. Estas características são sumariadas na Tabela 12.

Tabela 12: Características do gás de síntese que corre através do filtro de leito de carbono

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Saída garantida de mercúrio do

leito de carbono - 19 μg/Nm3 (99,0%)

Componentes do leito de filtro de carbono

1. Vaso do filtro de leito de carbono de FRP com primeira carga de carbono.

2. Aço estrutural exigido para suportes do vaso, plataforma de inspeção/manutenção e provisão para carregamento futuro de carbono.

3. Todos os acessórios exigidos para o funcionamento de filtros de leito de carbono. 133

Todos os instrumentos têm a capacidade de interface com um sistema de controle de gaseificação. O equipamento movido a motor é fornecido com controles ligar/desligar, botão desliga travável e linhas de status que permitirão ao equipamento ser operados por um sistema de controle de processo.

EXEMPLO 16: ESPECIFICAÇÕES DE UM SISTEMA DE REMOÇÃO DE H2S

O seguinte Exemplo fornece uma descrição de um sistema de remoção de H2S que pode ser executado no GCS descrito no Exemplo 1. O sistema de remoção de H2S é projetado acomodar as características do gás de síntese que corre através dele, como mostrado na Tabela 13. A composição do gás de síntese que corre através do sistema de remoção de H2S é mostrada na Tabela 14.

Tabela 13: Características do gás de síntese que corre através do sistema de remoção de H2S

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Tabela 14: Composição do gás de síntese que corre através do sistema de remoção de H2S

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Os dados de carga normal de particulados e metais pesados no

gás de entrada (principalmente cinza voadora com metais pesados) estão listados abaixo.

Carga de poeira - 17 mg/Nm3

Cádmio - 14 μg/Nm3

Chumbo - 142 μ£/ΝΐΉ3

Mercúrio - 20 μg/Nm3

Saída garantida de H2S para

o sistema - 20ppm

Durante condições de distúrbio o carregamento de poeira e metal pesado devido à falha de sistema a montante é como segue. Carga de poeira - 1 g/Nm3

Cádmio - 1,3 mg/Nm3

Chumbo - 20 mg/Nm3

Mercúrio - 510 μg/Nm3

Compreende-se que durante condições de distúrbio a presença 15 de poeira e metal pesado pode causar a formação de espuma, e é tratada pela injeção de um agente anti-espumante. Um sistema eficiente anti-espuma é usado.

Lista de componentes

1. Purificador de H2S (agente de contato) com todos os acessórios associados exigidos para a operação da coluna embalada, bombas de recirculação da coluna com (em linha e sobressalente) todos os instrumentos, controles (controlador de pH, nível e condutividade) e válvulas (controle e manual) exigidas para a operação e a isolação do purificador.

2. Separador gás-líquido de entrada e saída com controle da vedação de líquido automático (nível de líquido) para evitar qualquer vazamento de gás - se requerido.

3. Tanque de nutrientes e tanque de filtrado requeridos com todos os acessórios, encanamento, válvulas e controles para a operação contínua e isolação do processo.

4. Biorreator com o sistema de controle completo exigido para a operação contínua do sistema. Ventilador de ar com instrumentos e controles em linha e sobressalentes incluindo controlador ORP, regulador de nível e válvulas (controle e manual) exigidos para a operação e a isolação do processo.

5. Placa e quadro ou filtro prensa equivalente para a remoção de enxofre da pasta a úmido. O filtro é capaz de funcionamento continuamente por dois duas limpezas/lavagens de filtro.

6. Bombas de filtrado com todas as válvulas de controle e válvulas manuais sobressalentes e em linha exigidas para o funcionamento e a isolação das bombas de filtrado.

7. Um sistema completo exigido para tratamento de água de sangria (isto é, filtração UV para a água de sangria) para satisfazer regulamentos da Canadian Environmental Protection Agency, e provisões futuras para a esterilização de solução antes da filtração para satisfazer todos os regulamentos provinciais e locais.

8. Todos os instrumentos com sinal de 4-20 mA (ligados a uma caixa de junção) exigidos para a operação do sistema. DCS igualmente a ser incluído.

Interfaces de controle

Uma DCS é usada para o controle do todo o processo. Opcionalmente, um transmissor selecionado com protocolo filedbus é usado para a integração fácil com a DCS.

EXEMPLO 17: CARACTERÍSTICAS E PROJETO DE UM VENTILADOR DE GÁS DE PRODUTO

O seguinte é uma descrição exemplar de um ventilador de gás de produto (com um resfriador de gás) que pode ser usado para retirar gás de síntese de um sistema de gaseificação de plasma e mover o mesmo através do GCS. O ventilador fornece a sucção adequada através de todo o equipamento e encanamento como pelas especificações mostradas abaixo.

Especificações funcionais

As especificações funcionais para o ventilador de gás de produto são descritas abaixo. Gás de síntese é inflamável e criará uma mistura explosiva com o ar, conseqüentemente, todo fluido de serviço, isto é, purga de vedação é feito com nitrogênio. O ventilador é operado através de um acionamento de velocidade variável (VSD) dentro da faixa de fluxo de 10% a .100%. As Tabelas 15 e 16 mostram as especificações do projeto para o ventilador de gás.

Tabela 15: Especificações do ventilador de gás

Temperatura de entrada de gás normal 35°C Pressão de sucção de gás normal -1,0 psig (-6,9 kPa man.) Carga de H2S normal/máxima 353 ppm/666 ppm Vazão de gás normal 7200 Nm3/h Vazão de gás máxima 9300 Nm3A Temperatura de sucção de gás máxima 40°C Pressão de descarga normal 3,0 psig (20,7 kPa man.) Temperatura de descarga normal (após o resfriador de gás) <3 50C Pressão de projeto mecânico 5,0 psig (34,5 kPa man.) Umidade relativa do gás na entrada do ventilador 100% Peso molecular do gás 23,3 Temperatura de alimentação de água de resfriamento (resfriador de gás de produto) 29,5°C Temperatura de descarga de gás aceitável máxima (após resfriador de gás de produto) 40°C Razão de redução 10%

Nota: A queda de pressão pela sucção e descarga do ventilador não é incluída nas pressões estáticas do ventilador.

Tabela 16: Composição média do gás que corre através do ventilador do

gás, em uma base úmida:

Composição do gás (v/v base úmida) CH4 0,03% CO 18,4% CO2 7,38% H2 20,59% H2S normal/máximo 354/666 ppm H2O 5,74% HCl normal/máximo 5 ppm/100 ppm N2 47,85%

O ventilador é projetado tal que não haja nenhuma entrada de

ar da atmosfera (pode criar mistura explosiva) ou escape de gás à atmosfera (o gás de síntese é tóxico e inflamável). O ventilador tem um selo muito bom do eixo (escape de 0%), e sistema de sensoreamento de vazamento avançado para vazamentos em ambos os sentidos.

Componentes que podem ser usados

A seguir está uma lista de componentes que podem ser usados com o ventilador de gás de produto.

1. Ventilador de gás de síntese, motor é à prova de explosões. Zero vazamento no selo do eixo do ventilador (não vaza).

2. Resfriador do gás de produto - o escopo de fornecimento do fornecedor será resfriador de gás somente.

3. Bomba de óleo auxiliar com motor, todas as instrumentações exigidas para o sistema auxiliar do ventilador.

4. Todos os instrumentos e controles (isto é, pressostatos de pressão de óleo baixa e alta, chaves de alta pressão de descarga e temperatura, interruptores de temperatura diferencial e pressão, manômetro de pressão da descarga, medidor de temperatura da descarga, medidores de pressão de óleo e temperatura). Todos os instrumentos são ligados em caixa de junção à prova de explosões comum. VFD será controlado pelo transmissor de pressão instalado a montante do ventilador.

5. Válvula de retenção da descarga de vazamento zero.

6. Sistema de segurança do equipamento para proteger o ventilador de pressão excessiva/vácuo/descarga fechada (sistemas como PRV e linha de reciclo).

O ventilador é projetado para trabalhar em um ambiente onde gases explosivos possam estar presentes em condições de distúrbio.

O ventilador é operado continuamente (24 horas por dias/7 dias por semana), porém há possibilidades de operação com partida/parada freqüente do ventilador durante a estabilização do processo. O ventilador de gás é capaz de trabalhar com confiabilidade elevada mesmo durante partidas/paradas freqüentes.

Interfaces de controle

O acionamento de velocidade variável para o controle de motor será fornecido, assim como sobretensão do motor, proteção contra sobrecarga e etc. Status do motor, operação ligar/desligar, mudança da velocidade serão operados e monitorados remotamente através de DC S.

Embora a invenção seja descrita em referência a determinadas concretizações específicas, várias modificações da mesma serão aparentes àqueles hábeis na técnica sem desviar do espírito e do escopo da invenção. Todas essas modificações como seriam aparentes à pessoa qualificada estão incluídas dentro do escopo das seguintes reivindicações.

Claims (15)

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de condicionamento de gás para condicionar um gás de entrada a partir de um ou mais locais dentro de um sistema de gaseificação para prover um gás condicionado, caracterizado pelo fato de que compreende: (a) um primeiro condicionador de gás compreendendo uma ou mais unidades de remoção de partículas para remover matéria particulada do gás de entrada em um primeiro estágio de condicionamento para prover um gás condicionado e matéria particulada removida; (b) um condicionador de resíduo sólido para receber e processar a dita matéria particulada removida para produzir um gás secundário e refugo sólido; e (c) um segundo condicionador de gás associado operativamente com o dito condicionador de resíduo sólido, o dito segundo condicionador de gás compreendendo um resfriador de gás e uma ou mais unidades de remoção de partícula adicional para remover matéria particulada do dito gás secundário para prover um gás secundário parcialmente condicionado, o dito segundo condicionador de gás configurado para passar a dito gás secundário através do dito resfriador de gás para antes resfriar para entrada do gás secundário em uma ou mais unidades de remoção de partícula adicional e para passar o dito gás secundário parcialmente condicionado ao primeiro condicionador de gás para processamento adicional.

2. Sistema de condicionamento de gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro condicionador de gás compreende ainda um ou mais componentes a jusante das ditas uma ou mais unidades de remoção de partícula para implementar condicionamento adicional do gás de entrada em um segundo estágio de condicionamento para remover contaminantes adicionais do gás de entrada.

3. Sistema de condicionamento de gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os ditos um ou mais locais são um gaseificador.

4. Sistema de condicionamento de gás de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro condicionador de gás adicionalmente compreende pelo menos um outro componente para implementar uma etapa de processamento de fase seca no dito primeiro estágio de condicionamento.

5. Sistema de condicionamento de gás de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que as ditas uma ou mais unidades de remoção de partícula são um filtro de ar.

6. Sistema de condicionamento de gás de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o dito componente para implementar a dita etapa de processamento de fase seca é um sistema de injeção a seco.

7. Sistema de condicionamento de gás de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que um ou mais componentes compreendem um ou mais componentes para remoção de gás ácido.

8. Sistema de condicionamento de gás de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os ditos um ou mais componentes para remoção de gás ácido compreendem um purificador de HCl.

9. Sistema de condicionamento de gás de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que os ditos um ou mais componentes para remoção de gás ácido compreendem um sistema de remoção de H2S.

10. Sistema de condicionamento de gás de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os ditos um ou mais componentes compreendem uma unidade de remoção de partícula.

11. Sistema de condicionamento de gás de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a dita unidade de remoção de partícula é um polidor de mercúrio de carvão ativado.

12. Sistema de condicionamento de gás de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o dito condicionador de gás de conversor compreende ainda um ventilador para mover o gás de entrada através do sistema de condicionamento de gás.

13. Sistema de condicionamento de gás de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro condicionador de gás compreende ainda uma unidade de resfriamento a montante das ditas uma ou mais unidades de remoção de partícula.

14. Sistema de condicionamento de gás de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o dito segundo condicionador de gás compreende ainda uma unidade de resfriamento a jusante das ditas uma ou mais unidades de remoção de partícula adicionais, e um leito de carvão ativado a jusante da dita unidade de resfriamento.

15. Processo para prover um gás condicionado a partir de um gás de entrada para um ou mais locais dentro de um sistema de gaseificação, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: (a) remover matéria particulada do dito gás de entrada em um primeiro condicionador de gás em um primeiro estágio de condicionamento para prover um gás condicionado e matéria particulada removida; (b) transferir a matéria particulada removida para um condicionador de resíduo sólido e fundir a matéria particulada removida para produzir um refugo sólido e um gás secundário; (c) condicionar o dito gás secundário em um segundo condicionador de gás por resfriamento e remoção da matéria particulada do dito gás secundário para prover um gás secundário parcialmente condicionado; e (d) transferir o dito gás secundário parcialmente condicionado ao dito primeiro condicionador de gás para condicionamento adicional.