PT101227B - Processo para a depuracao de um gas contendo oxido nitrico - Google Patents
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Description
PROCESSO PARA A DEPURAÇÃO DE UM GAS CONTENDO OXIDO NÍTRICO
Ιι
I!
!)
A invenção refere-se à depuração de gases contendo impurezas tóxicas, nomeadamente à depuração dos fumos de instalações térmicas, antes da sua passagem para a atmosfera.
Refere-se mais particularmente a um processo para depurar um gás dos óxidos de azoto e mais especial mente do óxido nítrico (NO).
Os fumos gerados pela combustão de matérias combustíveis gasosas, liquidas ou sólidas estão habitualmente contaminados por óxidos de azoto provenientes do azoto do ar atmosférico e, consoante os casos, de compostos azotados presentes no combustível. Nestes fumos a maior parte dos óxidos de azoto é devida ao óxido nítrico (NO), sendo o restante constituído principalmente por peróxido de azoto (N02 ) .
A grande toxicidade do óxido nitrico e do peróxido de azoto implica eliminá-los dos fumos antes de lançar estes para a atmosfera.
....... Na Patente US-A-4 8 3 9 T47 ( Wáãgrié r Bifo AG), propõe-se um processo para a depuração de um fumo dos óxidos de azoto, segundo o qual se introduz um sulfito de metal alcalino e amoníaco gasoso no fumo, de modo a reduzir os óxidos de azoto a óxido nitroso (N^O) que é em seguida
reduzido a azoto pelo amoniaco. No caso de um fumo contendo simultaneamente óxidos de azoto e dióxido de enxofre, o sulfito de metal alcalino é formado in situ no fumo ί introduzindo neste um carbonato ou bicarbonato de metal | alcalino.
Este processo conhecido apresenta o inconveniente de necessitar da utilização de vários reagentes, entre os quais um reagente gasoso (amoníaco), cujo carácter tóxico implica medidas de segurança importantes.
A invenção soluciona este inconveniente do processo conhecido descrito acima fornecendo um processo novo que permite realizar uma depuração eficaz de um gás do óxido nitrico, não necessitando do emprego de um reagente gasoso perigoso, e que pode ser realizado a uma temperatura moderada, dando no entanto resultados excelentes.
Por consequência a invenção refere-se a um processo para a depuração de um gás contendo óxido nitrico por meio de um composto de metal alcalino, segundo o qual se utiliza uma quantidade de oxigénio no gás pelo menos igual à quantidade estequiométrica necessária para oxidar o óxido nitrico a peroxido de azoto, e escolhe-se para o composto de metal alcalino pirossulfito de metal alcalino que se utiliza numa quantidade suficiente para converter o óxido nitrico do gás em nitrito e em nitrato do metal alcalino.
- - —Nos casos em que.....o gás a tratar contém óxido nitrico e peróxido de azoto, utiliza-se de preferência uma quantidade de pirossulfito de metal alcalino pelo menos suficiente para decompor o óxido nitrico e o peróxido de azoto em nitrito de metal alcalino e em nitrato de metal alcalino .
A invenção aplica-se a todos os gases contendo óxido nítrico (NO). Aplica-se em especial aos gases produzidos pela combustão de matérias combustíveis na presença do ar ou de oxigénio. Na continuação um gás proveniente da combustão de uma matéria combustível será denominado fumo. No caso de a invenção ser aplicada a um fumo a matéria combustível não é critica e pode ser indistintamente um gás, um liquido ou um sólido. Pode compreender um combustível petróleo e os seus derivados, ou substâncias orgânicas provenientes por exemplo de origem fóssil (tal como o o carvão e o coque), a biomassa ou inorgânicas inflamáveis de detritos domésticos ou municipais.
De igual modo a origem do fumo não é critica, podendo este, por exemplo, provir de uma central térmica de produção de electricidade, de uma instalação centralizada de aquecimento urbano ou de uma instalação de icineração de lixos domésticos ou municipais.
gás tratado pelo processo de acordo com a invenção contém necessariamente óxido nítrico (NO). Pode conter outros óxidos de azoto para além do óxido nítrico, por exemplo óxido nitroso (N2O), trióxido de azoto (N2O3), pentóxido de azoto e peróxido de azoto (N0£). Na continuação os óxidos de azoto do gás serão designados no seu conjunto pela notação Ν0χ. Como regra geral a fracção volúmica do óxido nitrico (NO) no conjunto dos óxidos de azoto (Ν0χ) do gás é pelo menos de 50% e geralmente é superior a 75%. Pode mesmo ser de 100%.
Como variante o gás pode conter outros compostos, nomeadamente óxidos de enxofre. Óxidos de enxofre, e nomeadamente o dióxido de enxofre, estão correntemente presentes nos fumos produzidos pela combustão de combustíveis sulfurosos de origem fóssil (petróleo e derivados do
petróleo, carvão, coque).
De harmonia com a invenção utiliza-se no gás uma quantidade de oxigénio pelo menos igual à quantidade
| estequiométrica | correspondente à | que | seria | necessária para | |
| oxidar o óxido | nitrico | a peróxido | de | azoto | de acordo com a |
| equação: | 2 NO | 2 N02 | |||
Todavia, no processo de harmonia com a invenção o oxigénio não tem por função essencial oxidar o óxido nítrico a peróxido de azoto e está presente simultaneamente portanto com o óxido nítrico no gás, numa quantidade pelo menos igual à quantidade estequiométrica teórica necessária para esta oxidação. De harmonia com a invenção a relação molar C^/NO no gás deve então ser pelo menos igual a 0,5. Na prática revelou-se conveniente realizar no gás uma relação molar 0 2 /NO superior a 1 e de preferência pelo menos igual a 8, sendo recomendados valores superiores a 10. Se bem que o processo de acordo com a invenção não imponha um limite superior ao teor de oxigénio do gás, não há qualquer interesse em ultrapassar uma relação molar 02/N0 igual a 100, a fim de não exagerar inutilmente o volume do gás a tratar. São muito convenientes em geral valores superiores a 15, sendo preferidos os que são superiores a 25. 0 oxigénio pode ser utilizado no estado puro ou mais simplesmente como ar ambiente. Nos casos em que o gás tratado é um fumo, o oxigénio pode.ser introduzido por um excesso de ar enviado ao forno onde se efectua a combustão do combustível; pode-se também introduzir ar no fumo a jusante do forno.
pirossulfito de metal alcalino tem por função decompor o peróxido de azoto e o óxido nitrico do gás formando nitrito do metal alcalino e nitrato do metal alcalino, de acordo com as seguintes reacções:
i4.-S,0 + 2 -> MNCk + MNO- + 2 SO., á 6 z 2 ά o 2 ιΊ,-S.O + 2 NO + 0.. —> »iN0.. + MMO- + 2 SO., ά á o 2 2 ύ ά em que M representa um metal alcalino.
A quantidade óptima de pirossulfito de metal alcalino pode ser determinada facilmente em cada caso particular, em função da composição do gás, da sua temperatura e da sua pressão. Deve ser geralmente superior a 0,25 moles, de preferência pelo menos igual a 0,4 moles, por mol do óxido nitrico do gás a depurar. Nos casos em que o gás a depurar contém óxido nitrico e peróxido de azoto, o pirossulfito de metal alcalino deve ser utilizado numa quantidade superior a 0,25 moles, de preferência pelo menos igual a 0,4 moles, por mol de óxido nitrico e de peróxido de azoto do gás. Em principio não há um limite superior imposto à quantidade do pirossulfito do metal alcalino utilizado. Na prática, por considerações económicas, não há qualquer interesse em ultrapassar 50 moles (de preferência 5 moles) de pirossulfito de metal alcalino por mol de óxido de azoto (NO ) do gás a depurar, sendo especialmente recomendados os valores situados entre 0,4 e 2,5.moles, e sendo os mais vantajosos os que estão situados entre 0,5 e 2.
tratamento do gás com o pirossulfito de metal alcalino pode ser efectuado por via húmida ou por via seca.
No tratamento por via húmida o gás é lavado com uma solução aquosa cio pirossulfito de metaL alcalino,. Nc tratamento per via seca, que é o preferido, c> pirossulfito de metal alcalino é utilizado no estado sólido no gás, na ausência de um liquido, em particular da água. No tratamento por via seca
| podem ser l | itilízados diverses métodos | O [3 p i' ói t ó | rios, u e acordo | |
| com um pri | tie i r c m e t o rio ο ρ e r a i. ó rio, o | p 1 1’ i) S S 1. | .ii fito de metal | |
| alcalino é | injectado no estado de um | pá d | 1 c. o • - o | á s , n interior |
| de uma câm | ara de reacção. De acordo | C 00 | um | segundo método |
| operatório, | faz-se circular o gás num | leito | f ixo, num leito | |
| móvel ou num leito fluidizado de part | i c u 1 a s | de pirossulfito |
de metal alcalino. Estes métodos operatórios sao bem conhecidos na técnica da engenharia química. Nestes há interesse em utilizar um pó de granui ornetria regular e a mais fina possível, de modo a acelerar a reacção do pirossulfito de metal alcalino com os ó xidos de a z o t o d o gás. Como regra geral é um pó cujo diâmetro médio das partículas seja ferida corresponde
250 ym. A ro médio das granulometria nr exceda 200 ;:n:, Po xempio compreendido entre 5 e 150 ^rm.
No processo de acordo com a invenção o tratamento do gás com o pirossulfito de metal alcalino deve ser efectuado a uma temperatura superior a 250 K e de preferência pelo menos igual a 300 K. Às temperaturas situadas entre 300 e 700 K são muito convenientes. São preferidas as temperaturas compreendidas entre 350 e 600 K e, entre estas, são especialmente vantajosas as que estão situadas entre 450 e 550 K.
•No processo de acordo com a invenção a reacção do pirossulfito de metal alcalino com os óxidos de azoto do gás liberta dióxido de enxofre que pode ser conveniente eliminar. Para este efeito o tratamento com o pirossulfito de metal t
alcalino pode ser seguido por um tratamento com um hidróxido, carbonato ou bicarbonato de metal alcalino. Pode-se utilizar por exemplo o processo descrito no Pedido de Patente : EP-A-O161497, que consiste em tratar o gás por via seca com : bicarbonato de um metal alcalino. ,
No processo de harmonia com a invenção ο i pirossulfito de metal alcalino é vantajoso o pirossulfito de |
I I sódio.
Numa forma de realização particular do processo de acordo com a invenção utiliza-se pirossulfito de metal alcalino que é formado in situ no gás por reacção de bicarbonato de metal alcalino com o dióxido de enxofre presente no gás de acordo com as seguintes reacções nas quais M representa um metal alcalino:
Nesta forma de realização do processo introduz-se pois bicarbonato de metal alcalino no gás, onde o mesmo é transformado em pirossulfito de metal alcalino de acordo com as reacções enunciadas acima.
Esta forma de realização da invenção implica a presença de dióxido de enxofre no gás, numa quantidade suficiente para que a quantidade do pirossulfito de metal alcalino produzido seja pelo menos igual à quantidade estequiométrica necessária para reagir com a totalidade dos óxidos de azoto do gás. Apresenta a vantagem de não necessitar o emprego de um gás reagente perigoso para eliminar, por um lado, o dióxido de enxofre e os óxidos de
azoto NO do gás e, por outro lado, o dióxido de enxofre que ί xi é produzido pela reacção do pirossulfito de metal alcalino!
í· com os óxidos de azoto. Tem uma aplicação vantajosa no;
ί i:
! tratamento dos fumos produzidos pela combustão de' ί;
combustíveis de origem fóssil, que contém derivados de azoto e derivados de enxofre.
I i
processo de acordo com a invenção conduz à i
formação de um residuo sólido de nitrito de um metal alcalino, de nitrato de metal alcalino e de sulfato de metal alcalino. Este residuo pode ser facilmente eliminado tratando o gás num dispositivo de despoeiramento adequado que pode por exemplo compreender um filtro electrostático. No caso de um tratamento por via seca de acordo com a definição que dele foi dada anteriormente, pode-se utilizar um filtro de tecidos filtrantes (filtro de mangas) cuja eficácia é óptima.
processo de harmonia com a invenção aplica-se à depuração de todos os gases que contenham óxidos de azoto Ν0χ . Tem uma aplicação interessante na depuração de fumos provenientes da icineração de lixos domésticos ou municipais, assim como na depuração dos fumos provenientes da combustão de combustíveis de origem fóssil, tais como o gás natural, o carvão e os derivados de petróleo. Aplica-se em particular à depuração dos fumos provenientes das centrais térmicas de produção de e1ectricidade.
Os exemplos que se seguem servem para ilustrar a invenção. São concretizados com referência às figuras 1 e 2 dos desenhos anexos, que são dois diagramas que fornecem a composição do gás contendo óxidos de azoto NO .
X
EXEMPLO 1 (EXEMPLO DE REFERENCIA)
| ΐ | P r e ρ a r c> u - s e | u m gás si n tét | ico constituído |
| I essencialmer | te por àrgon | e ó x i c o n 2 t r 1 c o | [400 yii de óxido |
| nlerac 0 (N 0 | por 1ilro de | gàs] mas isento | de oxigénio. P 0r |
| ί ou iro la cio | foi preparado | u m leito de 1 g | de pari, lenias de |
pirossulfito de sódio sobre uni leito cie 5 g de sílica repousando sobre uma grelha horizontal. Nos dois leitos utilizaram-se partículas apresentando um diâmetro médio de 100 jAW aproximadamente. Submeteu-se o gás a um deslocamento ascendente uniforme através dos leitos, a uma velocidade regulada para fluidizar o leito de pirossulfito de sódio.
No decurso do ensaio fez-se subir a temperatura no leito gradualmente de 300 K a 800 K. 0s resultados do ensaio estão apresentados nos dois diagramas da figura 1. Em cada diagrama da figura 1 a escala das abcissas representa a temperatura do gàs à entrada do leito (expressa em graus Kelvin). No diagrama superior da figura 1 a escala das ordenadas representa a concentração volúmica de cada um dos constituintes NO, NO2 e N 2θ à saida do leito (estas concentrações estão expressas em ppm ou jp 1 do cons t i t u i n t e / 1 i t r 0 de gàs e devem ser divididas por 50 no caso do N^O). No diagrama inferior da figura 1 a escala das ordenadas representa a concentração volúmica de SO^ no gàs (expressa em yj 1 de SO^/litro de gàs). Observa-se no diagrama da figura 1 que cada um cios ensaios efectuados o gàs à salda dc> leito apresentou aproximadamente a mesma composição que à entrada do leito. A t a m pera lura de 4 2 5-430 K regi st ou-se nc· gàs um teor de cerca cie '3 ml/litro de dióxido de enxofre, correspondente à riecompos í ção do -pi rossul f i to de sódio.
EXEMPLO 2 (DE ACORDO COM A INVENÇÃO)
Re pe t i. u - s e 0 ensaio do exemplo 1 com um gàs
sintético constituído por uma mistura de árgon, de óxido ; nitrico (NO) e de oxigénio, e um leito único e homogénio de 6 ; g de pirossulfito de sódio. 0 gás utilizado à entrada do j leito apresentava a composição volúmica seguinte: ι
| NO: | 410 | jil /1 ; | |
| °2: | 22 587 | yi/1. | |
| Procedeu-se | como no | exemplo 1 | . Os resultados do |
ensaio estão reproduzidos no diagrama da figura 2, cuja escala das abcissas representa a temperatura do gás à entrada do leito (expressa em graus Kelvin), a escala das ordenadas da esquerda representa a concentração volúmica de cada um dos dos constituintes (NO, N02 e N 20) do gás à salda do leito (estando estas concentrações expressas em ppm ou 1 do constituinte por litro do gás e devendo ser divididas por 20 no caso do N 2 0 ) θ a escala das ordenadas da direita representa a concentração volúmica do oxigénio no gás à saida do leito (expressa em ppm ou /1 de oxigénio por litro de gás ) .
Observa-se que o gás sofreu uma depuração óptima a temperaturas situadas entre aproximadamente 450 e 500 K. A temperatura de cerca de de 480 K o gás à saida do leito apresentou a composição seguinte:
| NO : | 73 | /1/1 |
| N02 : | 73 | yal /1 |
| N20 : | 7 | /1/1 |
| °2 : | 20.000 | /1/1 |
A temperatura de cerca de 500 K o gás à saida do leito apresentou a composição seguinte:
| NO : | 37 | JJl/1 |
| N02 : | 37 | yi/1 |
| N20 : | 10 | yl/l |
| °2 : | 20.000 | ^1/1 |
Uma comparação dos resultados dos exemplos 1 e 2 faz imediatamente evidenciar o progresso conferido na depuração do óxido nitrico, quando se combina, de harmonia com a invenção, a introdução de oxigénio no gàs a depurar e o tratamento subsequente deste com pirossulfito de sódio.
Claims (5)
- REIVINDICAÇÕESPROCESSO PARA A DEPURAÇÃO DE UM GAS CONTENDO OXIDO NITRICO1 - Processo para a depuração de um gàs contendo óxido nitrico, segundo o qual se trata o gás com um composto de metal alcalino, caracterizado pelo facto de se utilizar uma quantidade de oxigénio no gàs pelo menos igual à quantidade estequio métrica necessária para oxidar o óxido nitrico a peróxido de azoto, e pelo facto de o composto de metal alcalino compreender pirossulfito de metal alcalino que se utiliza numa quantidade suficiente para converter o óxido nitrico do gàs em nitrito e em nitrato do metal alcalino.Processo de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo facto de no caso de o gàs conter peróxido de azoto, se utilizar uma quantidade suficiente de pirossulfito de metal alcalino para converter o óxido nitrico e o peróxido de azoto em nitrito e em nitrato de metal alcalino.Processo de- acordo com a reivindicação ou a reivindicação
- 2 caracterizado pelo facto de se utilizar mais do que 0,25 moles de pirossulfito de metal alcalino por mole de óxido nitrico e de peróxido de azoto do gás.10 Processo de acordo com a reivindicação
- 3 caracterizado pelo facto de se utilizar de 0.4 a 2,5 moles dei pirossulfito de metal alcalino por mole de óxido de azoto do gàs.Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a
- 4 caracterizado pelo facto de o tratamento do gàs com o pirossulfito de metal alcalino ser efectuado por via seca.Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a
- 5 caracterizado pelo facto de se utilizar uma relação molar 02/N0 superior a 1.Processo de acordo com a reivindicação 6 caracterizado pelo facto de se utilizar uma relação molar 0 /NO pelo menos igual a 8.Processo de acordo com a reivindicação 7 caracterizado pelo facto de se utilizar uma relação molar O^/NO superior a 25.Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8 caracterizado pelo facto de se utilizar um gàs cuja temperatura é superior a 250 K.Processo de acordo com a reivindicação 8 caracterizado pelo facto de se utilizar um gàs cuja temperatura está compreendida entre 450 e 550 K.Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 10 caracterizado pelo facto de o gàs ser um fumo produzido pela icineração de lixos domésticos ou mun ic ipa i s.12 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a11 caracterizado pelo facto de se utilizar pirossulfito de metal alcalino formado in situ no gás por reacção de bicarbonato de metal alcalino com o dióxido de enxofre presente no gás.13 - Processo de acordo com a reivindicação 12 caracterizado pelo facto de o gás ser um fumo produzido pela combustão de um combustível sulfuroso de origem fóssil.14 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a13 caracterizado pelo facto de o metal alcalino ser o sódio.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PT10122793A PT101227B (pt) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | Processo para a depuracao de um gas contendo oxido nitrico |
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|---|---|
| PT101227A PT101227A (pt) | 1994-09-30 |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PT (1) | PT101227B (pt) |
-
1993
- 1993-03-17 PT PT10122793A patent/PT101227B/pt not_active IP Right Cessation
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