BR112018012142B1 - Método para separação de substâncias - Google Patents

Abstract

MÉTODO PARA SEPARAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS. A invenção se refere a um método para separar materiais gasosos ou particulados de um fluxo de gás, por exemplo uma corrente de exaustão, por meio de um reator de fluxo em leito fluidizado. Uma camada de suporte consistindo de uma fração de grandes partículas é arranjada no leito fluidizado. A fim de manter constantemente o tamanho, uma fração de grandes partículas, que deixa o leito fluidizado com o fluxo em volume, é separada do fluxo em volume por um separador e é alimentada de volta ao leito fluidizado de modo que o tamanho da camada de suporte é mantido. A taxa de retroalimentação da fração de grandes partículas é reduzida em termos de massa à medida que a adição de sorventes ao leito fluidizado para reduzir a concentração residual de poluente é aumentada. A fração de grandes partículas separada que não é retroalimentada é removida do processo. Dita solução também possibilita que o leito fluidizado seja abastecido com gás de escape carregado com materiais sólidos provenientes da fração de grandes partículas sem um pré- separador. Estes passam através do leito fluidizado e são apenas então removidos do processo.

Description

Descrição

[001] A invenção se refere a um método para a separação de substâncias gasosas ou particuladas de um fluxo de gás por meio de um reator de fluxo em leito fluidizado tendo um câmara de leito fluidizado contendo um leito fluidizado expandido, em que o leito fluidizado expandido compreende sólidos, que são pelo menos sorventes reativos e sólidos inertes, e em que os sólidos, que formam um leito de suporte no leito fluidizado expandido, pertencem a uma fração de grandes partículas, em que o fluxo de gás carregado com as substâncias a serem separadas é suprido ao leito fluidizado de modo que as substâncias a serem separada entram em contato com os sorventes no leito fluidizado e reagem com eles, em que a velocidade na câmara de leito fluidizado é ajustada de modo que sólidos inertes e sorventes reativos também deixam o leito fluidizado com o fluxo de gás, em que sorventes reativos são separados do fluxo de gás que deixa o leito fluidizado em um trajeto principal, os sorventes sendo recirculados para o leito fluidizado, em que, além dos sorventes recirculados, sorventes frescos são supridos ao leito fluidizado, e em que sólidos inertes e sorventes reativos são separados do fluxo de gás que deixa o leito fluidizado para um trajeto secundário, ambos os quais são parcialmente recirculados para o leito fluidizado.

[002] Um exemplo para a separação de substâncias gasosas ou particuladas de um fluxo de gás é a purificação de gás de escape, em que os poluentes e cinza volante são removidos de um fluxo de gás de escape. Naquilo em que o que se segue se refere a poluentes e gases de escape, estas referências devem ser entendidas como um exemplo e da mesma maneira, considerar substâncias tanto gasosas e particuladas em um fluxo de gás.

[003] A combustão de combustíveis fósseis, por exemplo, em usinas de energia, produz gases de escape. Estes gases de escape têm altos teores de poluente, dependendo do teor de poluente dos combustíveis, em particular enxofre, mas também cloro e metais pesados. Dependendo do teor de cinza dos combustíveis, os gases de escape provenientes dos processos de combustão são também altamente carregados com cinza volante, que pode variar intensamente na quantidade e tamanho de suas partículas dependendo do método de combustão usado. A cinza volante é normalmente inerte. De modo ideal, ainda há constituintes de óxido de magnésio ou óxido de cálcio reativo na cinza volante.

[004] Os gases de escape gerados em usinas de incineração de rejeitos contêm outros poluentes além dos óxidos de enxofre, em particular cloreto de hidrogênio, fluoreto de hidrogênio e metais pesados, por exemplo, cádmio, tálio e mercúrio, e compostos orgânicos halogenados tais como dioxinas e furanos. A fim de poder cumprir com os regulamentos de proteção ambiental legalmente prescritos, todos os poluentes mencionados e poeiras devem ser removidos seguramente e permanentemente do fluxo de gás de escape em certos limites de emissão.

[005] Os poluentes reagem com os sorventes presentes no leito fluidizado. Uma exigência para capturar quase todos poluentes é um leito fluidizado misto que assegura um tempo de residência suficientemente longo e assim um número suficiente de contatos entre os poluentes e os sorventes.

[006] A fim de obter uma operação ótima do leito fluidizado, que pode ser considerado um fluido, em particular, a proporção de grandes partículas (a fração correspondente é definida por um diâmetro médio d50 de 30 a 100 μm) e partículas grosseiras (a fração correspondente é definida por um diâmetro médio d50 maior do que 100 μm) na cinza volante, que entra no leito fluidizado, não devem se tornar demasiadamente grandes. Portanto, nos métodos previamente conhecidos, estas partículas são removidas antecipadamente em uma grande extensão do fluxo de gás de escape usando pré-separadores, geralmente pré-separadores que operam eletrostaticamente.

[007] EP 0 736 321 A1 descreve um sistema com um reator de leito fluidizado, que serve, em particular, para desviar halogenetos orgânicos de um fluxo de gás de escape. Neste sistema, o fluxo de gás de escape carregado com sólidos que deixa o reator é suprido a um separador, que é preferivelmente um separador de ciclone. Isto divide os sólidos, que ainda são sorventes reativos e sólidos inertes, do fluxo de gás de escape e os dirige para um reservatório comum. Daí eles podem ser recirculados para o reator de leito fluidizado de modo a obter um chamado leito fluidizado circulante. Deste modo, há sempre uma quantidade suficientemente grande de sorventes reativos no reator. Porém, os sólidos inertes são recirculados na mesma extensão do que os sorventes uma vez que eles são separados no mesmo trajeto.

[008] Assim, o leito fluidizado não é carregado demasiadamente com sólidos inertes (partículas de poeira), que iriam limitar sua funcionalidade, estes sólidos são eliminados antes de entrar no reator. Pré- separadores são requeridos para isto, os quais requerem muito espaço, têm um alto consumo de energia e altos custos de investimento.

[009] DE 33 39 317 A1 e DE 40 39 213 A1 descrevem um dispositivo para a separação de componentes sólidos de um fluxo de gás, em que uma câmara de leito fluidizado é seguida por uma câmara de separação, que é escoada através em antiparalela à câmara de leito fluidizado, a câmara de separação tendo uma saída lateral para o fluxo de gás por toda sua altura, levando a um filtro ou precipitador eletrostático. Uma proporção das partículas sólidas no fluxo de gás é removida e cai em uma tremonha disposta abaixo da câmara de separação.

[0010] US 2010/0147146 descreve um sistema em que a câmara de leito fluidizado é diretamente seguida por um separador de ciclone, a partir de que o fluxo de gás é aspirado para cima contra a gravidade e a direção de seu teor de sólidos.

[0011] A fim de obter uma suficiente redução dos poluentes no fluxo de gás de escape, um certo tempo de residência é requerido, o qual assegura que os poluentes no fluxo de gás de escape podem aderir aos sorventes e podem reagir com eles. Isto geralmente requer uma certa altura do reator de leito fluidizado, o que por sua vez resulta em que estes reatores são muito altos.

[0012] A invenção é baseada no objetivo de prover um método para operar um reator, que em uma grande extensão permite agir sem uma pré- separação de sólidos.

[0013] A invenção é também baseada no objetivo de prover um método para operar um reator, que permite a previsão de um projeto menor ou mais baixo do que o usual.

[0014] O objetivo da invenção é também prover um método que possibilita a ativação e/ou oxidação de produtos provenientes, por exemplo, de uma purificação de gás de escape para, por exemplo, uso na indústria de cimento, hidratação de cal e componentes de magnésio em cinzas, hidratação seca de cal e ativação/dopagem de adsorventes.

[0015] Para atingir os objetivos, a invenção prevê que o fluxo de gás que deixa o leito fluidizado, antes dos sólidos inertes junto com uma proporção de sorventes ativos é separado dele, passa através de um trajeto de fluxo livre de ramificação correndo antiparalelo ao leito fluidizado, em que sorventes e substâncias a serem separadas entram em contato e reagem entre si dentro do fluxo de gás de modo que a proporção de substâncias não reagidas no fluxo de gás no final do trajeto de fluxo é menor do que sua proporção ao deixar o leito fluidizado.

[0016] Deste modo, um tempo de residência suficiente do fluxo de gás é assegurado em um ambiente com sorventes, uma vez que reações entre as substâncias a serem separadas (poluentes) e os sorventes podem ter lugar não apenas no leito fluidizado, mas também no trajeto de fluxo. Assim, o leito fluidizado não precisa ser projetado de modo que os poluentes são apenas convertidos em sólidos inertes dentro do leito fluidizado, o que iria requerer uma construção alta da câmara de leito fluidizado. Ao invés, é projetado um trajeto de fluxo, em que os poluentes são adicionalmente convertidos em sólidos inertes.

[0017] Preferivelmente, o trajeto de fluxo é obtido por uma câmara de fluxo correndo antiparalela à câmara de leito fluidizado, a câmara de fluxo sendo equipada com uma entrada para o fluxo de gás na sua extremidade superior e uma saída lateral para o fluxo de gás na sua extremidade inferior e abaixo da saída lateral confundindo-se em uma tremonha do separador para sólidos gravitacionalmente separados do fluxo de gás.

[0018] A distância entre a entrada superior na extremidade superior e a saída na extremidade inferior da câmara de fluxo é escolhida de maneira tal que o tempo de residência necessário para a redução dos poluentes é obtido em conjunto com o tempo de residência no leito fluidizado.

[0019] O fluxo de gás, que escoa para fora da saída lateral, toma a fração de partículas médias (valor mediano d50 = 10-30 μm) e finas (valor mediano d50 menor do que 10 μm) com ele, em que os sólidos da fração de partículas médias são geralmente sorventes e produtos de reação. Devido ao seu tamanho e por causa do fluxo de gás agindo dobre eles, os sólidos da fração de grandes partículas caem gravitacionalmente além da saída lateral, mais para baixo e são temporariamente armazenados na tremonha do separador. A deflexão do fluxo de gás na saída age como um separador para uma fração de grandes partículas no fluxo de gás.

[0020] Assim, surge o seguinte processo:

[0021] O leito fluidizado é conduzido pelo fluxo de gás. As partículas sólidas presentes no leito fluidizado formam um leito de suporte para as partículas de menor diâmetro.

[0022] Os sólidos do leito de suporte pertencem a uma fração de grandes partículas cujo valor mediano para o diâmetro das partículas fica entre 30 e 100 μm, isto é, 50% das partículas desta fração têm um diâmetro menor e 50% um diâmetro maior do que o valor mediano. Um tal leito de suporte leva a o uma desaceleração dos sorventes reativos em relação à velocidade do fluxo de gás, de modo que seu tempo de residência no leito fluidizado é aumentado.

[0023] O leito de suporte não deve ser demasiadamente pequeno, senão o efeito pretendido não se desenvolve. Porém, ele não deve ser demasiadamente grande, senão ele pode levar a um colapso do leito fluidizado ou a uma redução no te tempo de residência dos sorventes no leito fluidizado.

[0024] Os sólidos do leito de suporte, que pertencem à fração de grandes partículas, podem provir de diferentes fontes. Se o fluxo de gás suprido é carregado com cinza volante, ele geralmente já contém uma fração de grandes partículas, que é introduzida no leito fluidizado.

[0025] Na extensão de que a cinza volante também contém sólidos de uma fração de partículas grosseiras cujo valor mediano está ainda acima daquele da fração de grandes partículas, estes são descarregados antecipadamente, pois eles não são apropriados para construção do leito de suporte.

[0026] Se nenhuma fração de grandes partículas se torna disponível com o fluxo de gás (gás de combustão), ele pode também ser introduzido como um aditivo no leito fluidizado.

[0027] Além do mais, os sorventes, que geralmente têm um pequeno diâmetro, podem ser atribuídos à fração de partículas médias. Estas têm um valor mediano entre 10 e 30 μm. Os sorventes podem também formar sólidos de uma fração de grandes partículas devido aos processos químicos e físicos com os poluentes no leito fluidizado.

[0028] A fração de grandes partículas, que contém sólidos inertes e sorventes reativos e é introduzida no leito fluidizado ou é gerada ali, é primeiro descarregada no trajeto de fluxo com o fluxo de gás e separada do fluxo de gás no separador que vem depois do trajeto de fluxo. A velocidade do fluxo de gás é ajustada de maneira tal que o leito fluidizado se expande, de modo que a fração de grandes partículas é também descarregada do leito fluidizado através do fluxo de gás.

[0029] Deste modo, a taxa de descarga da fração de grandes partículas vai ser maior do que a taxa de alimentação ou a taxa de formação, de modo que isto vai levar a uma degradação do leito de suporte. Por esta razão, a fração de grandes partículas separada do fluxo de gás é recirculada para o leito fluidizado até a extensão de que a proporção do leito de suporte no leito fluidizado permanece substancialmente constante. Uma vez que a fração de grandes partículas recirculada também contém sorventes reativos, isto leva a uma melhor utilização de todos dos sorventes supridos para o processo.

[0030] O seguinte mecanismo de controle é aplicado para isto: A taxa de poluentes não reagidos no fluxo de gás é medida depois de deixar o trajeto de fluxo.

[0031] Se é determinado que a taxa de poluentes não reagidos no fluxo de gás aumentou além de um valor alvo predeterminado, o suprimento de sorventes frescos é aumentado.

[0032] A medição da taxa de poluentes não reagidos não precisa ter lugar imediatamente depois de deixar o trajeto de fluxo, mas ao contrário pode também ser feita apenas no final de todo o processo, por exemplo, que ainda inclui etapas de filtração.

[0033] Se a taxa excede um valor alvo predeterminado, isto é uma indicação de que não há bastante sorventes reativos no leito fluidizado ou o tempo de residência é demasiadamente curto: Isto é contrariado pelo aumento da taxa de suprimento de sorventes frescos.

[0034] Isto permite o seguinte procedimento:

[0035] O fluxo de gás suprido ao reator de fluxo em leito fluidizado é carregado com partículas e é assim suprido ao leito fluidizado, em que o leito fluidizado é operado de maneira tal que a taxa da fração de grandes partículas descarregada com o fluxo de gás não é mais baixa do que a taxa da fração de grandes partículas suprida com o fluxo de gás.

[0036] O método é usado, entre outras coisas, quando gases de combustão de escape que são pesadamente carregados com cinza volante têm de ser tratados. Os métodos usados até agora, portanto, proporcionam, como dito acima, para a cinza volante ser removida do fluxo de gás antes do reator de leito fluidizado.

[0037] A presente invenção, porém, toma um outro caminho: Apenas a fração de partículas grosseiras é eliminada gravitacionalmente antes de entrar no leito fluidizado, enquanto que a fração de grandes partículas é conduzida para dentro do leito fluidizado e é apenas subsequentemente descarregada. Uma pré-separação é apenas realizada na aplicação da presente invenção quando o fluxo de gás a ser purificado tem uma carga muito alta de uma fração de grandes partículas, mas isto apenas precisa levar a uma redução parcial da carga com uma fração de grandes partículas e pode assim ser obtido com um baixo gasto em equipamento.

[0038] Em contraste com a técnica anterior, a fração de grandes partículas no fluxo de gás, portanto, não é separada a montante do reator de fluxo em leito fluidizado, mas primeiro passa através do reator e é então removida do fluxo de gás de escape.

[0039] Isto também tem efeitos positivos sobre o leito fluidizado expandido. A saber, o leito fluidizado expandido não é sobrecarregado ou sobre-enriquecido com sólidos inertes que são demasiadamente grandes. Isto leva a um comportamento de operação uniforme mais efetivo do leito fluidizado expandido e impede flutuações de pressão, o que continua a ter um efeito positivo sobre a disponibilidade. Além do mais, uma concentração mais uniforme de sorventes para a remoção de gases nocivos no leito fluidizado expandido é estabelecida. Por um lado, isto resulta em um consumo mais baixo de sorventes, uma vez que estes podem ser utilizados mais efetivamente por um tempo de residência mais longo e, por outro lado, um melhor atendimento de segurança em cumprimento com os valores limites de emissão, consequentemente um desempenho de separação global significativamente melhorado.

[0040] A fração de grandes partículas removida no separador, que não é recirculada, é descarregada do processo.

[0041] A fim de obter um leito fluidizado estável durante a operação mesmo com um fluxo em volume (taxa de suprimento) variável do fluxo de gás suprido ao leito fluidizado, a invenção prevê que a taxa de retorno dos sólidos e sorventes reativos separados no trajeto secundário é também variada dependendo da variação no fluxo em volume.

[0042] Para este fim, uma taxa de retorno de base é determinada para um fluxo em volume de base especificado. Se o fluxo em volume aumenta em relação ao fluxo em volume de base, que pode ser determinado com um sensor de fluxo de gás, então a taxa de retorno é aumentada em relação à taxa de retorno de base. Se o fluxo em volume diminui em relação ao fluxo em volume de base, a taxa de retorno é também diminuída em relação à taxa de retorno de base.

[0043] Assim é conseguido que os sólidos no leito fluidizado sempre formem uma fração de grandes partículas. O leito fluidizado não é nem sobrecarregado com uma proporção demasiadamente alta de sólidos excessivamente pesados, nem o tempo de residência dos sorventes ativos no leito fluidizado é reduzido por causa de uma proporção excessivamente baixa de sólidos leves.

[0044] Independentemente disto, a recirculação de sorventes no trajeto principal é determinada pela taxa de reação a ser obtida no reator de fluxo em leito fluidizado.

[0045] Para melhorar ainda mais o leito fluidizado, a invenção prevê que um filtro de processo fica é a jusante do trajeto de fluxo e que os sólidos ali separados pertencem a uma fração de partículas médias e uma fração de partículas finas, que são recirculadas para o leito fluidizado dependendo do processo.

[0046] A fim de melhorar ainda mais a taxa de remoção, é adicionalmente proposto que um trajeto de fluxo adicional fique adjacente à saída do primeiro trajeto de fluxo.

[0047] Poluentes também ainda reagem com os sorventes para formar sólidos inertes no trajeto de fluxo adicional, que, por exemplo, são removidos sobre um filtro a jusante dos trajetos de fluxo.

[0048] Um gás (ar) pode escoar através dos sólidos que se coletam na tremonha do separador, sólidos da fração de partículas médias e finas sendo arrastados com o fluxo de gás e levavam à saída. Como resultado, quase só uma fração de grandes partículas está ainda presente na tremonha do separador que, de acordo com o processo acima mencionado, é parcialmente recirculada para o leito fluidizado.

[0049] Um filtro de processo fica a jusante da saída. Sólidos da fração de partículas médias e finas, que consistem de uma alta proporção de sorventes ainda não reagidos, são separados ali e são coletados na tremonha do filtro. A partir daí eles são também recirculados de uma maneira controlada para o leito fluidizado para obter um leito fluidizado expandido.

[0050] Os gases de escape produzidos em usinas de incineração de rejeitos geralmente contêm, além de óxidos de enxofre, outros poluentes, em particular tanto cloreto de hidrogênio, fluoreto de hidrogênio quanto metais pesados, por exemplo, cádmio, tálio e mercúrio e compostos orgânicos halogenados tais como dioxinas e furanos. Para remover, por exemplo, dióxido de enxofre do gás de escape, sorventes contendo cálcio (por exemplo, Ca(OH)2) são introduzidos na seção de leito fluidizado, os quais se combinam com o dióxido de enxofre. O sorventes contendo cálcio, porém, também se combinam com o cloreto de hidrogênio (HCl) no gás de escape, de modo que cloreto de cálcio (CaCl2) é formado. Porém, cloreto de cálcio altamente higroscópico e, portanto, absorve água do gás de escape na sua estrutura cristalina. Quando a temperatura está ligeiramente acima da temperatura ambiente, o cloreto de cálcio se dissolve em sua própria água cristalina, em que uma massa pegajosa, tendendo a aglomeração e tendo um efeito corrosivo, é formada.

[0051] Devido a esta relação, a temperatura do gás de escape deve ser aumentada com um teor de água correspondente do gás de escape. Se, por exemplo, cloreto de hidrogênio (HCl) [mg/m3, estado normal, seco] e óxidos de enxofre (SOX) [mg/m3, estado normal, secos] estão em uma razão de HCl/SOx > 1, então a temperatura do gás de escape deve ser aumentada a cerca de 140°C ou mais.

[0052] Nesta faixa de temperatura, porém, a remoção de poluente com cal hidratada, que tem uma qualidade padrão (BET: 14 - 16 m2/g), é muito ineficaz, a faixa de temperatura ótima para a purificação do gás de escape com esta cal hidratada é, dependendo da diferença à temperatura de bulbo úmido, entre 70-90°C. Esta faixa de temperatura ótima para a purificação do gás de escape com cal hidratada, porém, não pode ser usada com uma alta proporção de cloreto de hidrogênio (HCl) no gás de escape pelas razões ditas.

[0053] Este problema pode ser resolvido como descrito abaixo: Se demandas muito elevadas são colocadas sobre as emissões ou eficiências de remoção, o reator de fluxo em leito fluidizado descrito acima é suplementado com um reator a montante, de modo que, em particular, além dos óxidos de enxofre, por exemplo, cloreto de hidrogênio proveniente do gás de escape pode também ser removido de maneira ótima.

[0054] Para atingir este objetivo, a invenção, portanto, prevê que o fluxo de gás alimentado ao reator de fluxo em leito fluidizado é previamente conduzido através de um reator a montante configurado como uma câmara de fluxo.

[0055] Assim, aqueles poluentes no gás de escape que tendem a se aglomerar devido aos processos químicos no leito fluidizado na reação com cal hidratada, podem ser reduzidos antecipadamente no reator a montante.

[0056] Para este fim, o reator a montante contém sorventes, que promovem a redução de um primeiro tipo de poluente na temperatura do gás de escape. Assim, a câmara de leito fluidizado do reator de fluxo em leito fluidizado contém sorventes, que promovem a te redução de um segundo tipo de poluente a uma temperatura que é mais baixa do que a temperatura do fluxo de gás que entra no reator a montante, em que a redução da temperatura na câmara de leito fluidizado pode ser feita por resfriamento brusco, ou seja, por adição de água.

[0057] Preferivelmente, os poluentes do primeiro tipo são cloreto de hidrogênio e os sorventes na câmara de leito fluidizado são compostos de cálcio.

[0058] A purificação de gás de escape com um reator a montante para separação de gás e sólidos tem diversas vantagens:

[0059] Os custos de operação são significativamente reduzidos uma vez que cada sorvente é usado na faixa de temperatura especificada para ele.

[0060] Valores de emissão muito baixo de HCl e SOx no gás de escape são obtidos com um mínimo de consumo de sorvente.

[0061] O sorvente reativo é separado e recirculados em um ambiente ótimo que reduz consumo de sorvente e aumenta o tempo de residência ao passo que a altura do sistema permanece a mesma.

[0062] A segurança operacional do sistema é melhorada uma vez que cloreto de hidrogênio componentes no gás de escape são separados predominantemente no reator a montante com hidrogênio carbonato de sódio. O cloreto de sódio resultante, em contraste com cloreto de cálcio, não é higroscópico ou corrosivo e, portanto, não crítico em operação.

[0063] Para certos processos, hidrogênio carbonato de sódio (NaHCO3) em uma distribuição apropriada de tamanho de partícula é introduzido no reator a montante como o sorvente.

[0064] Além disso, hidrogênio carbonato de sódio pode ser introduzido em uma distribuição apropriada de tamanho de partícula no leito fluidizado, uma vez que um tempo de residência relativamente longo é dado aqui devido à velocidade mais baixa. O hidrogênio carbonato de sódio é ainda reativo mesmo a temperatura abaixada bruscamente na câmara de leito fluidizado e pode continuar a remover gases nocivos não removidos no reator a montante.

[0065] A fim de poder se adaptar a diferentes tipos de uso do reator de fluxo em leito fluidizado de acordo com a invenção, pode ser previsto que partes do fluxo de gás são conduzidas diretamente para o leito fluidizado em um desvio operacional em relação à entrada para o reator de leito fluidizado, derivando-se do acelerador de gás do reator de leito fluidizado.

[0066] As etapas de controle acima mencionadas, que resultam de uma medição da carga residual do fluxo de gás com poluentes, podem também ser usadas se o trajeto de fluxo é arranjado a jusante do leito fluidizado.

[0067] O método descrito acima pode ser realizado particularmente bem com um reator de fluxo em leito fluidizado de acordo com o pedido de patente alemão DE 10 2015 122 222.1 de 18/12/2015, que foi depositado pela requerente no Escritório Alemão de Patentes e Marcas. A descrição ali do reator de fluxo em leito fluidizado e seus componentes e o dispositivo no qual o reator de fluxo em leito fluidizado é integrado, portanto, forma a matéria do presente pedido.

[0068] A invenção é explicada em mais detalhe com referência a uma modalidade a seguir.

[0069] A Fig. 1 é uma representação esquemática da invenção com referência a uma reprodução esquemática da construção do aparelho pertencente ao método.

[0070] A Fig. 2 é uma representação em diagrama de bloco da modalidade da Fig. 1 com adições opcionais.

[0071] A Fig. 3 é uma representação esquemática de um reator de fluxo em leito fluidizado de acordo com a invenção com um reator a montante adicional.

[0072] A Fig. 4 é uma representação em diagrama de bloco da modalidade da Fig. 3 com adições opcionais.

[0073] Gases de escape que resultam de um processo de combustão e são carregados com substâncias gasosas e/ou particuladas - estas são normalmente poluentes e poeiras - são alimentados a um reator de fluxo em leito fluidizado 1, que tem uma câmara de leito fluidizado 2 tendo um leito fluidizado e um trajeto de fluxo 3.1 correndo antiparalelo a ela na forma de uma câmara de fluxo 4. O trajeto de fluxo 3.1 corre a partir da saída da câmara de leito fluidizado 2 verticalmente para baixo e passa na sua extremidade inferior ou para uma saída para um filtro de processo 6 ou opcionalmente, como mostrado na Fig. 1, através de uma deflexão 3.3 para um trajeto de fluxo adicional 3.2, que se estende verticalmente para cima e passa na sua extremidade superior para uma saída deslocada 5. O trajeto de fluxo adicional 3.2 é mais curto do que o trajeto de fluxo 3.1.

[0074] O filtro de processo 6 pode, por exemplo, ser projetado como um filtro de saco com coifa de entrada, que tem uma separação de sólidos integrada 31. Abaixo do filtro de processo 6 há uma tremonha do filtro 21, em que os sólidos separados são coletados e a partir daí são ou recirculados via uma linha de retorno principal 23 ou descarregados via um ponto de ramificação 33.

[0075] Os gases de escape carregados com poluentes gasosos e partículas sólidas (poeiras) entram no reator de fluxo em leito fluidizado 1, dependendo de sua origem, com uma temperatura entre 120°C e 240°C. Se os gases de escape são gases de escape de processo provenientes da eletrólise de alumínio ou processos de sinterização, as temperaturas de entrada podem variar bastante entre, por exemplo, cerca de 40°C e 300°C. A pressão antes do reator de fluxo em leito fluidizado 1 pode variar dentro de amplas faixas entre -7 kPa e + 1,5 kPa (-70 mbar e +15 mbar).

[0076] Uma câmara de queda 7 é localizada abaixo da câmara de leito fluidizado 2. O fluxo de gás de escape a ser purificado entra na câmara de queda 7 lateralmente via uma linha de suprimento 8 e escoa a partir daí através de um acelerador de gás 9 para cima para dentro da câmara de leito fluidizado 2. O acelerador de gás 9 consiste de um ou mais bocais Venturi, possivelmente também de geometria diferente. Um trajeto de transição cônico para uma seção cilíndrica da câmara de leito fluidizado 2 se conecta ao acelerador de gás 9.

[0077] Sólidos da fração de partículas grosseiras e parte da fração de grandes partículas são predominantemente separados gravitacionalmente da cinza volante na câmara de queda 7.

[0078] No acelerador de gás 9, o fluxo de gás de escape é primeiramente acelerado a uma velocidade de 25-80 m/s e então definido em razões ótimas para uma mistura gás-sólido, que fica entre 2 m/s e 8 m/s, de modo ideal entre 3 m/s e 6 m/s.

[0079] A densidade de carregamento média pela altura do leito fluidizado do reator pode ser definida dentro de amplos limites de 200 g/m3, estado normal em 2000 g/m3, estado normal. A fim de definir uma perda de pressão particularmente eficiente no leito fluidizado expandido, ela pode ficar de modo ideal entre 200 g/m3, estado normal e 1000 g/m3, estado normal.

[0080] O tamanho de partícula médio dos sorventes usados pode variar dentro de amplas faixas de 1 μm a 400 μm. Tamanhos de partícula de 3 μm - 40 μm são desejáveis por razões técnicas do processo.

[0081] A fim de obter a mistura sólido-gás a mais efetiva e para aumentar o tempo de contato entre os sorventes e poluentes presentes no fluxo de gás de escape, a circulação horária dos sorventes é definida como 20 e até 200 vezes a quantidade de sorventes presentes no leito fluidizado expandido.

[0082] Os diferentes estados do leito fluidizado expandido são baseados nos parâmetros definidos das razões de gás e sólido. A velocidade do gás deve ser selecionada de maneira tal que os sólidos no leito fluidizado são descarregados acima da do leito fluidizado. Os sólidos são transportados dentro do leito fluidizado expandido até a saída da câmara de leito fluidizado 2 e enviados para o trajeto de fluxo 3.1. O transporte de partícula sólida ocorre com uma diferença de tempo para a velocidade do gás. Uma alta velocidade compartilhada e um alto grau de misturação entre gás e sólido são cruciais para transferência ótima de material e calor.

[0083] Conexões adicionais 10, 11, 12 para a adição de sorventes, de aditivos e de água ou vapor d’água são encontradas na câmara de leito fluidizado 2.

[0084] Um sensor de fluxo de gás 13 na alimentação de gás 8 torna possível medir o fluxo em volume, ou seja, o fluxo em volume através da alimentação de gás por unidade de tempo e entrando no reator de fluxo em leito fluidizado.

[0085] O fluxo de gás de escape carregado com sólidos deixa a câmara de leito fluidizado 2 na sua extremidade superior para a câmara de fluxo 4 via uma conexão transversal 15. O fluxo de gás de escape experimenta uma deflexão e agora escoa através da câmara de fluxo 4 antiparalelo com a direção de fluxo na câmara de leito fluidizado 2, primeiramente para baixo. Na câmara de fluxo, o fluxo de gás de escape completo, os sorventes ainda reativos carregados por ele e não poluentes reagidos movem em cofluxo a uma velocidade constante. A velocidade compartilhada entre os sorventes e os poluentes é baixa no trajeto de fluxo, de modo que os poluentes podem adsorver os sorventes, ou poluentes já adsorvidos podem se difundir nos sorventes e reagem com eles. Esta transferência de massa interna controlada por difusão tem lugar em uma grande extensão.

[0086] O tempo de residência na seção de fluxo 3.1 e na seção de fluxo adicional 3.2 juntas fica entre 0,2 e 4 s, melhor entre 0,4 e 2 s.

[0087] A velocidade do gás no trajeto de fluxo 3.1 e no trajeto de fluxo adicional 3.2 juntos fica entre 4 e 16 m/s, melhor entre 6 e 12 m/s.

[0088] A velocidade do gás na saída é aumentada e fica assim entre 6 e 18 m/s, melhor entre 8 e 16 m/s.

[0089] Produtos do processo desenvolvem sua estrutura cristalina aqui e incorporam água cristalina. Isto é associado com uma secagem do produto, que é completada no trajeto de fluxo.

[0090] Em todo caso, a proporção de poluentes não reagidos é ainda mais reduzida no trajeto de fluxo 3.1 e na seção de fluxo adicional 3.2.

[0091] O comprimento do trajeto de fluxo 3.1 e do trajeto de fluxo adicional 3.2 e assim o tempo de residência resultando da velocidade do gás é ajustado de modo que a proporção de poluentes não reagidos é mais uma vez significantemente reduzida no mesmo. Valores típicos para o tempo de residência são, portanto, maiores do que 1 s.

[0092] Se a proporção de poluentes não reagidos na entrada para o trajeto de fluxo é ainda, por exemplo, cerca de 20%, ela é apenas 10% ao deixar o trajeto de fluxo, com base na carga de poluente de 100% ao entrar no leito fluidizado.

[0093] Como já mencionado acima, um trajeto de fluxo adicional 3.2 pode ser disposto entre a saída 5 e a entrada para o filtro de processo 6. Aqui, os mesmos processos têm lugar como no trajeto de fluxo 3.1, de modo que o fluxo de gás de escape atinge o filtro de processo com uma proporção ainda mais baixa de poluentes ainda não reagidos.

[0094] Uma vez que o fluxo de gás de escape no final do trajeto de fluxo 3.1 é defletido lateralmente na deflexão 3.3, sólidos da fração de grandes partículas se separam do fluxo de gás de escape e caem para baixo sob a influência da gravidade para dentro de uma tremonha do separador 16. O diâmetro da câmara de fluxo aumenta abaixo da deflexão 3.3, de modo que a velocidade do fluxo diminui quando ele entra na tremonha do separador 16. Isto também contribui para os sólidos da fração de grandes partículas entrarem na tremonha do separador 16.

[0095] Uma separação adicional seletiva em peso de sólidos tem lugar na seção de fluxo adicional 3.2, uma vez que aqui a gravitação sobre os sólidos trabalha contra as forças de fluxo agindo sobre eles.

[0096] Um distribuidor de gás pode estar localizado na saída 5, o distribuidor de gás otimizando o fluxo de gás no filtro de processo e de modo ideal também desviando os sólidos da fração de grandes partículas, desde que ele4s tenham sido carregados pelo fluxo de gás de escape, e conduzindo-os pela tremonha do filtro 21 abaixo.

[0097] A fim de melhorar a seletividade do separador 16a, ar (conexão de ar 18) escoa através da tremonha do separador 16 a partir de baixo, pelo que os sólidos no mesmo são fluidizados, de modo que aquelas partículas sólidas que são menores do que as partículas sólidas da fração de grandes partículas são feitas escoar para cima outra vez até a saída 5.

[0098] Uma vez que a fração de grandes partículas é separada do fluxo de gás de escape antes que o fluxo de gás de escape entre no filtro de processo, o carregamento mecânico do filtro de processo com sólidos abrasivos é baixo, uma vez que estes estão predominantemente presentes na fração de grandes partículas separada.

[0099] Na descarga 17 que leva a partir da tremonha do separador 16, em que essencialmente uma fração de grandes partículas está agora presente, é previsto um dispositivo dosador 19 que controla a quantidade de sólidos que é recirculada via uma linha de retorno secundária 20 para dentro da câmara de leito fluidizado 2. Esta linha de retorno secundária 20 forma um trajeto secundário a linha de retorno principal 23 a partir da tremonha do filtro 21 para dentro da câmara de leito fluidizado 2.

[00100] For exemplo 1% de sorventes ainda reativos, está também presente na tremonha do separador 16, os sorventes junto com os sólidos inertes sendo recirculados para o leito fluidizado. Assim, a proporção dos sorventes reativos é mantida constante numa larga extensão no leito fluidizado junto sorventes reativos recém supridos.

[00101] Opcionalmente, a quantidade de sólidos no trajeto de retorno secundário pode ser conduzida pelo menos parcialmente via um ativador 50 (por exemplo, umedecimento com umidade, peneiramento/moagem de oxidação), como indicado por meio do de exemplo na Fig. 1.

[00102] Porém, apenas uma parte menor dos conteúdos da tremonha do separador 16 é recirculada, a saber apenas tanto quanto é necessário para manter e estabilizar o leito de suporte, em que como um efeito adicional, os sorventes presentes no trajeto de retorno são também utilizados. O resto é descarregado. Isto tem a vantagem adicional de que aditivos inflamáveis que tenham sido supridos ao leito fluidizado, por exemplo, para reduzir mercúrio no gás de escape, podem ser seguramente coletados aqui.

[00103] Localizado abaixo do filtro de processo 6 fica o filtro tremonha 21, onde as frações de partículas médias e finas, separadas sobre o filtro de processo 6, são coletadas. Sólidos das frações de partículas médias e finas são recirculados a partir da tremonha do filtro 21 para dentro da câmara de leito fluidizado 2 via um dispositivo dosador 22 na linha de retorno principal 23.

[00104] Esta linha de retorno principal forma um trajeto principal da recirculação. A fração de partículas médias ainda contém sorventes reativos, que podem predominantemente ser recirculados para o leito fluidizado, que na maior parte consiste de sorventes recirculados.

[00105] Um sensor de gás 24 para medir gás nocivo é localizado na saída de gás do filtro de processo 6, o sensor de gás medindo a carga residual do gás de escape com poluentes.

[00106] Além do mais, é previsto um dispositivo de controle 25, que recebe sinais de medição a partir do sensor de fluxo de gás 13 e do sensor de gás 24 para medir gás nocivo e, com base no método implementado no dispositivo de controle 25 e descrito a seguir, controla os dois dispositivos dosadores 19, 22 para uma recirculação de sólidos da fração de grandes partículas ou de sorventes no leito fluidizado, e para o suprimento de sorventes frescos controla a conexão 10 para sorventes.

[00107] O método prevê que a concentração de poluente residual na saída de gás do filtro de processo 6 é medida. Se esta excede um valor alvo predeterminado, a taxa de suprimento de sorventes frescos na conexão 10 é aumentada.

[00108] O leito fluidizado, isto é, sua composição sólida como uma fração de grandes partículas, deve ser controlado. O leito fluidizado é estabilizado mantendo a fração de grandes partículas no leito fluidizado.Porém, a composição sólida é afetada pela entrada de sólidos através do fluxo de gás. Se o fluxo em volume do fluxo de gás varia durante operação, um mecanismo de controle que funciona como se segue é necessário.

[00109] Primeiramente, uma posição de trabalho de base é definida: A taxa básica de retorno de sólidos e sorventes ativos a partir da tremonha do separador 16 é empiricamente determinada e definida para um dado fluxo em volume de base que é definido em 100%.

[00110] Durante a operação, o fluxo em volume é medido por meio do sensor de fluxo de gás 13. Se um fluxo em volume que é aumentado em relação ao fluxo em volume de base é medido, então a taxa de retorno é aumentada em relação à taxa de fluxo de retorno de base. Se um fluxo em volume que é diminuído em relação ao fluxo em volume de base é medido, então a taxa de retorno é diminuída em relação à taxa de fluxo de retorno de base. A taxa de retorno é assim continuamente adaptada ao fluxo em volume do fluxo de gás que entra no leito fluidizado durante a operação.

[00111] Isto assegura assim que os sólidos no leito fluidizado sempre formem uma fração de grandes partículas. O leito fluidizado não é nem sobrecarregado com uma proporção demasiadamente alta de sólidos excessivamente pesados, nem é o tempo de residência dos sorventes ativos no leito fluidizado reduzido por causa de uma proporção excessivamente baixa de sólidos leves.

[00112] O dispositivo dosador 19 no separador 16a é também usado para descarga a partir do processo da proporção da fração de grandes partículas que não é requerida para a recirculação para o leito fluidizado.

[00113] A Fig. 2 mostra a modalidade de acordo com a Fig. 1 em uma representação de diagrama de bloco, em que os mesmos números de referência são usados para designar os mesmos componentes. Adicionalmente, algumas possíveis adições ao sistema são mostradas.

[00114] O sistema tem diversos pontos de ramificação em que sólidos de diferente qualidade são acumulados.

[00115] Estes são um pré-separador opcionalmente usado 30, a câmara de queda 7, a tremonha do separador 16 e a tremonha do filtro 21. Na extensão em que o filtro de processo 6 é projetado como um filtro de saco com tremonha do filtro 21 e com coifa de entrada e uma separação de sólidos integrada 31, o sistema de filtro 67 também tem um outro ponto de ramificação 32 além do ponto de ramificação 33.

[00116] A separação de sólidos 31 também tem uma linha separada 26 para a tremonha do filtro 21.

[00117] Cada um destes pontos de ramificação é conectado a um silo separado 34, 35, 36, de modo que as substâncias que se acumulam nos pontos de ramificação podem ser sortidas e separadas das respectivas outras substâncias para processamento adicional. Dependendo de qual processo é realizado no sistema, estas substâncias são ainda aproveitáveis.

[00118] Misturas das substâncias podem também ser criadas em um silo coletor 39.

[00119] Uma outra medida trata da variação das de possibilidades de aplicação do sistema. Alguns sistemas são submetidos a tipos muito diferentes de gases de escape sazonalmente como requerido, em que as concentrações de poluente residual a serem regulamentadas em cada caso e/ou os fluxos em volume de gás de escape podem também ser muito diferentes.

[00120] Porém, o modo de operação em relação ao fluxo em volume do sistema é determinado em particular pela seleção da dimensão do acelerador de gás 9.

[00121] A fim de não ter de fazer quaisquer alterações aqui quando há uma variação no modo de operação, que então requer um fluxo em volume de gás de escape mais alto, é previsto que esteja presente um desvio operacional 40, que leva a partir da entrada de gás, derivando-se do acelerador de gás 9, diretamente para dentro da câmara de leito fluidizado 2.

[00122] A fim de economizar energia e sorvente aqui quando há uma variação no modo de operação, que então permite uma concentração de poluente residual mais alta, é previsto que um desvio operacional comutável 41, que leva a partir da entrada de gás, esteja presente no trajeto de fluxo 3.1, derivando-se do acelerador de gás 9 e a câmara de leito fluidizado 2. O fluxo principal passa através do acelerador de gás 9 e é subsequentemente misturado com o fluxo parcial não purificado da derivação operacional.

[00123] De acordo com a Fig. 3, um reator a montante 42 fica a montante do reator de fluxo em leito fluidizado 1. Os gases de escape, portanto, primeiro passam através do reator a montante 42 antes deles entrarem no reator de fluxo em leito fluidizado 1 através da linha de suprimento de gás 8.

[00124] O reator a montante 42 é um reator de fluxo, configurado como um cilindro oco verticalmente arranjado 43, com uma seção transversal adaptada à velocidade do gás, em que o gás de escape escoa através de cima para baixo. Os sorventes ativos no reator a montante 42 são introduzidos em uma conexão 44. O gás de escape entra no reator a montante 42 através de um suprimento de gás 45 na extremidade superior do cilindro oco 43.

[00125] Uma ou mais descargas de gás 46 do reator a montante 42 são localizadas lateralmente na extremidade inferior do cilindro oco 43. Elas se confundem na linha de suprimento de gás 8 do reator de fluxo em leito fluidizado 1. Para cada reator de fluxo em leito fluidizado 1, podem ser previstos um ou mais reatores a montante 42 que se agrupam em torno do reator de fluxo em leito fluidizado 1.

[00126] A velocidade do gás de escape no reator a montante 42 é ajustada para ser cerca de 4-16 m/s, de modo ideal 6-12 m/s, dependendo da carga de poluente.

[00127] Uma tremonha, a tremonha 47 do reator a montante, é localizada abaixo do cilindro oco 43 e recebe os sólidos de uma fração de partículas grosseiras, que não são tomadas pelo fluxo de gás na descarga de gás 46. Os sólidos coletados na tremonha 47 do reator a montante são descarregados do processo via uma descarga 48. Os sólidos descarregados podem ser levados para um silo e podem ser conduzidos a partir daí opcionalmente ao silo coletor 39 (ver Fig. 2).

[00128] O processo funciona para separação de material grosseiro e ativação de sorvente como se segue: Um gás de escape com, por exemplo, alto teor de cloro é introduzido no reator a montante 42 para separação de gás e sólidos. Ele usualmente entra no reator a montante a uma temperatura de 150-300°C.

[00129] O processo subsequente é explicado a seguir com referência à Fig. 4. Hidrogênio carbonato de sódio (NaHCO3) é introduzido como o sorvente no reator a montante. Já a uma temperatura de cerca de 60°C no reator a montante 42, a decomposição térmica de hidrogênio carbonato de sódio começa com formação “in situ” de carbonato de sódio com divisão de água e dióxido de carbono, isto é, formando-se íons Na+ e íons CO32-. Os íons Na+ então reagem com os poluentes ácidos cloreto e óxidos de enxofre. A uma temperatura de cerca de 150°C, que é usualmente presente a montante de um gás de escape, esta decomposição procede com uma tal velocidade que tempos de residência de 0,2-4 s são suficientes para permitir que as reações entre os íons sódio íons e os componentes gasosos de poluente ácido tenham lugar. As reações entre os íons sódio e os íons cloreto ou óxidos de enxofre são muito mais rápidas do que a reação de recristalização com o carbonato para carbonato de sódio. A reação entre os íons cloreto e os íons sódio é deste modo mais rápida do que a reação entre os óxidos de enxofre e os íons sódio, de modo que predominantemente cloreto é separado do gás de escape com este tempo de residência.

[00130] Sorvente ainda reativo pode ser recirculado via uma linha de retorno comum 57 para dentro do reator a montante 42 a partir da tremonha 47 do reator a montante e/ou da câmara de queda 7.

[00131] Uma vez que a taxa de reação taxa entre o hidrogênio carbonato de sódio sorvente e o cloreto de hidrogênio poluente é muito alta, o tempo de residência de gás/sólidos no reator a montante pode ser curto, por exemplo, pode ser definido em 0,2-4 segundos, de modo que os óxidos de enxofre (SOx) carregados no gás de escape passam através do reator a montante 42 predominantemente não reagidos e entram na câmara de leito fluidizado 2, onde eles formam um composto químico com os sorventes ali. Água é introduzida na câmara de leito fluidizado 2 a fim de proporcionar a temperatura ótima.

[00132] Porém, isto não leva a aglomeração ali pelo te cloreto de cálcio higroscópico, uma vez que a proporção predominante de cloreto de hidrogênio, que iria se converter na câmara de leito fluidizado 2 em cloreto de cálcio por reação com os sorventes ali, reagiu previamente com o hidrogênio carbonato de sódio e era essencialmente separado do gás de escape como cloreto de sódio não higroscópico.

[00133] No reator a montante 42, cloreto de hidrogênio é assim predominantemente removido do gás de escape, enquanto que no reator de fluxo em leito fluidizado 1 adjacente ao reator a montante 42, óxidos de enxofre (SOx) são separados do gás de escape. A temperatura no reator de fluxo em leito fluidizado 1 pode ser reduzida a um valor ótimo para a reação dos óxidos de enxofre (SOx) com hidróxido de cálcio por adição de água.

[00134] A razão HCl/SOx é assim melhorada a etapa subsequente de purificação devido à remoção de HCl no reator a montante 42 porque a razão de HCl/SOx foi deslocada na direção de SOx, por exemplo, HCl/SOx < 0,2. Como resultado, a temperatura do gás de escape para o leito fluidizado pode ser baixada bruscamente a um ótimo para a purificação de gás de escape com cal hidratada.

[00135] Se a fração de partículas grosseiras carregadas junto com o fluxo de gás de escape para dentro da câmara de leito fluidizado 2/ câmara de queda de leito fluidizado 7 ainda contém hidrogênio carbonato de sódio não usado ou hidrogênio carbonato de sódio foi introduzido diretamente no leito fluidizado, este pode ser recirculado diretamente a partir da câmara de queda 7 do leito fluidizado para dentro do reator a montante 42 via uma linha de retorno 57.

Lista de números de referência

[00136] 1 Reator de fluxo em leito fluidizado 2 Câmara de leito fluidizado 3.1 Trajeto de fluxo 3.2 Trajeto de fluxo adicional 3.3 Deflexão 4 Câmara de fluxo 5 Saída 6 Filtro de processo 7 Câmara de queda 8 Linha de suprimento 9 Acelerador de gás 10 Conexão (sorventes) 11 Conexão (aditivos) 12 Conexão (água, vapor) 13 Sensor de fluxo de gás 15 Conexão transversal 16 Tremonha do separador 16a Separador 17 Descarga 18 Conexão de ar 19 Dispositivo dosador 20 Linha de retorno secundária 21 Tremonha do filtro 22 Dispositivo dosador 23 Linha de retorno principal 24 Sensor de gás 25 Dispositivo de controle 26 Linha 30 Pré-separador 31 Separação de sólidos 32 Ponto de ramificação 33 Ponto de ramificação 34 Silo 35 Silo 36 Silo 39 Silo coletor 40 Derivação operacional 41 Derivação operacional 42 Reator a montante 43 Cilindro oco 44 Conexão 45 Suprimento de gás 46 Descarga de gás 47 Tremonha do reator a montante 48 Descarga 50 Ativador 55 Linha de alimentação 56 Linha de alimentação 57 Linha de alimentação retorno 67 Sistema de filtro

Claims (10)

1. Método para separação de substâncias gasosas e particuladas de um fluxo de gás por meio de um reator de fluxo em leito fluidizado tendo uma câmara de leito fluidizado contendo um leito fluidizado expandido, em que o leito fluidizado expandido compreende sólidos, que são pelo menos sorventes reativos e sólidos inertes, e em que os sólidos, que formam um leito de suporte no leito fluidizado expandido, pertencem a uma fração de grandes partículas, em que o fluxo de gás carregado com as substâncias a serem separadas é suprido ao leito fluidizado de modo que as substâncias a ser separada entram em contato com os sorventes no leito fluidizado e reagem com eles, em que a velocidade na câmara de leito fluidizado é ajustada de modo que sólidos inertes e sorventes reativos também deixam o leito fluidizado com o fluxo de gás, em que, além dos sorventes recirculados, sorventes frescos são supridos ao leito fluidizado e em que o fluxo de gás que deixa o leito fluidizado, antes dos sólidos inertes junto com uma proporção de sorventes reativos, é separado dele, passa através de um trajeto de fluxo livre de ramificação correndo antiparalelo ao leito fluidizado, o trajeto de fluxo livre de ramificação tendo uma entrada para o fluxo de gás na sua extremidade superior e uma saída lateral em sua extremidade inferior, em que sorventes e substâncias a serem separados entram em contato e reagem, entre si dentro do fluxo de gás enquanto passam de modo que a proporção de substâncias não reagidas no fluxo de gás no final do trajeto de fluxo é menor do que sua proporção ao deixar o leito fluidizado, caracterizado pelo fato de que abaixo da saída lateral o fluxo de gás se une na tremonha do separador para sólidos gravitacionalmente separados do fluxo de gás, em que os sólidos pertencentes a da fração de grandes partículas caem gravitacionalmente além da saída lateral, devido ao seu tamanho e ao fluxo de gás agindo sobre eles, e são temporariamente armazenados na tremonha do separador de modo que a deflexão do fluxo de gás na saída age como um separador para uma fração de grandes partículas, em que uma parte dos sólidos, contendo a fração de grandes partículas, é retornada da tremonha de separadores para a câmera de leito fluidizado por meio de uma linha de retorno secundária formando um trajeto secundário em que sólidos inertes e sorventes reativos são separados e ambos são parcialmente recirculados para o leito fluidizado por via do trajeto secundário, em que os sólidos pertencentes às frações de partículas médias e finas são removidos do fluxo de gás saindo do leito fluidizado em um filtro de processo a jusante do trajeto de fluxo e são separados em uma linha de retorno formando um trajeto principal através do qual sorventes reativos são recirculados ao leito fluidizado, em que o fluxo de gás suprido ao reator de fluxo em leito fluidizado é carregado com substâncias a serem separadas, as quais formam uma fração de grandes partículas, em que o fluxo de gás carregado com as partículas é suprido ao leito fluidizado, o leito fluidizado é operado de tal modo que a taxa da fração de grandes partículas descarregada com o fluxo de gás não é mais baixa do que a taxa da fração de grandes partículas supridas com o fluxo de gás e em que a fração de grandes partículas é removida do fluxo de gás de escape apenas depois de passar através do reator de fluxo de leito fluidizado.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o trajeto de fluxo é obtido por uma câmara de fluxo correndo antiparalela à câmara de leito fluidizado.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a taxa de substâncias não reagidas a serem separadas no fluxo de gás depois de deixar o trajeto de fluxo é medida,e em que o suprimento de sorventes frescos é aumentado quando a taxa das substâncias não reagidas a serem separada no fluxo de gás aumentou além de um valor alvo predeterminado.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a taxa de retorno dos sólidos separados e sorventes reativos no trajeto secundário é variada dependendo da variação no fluxo em volume do fluxo de gás que entra no leito fluidizado.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que uma taxa de retorno de base é determinada para um fluxo em volume de base especificado, de que a taxa de retorno é aumentada em relação à taxa de retorno de base quando o fluxo em volume aumenta em relação ao fluxo em volume de base, e que a taxa de retorno é diminuída em relação à taxa de retorno de base quando o fluxo em volume diminui em relação ao fluxo em volume de base.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que um filtro de processo fica a jusante do trajeto de fluxo e que os sólidos separados ali pertencem a uma fração de partículas médias e uma fração de partículas finas, que são recirculadas para leito fluidizado dependente do processo.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que um trajeto de fluxo adicional é arranjado entre a saída do trajeto de fluxo e a entrada do filtro de processo.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o fluxo de gás alimentado ao reator de fluxo em leito fluidizado é conduzido previamente através de um reator a montante configurado como um reator de fluxo.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o reator a montante contém sorventes, que promovem a redução de um primeiro tipo de substância a ser separada na temperatura do fluxo de gás e que a câmara de leito fluidizado do reator de fluxo em leito fluidizado contém sorventes, que promovem a redução de um segundo tipo de substância a ser separada a uma temperatura que é mais baixa do que a temperatura do fluxo de gás quando entra no reator a montante, e que a redução da temperatura na câmara de leito fluidizado tem lugar por resfriamento brusco.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que partes do fluxo de gás são conduzidas diretamente para o leito fluidizado em um desvio operacional a partir da entrada para o reator de leito fluidizado, derivando-se do acelerador de gás do reator de leito fluidizado.

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