Scrubber - Scrubber

Os sistemas de depuração (por exemplo, depuradores químicos, depuradores de gases) são um grupo diverso de dispositivos de controle de poluição do ar que podem ser usados ​​para remover algumas partículas e / ou gases de fluxos de exaustão industrial. O primeiro purificador de ar foi projetado para remover dióxido de carbono do ar de um dos primeiros submarinos, o Ictíneo I , uma função para a qual eles continuam a ser usados ​​até hoje. Tradicionalmente, o termo "purificador" refere-se a dispositivos de controle de poluição que usam líquido para lavar poluentes indesejados de um fluxo de gás. Recentemente, o termo também foi usado para descrever sistemas que injetam um reagente seco ou pasta em uma corrente de exaustão suja para "lavar" os gases ácidos . Os purificadores são um dos principais dispositivos que controlam as emissões de gases, especialmente gases ácidos. Os purificadores também podem ser usados ​​para recuperação de calor de gases quentes por condensação de gases de combustão . Eles também são usados ​​para fluxos elevados em processos solares, fotovoltaicos ou LED.

Existem vários métodos para remover compostos tóxicos ou corrosivos dos gases de escape e neutralizá-los.

Combustão

A combustão é às vezes a causa de exaustões prejudiciais, mas, em muitos casos, a combustão também pode ser usada para a limpeza dos gases de exaustão se a temperatura for alta o suficiente e oxigênio suficiente estiver disponível.

Esfregar a úmido

Os gases de exaustão da combustão podem conter substâncias consideradas prejudiciais ao meio ambiente, e o lavador pode removê-las ou neutralizá-las. Um purificador úmido é usado para limpar o ar , gás combustível ou outros gases de vários poluentes e partículas de poeira . A lavagem úmida funciona por meio do contato de compostos alvo ou partículas com a solução de lavagem. As soluções podem ser simplesmente água (para poeira) ou soluções de reagentes que visam especificamente certos compostos.

Os gases de exaustão do processo também podem conter gases tóxicos e / ou corrosivos solúveis em água, como ácido clorídrico (HCl) ou amônia (NH ₃ ). Eles podem ser removidos muito bem com uma escova úmida.

A eficiência de remoção de poluentes é melhorada pelo aumento do tempo de residência no lavador ou pelo aumento da área de superfície da solução do lavador pelo uso de um bico de pulverização , torres compactadas ou um aspirador . Os lavadores úmidos podem aumentar a proporção de água no gás, resultando em uma pluma visível da chaminé, se o gás for enviado para uma chaminé.

Purificadores úmidos também podem ser usados ​​para recuperação de calor de gases quentes por condensação de gases de combustão . Nesse modo, denominado purificador de condensação, a água do dreno do purificador é distribuída por um resfriador para os bocais na parte superior do purificador. O gás quente entra no purificador pela parte inferior. Se a temperatura do gás estiver acima do ponto de orvalho da água , ele é inicialmente resfriado pela evaporação das gotas de água. O resfriamento adicional faz com que os vapores de água se condensem , aumentando a quantidade de água circulante.

A condensação da água libera quantidades significativas de calor de baixa temperatura devido ao alto valor do calor latente específico da vaporização da água (mais de 2 gigajoules (560 kWh) por tonelada de água), que pode ser recuperado pelo refrigerador por ex. fins de aquecimento urbano .

O excesso de água condensada deve ser continuamente removido da água circulante.

Lavagem a seco

Um sistema de lavagem seco ou semi-seco, ao contrário do purificador úmido , não satura a corrente de gás de combustão que está sendo tratada com umidade. Em alguns casos, nenhuma umidade é adicionada, enquanto em outros apenas a quantidade de umidade que pode ser evaporada no gás de combustão sem condensar é adicionada. Portanto, os lavadores secos geralmente não têm uma coluna de vapor de pilha ou requisitos de manuseio / descarte de águas residuais . Os sistemas de lavagem a seco são usados ​​para remover gases ácidos (como SO ₂ e HCl ) principalmente de fontes de combustão .

Existem vários projetos de sistema de lavagem do tipo seco. No entanto, todos consistem em duas seções ou dispositivos principais: um dispositivo para introduzir o material absorvente de gás ácido na corrente de gás e um dispositivo de controle de material particulado para remover produtos de reação, excesso de material absorvente, bem como qualquer material particulado já no gás de combustão .

Os sistemas de lavagem a seco podem ser categorizados como injetores de sorvente a seco (DSIs) ou como absorvedores de secador por spray (SDAs) . Os absorvedores de secador por spray também são chamados de lavadores semi-secos ou secadores de spray.

Os sistemas de lavagem a seco costumam ser usados ​​para a remoção de gases odoríferos e corrosivos das operações da estação de tratamento de águas residuais . O meio usado normalmente é um composto de alumina ativada impregnado com materiais para lidar com gases específicos, como sulfeto de hidrogênio . Os meios usados ​​podem ser misturados para oferecer uma ampla faixa de remoção de outros compostos odoríferos, como metil mercaptanos , aldeídos , compostos orgânicos voláteis , sulfeto de dimetila e dissulfeto de dimetila .

A injeção de sorvente seco envolve a adição de um material alcalino (geralmente cal hidratada , cinza de soda ou bicarbonato de sódio ) na corrente de gás para reagir com os gases ácidos . O sorvente pode ser injetado diretamente em vários locais diferentes: o processo de combustão, o duto de gás de combustão (à frente do dispositivo de controle de partículas) ou uma câmara de reação aberta (se houver). Os gases ácidos reagem com os sorventes alcalinos para formar sais sólidos que são removidos no dispositivo de controle de partículas. Esses sistemas simples podem atingir eficiências de remoção de gás ácido (SO ₂ e HCl) limitadas . Eficiências de coleta mais altas podem ser alcançadas aumentando a umidade do gás de combustão (ou seja, resfriamento usando spray de água). Esses dispositivos têm sido usados ​​em incineradores de resíduos médicos e alguns queimadores de resíduos municipais .

Em absorvedores de secador por spray , os gases de combustão são introduzidos em uma torre de absorção (secador) onde os gases são colocados em contato com uma pasta alcalina finamente atomizada . Os gases ácidos são absorvidos pela mistura de lama e reagem para formar sais sólidos que são removidos pelo dispositivo de controle de partículas. O calor do gás de combustão é usado para evaporar todas as gotículas de água, deixando um gás de combustão não saturado para sair da torre de absorção . Os secadores de spray são capazes de alcançar eficiências de remoção de gases ácidos (80 +%) altas. Esses dispositivos têm sido usados ​​em caldeiras industriais e de utilidades e incineradores de lixo municipal .

Adsorber

Muitos produtos químicos podem ser removidos dos gases de escape também usando material adsorvente. O gás de combustão é passado através de um cartucho que é preenchido com um ou vários materiais adsorventes e foi adaptado às propriedades químicas dos componentes a serem removidos. Este tipo de purificador também é denominado purificador a seco. O material adsorvente deve ser substituído depois que sua superfície estiver saturada. Nota: a adsorção é um fenômeno superficial, a absorção envolve todo o material. Ex: Carvão ativado um adsorvente, utilizado para adsorção de compostos odoríferos.

Remoção de mercúrio

O mercúrio é um elemento altamente tóxico comumente encontrado no carvão e no lixo municipal. Os purificadores úmidos são eficazes apenas para a remoção de espécies de mercúrio solúvel, como o mercúrio oxidado, Hg ²⁺ . O vapor de mercúrio em sua forma elementar, Hg ⁰ , é insolúvel na pasta do depurador e não é removido. Portanto, um processo adicional de conversão de Hg ⁰ é necessário para completar a captura de mercúrio. Normalmente, os halogênios são adicionados ao gás de combustão para essa finalidade. O tipo de carvão queimado, bem como a presença de uma unidade de redução catalítica seletiva, afetam a proporção de mercúrio elementar para oxidado no gás de combustão e, portanto, o grau de remoção do mercúrio.

Em julho de 2015, um estudo descobriu que alguns purificadores de mercúrio instalados em usinas de carvão também capturam inadvertidamente as emissões de PAH (hidrocarbonetos aromáticos policíclicos).

Resíduos de purificadores

Um purificador durante a instalação no navio TIMBUS ( número IMO : 9198680)

Um efeito colateral da depuração é que o processo apenas move a substância indesejada dos gases de exaustão para uma solução líquida, pasta sólida ou pó. Isso deve ser descartado com segurança, se não puder ser reutilizado.

Por exemplo, a remoção do mercúrio resulta em um produto residual que precisa de processamento adicional para extrair o mercúrio bruto ou deve ser enterrado em um aterro especial de resíduos perigosos que evita que o mercúrio vaze para o meio ambiente. Há problemas com isso, pois é extremamente perigoso para o meio ambiente, e muitas fábricas não podem processá-los ou transferi-los para um aterro sanitário.

Como um exemplo de reutilização, os purificadores à base de calcário em usinas termelétricas a carvão podem produzir um gesso sintético de qualidade suficiente que pode ser usado para fabricar drywall e outros produtos industriais.

Propagação de bactérias

Purificadores com manutenção inadequada têm o potencial de espalhar bactérias causadoras de doenças. O problema é resultado de uma limpeza inadequada. Por exemplo, a causa de um surto da doença do legionário em 2005 na Noruega foram apenas alguns depuradores infectados. O surto causou 10 mortes e mais de 50 casos de infecção.

Purificadores em navios

Os purificadores foram usados ​​pela primeira vez a bordo de navios para a produção de gás inerte para operações de petroleiros .

Mais tarde, em preparação para o limite global de 0,5% de enxofre em 2020, a Organização Marítima Internacional (IMO) adotou diretrizes sobre a aprovação, instalação e uso de purificadores de gases de escapamento (sistemas de limpeza de gases de escapamento) a bordo de navios para garantir a conformidade com o regulamento de enxofre de MARPOL Anexo VI . Os estados de bandeira devem aprovar tais sistemas e os estados de porta podem (como parte de seu controle de estado de porta ) garantir que tais sistemas estejam funcionando corretamente. Se um sistema de depuração não estiver funcionando adequadamente (e os procedimentos da IMO para esse tipo de mau funcionamento não forem seguidos), os estados do porto podem sancionar o navio. A Convenção das Nações Unidas sobre o Direito do Mar também concede aos estados portuários o direito de regulamentar (e até proibir) o uso de sistemas purificadores de ciclo aberto nos portos e nas águas internas.

Veja também

Referências

Leitura adicional

• Atkinson, Krispen (fevereiro de 2016), "Reduzindo Emissões de Navios", Envia Mensalmente : 28-31
• Jesper Jarl Fanø (2019). Aplicação da Legislação Marítima Internacional sobre Poluição do Ar por meio da UNCLOS . Hart Publishing.