Nos anos 70, os órgãos de controle ambiental incluíram o tratamento de gases industriais na pauta de prioridades para combater o efeito estufa e a poluição de uma forma geral. O assunto tomou mais importância e a legislação mais dura, fomentando o desenvolvimento de várias tecnologias a base de magnésio para remoção dos componentes sulfurosos dos gases provenientes das indústrias e usinas termoelétricas. Dentre elas a de Recuperação do H2SO4 utilizando o MgO como veículo, o Processo Kawasaki, o SDA FGD (spray dryer absorber flue gas desulfhurization) (ver CalMag) e o Processo Thiosorbic, precursor do MEL (magnesium enhanced lime).

Nos últimos anos, o processo de dessulfurização a úmido com cal melhorada com magnésio, denominado MEL, se tornou um dos processos mais adotados ao redor do mundo, encontrando respaudo inclusive em publicações da Agência Americana de Meio Ambiente. justamente por ser mais eficiente e mais econômico que o processo de tratamento mais conhecido e utilizado até a virada do século passado: o LSFO (limestone forced oxidation).

Combinado ao MEL, empresas de pesquisa e engenharia vem comprovando que a dosagem de Mg(OH)2 (que pode ser obtido como co-produto pelo Cleangas) diretamente na fornalha é uma solução ótima em termos de custo e eficiência.

Furnace Injection of Sorbents Removal

MEL – MAGNESIUM ENHANCED LIME

O MEL é um processo a úmido, similar ao LSFO, porém, com presença de magnésio em solução que faz com que a absorção do enxofre se torne mais eficiente e contínua. Abaixo você encontra um artigo em inglês que compara o MEL e sua aplicabilidade em comparação ao LSFO.
Economics Lime and Limestone FGD

Há uma série de vantagens do MEL FGD frente ao LSFO FGD:

  • Diminuição no tamanho dos lavadores, tubos e bicos, reduzindo o custo do FGD como um todo e consequentemente seu CAPEX e OPEX,
  • Aumento no aproveitamento da cal,
  • Aumento na eficiência da remoção do SOx, principalmente em termos da média e do mínimo de eficiência de remoção garantida;
  • Eliminação do uso de ácidos orgânicos ou coadjuvantes para que o calcário consiga atender à legislação, comuns no caso do uso do LSFO,
  • Aproveitamento do gesso gerado, gerando receita.

PROCESSO CLEANGAS

De encontro às tendências já sinalizadas pelos grandes grupos produtores de energia americanos e as melhores empresas de engenharia para tratamento de gases, e ainda, considerando as condições de logística brasileiras e de qualidade do calcário e do carvão existente no sul do país, a Caltec desenvolveu um processo super eficiente para tratamento de gases e único capaz de para separar o Mg(OH)2 do CaSO4 gerado no MEL: o Cleangas.

Cleangas é um processo paralelo ao MEL que permite a obtenção de Mg(OH)2 e gesso de alta pureza. Gerando valor através de um produto de alto valor agregado (magnésio) e valorizando o gesso (que passa a ser útil para produção de placas de gesso acartonado).

O Mg(OH)2 obtido tanto pode ser vendido, (inclusive para fabricação de placas de magnésio (magnesium boards) em sinergia com a produção de placas de gesso acartonado), quanto pode ser dosado diretamente na fornalha.Se dosado na fornalha, o Mg(OH)2 pode trazer uma série de vantagens ao processo:

  • Redução drástica dos níveis de SO3 a ser tratado no FGD;
  • Redução generalizada das incrustações causadas também pelos fumos do carvão, melhorando o apro-veitamento térmico da caldeira, implicando diretamente em consumo de carvão vs. geração de vapor;
  • Redução das incrustações também implica em:
  • Frequência de paradas para limpeza da escória (mais relevante em comparação a dosagem de calcários impuros no carvão), com consequente aumento da receita da termoelétrica,
  • Maior facilidade para limpeza das escórias, implicando em menos tempo e inclusive em menos danos aos equipamentos em comparação à dosagem de calcário para ser queimado na caldeira,
  • Abatimento de metais pesados permitindo sua disposição junto com o cinza, evitando que estes estejam presentes nos co-produtos e na água do FGD;
  • Aumento da temperatura de orvalho para formação de ácidos,
  • Diminuição da temperatura de fusão da escória,
  • Diminuição da opacidade dos gases expelidos pela chaminé,
  • Eliminação de gastos de anti-incrustantes e aditivos (inevitáveis no caso de calcário e mais relevante no caso de calcários impuros).
  • Há uma série de vantagens do Cleangas, frente à queima de calcário na fornalha junto com o carvão:
  • As incrustações na fornalha baixam a produtividade da planta tanto pela perda na troca térmica quanto por paradas inesperadas, e quando programadas, mais longas,
  • Esta situação se torna ainda pior em caso de uso dos calcários existens no Rio Grande do Sul ou Santa Catarina, devido a grande quantidade de impurezas,
  • A queima de calcário na caledira é um processo comprovadamente ineficiente para remoção e terá que ser complementado com um FGD;
  • O uso de aditivos se torna um custo a mais,
  • A logística do calcário (super ineficiente neste caso e já dosado em excesso por conta de perdas) se torna ainda maior.

A Caltec oferece a grandes clientes sistemas customizados em pacote, que inclui: tecnologia para separação e aproveitamento dos compostos gerados (gesso + Mg(OH)2), demonstrações em piloto, equipamentos (em comodato), serviços in loco (para recebimento, estocagem, manipulação, hidratação, separação e abastecimento de leite de cal e Mg(OH)2 no FGD e na fornalha), fornecimento do reagente de absorção para dessulfurização a base de cal magnesiana, logística e projeto para uso (ou recompra) do gesso e do magnésio.

Mg(OH)2 – HIDRÓXIDO DE MAGNÉSIO

O magnésio é 40% mais leve do que o cálcio, tem maior potencial de dessulfurização, gerando uma redução significativa de consumo. Os sais de magnésio são mais reativos do que os sais de cálcio, o que proporciona maior eficiência ao processo úmido do FGD.

Analisando todas essas aspectos, a Caltec desenvolveu o processo CleanGas para favorecer as indústrias que precisam realizar o tratamento dos gases residuais. O magnésio puro é caro, mas a utilização de um mix de magnésio com cálcio, através da dolomita, equaciona a questão dos custos e melhora substancialmente a eficácia do produto.

A hidratação do magnésio empresta maior eficácia ao processo úmido do FGD. A Caltec oferece para os clientes um reator em comodato para promover a hidratação adequada ao magnésio presente na dolomita. O uso do equipamento acontece durante a dessulfurização na própria indústria ou usina termoelétrica, gerando um ajuste fino na dosagem, otimizando o processo e proporcionando uma economia considerável com o frete – a dolomita tem uma tonelagem muito menor antes da hidratação.

Comparada à dosagem de cal virgem calcítica, a utilização de CalMag® em sistemas de dessulfurização semissecos LSD FGD (Lime Spray Dryer Flue Gas Desulfurization) é comprovadamente mais eficiente e mais econômica na remoção de enxofre dos gases contaminados.

O enxofre (sob a forma de gás) reage melhor com a cal em ambiente úmido. Além disso, é necessário muito menos magnésio que cálcio para neutralizar uma determinada quantidade de enxofre. É uma questão de química pura.

Para comprovar basta comparar as reações de neutralização de qualquer ácido com o Óxido de Cálcio (CaO) e com o Óxido de Magnésio (MgO). O MgO tem capacidade de neutralização muito superior. Por exemplo, podemos comparar o poder de alcalinização destes dois elementos usando o SO2.

As reações seriam as seguintes:

SO2 + Ca(OH)2 + 5H2O => CaSO3.6H2O
Ca(HSO3)2 + Ca(OH)2 + 4H2O =>2CaSO3.6H2O
2CaSO3 + O2 => 2CaSO4

No caso do magnésio, as reações são as seguintes:

SO2 + Mg(OH)2 + 5H2O => MgSO3.6H2O
Mg(HSO3)2 + Mg(OH)2 + 4H2O => 2MgO3.6H2O
2MgSO3 + O2 => 2MgSO4

Obviamente que em meio aquoso, os dois elementos (tanto o cálcio como o magnésio) podem reagir com o SO2 ou com o SO3 presentes no gás – em altas temperaturas somente o cálcio reage com o SO2. Porém, o magnésio (massa atômica 24) é muito mais leve que o cálcio (massa atômica 40), o que significa na prática que temos 40% mais moléculas de MgO (óxido de magnésio) em 1 kg deste elemento, do que em 1 kg de CaO (óxido de cálcio).

Portanto, se os dois compostos podem fazer o mesmo trabalho, você pode e deve usar o óxido de magnésio, pois este é muito mais eficiente.

Por isso oferecemos uma solução completa para sua indústria: CalMag®, uma cal de alta reatividade com teor de 38% de MgO em sua composição química associada a reatores de ativação para preparação in loco, para aplicação em suspensão aquosa.

A Caltec patenteou um sistema que faz a hidratação de CalMag® diretamente na área fabril, o que gera benefícios diretos para o cliente: tanto pela redução no custo do frete e produto (a incorporação de água ao produto depois da compra e do transporte é bem mais econômico que o transporte e compra de água) e a transformação do produto por um processo único que o transforma em uma esponja, garantindo muito mais eficiência na absorção dos derivados de enxofre e nitrogênio – que dentre outras variáveis, está muito interligada a área superficial do absorvente utilizado.
Veja a diferença:

calmag1

Desde 2010, a Caltec é a principal fornecedora da CGTEE Fase C e tem obtido bons resultados no fornecimento de CalMag para aplicação em um processo de dosagem a seco tipo CFB FGD (circulating fluidized bed flue gas desulfurization) seguido por filtros de manga.

Biocal® é um produto químico único a base de cálcio puro de alta reatividade, especialmente desenvolvido para processos de absorção de gases.

Obtido por um processo de produção totalmente diferenciado, Biocal® apresenta partículas finíssimas de óxido de cálcio repletas de poros microscópicos.

Características como pureza, reatividade e área superficial específica (muito maiores que qualquer outro produto similar), conferem resultados acima da expectativa em processos de desulfurização, descarbonatação, desclorificação ou desnitrificação de correntes gasosas.

Biocal® é o estado da arte em produtos para absorção de gases. Mesmo em dosagens bem inferiores à cal hidratada, leva processos de dessulfurização de gases a resultados melhores a nível de remoção de SOx e NOx. Além de redução de consumo, Biocal resulta em ganhos indiretos pela redução de estoques, operações e custo de frete.

A Caltec oferece Biocal® tanto em forma anidra (o usuário deve fazer a hidratação a seco na sua planta) quanto pré-hidratada, pronto para o uso. Pode ser dosado diretamente em câmaras de abatimento, tubulações ou filtros. Em média escala também pode ser usado em processos de dessulfurização a seco tipo CFB FGD (Circulating Fluidized Bed Flue Gas Desulphurization). Usando Biocal, você pode reduzir consumo e melhorar eficiência, usando o mesmo sistema que já dosa cal hidratada em tratamentos a seco.