ES2590359T3

ES2590359T3 - Un método y un dispositivo para tratar agua de mar efluente de un lavador de gases de agua de mar

Info

Publication number: ES2590359T3
Application number: ES11153959.9T
Authority: ES
Inventors: Mikael Larsson; Fredrik Jens Brogaard
Original assignee: General Electric Technology GmbH
Current assignee: GE Vernova GmbH
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2011-02-10
Publication date: 2016-11-21
Anticipated expiration: 2031-02-10
Also published as: CN103347590A; US20130306556A1; TW201240717A; WO2012107817A1; KR20130126702A; TWI564067B; JP2014509257A; KR101536608B1; EP2486969B1; US9327230B2; EP2486969A1; SA112330248B1; CN107010710A; JP5755340B2

Abstract

Un método de tratamiento de agua de mar efluente generada en la eliminación de dióxido de azufre de un gas de proceso poniendo en contacto el gas de proceso que contiene dióxido de azufre con agua de mar, que comprende poner el agua de mar efluente en contacto con oxígeno en presencia de una enzima, que es activa para la oxidación catalítica de iones bisulfito y/o sulfito del agua de mar efluente para formar iones sulfato, insuflar un gas que contiene oxígeno dentro del agua de mar efluente para formar una región de mezcla (MR) en una cubeta de oxidación (43) en la que el gas que contiene oxígeno y agua de mar efluente se mezclan, disponer una presencia de dicha enzima adyacente a dicha región de mezcla (MR) por medio de un sistema de puesta en contacto con enzima, y pasar el agua de mar efluente a través de una cubeta de oxidación (43), caracterizado por el sistema de puesta en contacto con enzima que tiene al menos un soporte (68) en forma de una estructura de soporte de enzima dispuesta en y fijada a la cubeta de oxidación (43) de manera que soporte dicha enzima en un estado inmovilizado.

Description

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DESCRIPCION

Un metodo y un dispositivo para tratar agua de mar efluente de un lavador de gases de agua de mar CAMPO DE LA INVENCION

La presente invencion se refiere a un metodo de tratamiento de agua de mar efluente generada en la eliminacion de dioxido de azufre de un gas de proceso poniendo en contacto el gas de proceso que contiene dioxido de azufre con agua de mar.

La presente invencion se refiere ademas a un sistema de limpieza de gas de proceso basado en agua de mar que comprende un lavador de gases en humedo en el que un gas de proceso se pone en contacto con agua de mar para la eliminacion de dioxido de azufre de dicho gas de proceso.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

En muchos procesos industriales se genera un gas de proceso que contiene contaminantes. Un proceso industrial tal es la combustion de un combustible, tal como carbon, petroleo, turba, residuo, etc., en una planta de combustion, tal como una planta de energfa, por lo que se genera un gas de proceso caliente, frecuentemente denominado un gas de escape, que contiene contaminantes que incluyen gases acidos, tales como dioxido de azufre, SO2. Es necesario eliminar tanto de los gases acidos como sea posible del gas de escape antes de que el gas de escape pueda ser emitido al aire ambiente. Otro ejemplo de un proceso industrial en el que un gas de proceso que contiene contaminantes se genera es la produccion electrolftica de aluminio a partir de alumina. En ese proceso, un gas de proceso que contiene dioxido de azufre, SO2, se genera dentro de las campanas de ventilacion de las celdas electroltticas.

El documento US 5.484.535 desvela un lavador de gases de agua de mar. En el lavador de gases de agua de mar el agua de mar tomada del oceano se mezcla con gas de escape de una caldera. En el lavador de gases de agua de mar, el dioxido de azufre, SO2, se absorbe en el agua de mar y forma iones sulfito y/o bisulfito. El agua de mar efluente del lavador de gases de agua de mar se conduce a un estanque de aireacion. Se burbujea aire a traves del agua de mar efluente en el estanque de aireacion con el fin de oxidar, por medio del gas oxfgeno contenido en el aire, iones sulfito y/o bisulfito a iones sulfato que pueden ser liberados de nuevo al oceano junto con el agua de mar efluente.

Del documento WO 01/41902 A1 se conoce un metodo para la oxidacion de dioxido de azufre disuelto en agua de mar, en el que la velocidad de oxidacion se aumenta usando material de hierro, por ejemplo, en forma de sales de hierro solubles anadidas al agua de mar. El material de hierro o las sales de hierro permanecen en el producto final o el agua de mar final, de manera que aumenta la cantidad de partfculas de hierro.

En el documento WO 88/07023 se desvela un reactor de oxidacion con el fin de una purificacion de un medio acuoso de dioxido de azufre. En el reactor de oxidacion, una cantidad considerable de las partfculas de un material de enzima y partfculas de intercambiador ionico se cargan dentro. Despues de la reaccion, las partfculas respectivas son, debido a la mayor densidad, recogidas en el fondo del reactor de oxidacion y tienen que eliminarse para la recirculacion o uso adicional.

SUMARIO DE LA INVENCION

Es un objetivo de la presente invencion proporcionar un metodo de tratamiento de agua de mar efluente de un proceso de desulfurizacion de gas utilizando agua de mar, siendo el metodo mas eficaz que el del estado de la tecnica.

El objetivo anteriormente indicado se logra por medio de un metodo de tratamiento de agua de mar efluente generada en la eliminacion de dioxido de azufre de un gas de proceso poniendo en contacto el gas de proceso que contiene dioxido de azufre con el agua de mar. El metodo comprende poner el agua de mar efluente en contacto con oxfgeno en presencia de una enzima activa para catalizar la oxidacion de iones bisulfito y/o sulfito del agua de mar efluente para formar iones sulfato.

Una ventaja de este metodo es que la oxidacion de iones bisulfito y/o sulfito se realiza bajo condiciones catalizadas por enzima. Por tanto, puede reducirse la cantidad de oxfgeno suministrada al agua de mar efluente. Una reduccion en la cantidad de oxfgeno suministrada al agua de mar efluente reduce los costes de operacion e inversion del sistema de limpieza de gas basado en agua de mar.

Segun una realizacion, el metodo comprende insuflar un gas que contiene oxfgeno dentro del agua de mar efluente, para formar una region de mezcla en la que el gas que contiene oxfgeno y agua de mar efluente se mezcla con dicha enzima presente adyacente a dicha region de mezcla. Una ventaja de esta realizacion es que la eficiencia de la reaccion de oxidacion se potencia adicionalmente proporcionando enzima adyacente a la region de mezcla en la que esta disponible una gran concentracion de oxfgeno.

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El metodo comprende ademas pasar el agua de mar efluente a traves de una cubeta de oxidacion en la que esta fijado al menos un soporte en forma de al menos una estructura de soporte de enzima fijo que lleva dicha enzima en un estado inmovilizado. Una ventaja de tener soportes de enzima fijo es que se obtiene un diseno simple y robusto.

Es otro objetivo de la presente invencion proporcionar un sistema de limpieza de gas de proceso basado en agua de mar que sea mas eficiente que el del estado de la tecnica.

El objetivo anteriormente indicado se logra por medio de un sistema de limpieza de gas de proceso basado en agua de mar que comprende un lavador de gases en humedo en el que un gas de proceso se pone en contacto con agua de mar para la eliminacion de dioxido de azufre de dicho gas de proceso, y un sistema de cubeta de oxidacion para recibir agua de mar efluente generada en el lavador de gases en humedo conjuntamente con la eliminacion de dioxido de azufre del gas de proceso. El sistema de cubeta de oxidacion comprende una cubeta de oxidacion para contener el agua de mar efluente durante el tratamiento de la misma, un sistema de suministro de oxfgeno para suministrar oxfgeno al agua de mar efluente en la cubeta de oxidacion, y un sistema de puesta en contacto con enzima para poner el agua de mar efluente en contacto con una enzima que cataliza la oxidacion de iones bisulfito y/o sulfito del agua de mar efluente a iones sulfato.

Una ventaja de este sistema de limpieza de gas es que los costes de inversion y operacion relacionados con el tratamiento oxidativo de agua de mar efluente pueden reducirse en comparacion con los del estado de la tecnica.

Segun una realizacion, el sistema de puesta en contacto con enzima del sistema de cubeta de oxidacion comprende al menos un vehuculo sobre el que se inmoviliza dicha enzima, estando el soporte sumergido en la cubeta de oxidacion. Una ventaja de esta realizacion es que puede obtenerse un buen contacto entre las enzimas y el agua de mar efluente, mientras que todavfa se mantienen las enzimas en la cubeta de oxidacion.

Objetivos y caractensticas adicionales de la presente invencion seran evidentes a partir de la descripcion y las reivindicaciones.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

La invencion se describira ahora en mas detalle con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

La Fig. 1 es una vista en seccion transversal lateral esquematica de una planta de energfa con un sistema de limpieza de gas basado en agua de mar;

la Fig. 2 es una vista en seccion transversal lateral esquematica que ilustra un sistema de cubeta de oxidacion segun la invencion;

la Fig. 3 es una vista en seccion transversal lateral esquematica que ilustra un sistema de cubeta de oxidacion que no forma parte de la invencion; y

la Fig. 4 es una vista en seccion transversal lateral esquematica que ilustra un sistema de cubeta que no forma parte de la invencion.

DESCRIPCION DE REALIZACIONES PREFERIDAS

La Fig. 1 es una vista en seccion transversal lateral esquematica que ilustra una planta de energfa 1. La planta de energfa 1 comprende una caldera 2 en la que un combustible, tal como carbon o petroleo, suministrado mediante la tubena de alimentacion 4 arde en presencia de oxfgeno, suministrado mediante el conducto de suministro de oxfgeno 6. El oxfgeno puede, por ejemplo, suministrarse en forma de aire, y/o en forma de una mezcla de gas oxfgeno y gases recirculados, en el caso de la caldera 2 sena una llamada caldera de oxi-combustible. La combustion del combustible genera un gas de proceso caliente en forma de un gas de escape. Las especies de azufre contenidas en el carbon o petroleo tras la combustion forman dioxido de azufre, SO2, que formaran parte del gas de escape.

El gas de escape puede circular de la caldera 2, mediante un conducto fluidamente conectado 8, a un dispositivo de eliminacion de polvo opcional en forma de un precipitador electrostatico 10. El precipitador electrostatico 10, un ejemplo del cual se describe en el documento US 4.502.872, sirve para eliminar partfculas de polvo del gas de escape. Como alternativa, puede usarse otro tipo de dispositivo de eliminacion de polvo, por ejemplo un filtro de tela, un ejemplo del cual se describe en el documento US 4.336.035.

El gas de escape, del que se han eliminado la mayona de las partfculas de polvo, circula del precipitador electrostatico 10, mediante un conductor fluidamente conectado 12, a un lavador de gases de agua de mar 14. El lavador de gases de agua de mar 14 comprende una torre lavadora de gases en humedo 16. Una entrada 18 esta dispuesta en una porcion inferior 20 de la torre lavadora de gases en humedo 16. El conducto 12 esta fluidamente conectado a la entrada 18, de forma que el gas de escape que circula del precipitador electrostatico 10 mediante el conducto 12 puede entrar en el interior 22 de la torre lavadora de gases en humedo 16 mediante la entrada 18.

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Despues de entrar en el interior 22, el gas de escape circula verticalmente hacia arriba a traves de la torre lavadora de gases en humedo 16, como se indica por la flecha F. La porcion central 24 de la torre lavadora de gases en humedo 16 esta equipada con varias disposiciones de pulverizacion 26 dispuestas verticalmente una sobre la otra. En el ejemplo de la Fig. 1, hay tres de tales disposiciones de pulverizacion 26, y normalmente hay 1 a 20 de tales disposiciones de pulverizacion 26 en una torre lavadora de gases en humedo 16. Cada disposicion de pulverizacion 26 comprende una tubena de suministro 28 y varias boquillas 30 fluidamente conectadas con la tubena de suministro 28 respectiva. El agua de mar suministrada mediante las tubenas de suministro 28 respectivas a las boquillas 30 se atomiza por medio de las boquillas 30 y se pone en contacto, en el interior 22 de la torre lavadora de gases en humedo 16, con el gas de escape para absorber el dioxido de azufre, SO2, del gas de escape.

Una bomba 32 esta dispuesta para bombear el agua de mar mediante la tubena de succion fluidamente conectada 34 del oceano 36, y hacer avanzar el agua de mar mediante la tubena de presion fluidamente conectada 38 con las tubenas de suministro fluidamente conectadas 28.

Segun una realizacion alternativa, el agua de mar suministrada por la bomba 32 a las tubenas 28 puede ser agua de mar previamente utilizada como agua de refrigeracion en los sistemas de turbina de vapor asociados a la caldera 2 antes de que tal agua de mar se utilice como agua de lavado de gases en el lavador de gases de agua de mar 14.

El agua de mar atomizada por medio de boquillas 30 en el interior 22 de la torre lavadora de gases en humedo 16 circula hacia abajo en la torre lavadora de gases en humedo 16 y absorbe dioxido de azufre del gas de escape F que circula verticalmente hacia arriba en el interior 22 de la torre lavadora de gases en humedo 16. Como resultado de tal absorcion de dioxido de azufre, el agua de mar se convierte gradualmente en el agua de mar efluente mientras que se mueve hacia abajo en el interior 22 de la torre lavadora de gases en humedo 16. El agua de mar efluente se recoge en la porcion inferior 20 de la torre lavadora de gases en humedo 16 y se hace avanzar, mediante la tubena de efluente fluidamente conectada 40, de la torre lavadora de gases en humedo 16 a un sistema de cubeta de oxidacion 42.

Segun una realizacion alternativa, el lavador de gases de agua de mar 14 puede comprender una o mas capas de un material de relleno 39 dispuesto en el interior 22 de la torre lavadora de gases en humedo 16. El material de relleno 39, que puede estar hecho de plastico, acero, madera u otro material adecuado, potencia el contacto gas- lfquido. Con el material de relleno 39, las boquillas 30 distribuinan simplemente el agua de mar sobre el material de relleno 39, en vez de atomizar el agua de mar. Ejemplos de material de relleno 39 incluyen Mellapak™ disponible de Sulzer Chemtech AG, Winterthur, CH, y anillos Pall™ disponibles de Raschig GmbH, Ludwigshafen, DE.

Opcionalmente, el agua de mar fresca puede anadirse al agua de mar efluente antes del tratamiento adicional del agua de mar efluente. Para este fin, una tubena 49 puede estar conectada fluidamente a la tubena de presion 38 para hacer avanzar un flujo de agua de mar fresca a la tubena de efluente fluidamente conectada 40 que hace avanzar el agua de mar efluente al sistema de cubeta de oxidacion 42. Por tanto, se produce una entremezcla de agua de mar fresca y agua de mar efluente en la tubena 40. Como alternativa, el agua de mar fresca que se hace avanzar mediante la tubena 49 puede hacerse avanzar directamente al sistema de cubeta de oxidacion 42 para mezclarse con el agua de mar efluente en su interior. Como una opcion todavfa adicional, las aguas residuales y/o condensados generados en la caldera 2 o sistemas de turbina de vapor asociados con la misma podnan mezclarse con el agua de mar efluente.

La absorcion de dioxido de azufre en el interior 22 de la torre lavadora de gases en humedo 16 se supone que se produce segun la siguiente reaccion:

SO2 (g) + H2O = > HSO3" (ac) + H+ (ac) [ec. 1.1a]

Los iones bisulfito, HSO3", pueden, dependiendo del valor de pH del agua de mar efluente, disociarse adicionalmente para formar iones sulfito, SO32", segun la siguiente reaccion de equilibrio:

HSO3" (ac) <=> SO32" (ac) + H+ (ac) [ec. 1.1 b]

Por tanto, como un efecto de la absorcion del dioxido de azufre, el agua de mar efluente tendra un menor valor de pH como efecto de los iones hidrogeno, H+, generados en la absorcion, que el del agua de mar fresca del oceano 36, y contendra iones bisulfito y/o sulfito, HSO3" y SO32", respectivamente. Los iones bisulfito y/o sulfito son sustancias demandantes de oxfgeno, y la liberacion de los mismos al oceano 36 esta limitada.

En el sistema de cubeta de oxidacion 42, los iones bisulfito y/o sulfito, HSO3" y/o SO32", se oxidan, al menos parcialmente, haciendo reaccionar los mismos con oxfgeno, segun las siguientes reacciones:

HSO3" + H+ +/ O2 (g) = > SO42" + 2H+ [ec. 1.2a]

SO32" + 2H+ +/ O2 (g) = > SO42" + 2H+ [ec. 1.2b]

Opcionalmente, el sistema de cubeta de oxidacion 42 puede comprender un compresor o una soplante 44 que esta dispuesta para soplar, mediante conductos fluidamente conectados 46, un gas que contiene oxfgeno, tal como aire,

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dentro del agua de mar efluente. La soplante 44 y los conductos 46 forman juntos un sistema de suministro de ox^geno 47 para suministrar ox^geno al agua de mar efluente. Una descripcion mas detallada del sistema de cubeta de oxidacion 42 se dara en lo sucesivo con referencia a la Fig. 2.

El agua de mar efluente se hace avanzar, opcionalmente, mediante una tubena de inundacion fluidamente conectada 48, del sistema de cubeta de oxidacion 42 a una cubeta de neutralizacion 50. Un almacenamiento 52 de agente de neutralizacion esta, opcionalmente, dispuesto para suministrar agente de neutralizacion, mediante la tubena fluidamente conectada 54, a la cubeta de neutralizacion 50. El agente de neutralizacion puede, por ejemplo, ser caliza o agua de mar fresca del oceano, que sirve para neutralizar, al menos parcialmente, los iones hidrogeno, H+, generados en el agua de mar efluente como efecto de la absorcion de dioxido de azufre, y como efecto de la oxidacion de iones bisulfito a dioxido de azufre segun las ecuaciones 1.1a-b y 1.2a. La neutralizacion podna producirse segun el siguiente esquema;

H+ + HCO3" = > H2O + CO2 [ec. 1.3]

El agua de mar efluente se hace avanzar, finalmente, mediante una tubena de inundacion fluidamente conectada 56 de la cubeta de neutralizacion 50 y de nuevo al oceano 36. Segun una realizacion alternativa, el agua de mar efluente hecha avanzar mediante la tubena de inundacion 48 se hace avanzar directamente al oceano 36 sin pasar por ninguna cubeta de neutralizacion. Segun otra realizacion alternativa, el agua de mar efluente se mezcla con agua de mar fresca antes de descargarse en el oceano 36. Para este fin, una tubena 51 puede estar fluidamente conectada con la tubena de presion 38 para hacer avanzar un flujo de agua de mar fresca a la tubena de inundacion fluidamente conectada 48. Por tanto, una entremezcla de agua de mar fresca y agua de mar efluente se produce en la tubena 48.

La Fig. 2 ilustra el sistema de cubeta de oxidacion 42 en mas detalle. El agua de mar efluente se suministra a una cubeta de oxidacion 43 del sistema de cubeta de oxidacion 42 mediante el conducto fluidamente conectado 40 en un primer extremo 58, que es un extremo de entrada, de la cubeta de oxidacion 43. El agua de mar efluente circula, generalmente horizontalmente como se indica por la flecha S, del primer extremo 58 a un segundo extremo 60, que es un extremo de salida, de la cubeta de oxidacion 43. En el segundo extremo 60, el agua de mar efluente inunda la tubena de inundacion fluidamente conectada 48 y abandona la cubeta 43.

El sistema de cubeta de oxidacion 42 incluye adicionalmente el sistema de suministro de oxfgeno 47 que tiene los conductos 46. Los conductos 46 comprenden varias tubenas de distribucion de aire 62, que estan conectadas fluidamente con un conducto de distribucion central 64. La soplante 44 sopla aire dentro del conducto de distribucion central 64 y adicionalmente dentro de las tubenas de distribucion de aire 62. Los extremos inferiores 66 de las tubenas de distribucion de aire 62 estan abiertos y estan dispuestos por debajo de la superficie del lfquido 67 de la cubeta de oxidacion 43. Las tubenas de distribucion de aire 62 estan distribuidas a lo largo de la cubeta de oxidacion 43, entre el primer extremo 58 y el segundo extremo 60 de las mismas. El aire soplado por la soplante 44 se hace avanzar, mediante el conducto de distribucion central 64 y las tubenas de distribucion de aire 62, a extremos inferiores abiertos 66. En los extremos abiertos 66, el aire se dispersa y se mezcla con el agua de mar efluente. Al menos una porcion del contenido de oxfgeno del aire asf disperso y mezclado con agua de mar efluente se disuelve en el agua de mar efluente y reacciona para oxidar iones sulfito y/o bisulfato.

Segun una realizacion alternativa, el sistema de suministro de oxfgeno 47 puede estar operativo para insuflar un gas rico en oxfgeno, que comprende mas del 21 % en volumen de oxfgeno, por ejemplo, que comprende 75-100 % en volumen de oxfgeno, dentro del agua de mar efluente de la cubeta de oxidacion 43.

El sistema de cubeta de oxidacion 42 esta provisto de al menos un sistema de puesta en contacto con enzima en forma de una estructura de soporte de enzima 68 dispuesta en y fijada a la cubeta de oxidacion 43. La estructura de soporte de enzima 68, que es un soporte de enzima de un tipo fijo, puede ser una rejilla, malla, estructura de fibra, etc., hecha de madera, plastico, metal, vidrio, ceramica, u otro material sobre el que la enzima puede mantenerse en un estado inmovilizado segun metodos en sf conocidos, como se conoce de, por ejemplo, "Immobilization of Enzymes and Cells", Jose M. Guisan, Humana Press Inc. Totowa NJ, EE.UU., segunda edicion, 2006. La estructura de soporte de enzima 68 puede ser de un diseno abierto tal que el agua de mar efluente S, pueda circular a traves de la estructura de soporte 68, obteniendose asf el eficiente contacto entre el agua de mar efluente y el oxfgeno en presencia de enzima.

La enzima es de un tipo que cataliza la oxidacion de iones bisulfito y/o sulfito segun las ecuaciones generales 1.2a-b descritas anteriormente en este documento. Por tanto, la enzima puede ser una llamada sulfito oxidasa. Una sulfito oxidasa puede prepararse segun el artfculo "Optimization of expression of human sulfite oxidase and its molibdenum domain" por cA Temple, TN Graf, y KV Rajagopalan, publicado en Arch Biochem Biophys. 2000 Nov 15;383(2):281- 7. Tambien pueden utilizarse otros tipos de enzimas, que catalizan la oxidacion de iones bisulfito y/o sulfito. Los procesos de oxidacion catalizados por enzima podnan escribirse:

HSO3" + H+ +^O2 (g) + enzima = > SO42" + 2H+ + enzima [ec. 2.1 a]

SO32" + 2H+ +^O2 (g) + enzima = > SO42" + 2H+ + enzima [ec. 2.1 b]

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Por tanto, la enzima aumenta la velocidad de las reacciones de oxidacion, sin consumirse ella misma. As^ el oxfgeno del aire suministrado por la soplante 44 a los extremos abiertos 66 mediante el conducto de distribucion central 64 y las tubenas de distribucion de aire 62 se mezcla con el agua de mar efluente en regiones de mezcla MR adyacentes a los extremos abiertos 66 respectivos. Las estructuras de soporte de enzima 68 estan dispuestas adyacentes a las regiones de mezcla respectivas MR. La mezcla de oxfgeno y agua de mar efluente circula entonces adicionalmente a traves de las estructuras de soporte de enzima 68 en el espacio interior IS del cual la oxidacion catalizada por la enzima avanza segun las ecuaciones 2.1 a-b dadas anteriormente. Gracias a la enzima, la cantidad de aire que necesita ser soplada por la soplante 44 dentro del agua de mar efluente puede reducirse, debido a que la enzima potencia el grado de utilizacion del oxfgeno suministrado al agua de mar efluente, reduciendose por lo tanto la cantidad de energfa consumida por la soplante 44. Ademas, tambien puede ser posible reducir el tamano de la cubeta de oxidacion 43, y/o el tamano y/o numero de soplantes 44.

Segun una realizacion alternativa, las bacterias productoras de enzima se inmovilizan sobre la estructura de soporte 68, produciendo la liberacion continua de enzimas catalizadoras de la oxidacion por sulfito recien producidas dentro de la cubeta de oxidacion 43 de las bacterias. Tales bacterias, por ejemplo Escherichia coli, podnan prepararse segun el artfculo anteriormente mencionado por CA Temple et al.

La Fig. 3 es una representacion esquematica de un sistema de cubeta de oxidacion 142 alternativo que no forma parte de la invencion. A aquellos puntos del sistema de cubeta de oxidacion 142 que son similares a puntos del sistema de cubeta de oxidacion 42 se les ha dado los mismos numeros de referencia. El agua de mar efluente suministrada a la cubeta de oxidacion 43 del sistema de cubeta de oxidacion 142 mediante el conducto fluidamente conectado 40 circulara, generalmente horizontalmente como se indica por la flecha S, del primer extremo 58 a un segundo extremo 60 de la cubeta de oxidacion 43. En el segundo extremo 60, el agua de mar efluente inunda la tubena de inundacion fluidamente conectada 48 y abandona la cubeta 43.

El aire soplado por el soplador 44 del sistema de suministro de oxfgeno 47 se hace avanzar, mediante los conductos fluidamente conectados 46 que comprenden el conducto de distribucion central 64 y las tubenas de distribucion de aire 62, a los extremos abiertos 66 en los que el aire se dispersa y se mezcla con el agua de mar efluente. Al menos una porcion del contenido de oxfgeno del aire asf disperso y mezclado con el agua de mar efluente se disuelve en el agua de mar efluente. Asf, el oxfgeno del aire suministrado por el soplador 44 a extremos abiertos 66 mediante el conducto de distribucion central 64 y las tubenas de distribucion de aire 62 se mezcla con el agua de mar efluente en regiones de mezcla MR adyacentes a los extremos abiertos 66 respectivos.

El sistema de cubeta de oxidacion 142 esta provisto de al menos un sistema de puesta en contacto con enzima en forma de un sistema de suministro de enzima 168. El sistema de suministro de enzima 168 comprende un tanque de enzimas 170, que contiene una disolucion de enzima 172 que contiene una enzima que es activa para promover la oxidacion de iones bisulfito y/o sulfito segun las ecuaciones 2.1 a-b. Por ejemplo, la enzima puede ser una enzima sulfito oxidasa. El sistema de suministro de enzima 168 comprende ademas una tubena de suministro 174 que esta fluidamente conectada al tanque 170, y una bomba de suministro 176 dispuesta en dicha tubena de suministro 174 para hacer avanzar la disolucion de enzima 172 del tanque 170 a una rejilla de suministro de enzima 178 fluidamente conectada con la tubena de suministro 174.

La rejilla de suministro de enzima 178 comprende una tubena de distribucion central 180 conectada fluidamente a la tubena de suministro 174, y a varias tubenas de distribucion de enzima 182 conectadas fluidamente a la tubena de distribucion central 180. Los extremos inferiores 184 de las tubenas de distribucion de enzima 182 estan abiertos y estan dispuestos por debajo de la superficie del lfquido 67 de la cubeta de oxidacion 43 adyacentes a los extremos abiertos 66 de las tubenas de distribucion de aire 62. La disolucion de enzima 172 bombeada por la bomba de suministro 176 se hace avanzar, mediante la tubena de suministro 174, la tubena de distribucion central 180 y las tubenas de distribucion de enzima 182, a extremos inferiores abiertos 184. En los extremos abiertos 184, la disolucion de enzima se mezcla con el aire suministrado de tubenas de distribucion de aire 62 y el agua de mar efluente en la region de mezcla MR, como se ilustra en una ampliacion a la derecha en Fig. 3. El suministrar la disolucion de enzima 172 a la region de mezcla MR proporciona la eficiente mezcla de la enzima con el agua de mar efluente y el aire. En la mezcla de aire, el agua de mar efluente y la disolucion de enzima de la region de mezcla MR, la oxidacion de iones bisulfito y/o sulfito segun las ecuaciones 2.1 a-b sera muy eficiente. La disolucion de enzima se mezclara con el agua de mar efluente, y abandonara la cubeta de oxidacion 43 junto con el agua de mar efluente mediante la tubena de inundacion fluidamente conectada 48.

Segun una realizacion alternativa, la disolucion de enzima 172 puede suministrarse en la superficie del lfquido 67 de la cubeta de oxidacion 43. Tal suministro de la enzima puede ser suficiente si la cubeta de oxidacion 43 esta ella misma fuertemente agitada, por ejemplo, por un agitador de helice, o por el oxfgeno suministrado al tanque 43.

Preferentemente, la disolucion de enzima 172 comprende una enzima que es comparablemente economica, que es biodegradable y que puede ser liberada al oceano 36, ilustrado en la Fig. 1, sin tratamiento adicional.

Segun una realizacion alternativa, al menos una porcion de la disolucion de enzima se suministra a la cubeta de oxidacion 43 mediante una tubena de suministro 175 dispuesta adyacente al primer extremo 58 de la cubeta de oxidacion 43. Segun esta realizacion, una porcion sustancial, o incluso la cantidad entera de la disolucion de enzima,

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se suministra en el primer extremo 58 de la cubeta de oxidacion 43 y se mezcla repetidamente con el aire suministrado de los extremos inferiores abiertos 66 de las tubenas de distribucion de aire 62.

Ademas, las enzimas podnan, como alternativa, ser suministradas como una disolucion, suministrarse como un polvo solido, o en otra forma que sea adecuada para mezclarse con el agua de mar efluente.

Segun una realizacion alternativa, las bacterias productoras de enzimas, por ejemplo, Escherichia coli preparadas segun el artfculo anteriormente mencionado por CA Temple et al., podnan suministrarse al tanque 170, produciendo la produccion continua de enzimas en el tanque 170. Las bacterias se hacen avanzar a la cubeta de oxidacion 43 desde el tanque 170 junto con las enzimas, y, con el tiempo, se descargan en el oceano 36. Segun otra realizacion alternativa, las bacterias productoras de enzima, por ejemplo del tipo anteriormente mencionado, podnan inmovilizarse en el tanque 170 sobre un soporte adecuado, por ejemplo, soportes que son similares a los soportes 68 mencionados anteriormente en este documento con referencia a la Fig. 2, y producir, in situ, la enzima. Con las bacterias inmovilizadas, las bacterias quedanan inmovilizadas en el tanque 170 produciendo continuamente enzima nueva.

Opcionalmente, la enzima que ha funcionado de catalizador en el tanque de oxidacion 43 podna desactivarse antes de ser liberada al oceano 36. Segun una realizacion, se utiliza una enzima que es sensible a mayores valores de pH, por ejemplo valores de pH por encima de pH 5. Por lo tanto, cuando el agua de mar efluente se neutraliza en la cubeta de neutralizacion 50, representada en la Fig. 1, o se neutraliza mezclandose con agua de mar fresca suministrada mediante la tubena 51 a la tubena de inundacion 48, tambien representada en la Fig. 1, la enzima puede desactivarse. Segun otra realizacion, un dispositivo desactivante, por ejemplo una lampara de UV 186, puede disponerse adyacente al segundo extremo 60. La lampara de UV emite luz UV dentro del agua de mar efluente en el tanque 43. Como el agua de mar efluente pasa por debajo de la lampara de UV 186, la enzima se desactiva por la luz Uv. El dispositivo desactivante tambien puede comprender una fuente de calor, que aumenta la temperatura del agua de mar efluente a una temperatura a la que se desactiva la enzima. Todavfa ademas, podna seleccionarse una enzima que se desactiva tras el contacto con el agua de mar fresca del oceano 36.

La Fig. 4 es una representacion esquematica de otro sistema de cubeta de oxidacion 242 alternativo que no forma parte de la invencion. A aquellos artfculos del sistema de cubeta de oxidacion 242 que son similares a artfculos del sistema de cubeta de oxidacion 42 se les ha dado los mismos numeros de referencia. El agua de mar efluente suministrada a la cubeta de oxidacion 43 del sistema de cubeta de oxidacion 242 mediante el conducto fluidamente conectado 40 circulara, generalmente horizontalmente como se indica por la flecha S, del primer extremo 58 al segundo extremo 60 de la cubeta de oxidacion 43. En el segundo extremo 60, el agua de mar efluente inunda la tubena de inundacion fluidamente conectada 48 y abandona la cubeta 43.

El sistema de cubeta de oxidacion 242 esta provisto de al menos un sistema de puesta en contacto con enzima en forma de un sistema de transporte de cuerpos portadores de enzima 268 que transportan los cuerpos portadores de enzima en forma de perlas de enzima 270. Las perlas de enzima 270, un aumento de las cuales se ilustra a la izquierda en la Fig. 4, pueden ser cuerpos huecos de plastico 272 que tienen enzimas 273, esquematicamente ilustradas en la Fig. 4, inmovilizadas sobre una superficie 274 de las mismas. Las enzimas 273 inmovilizadas sobre la superficie 274 son activas para promover la oxidacion de iones bisulfito y/o sulfito segun las ecuaciones 2.1 a-b.

El sistema de transporte de cuerpos portadores de enzima 268 comprende un transportador de perlas 276. El transportador de perlas 276, un aumento del cual se ilustra, en vista lateral, y, por encima, en vista frontal, a la derecha en la Fig. 4, comprende una red de filtros 278 y cadenas de soporte 280 que mantienen entre ellas varias cucharas 282. La red de filtros 278 tiene una malla que es mas pequena que el tamano de las perlas 270, de forma que las perlas 270 no pueden pasar a traves de una red de filtros 278. Cada cuchara 282 tiene una red de cuchara 284 dispuesta en el fondo de la misma. La red de cuchara 284 tiene una malla que es mas pequena que el tamano de las perlas 270, de forma que las perlas 270 son retenidas en la cuchara 282, mientras que el agua de mar efluente pasa a traves de la red de cuchara 284.

El transportador de perlas 276 se hace avanzar verticalmente hacia abajo, como se ilustra por una flecha, dentro de la cubeta de oxidacion 43 a una posicion de captura localizada adyacente al segundo extremo 60 de la cubeta 43. El transportador de perlas 276 gira alrededor de un rodillo 286 dispuesto adyacente al fondo 45 de la cubeta de oxidacion 43. Entonces, el transportador de perlas 276 se hace avanzar verticalmente hacia arriba. El agua de mar efluente puede pasar a traves de una red de filtros 278. Las perlas de enzima 270, por otra parte, no pueden pasar a traves de una red de filtros 278, pero se capturan y se recogen en cucharas 282 y son elevadas hacia arriba por el transportador de perlas 276. Las cucharas 282 mueven hacia arriba y hacia afuera de la cubeta de oxidacion 43 y

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entonces pasa una serie de rodillos de vaciado 288. Los rodillos de vaciado 288 hacen que las cucharas 282 se giren, al menos parcialmente, haciendo que las perlas recogidas 270 caigan de las cucharas 282. Las perlas 270 caen sobre una cinta transportadora 290. La cinta transportadora 290 transporta las perlas 270 al primer extremo 58 de la cubeta de oxidacion 43. En el primer extremo 58 de la cubeta de oxidacion 43, las perlas 270 se anaden gota a gota dentro de la cubeta de oxidacion 43, y se mezclan con el agua de mar efluente que entra en la cubeta de oxidacion 43 mediante el conducto 40. Por lo tanto, las perlas de enzima 270 se devuelven a la cubeta de oxidacion 43 aguas arriba de la posicion de captura localizada adyacente al segundo extremo 60 de la cubeta 43. Segun una realizacion alternativa, la posicion de captura puede localizarse en alguna otra posicion en la cubeta 43, en vez de adyacente al segundo extremo 60. Una mezcla particularmente eficiente de perlas de enzima 270 y agua de mar efluente se efectuara en las regiones de mezcla MR adyacentes a los extremos abiertos 66 de tubenas de distribucion de aire 62. En la mezcla de aire, agua de mar efluente y perlas de enzima 270 de la region de mezcla MR, la oxidacion de iones bisulfito y/o sulfito segun las ecuaciones 2.1a-b sera muy eficiente.

Las perlas de enzima 270 suministradas en el primer extremo 58 generalmente seguiran al agua de mar efluente, transportadas horizontalmente en la direccion indicada por la flecha S, hasta que la mezcla de agua de mar efluente y las perlas 270 lleguen al transportador de perlas 276. Tras llegar al transportador de perlas 276, las perlas 270 se recogeran, y se transportaran de nuevo a la cinta 290. El agua de mar efluente abandona entonces la cubeta de oxidacion 43 mediante la tubena de inundacion fluidamente conectada 48.

Las perlas de enzima 270 se describen como que estan hechas de plastico. Se apreciara que las perlas de enzima podnan estar hechas de otros materiales tambien, tales como metal, madera, vidrio, etc. Ademas, se describe que las perlas de enzima se recogen sobre un transportador de perlas 276. Se apreciara que las perlas podnan recogerse y separarse del agua de mar efluente en otras maneras, con redes, filtros, o rejillas, etc. Segun una realizacion alternativa, las perlas de enzima 270 podnan comprender material magnetico 292. La cinta 276 podna proveerse de imanes 294, que podnan ser imanes permanentes o electroimanes, para facilitar la recogida de perlas de enzima 270.

Segun una realizacion alternativa, las perlas de enzima 270 podnan devolverse a la cubeta de oxidacion 43 en una posicion diferente de en el primer extremo 58. Por ejemplo, las perlas de enzima 270 podnan devolverse al centro de la cubeta de oxidacion 43.

Segun otra realizacion alternativa, las perlas de enzima 270 recogidas por la cinta 276 pueden devolverse a la cubeta de oxidacion 43 en diversas posiciones a lo largo de la longitud de la cubeta de oxidacion 43, para asf obtener un suministro distribuido de enzimas a lo largo de la longitud de la cubeta de oxidacion 43 segun un principio de distribucion de enzimas que es similar al de la rejilla de suministro de enzima 178 descrito anteriormente en este documento con referencia a la Fig. 3.

Se apreciara que numerosas modificaciones de las realizaciones descritas anteriormente son posibles dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Anteriormente en este documento, se ha descrito que los cuerpos portadores tienen la forma de perlas de enzima 270. Se apreciara que podnan usarse muchos tipos diferentes de cuerpos portadores. Por ejemplo, los cuerpos portadores podnan ser de tipos que flotan sobre el agua de mar efluente, que se hunden en el agua de mar efluente, o que se suspenden a algun nivel en el agua de mar efluente. Segun una realizacion alternativa, las perlas de enzima 270 podnan tener un mayor peso espedfico que el agua de mar efluente. Podna hacerse que tales perlas de enzima 270 circularan eficientemente en las regiones de mezcla MR por burbujas de aire que se unen a ellas. Por lo tanto, cuando tales perlas de enzima de alto peso espedfico 270 han pasado a traves de la ultima region de mezcla MR, gradualmente se hundiran en el fondo 45 de la cubeta de oxidacion 43 del que pueden recogerse y devolverse al primer extremo 58. Segun otra realizacion alternativa, las perlas de enzima 270 podnan tener un peso espedfico mas bajo que el agua de mar efluente. Adyacente a las regiones de mezcla MR, la densidad del agua de mar efluente se reduce por el aire que se burbujea a su traves, causando que las perlas 270 circulen eficazmente en las regiones de mezcla MR. Cuando tales perlas de enzima de bajo peso espedfico 270 han pasado a traves de la ultima region de mezcla MR, subiran gradualmente a la superficie del lfquido 67de la cubeta de oxidacion 43 de la que pueden recogerse y devolverse al primer extremo 58.

Anteriormente en este documento se ha descrito que el lavador de gases de agua de mar 14 elimina dioxido de azufre de un gas de proceso generado en la combustion de carbon o petroleo en una caldera 2. Se apreciara que el lavador de gases de agua de mar 14 tambien puede utilizarse para limpiar gases de proceso que se originan a partir de otros procesos industriales. Ejemplos de tales otros procesos industriales incluyen industrias metalurgicas, por ejemplo, industrias de produccion electrolftica de aluminio, industrias de incineracion de residuos, etc.

Anteriormente en este documento se ha descrito que el oxfgeno se suministra al agua de mar efluente en la cubeta de oxidacion 43 en forma de aire soplado por una soplante 44 o un compresor. Se apreciara que el oxfgeno podna suministrarse en otras formas tambien y con la ayuda de otros medios. Segun un ejemplo, el oxfgeno podna suministrarse en forma de un gas oxfgeno mas o menos puro, por ejemplo, un gas oxfgeno que comprende al menos el 90 % en volumen de oxfgeno.

El ox^geno puede suministrarse al agua de mar efluente por otros medios distintos de por medio de la soplante 44. Segun una realizacion alternativa, el oxfgeno puede suministrarse a la cubeta de oxidacion 43 por un agitador que agita el agua de mar efluente y extrae aire de dentro del agua de mar efluente.

En resumen, un sistema de limpieza de gas comprende un lavador de gases en humedo 14 para la eliminacion de 5 dioxido de azufre de un gas, y un sistema de cubeta de oxidacion 42 para recibir efluente generado en la eliminacion de dioxido de azufre del gas de proceso. El sistema de cubeta de oxidacion 42 comprende una cubeta de oxidacion 43 para contener el efluente durante el tratamiento del mismo, un sistema de suministro de oxfgeno 47 para suministrar oxfgeno al efluente en la cubeta de oxidacion 43, y un sistema de puesta en contacto para poner el efluente en contacto con una sustancia que cataliza la oxidacion de iones bisulfito y/o sulfito.

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Claims

REIVINDICACIONES

1. Un metodo de tratamiento de agua de mar efluente generada en la eliminacion de dioxido de azufre de un gas de proceso poniendo en contacto el gas de proceso que contiene dioxido de azufre con agua de mar, que comprende poner el agua de mar efluente en contacto con oxfgeno en presencia de una enzima, que es activa para la oxidacion

5 catalftica de iones bisulfito y/o sulfito del agua de mar efluente para formar iones sulfato, insuflar un gas que contiene

oxfgeno dentro del agua de mar efluente para formar una region de mezcla (MR) en una cubeta de oxidacion (43) en la que el gas que contiene oxfgeno y agua de mar efluente se mezclan, disponer una presencia de dicha enzima adyacente a dicha region de mezcla (MR) por medio de un sistema de puesta en contacto con enzima, y pasar el agua de mar efluente a traves de una cubeta de oxidacion (43), caracterizado por el sistema de puesta en contacto 10 con enzima que tiene al menos un soporte (68) en forma de una estructura de soporte de enzima dispuesta en y fijada a la cubeta de oxidacion (43) de manera que soporte dicha enzima en un estado inmovilizado.
2. Un sistema de limpieza de gas de proceso basado en agua de mar que comprende un lavador de gases en humedo (14) para poner un gas de proceso en contacto con agua de mar para la eliminacion de dioxido de azufre de dicho gas de proceso, y un sistema de cubeta de oxidacion (42) para recibir agua de mar efluente generada en el

15 lavador de gases en humedo (14) conjuntamente con la eliminacion de dioxido de azufre del gas de proceso, en el que el sistema de cubeta de oxidacion (42) comprende una cubeta de oxidacion (43) para contener el agua de mar efluente durante el tratamiento de la misma, un sistema de suministro de oxfgeno (47) para suministrar oxfgeno al agua de mar efluente en la cubeta de oxidacion (43) de forma que se forme una region de mezcla (MR) en la que el oxfgeno y el agua de mar efluente se mezclan, y un sistema de puesta en contacto con enzima (68) en forma de una 20 estructura de soporte de enzima para poner el agua de mar efluente en contacto con una enzima que cataliza la oxidacion de iones bisulfito y/o sulfito del agua de mar efluente a iones sulfato, por el cual la estructura de soporte de enzima esta dispuesta adyacente a dicha region de mezcla (MR), caracterizado porque el sistema de puesta en contacto con enzima tiene al menos un soporte (68) en forma de una estructura de soporte de enzima dispuesta en y fijada a la cubeta de oxidacion (43) de manera que soporte dicha enzima en un estado inmovilizado.