Eliminación de COV`s por OXIDACIÓN TÉRMICA

Eliminación de COV`s por OXIDACIÓN TÉRMICA

Eliminación de COV's
por OXIDACIÓN TÉRMICA
Procesos para el
TRATAMIENTO DE COV’S
ITAS Ecología, representada en España por ECOLOGÍA TÉCNICA S.A., propone soluciones ecológicas
a medida para el tratamiento de emisiones de COV’s.
Las tecnologías utilizadas son el resultado de un largo proceso de investigación en el tratamiento de
estos gases. Para conseguir un perfecto balance entre inversión y recuperación térmica, se toman
en consideración el mayor número posible de parámetros.
La oxidación de COV’s puede llevarse a cabo mediante sistemas térmicos y catalíticos (recuperativos
y regenerativos). También diseñamos y realizamos sistemas de carbón activo para recuperación de
disolventes.
PROCESOS DE TRATAMIENTO PARA
COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLÁTILES
Procesos
Oxidación térmica
recuperativa
Concen- Autotración
térmico
(g/Nm3) (g/Nm3)
>5
Caudal
gases
(Nm3/h)
<100.000
Rendimiento
HCT(1) <20 mg/Nm3
CO <100 mg/Nm3
NOx <100 mg/Nm3
Oxidación térmica
regenerativa
<10
1,5 a 3
1.000 a
300.000
HCT(1) <20 mg/Nm3
Limites funcionales
Campos de aplicación
1. Baja concentración.
2. Auséncia de capacidad de recuperación de
energía.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
1. Alta concentración.
1. Imprenta
2. Pintado de aluminio
3. Inducción
4. Prelacado
5. Túnel de pintado
6. Almacenaje de hidrocarburos
7. Petroquímica
8. Industria química
9. Industria farmacéutica
10. Fabricación de cascos de barcos
11. Fabricación de ladrillos y baldosas
12. Fundición
CO <20 mg/Nm3
NOx <10 mg/Nm3
Oxidación catalítica
recuperativa
Oxidación catalítica
regenerativa
3a4
<5
0,7 a 1
100 a
50.000
HCNM(2) <20 mg/Nm3
NOx<oxidación térmica
Hasta
100.000
Concentración:
Rotoconcentrador
<1
Hasta
400.000
Adsorción:
Carbón Activo
0,2 a 8
1.000 a
200.000
Absorción: Scrubber
_ 50
<
HCT <20 mg/Nm3
HTC 20 a 100 mg/Nm3
Clorado <20 mg/Nm3
Imprenta
Pintado de aluminio
Inducción
Prelacado
Túnel de pintado
Almacenaje de hidrocarburos
Petroquímica
1. Presencia de polvo.
1. Imprenta
2. Presencia de metales pesados.
2. Pintado de aluminio
3. Temperatura elevada.
3. Inducción
4. Elevado contenido de derivados de silicona. 4. Prelacado
5 Resistencia del catalizador.
5. Túnel de pintado
6. Almacenaje de hidrocarburos
7. Petroquímica
8. Industria química
9. Industria farmacéutica
10. Fabricación de cascos de barco
11. Fabricación de ladrillos y baldosas
12. Fundición
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Alta concentración.
Alto punto de ebullición.
Temperatura elevada.
Humedad elevada.
Resistencia de las zeolitas.
Asociación con otra tecnología.
1.
2.
3.
4.
5.
Imprenta
Producción de semiconductores
Trabajos con fibras de vidrio
Pintado y flexografía
Industria química
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Temperatura elevada.
Presencia de polvo.
Humedad elevada.
Compuestos potlimerizables.
Cetonas.
Separación compleja.
1.
2.
3.
4.
5.
Desengrasado (clorado)
Lavado en seco
Pintado rotogravado
Industria publicitaria
Industria química
7. Resistencia del carbón activo.
1.000 a
100.000
Condensación
>10
Hasta
2.000
Tratamiento
biológico: Biofiltros
<1
Hasta
150.000
Observaciones:
HTC (1) = hidrocarburos totales
HCNM (2) = hidrocarburos no metánicos
HTC <50 mg/Nm3
HTC <150 mg/Nm3
1. Recuperación compleja de los disolventes.
1. Alcoholes
2. Asociación con otras tecnologías.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
1. Asociación con otras tecnologías.
1. Desengrasado (clorado)
2. Almacenamiento de hidrocarburos
3. Industria química
4. Petroquímica
5. Industria farmacéutica (operaciones en
atmósfera de nitrógeno inerte)
1. Selección de las baterias adecuadas.
2. Gases fríos (20º a 40º).
1. Matadero
DMF
Productos pesados
Refinerías y petroquímicas
Industria química
Industria farmacéutica
Cocina
Laminación fría
2. Imprenta
3. Industria alimentaria y agrícola
3. Partículas y aerosoles (<20mg/Nm3).
4. Industria química
4. Humedad elevada.
5. pH.
6. Balance de nutrición C.N.P. para ser mantenido.
7. Necesidad de espacio.
DISEÑO DE OXIDADORES TÉRMICOS
Los oxidadores térmicos son sistemas diseñados para tratar residuos químicos a través de un
proceso controlado de oxidación que genera un producto final que puede ser emitido a la atmósfera
sin provocar efecto dañino para el medio ambiente.
Este resultado puede obtenerse de dos maneras:
En primer lugar, mediante un diseño que tenga en cuenta la naturaleza de los residuos químicos
y las normativas locales, nacionales e internacionales referentes a la eliminación de residuos.
En segundo lugar, a través de un control preciso del funcionamiento de la instalación para
asegurar que las emisiones generadas se mantengan dentro unos límites aceptables.
Estas tareas son muy complicadas, ya que las normativas son
complejas y habitualmente difíciles de comprender, debiendo
garantizarse siempre que los
gases, líquidos o emisiones sólidas no puedan perjudicar al
medio ambiente
Muchas veces, no es posible
obtener los resultados deseados
con un único oxidador, con lo
que se precisa de un tratamiento
adicional, como ocurre habitualmente en plantas de tratamiento
de gas ácido.
ITAS ecología tiene una amplia
experiencia en el diseño de
sistemas de oxidación completos,
incluyendo tratamientos “downstream”, y ofrece la máxima
cooperación con el cliente para
definir el sistema íntegro, con la
finalidad de asegurar un funcionamiento seguro y unos bajos
costes de explotación.
Principales campos de
aplicación:
Industria química y petroquímica
Reciclado de metal
Imprentas
Fábrica de papel
Industria electrónica
Industria farmacéutica
Industria del automóvil
Producción de tableros de aglomerado
Eliminación de olores de la industria alimentaria
Industria téxtil
Producción de plásticos
Producción de ladrillos y baldosas
Fabricación de pinturas
OXIDACIÓN TÉRMICA RECUPERATIVA
La oxidación térmica recuperativa permite la
recuperación de energía a partir de la combustión de hidrocarburos sin generar emisiones
contaminantes.
La oxidación en una cámara de combustión
a temperaturas entre 700 y 1200ºC (y un
tiempo de permanencia entre 0,6 y 2 segundos) es el método óptimo para destruir compuestos contaminantes.
Esta tecnología se utiliza para grandes
concentraciones de COV’s, y cuando es
posible la recuperación de energía útil.
La recuperación puede generar agua caliente,
vapor, aceite térmico, o aire caliente.
Principales ventajas:
Emisiones constantes
Facilidad de operación
Tiempos reducidos de montaje
Recuperación de energía (calor)
Fiabilidad máxima también en presencia de polvo y líquido, y en el caso de cambios de concentraciones
o del tipo de contaminante
STACK
EMISSION PRE HEATING
COMBUSTION
PRODUCTS
BURNER
EMISSION
INLET
OXIDACIÓN TÉRMICA CATALÍTICA
Las reacciones producidas en los oxidadores catalíticos recuperativos, que tienen lugar en plantas
térmicas a temperaturas superiores a 700ºC, pueden ser conseguidas a temperaturas inferiores por
medio de una lecho catalizador compuesto por óxidos metálicos o sales de metales preciosos. La
catálisis genera la reacción de oxidación a temperaturas entre los 250 y los 450ºC.
Esta tecnología se aplica cuando la utilización de fluidos calientes como por ejemplo aceite, vapor o
aire, no tienen valores significativos y hay una menor necesidad de recuperación de calor.
De cualquier modo, este proceso es aplicable cuando la composición de los contaminantes es conocida
y no hay compuestos que puedan dañar el catalizador.
Principales ventajas:
Reducción al mínimo de la utilización del gas de ayuda para el precalentantamiento, y eventual
ayuda a la reacción de oxidación.
STACK
FAN
EXCHANGE
GAS
BURNER
CATALYST
VOC
INLET
300ºC
COMBUSTION
CHAMBER
OXIDACIÓN CATALÍTICA
REGENERATIVA
Las oxidaciones catalíticas regenerativas y térmicas se distinguen de la oxidación regenerativa
por la masa cerámica del interior de los reactores, que contienen el catalizador, con lo que se
obtiene el auto-térmico a bajas concentraciones (0,7 a 1,5 g/Nm3).
La utilización de masas cerámicas que contienen catalizadores permite que las plantas existentes
de tipo regenerativo puedan ser transformadas en plantas de tipo catalítico, con la ventaja de
reducir el consumo de gas de ayuda en instalaciones donde existe una baja concentración, y el
punto auto-térmico está lejos.
STACK
VOC
INLET
3-WAY VALVE
FAN
4-WAY VALVE
CATALYST
350ºC
GAS BURNER
OXIDACIÓN TÉRMICA REGENERATIVA
Estos procesos se instalan cuando no hay necesidad de recuperación de calor, o cuando éste no es
suficiente para justificar una unidad de oxidación térmica recuperativa.
Principales componentes de la planta:
Ventilador.
Torre de acumulación de calor con relleno cerámico (2 ó 3 torres en batería, según necesidades).
Cámara de combustión.
Torres de compensación para controlar la linealidad de las emisiones (en la presencia de 2 torres
de acumulación de calor).
Tabla de control con PLC, variador, panel expositor, PC con video, etc.
GAS
BURNERS
STACK
850ºC
CERAMICS
Principales ventajas
VOC
INLET
MAIN
FAN
Emisiones constantes
Fácil manejo
Gran reducción del consumo de combustible (punto auto-térmico a baja concentración de contaminantes)
Utilización de la energía contenida por el disolvente para el mismo funcionamiento de la planta
Tecnología de extracción de contaminantes y eficiencia equivalente a la unidad de oxidación térmica
recuperativa para COV's.
Emisiones reducidas de CO y de NOx
Ventajas de la tecnología de
ITAS Ecología
Válvulas de proceso con cierre mecánico y neumático.
OXIDACIÓN DE RESIDUOS PELIGROSOS
EN PLANTAS PETROQUÍMICAS
Oxidación de residuos peligrosos
Para gases y líquidos, recuperación de calor / precalentamiento / sistema de tratamiento de gas fuel
incluido.
Oxidadores catalíticos
Oxidadores térmicos regenerativos
Oxidadores térmicos para COV’s
Oxidadores térmicos para fangos especiales
Incineradores para residuos clorados gas/líquido
Incineradores para gases ácidos
Horno de reacción completo con caldera de recuperación de calor
Precalentadores fluido a fluido para gases y residuos
Caldera de recuperación de calor
Tratamiento de gas de combustión que incluye scrubbers, filtros de mangas, precipitadores
electroestáticos, etc.
Quemadores especiales para residuos gaseosos y líquidos
CLEAN
GAS
STACK
FRESH
WATER
PREHEATED
WASTE GAS
SCRUBBING
SECTION
STEAM
HEAT EXCHANGER
FUEL GAS
THERMAL OXIDIZER
BOILER
WASTE
GAS
NaOH Solution
FRESH
WATER
QUENCING
SECTION
SALT Solution
NaOH Solution
RECUPERACIÓN DE DISOLVENTES CON
CARBÓN ACTIVO
El funcionamiento de plantas de carbón activo está basado en el proceso de adsorción; el fenómeno
de la difusión molecular entre compuestos en fase gaseosa, que se define como adsorbido, y un
sólido, definido como adsorbedor.
La experiencia demuestra que las moléculas de gas (COV’s) se adhieren a una superficie sólida y
forman un substrato de una o más capas superpuestas, creadas por las fuerzas de atracción
electroestáticas (fuerzas de Van der Waals) o por la adhesión de de energías surgidas del efecto de
la capilaridad.
Dado que se trata de un fenómeno
de migración de moléculas entre
fase gaseosa y fase sólida, una
característica fundamental del
material adsorbente es la superficie
activada que permite el contacto
entre los compuestos.
Particularmente, la presencia extremadamente difusa de microporos
en el carbón activo genera una gran
superficie de desarrollo. A modo
orientativo, un kilogramo de carbón
activo puede tener una superficie
total de 2 millones de metros
cuadrados.
Desde el punto de vista termodinámico, la adsorción va siempre
seguida de un desarrollo térmico,
surgido del asentamiento de la
molécula en un estado energéticamente más estable.
Efectivamente, asistimos a una disminución de la energía libre por efecto de la creación de vínculos
entre el adsorbedor y el adsorbente, además de a una disminución de la entropía debido a un grado
inferior de libertad de las moléculas.
CONCENTRADORES ROTATIVOS
En un concentrador rotativo, que utiliza un proceso de adsorción, los COV’s contenidos en un gran
flujo de aire son concentrados dentro de un flujo de aire menor.
Esto se obtiene manteniendo los COV’s en un material adsorbente, para extraerlos
posteriormente con un flujo de aire caliente. Ambas operaciones son llevadas a cabo continuamente
usando un tambor que rota a baja velocidad, situado de tal forma que trabaja en correspondencia
con dos etapas separadas.
En la primera, el aire contaminado cruza el tambor rotativo que contiene el material adsorbente, y
seguidamente es directamente descargado a la atmósfera, ya que se encuentra debidamente tratado.
En la segunda etapa, los COV’s son desorbidos a través de un caudal de flujo de aire caliente inferior
al que ha sido tratado. Por lo tanto, en esta segunda etapa, la concentración de COV’s es más elevada.
Como consecuencia, el proceso de recuperación de los COV’s, donde sea preciso, o procesos de
destrucción térmica, resultan más sencillos y más económicos.
La adsorción se garantiza mediante varios materiales, incluyendo carbón activo y zeolitas, mientras
que las partes que forman el tambor rotativo pueden ser de uno o varios materiales.
Todo esto, nos permite diseñar y fabricar los concentradores de acuerdo con multitud de requerimientos,
debiendo tenerse también en consideración el hecho que grandes caudales de aire
pueden ser tratados mediante conjuntos de tambores rotativos instalados en paralelo.
ECOLOGÍA TÉCNICA S.A.
Polígono Industrial Bufalvent
C/Esteve Terradas, 37 A
08243 Manresa (Barcelona)
Tel. +34 93 877 31 33
Fax +34 93 877 05 58
Grupo
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