UNA COMPOSICION ABSORBENTE QUE CONTIENE - SEPIOLITA, ENSATATITA O SUS MEZCLAS, METODO DE OBTENCION Y USO.

La presente invención se refiere a una composición de un material absorbente caracterizada porque comprende sepiolita,

enstatita o sus mezclas junto con carbonatos, hidróxidos u óxidos de elementos alcalinos o alcalinotérreos y sus mezclas. Estos materiales pueden estar conformados como gránulos; pastillas; esferas; cilindros másicos; cilindros huecos tipo macarrón liso o estriado, recto, curvo, de corte regular o irregular en cualquier forma y tamaño; o placas; también se refiere a su uso en la depuración de gases generados por sistemas de combustión como material absorbente para gases y vapores ácidos en lechos fijos y móviles

Una composición absorbente que contiene a-sepiolita, enstatita o sus mezclas, método de obtención y uso.

Sector de la técnica

La invención se refiere a nuevos materiales absorbentes y su utilización en la eliminación de gases ácidos.

Estado de la técnica

Durante las últimas décadas, el medio ambiente ha sido seriamente dañado por el fenómeno denominado lluvia ácida; la deposición atmosférica de compuestos ácidos ha causado la eutrofización de lagos, la acidificación de aguas superficiales y el empobrecimiento del suelo agrícola por lixivación de los nutrientes. Asimismo, la lluvia ácida produce un efecto negativo sobre la salud de los humanos, animales y plantas e incluso deteriora edificios y monumentos en las zonas urbanas.

El anhídrido sulfuroso y los óxidos de nitrógeno, que son los compuestos, junto al amoniaco, que más contribuyen a la formación de lluvia ácida, se generan principalmente en las unidades que incineran combustibles fósiles o sus derivados.

La eliminación de estos compuestos indeseables presentes en los gases de combustión ha sido objeto de numerosos estudios y desarrollos tecnológicos con el fin de evitar su emisión a la atmósfera.

A modo de ejemplo, recientemente se ha propuesto la utilización de soluciones acuosas de agua oxigenada para la eliminación de trazas de anhídrido sulfuroso con formación de ácido sulfúrico, KR 20050084454; el empleo de un catalizador Claus para la reducción del anhídrido sulfuroso con monóxido de carbono, WO/2004/067153, o una variación del proceso Claus por reacción catalítica con el ácido sulfídrico WO/2004/105922. En los últimos años algunas propuestas pretenden eliminar NO₂ y SO₂ simultáneamente; así, en la KR 8.001.275 se describe la utilización de ultrasonidos para formar aerosoles de ambos compuestos que posteriormente se eliminan del gas mediante precipitadores electrostáticos y en la US 6.936.231 se utiliza una descarga eléctrica para oxidar el NO a NO₂ y posterior lavado de los gases con una solución amoniacal.

Entre los numerosos registros de nuevos procesos de desulfuración cabe destacar los que desarrollan vías catalíticas para oxidar el SO₂ a SO₃. Los catalizadores más utilizados en estos sistemas son el carbón activado JP 07.241.441, el pentóxido de vanadio soportado sobre titania EP 622.106 ó el eutectico formado por el tiosulfato potásico y pentóxido de vanadio soportado sobre sílice ES 9.601.955. Estos procesos catalíticos han demostrado gran utilidad cuando los gases se encuentran a altas temperaturas, como es el caso del acondicionamiento de los gases de combustión en Centrales Térmicas de Carbón para mejorar la eficacia de los precipitadores electrostáticos.

Dentro de las tecnologías desarrolladas para la eliminación de anhídrido sulfuroso, el tratamiento con suspensiones acuosas de carbonatos, hidróxidos y óxido de elementos alcalinos y alcalinotérreos o sus mezclas es el proceso utilizado en la mayoría de las instalaciones de desulfuración.

En estos procesos el SO₂ se absorbe en el agua y el ácido formado debe ser neutralizado para permitir que la absorción del SO₂ continúe. La velocidad a la que ocurre esta neutralización condiciona la rapidez con que el SO₂ se absorbe en el licor.

Cuando se utilizan compuestos de sodio o magnesio la alcalinidad de la fase líquida es elevada y, por ello, la neutralización no limita la velocidad de absorción del SO₂ desde la fase gaseosa; en esta situación, la cinética de absorción del SO₂ está controlada por la eficacia de la interacción entre las fases gaseosa y líquida (tamaño de la partícula, superficie externa de las gotas, grado de turbulencia, etc.) y puede utilizarse la vía seca que opera mediante atomización de partículas alcalinas sobre los gases a tratar.

En su forma más generalizada este proceso utiliza carbonato cálcico. La escasa solubilidad de este compuesto limita la concentración de cationes calcio en el agua y por ello la velocidad de neutralización del SO₂ absorbido; consecuentemente esta reacción resulta ser el paso controlante del proceso global. En estos procesos, de vía húmeda, es necesario emplear elevadas relaciones de líquido/sólido, grandes tiempos de contacto y la adición eventual de aditivos para mantener el pH del sistema.

A pesar de su extendida implementación, esta tecnología de vía húmeda presenta importantes problemas tecnológicos. Son especialmente severos la deposición indeseable de sólidos en las paredes de los depósitos o tuberías y los frecuentes atascamientos de las boquillas y conductos; ambos fenómenos indeseables están causados por la oxidación de sulfito de calcio a sulfato de calcio (yeso) por acción del oxígeno presente en los gases a tratar. Asimismo, los materiales de construcción de estas unidades están expuestos a los efectos de fenómenos de corrosión, erosión y abrasión, especialmente en zonas de contacto con las suspensiones, barros o lechadas utilizadas en el proceso.

Otras dificultades añadidas son la gestión y tratamiento de los barros y del agua excedentes del proceso, que deben cumplir las regulaciones vigentes en cada país para su descarga.

Para obviar estas dificultades se han propuesto numerosos procedimientos. En CA 1.107.037 se describe una metodología que utiliza ceniza volante para limitar la deposición de sólidos en la superficie del absorbedor. En US 4.690.807, US 5.362.458 y US 6.221.325 se sustituyen las suspensiones acuosas de compuestos sólidos por una solución de sulfato amónico, donde el sulfito y bisulfito amónico formado se oxidan a sulfato y bisulfato amónico que, mediante tratamiento con amoniaco, se transforma en sulfato amónico en dos etapas reaccionantes. En US 4.035.470 se utilizan compuestos de cobre o hierro para inhibir la oxidación de sulfito a sulfato.

La mayoría de las propuestas registradas mejoran aspectos del proceso, si bien, en muchos casos, aumentan la complejidad del sistema y la dificultad de su operación.

Descripción de la invención

La presente invención se refiere a nuevos materiales absorbentes y empleo en la eliminación de gases ácidos.

La presente invención se refiere a una composición de material absorbente/reactante caracterizada porque comprende enstatita ó a-sepiolita ó mezclas de ambos silicatos junto con otros componentes seleccionados entre: carbonatos, hidróxidos u óxidos de elementos alcalinos o alcalino-térreos o sus mezclas.

Dicha composición puede conformarse como gránulos, pastillas, esferas, cilindros másicos, cilindros huecos, placas, o en estructuras de canales paralelos a lo largo del eje longitudinal en un número mayor de 2 y menor de 100 canales por centímetro cuadrado de sección transversal denominada generalmente monolito o panal de abeja.

Dicha composición se conforma preferentemente como cilindros huecos. Estos cilindros huecos pueden ser del tipo "macarrón" liso, estriado, recto, curvo, de corte regular o irregular, en cualquier forma y tamaño. Los macarrones pueden tener una longitud de aproximadamente 0,5 cm a aproximadamente 10 cm, y el espesor de pared puede estar entre aproximadamente 0,04 cm y aproximadamente 0,5 cm.

Según una realización particular preferida la composición comprende a-sepiolita y alga calcárea.

Según una realización particular preferida la composición comprende enstatita obtenida por tratamiento térmico de la a-sepiolita y óxido de calcio obtenido por descomposición del alga calcárea.

Los nuevos absorbentes de la presente invención presentan propiedades texturales que permitirán el diseño y operación de unidades de absorción en régimen dinámico de alta eficiencia y de bajo coste.

La presente invención se refiere además a un método para preparar la composición definida anteriormente, caracterizado porque comprende las fases siguientes:

a) mezclar polvos de a-sepiolita y los componentes alcalinos hasta obtener una mezcla de polvos homogénea,

b) amasar la mezcla homogénea de polvos obtenida con adición de agua para obtener una pasta húmeda,

c) conformar la pasta húmeda en la forma deseada hasta obtener las piezas,

d) secar las piezas conformadas al aire y temperatura ambiente al menos durante 2 horas y entre 80 y 270ºC al menos durante 2 horas,

e) tratar térmicamente las piezas a temperaturas...

1. Una composición de un material absorbente caracterizada porque comprende a-sepiolita, o enstatita o sus mezclas junto con carbonatos, hidróxidos y óxidos de elementos alcalinos y alcalinotérreos o sus mezclas.

2. Una composición de un material absorbente donde los carbonatos, hidróxidos y óxidos de elementos alcalinos y alcalinotérreos o sus mezclas pueden tener origen mineral u orgánico.

3. Una composición de un material absorbente según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha composición está conformada como gránulos, pastillas, esferas, cilindros másicos, cilindros huecos o placas.

4. Una composición de un material absorbente según la reivindicación 3, caracterizada porque dichos cilindros huecos están seleccionados entre cilindros lisos de corte regular o irregular, cilindros estriados de corte regular o irregular, cilindros rectos de corte regular o irregular y cilindros curvos de corte regular o irregular.

5. Una composición de un material absorbente según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha composición está conformada como una estructura de canales paralelos a lo largo del eje longitudinal en un número mayor de 2 y menor de 100 canales por centímetro cuadrado de sección transversal.

6. Una composición según la reivindicación 1 caracterizada porque comprende a-sepiolita y alga calcárea o los derivados que se obtienen al tratar estos materiales a temperaturas superiores a 600ºC e inferiores a 900ºC durante al menos 2 h en aire.

7. Una composición según la reivindicación 6 donde el polvo de a-sepiolita utilizado en su preparación presenta un tamaño de partícula del 90% inferior a 0,3 micras y el polvo de alga calcárea utilizado en su preparación presenta un tamaño de partícula del 90% inferior a 5 micras.

8. Una composición según la reivindicación 1 que asimismo puede comprender carbón activo en proporciones no superiores al 33% en peso del total.

9. Un método para preparar una composición definida en las reivindicaciones 1 y 8 caracterizado porque comprende las fases siguientes:

a) mezclar polvos de a-sepiolita de los componentes alcalinos y eventualmente de carbón activado hasta obtener una mezcla de polvos homogénea,

b) amasar la mezcla homogénea de polvos obtenida con adición de agua para obtener una pasta húmeda,

c) conformar la pasta húmeda en la forma deseada hasta obtener las piezas,

d) secar las piezas conformadas al aire y temperatura ambiente al menos durante 2 horas y entre 80 y 270ºC al menos durante 2 horas,

e) tratar térmicamente las piezas a temperaturas comprendidas entre 400ºC y 1000ºC, preferentemente entre 500ºC y 900ºC, durante al menos 2 horas en aire o en atmósfera inerte si contiene carbón activado.

10. Un método según la reivindicación 9, caracterizado porque en la etapa a) se mezclan a-sepiolita, componentes alcalinos y carbón activado en una relación ponderal que puede variar entre 1:2:0 y 1:1:1.

11. Un método para preparar una composición definida en las reivindicaciones 1 y 6, caracterizado porque comprende las fases siguientes:

a) mezclar polvos de a-sepiolita y de alga calcárea hasta obtener una mezcla de polvos homogénea,

b) amasar la mezcla homogénea de polvos obtenida con adición de agua para obtener una pasta húmeda,

c) conformar la pasta húmeda en la forma deseada hasta obtener las piezas,

d) secar las piezas conformadas al aire y temperatura ambiente al menos durante 2 horas y entre 80 y 270ºC al menos durante 2 horas,

e) tratar térmicamente las piezas a temperaturas comprendidas entre 400ºC y 1000ºC, preferentemente entre 500ºC y 900ºC, durante al menos 2 horas, preferentemente durante al menos 4 horas.

12. Un método según la reivindicación 10, caracterizado porque en la etapa a) se mezclan a-sepiolita y alga calcárea en una relación ponderal entre 1:1 y 1:5.

13. Uso de una composición definida y caracterizada en las reivindicaciones anteriores como material absorbente para gases y vapores ácidos presentes en gases emitidos por unidades de combustión.