SISTEMAS PARA LA ELIMINACIÓN DE CONTAMINANTES DE FLUJOS DE FLUIDO.

Un sistema de eliminación de contaminantes (10) para eliminar de manera selectiva contaminantes del flujo de fluido (16),

comprendiendo el sistema de eliminación de contaminantes (10):

un reactor catalítico (14) que contiene un catalizador y una fuente de luz, estando el reactor catalítico (14) configurado para eliminar contaminantes de un flujo de fluido (16);

un primer dispositivo adsorbente (12) que contiene un material adsorbente, estando el primer dispositivo adsorbente (12) situado aguas arriba, con respecto a una dirección del flujo de fluido (16), del reactor catalítico (14); un segundo dispositivo adsorbente (12) que contiene un material adsorbente, estando el segundo dispositivo adsorbente (12) situado aguas abajo, con respecto a la dirección del flujo de fluido (16), del reactor catalítico (14) y estando el sistema de eliminación de contaminantes (10) caracterizado porque el primer dispositivo adsorbente está configurado para eliminar agentes desactivadores del catalizador del flujo de fluido (16), y uniéndolos químicamente a su superficie, en el que los agentes desactivadores del catalizador se seleccionan del grupo que consiste en siloxanos, silanos, otros compuestos que contienen silicio volátiles o semivolátiles y cualquier combinación de los mismos;

el segundo dispositivo adsorbente (12) está configurado para eliminar productos secundarios no deseados que pueden ser generados cuando el reactor catalítico (14) elimina contaminantes del flujo de fluido (16).

Sistemas para la eliminación de contaminantes de flujos de fluido.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la Invención

La presente descripción se refiere a sistemas y métodos para la eliminación de contaminantes de flujos de fluido. En particular, la presente descripción se refiere a sistemas para la eliminación de compuestos orgánicos volátiles de flujos de fluido.

2. Descripción de la Técnica Anterior

El aire en el interior de las casas, edificios de oficinas y otras estructuras cerradas está a menudo más contaminado que el aire exterior, sobre todo en áreas altamente urbanizadas.

La Publicación Internacional Nº WO 2006/065491 por Carrier Corp. que corresponde a la técnica anterior para nuevos propósitos, sólo describe un sistema de tratamiento del aire que incluye un filtro, un dispositivo de calentamiento, un dispositivo de plasma, un fotocatalizador y una luz UV que cooperan para purificar un flujo de aire que fluye a través del sistema de tratamiento de aire. El filtro puede incluir un medio de filtro de carbón activado y puede estar diseñado preferentemente para adsorber ciertos contaminantes, tales como formaldehído, acetaldehído, tolueno, butano, VOCs que contienen sílice y otros VOCs. El filtro está situado aguas arriba del fotocatalizador y de la luz UV.

La Publicación Nº WO 2007/143042 por Carrier Corp. también describe un sistema de tratamiento del aire que incluye un filtro que puede opcionalmente tener propiedades de adsorción con preferencia por los siloxanos, un fotocatalizador y una luz UV. El filtro está situado aguas arriba del fotocatalizador y de la luz UV.

La Publicación Japonesa Nº 2000 102596 por Kashiwazaki Silver Seiko KK describe un sistema para la desodorización del aire que utiliza un filtro de carbón activado y un fotocatalizador. El fotocatalizador es energizado mediante la luz de una lámpara desodorizante óptica, y un generador de iones negativos proporciona iones al aire desodorizado mediante la unidad desodorizante fotocatalítica.

La Publicación de US Nº US 2003/113246 por Akiko Saitou et al. describe también un sistema para desodorizar el aire. El sistema utiliza un fotocatalizador y filtros impregnados para desodorizar sulfuro de hidrógeno, metilmercaptano, etilmercaptano, sulfuro de metilo y disulfuro de metilo.

La Publicación de Patente de US Nº 2005/00533515 por Yates describe un sistema limpiador de aire que tiene unidades de adsorción y una unidad de adsorción fotocatalítica. Una unidad de adsorción que tiene un material de adsorción relativamente débil está situada aguas arriba de la unidad de oxidación fotocatalítica y un dispositivo de adsorción que tiene un material de adsorción relativamente fuerte está situado aguas abajo de la unidad de adsorción fotocatalítica.

En algunos casos, el aire interior puede incluir compuestos orgánicos volátiles (VOCs – Volatile Organic Compounds, en inglés) y/o compuestos orgánicos semivolátiles (SVOCs – Semivolatile Organic Compounds, en inglés) . Los VOCs son compuestos químicos orgánicos con presiones de vapor suficientemente altas en condiciones normales, para vaporizarse de manera significativa y entrar en la atmósfera. Los SVOCs son compuestos orgánicos con presiones de vapor típicas entre 10''2 y 10”8 kPa a temperatura ambiente, de manera que existen tanto en fase gaseosa como en fase condensada Estos compuestos orgánicos son emitidos como gases de ciertos sólidos o líquidos, incluyendo varios elementos encontrados comúnmente en el hogar o en la oficina, tales como pintura, muebles, materiales de construcción, material de oficina y productos de limpieza.

La Publicación Internacional Nº WO 2006/065491 por Carrier Corp. que constituye lo más avanzado sólo con propósito de novedad describe un sistema de tratamiento de aire que incluye un filtro, un dispositivo de calentamiento, un dispositivo de plasma, un fotocatalizador y una luz UV que cooperan para purificar un flujo de aire que fluye a través del sistema de tratamiento de aire. El filtro puede incluir también un medio de filtro de carbón activado y puede estar diseñado para adsorber preferentemente ciertos contaminantes, tales como VOCs que contienen formaldehído. Acetaldehído, tolueno, butano, silicio u otros VOCs. El filtro está situado aguas arriba del fotocatalizador y de la luz UV.

La Publicación Internacional Nº WO/2007/143042, por Carrier Corp. describe también un sistema de tratamiento de aire que incluye un filtro que puede tener opcionalmente propiedades de adsorción, con una preferencia por los siloxanos, un fotocatalizador y una luz UV. El filtro está situado aguas arriba del fotocatalizador y de la luz UV.

La Publicación Japonesa de Nº 2000 102596 por Kashiwazaki Silver Seiko KK describe un sistema para desodorizar aire utilizando un filtro de carbón activado y un fotocatalizador. El fotocatalizador es energizado mediante la luz procedente de una lámpara desodorizante óptica, y un generador de iones negativos proporciona los iones negativos al aire desodorizado por la unidad desodorizante fotocatalítica.

La Publicación de US Nº US 2003/113246 por Akiko Saitou et al. describe un sistema para desodorizar aire. El sistema utiliza un fotocatalizador y filtros impregnados para desodorizar sulfuro de hidrógeno, metilmercaptano, etilmercaptano, sulfuro de metilo y disulfuro de metilo.

La Publicación de Patente de US Nº 2005/00533515 por Yates describe un sistema limpiador de aire que tiene unidades de adsorción y una unidad de oxidación fotocatalítica. Una unidad de adsorción que tiene un material de adsorción relativamente débil está situado aguas arriba de la unidad de oxidación fotocatalítica y un dispositivo de adsorción que tiene un material de adsorción relativamente fuerte está situado aguas abajo de la unidad de oxidación fotocatalítica.

Los edificios pueden utilizar sistemas de purificación de aire para mejorar la calidad del aire interior, permitiendo así que el operador del edificio disminuya la ventilación y cree un ambiente mejorado. La calidad del aire interior se logra mediante la purificación del aire utilizando bien sea tecnologías de eliminación de aerosoles o de eliminación de contaminantes gaseosos. La fotocatálisis es una tecnología probada para la eliminación de sustancias gaseosas que se transmiten por el aire, tales como VOCs del suministro de aire. Los purificadores de aire fotocatalíticos utilizan un sustrato o un cartucho que contiene un fotocatalizador, normalmente un material basado en óxido de titanio, que interactúa con el oxígeno del aire y con moléculas de aire para formar radicales hidroxilo cuando se sitúa bajo una fuente de luz apropiada, típicamente una fuente de luz UV. Los radicales hidroxilo atacan entonces a los contaminantes e inician la reacción de oxidación que los convierte en compuestos menos dañinos, tales como agua y dióxido de carbono. Un fotocatalizador comúnmente utilizado es el dióxido de titanio, llamado también titania. Los catalizadores Degussa P25 titania y titania injertado con dióxido de tungsteno tales como el óxido de tungsteno sobre P25 han resultado ser especialmente efectivos en la eliminación contaminantes orgánicos bajo fuentes de luz UV.

Un fenómeno bien conocido que limita la efectividad de los purificadores de aire de oxidación fotocatalítica (PCO – PhotoCatalytic Oxidation, en inglés) es la desactivación del fotocatalizador. La desactivación puede ocurrir reversible o irreversiblemente y el alcance y ámbito de la desactivación depende de la configuración del sistema, incluyendo la intensidad de luz en la superficie del catalizador, la cantidad y configuración del catalizador y las condiciones en el entorno ambiental. Se ha encontrado que los sistemas actualmente disponibles muestran una significativa pérdida en la capacidad del catalizador cuando están sobrecargados de contaminantes orgánicos tales como etanol, isopropanol y otros contaminantes que tienen una elevada afinidad por la superficie del catalizador. La capacidad catalítica también disminuye cuando el fotocatalizador es sometido a la acción de un compuesto gaseoso, el cual, cuando se oxida, forma un compuesto o grupo que bloquea un sitio activo en el catalizador de manera permanente, a menos que se actúe mediante un agente exterior.

Los compuestos que contienen sólo átomos de hidrógeno, carbono y oxígeno normalmente provocan solamente una desactivación reversible, que sólo tiene un impacto a corto plazo en la operación... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de eliminación de contaminantes (10) para eliminar de manera selectiva contaminantes del flujo de fluido (16) , comprendiendo el sistema de eliminación de contaminantes (10) :

un reactor catalítico (14) que contiene un catalizador y una fuente de luz, estando el reactor catalítico (14) configurado para eliminar contaminantes de un flujo de fluido (16) ;

un primer dispositivo adsorbente (12) que contiene un material adsorbente, estando el primer dispositivo adsorbente (12) situado aguas arriba, con respecto a una dirección del flujo de fluido (16) , del reactor catalítico (14) ;

un segundo dispositivo adsorbente (12) que contiene un material adsorbente, estando el segundo dispositivo adsorbente (12) situado aguas abajo, con respecto a la dirección del flujo de fluido (16) , del reactor catalítico (14) y estando el sistema de eliminación de contaminantes (10) caracterizado porque el primer dispositivo adsorbente está configurado para eliminar agentes desactivadores del catalizador del flujo de fluido (16) , y uniéndolos químicamente a su superficie, en el que los agentes desactivadores del catalizador se seleccionan del grupo que consiste en siloxanos, silanos, otros compuestos que contienen silicio volátiles o semivolátiles y cualquier combinación de los mismos;

el segundo dispositivo adsorbente (12) está configurado para eliminar productos secundarios no deseados que pueden ser generados cuando el reactor catalítico (14) elimina contaminantes del flujo de fluido (16) .

2. El sistema de eliminación de contaminantes (10) de la reivindicación 1, en el que el catalizador en el reactor catalítico (14) está depositado en una estructura de nido de abeja que tiene una pluralidad de celdas (18) .

3. El sistema de eliminación de contaminantes (10) de la reivindicación 1, en el que el segundo dispositivo adsorbente (12) comprende un segundo catalizador.

4. El sistema de eliminación de contaminantes (10) de la reivindicación 1, en el que el segundo dispositivo adsorbente (12) comprende un reactante sólido.

5. El sistema de eliminación de contaminantes (10) de la reivindicación 4, en el que la configuración de los reactantes sólidos se selecciona del grupo que consiste en camas empaquetadas, micropartículas embebidas en filtros plisados, revestimientos de estructuras monolíticas y combinaciones de los mismos.

6. El sistema de eliminación de contaminantes (10) de la reivindicación 1, y que comprende también un sensor que determina cuándo debe ser reemplazado o renovado el material adsorbente o cuándo debe hacerse avanzar un rollo de material adsorbente.

7. El sistema de eliminación de contaminantes (10) de la reivindicación 1, y que comprende también medios para regenerar el primer dispositivo adsorbente (12) in situ.

8. El sistema de eliminación de contaminantes (10) de la reivindicación 7, en el que el medio para regenerar comprende un medio del grupo que consiste en un medio de hacer oscilar la presión, un medio de hacer oscilar la concentración, un medio de hacer oscilar la temperatura y cualquier combinación de los mismos.

9. El sistema de eliminación de contaminantes (10) de la reivindicación 1, en el que los dispositivos adsorbentes primero y segundo (12) son reemplazados cuando se excede una capacidad adsorbente de los dispositivos.

10. El sistema de eliminación de contaminantes (10) de la reivindicación 1, en el que el primer dispositivo adsorbente (12) y el reactor catalítico (14) están integrados entre sí mezclando el catalizador y el material adsorbente juntos y aplicándolos a una estructura de soporte.

11. El sistema de eliminación de contaminantes (10) de la reivindicación 1, en el que el dispositivo adsorbente (12) y el reactor catalítico (14) se integran juntos aplicando el catalizador y el material adsorbente como capas en una estructura de soporte.