Compuesto reactivo para la eliminación de compuestos ácidos de los humos o gases a alta temperatura y procedimiento para su preparación.

Procedimiento para la preparación de carbonato sódico, activo para la eliminación de compuestos ácidos de loshumos o gases a una temperatura superior a 400°C,

caracterizado porque el bicarbonato sódico NaHCO3 es tratadotérmicamente a una temperatura comprendida entre 134 y 250°C y a una presión de trabajo entre 2 y 20 bar abs, enausencia de gas de activación, y a una temperatura comprendida entre 114°C y 250°C y a una presión de trabajocomprendida entre 2 y 20 bar abs, en presencia de un gas de activación y en el que dicho tratamiento térmico esllevado a cabo en ausencia o en presencia, en contacto con el sólido, de un gas de activación, que consiste en unamezcla de aire y/o gas inerte, H2Ovap y/o CO2, con una fracción molar de H2O y/o CO2 comprendida entre 0,26 y0,60.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E98200210.

Solicitante: Consorzio Nazionale per la Raccolta, il Riciclaggio e il Recupero degli Imballaggi in Plastica.

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: Via del Vecchio Politecnico, 3 20121 Milano ITALIA.

Inventor/es: LACQUANITI, LUIGI, LIUZZO, GIUSEPPE, PALITTO, MARCELLO, VERDONE, NICOLA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D53/48 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B;   aparato de vórtice   B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › B01D 53/00 Separación de gases o de vapores; Recuperación de vapores de disolventes volátiles en los gases; Depuración química o biólogica de gases residuales, p. ej. gases de escape de los motores de combustión, humos, vapores, gases de combustión o aerosoles (recuperación de disolventes volátiles por condensación B01D 5/00; sublimación B01D 7/00; colectores refrigerados, deflectores refrigerados B01D 8/00; separación de gases difícilmente condensables o del aire por licuefacción F25J 3/00). › Compuestos de azufre.
  • B01D53/50 B01D 53/00 […] › Oxidos de azufre (B01D 53/60 tiene prioridad).
  • B01D53/52 B01D 53/00 […] › Sulfuro de hidrógeno.
  • B01D53/56 B01D 53/00 […] › Oxidos de nitrógeno (B01D 53/60 tiene prioridad).
  • B01D53/60 B01D 53/00 […] › Eliminación simultánea de óxidos de azufre y óxidos de nitrógeno.
  • B01D53/68 B01D 53/00 […] › Halógenos o compuestos halogenados.
  • C01D7/12 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C01 QUIMICA INORGANICA.C01D COMPUESTOS DE LOS METALES ALCALINOS, es decir, DE LITIO, SODIO, POTASIO, RUBIDIO, CESIO O FRANCIO (hidruros metálicos C01B 6/00; sales de oxácidos de halógenos C01B 11/00; peróxidos, sales de los perácidos C01B 15/00; sulfuros o polisulfuros C01B 17/22; tiosulfatos, ditionitos, politionatos C01B 17/64; compuestos que contienen selenio o teluro C01B 19/00; compuestos binarios del nitrógeno con metales C01B 21/06; azidas C01B 21/08; amidas metálicas C01B 21/092; nitritos C01B 21/50; fosfuros C01B 25/08; sales de los oxácidos del fósforo C01B 25/16; carburos C01B 31/30; compuestos que contienen silicio C01B 33/00; compuestos que contienen boro C01B 35/00; cianuros C01C 3/08; sales del ácido ciánico C01C 3/14; sales de cianamida C01C 3/16; tiocianatos C01C 3/20; procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la preparación de elementos o de compuestos inorgánicos excepto anhídrido carbónico C12P 3/00; obtención a partir de mezclas, p. ej. a partir de minerales, de compuestos metálicos que son los compuestos intermedios de un proceso metalúrgico para la obtención de un metal libre  C22B; producción de elementos no metálicos o de compuestos inorgánicos por electrólisis o electroforesis C25B). › C01D 7/00 Carbonatos de sodio, potasio o metales alcalinos en general. › Preparación de carbonatos a partir de bicarbonatos.

PDF original: ES-2424744_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Compuesto reactivo para la eliminación de compuestos ácidos de los humos o gases a alta temperatura y procedimiento para su preparación.

La presente invención se refiere a un compuesto reactivo para la eliminación de compuestos ácidos de los humos o gases a alta temperatura, y al procedimiento para su preparación.

Se conocen varios procedimientos para la preparación de compuestos reactivos, en particular carbonatos a partir de bicarbonatos, que permiten obtener productos para su utilización como absorbentes alcalinos en los procesos de eliminación de humos ácidos en la fase gaseosa.

El documento " The Development of Cogasification for Coal Biomass and for other Coal/Waste Mixtures and the Reduction of Emissions from the Utilization of the Derived Fuel Gas", informe final del proyecto "Coal/Biomass Cogasification and High Temperature Gas Cleaning"de la Netherlands Energy Research Foundation ENC por J.A. Kiel et al., proporciona un exhaustivo estudio y análisis de los diferentes productos utilizados como absorbentes alcalinos en los procesos de eliminación de haluros. En particular, con respecto a los procesos de eliminación de haluros, se centró la atención en los procesos que operan a temperaturas entre 350 y 400°C.

Las pruebas de laboratorio han demostrado que el absorbente más eficaz es carbonato sódico, Na2CO3, cuya actividad sin embargo disminuye drásticamente a temperaturas que exceden de aproximadamente 400°C (página 18, líneas 10-13) .

Pruebas posteriores en un sistema de lecho fluidizado demostraron que un carbonato sódico, Na2CO3, obtenido por calcinación de NaHCO3 a 100-150°C en N2 hasta que cesa por completo el desarrollo de CO2, tiene una actividad decididamente superior a temperaturas de aproximadamente 250°C. Esta actividad disminuye gradualmente a medida que aumenta la temperatura de operación del proceso de eliminación de gases ácidos (página 18, último párrafo) . Estas observaciones están de completo acuerdo con la que se conoce en la bibliografía en relación con aumento de la actividad de carbonato sódico a temperaturas de entre 150 y 300°C.

La utilización comercial de Na2CO3 como material de partida, se ha encontrado, asimismo, que más allá de 300°C, la capacidad absorbente disminuye a medida que aumenta la temperatura.

En conclusión, este documento indica que el carbonato sódico es un absorbente muy válido para la eliminación de gas ácido hasta una temperatura máxima de alrededor de 400°C.

El documento EP-A-0463367 describe un procedimiento para la eliminación de los gases ácidos HCl y HF a partir de fuel gas en contacto con una mezcla de NaHCO3 y Na2CO3 a altas temperaturas, es decir, a temperaturas de entre 350 y 700°C. La mezcla absorbente utilizada no se trata previamente de ninguna manera.

Como se sabe a partir de la bibliografía y a partir de la termodinámica de esta reacción que la capacidad absorbente disminuye considerablemente al aumentar la temperatura del proceso de eliminación, esta eliminación es de baja eficiencia si se utilizan productos no activados.

La patente US nº 4.105.744 describe un procedimiento de neutralización de gas ácido utilizando un lecho de carbonato activo de un metal alcalino, el carbonato activo que se obtiene por ejemplo a partir de una mezcla de NaHCO3 y Na2CO3 tratada a una temperatura de entre 30 y 200°C (columna 2) con un gas activador formado, por ejemplo, por aire.

El producto obtenido de esta manera se utiliza en un proceso de eliminación de gas llevado a cabo sin embargo a una temperatura de entre 100 y 200°C.

El documento GB-A-1176679 da a conocer un procedimiento para la producción de carbonato sódico de alta densidad a partir de bicarbonato sódico. En particular, el producto de la primera etapa del proceso es el carbonato sódico activo, que es un producto intermedio obtenido a una temperatura de hasta 265°C y en presencia de vapor de agua (205 mm de Hg) . El producto así obtenido se convierte a continuación por tratamiento térmico adicional (300800°C) en carbonato sódico denso.

El documento NL-A-9101793 da a conocer un procedimiento para la eliminación de cloruro de hidrógeno y fluoruro de hidrógeno a partir de gases de combustión procedentes de la gasificación del carbón a temperaturas superiores a 300°C, utilizando un adsorbente de carbonato sódico. La descripción es sin embargo muy genérica y no respaldada por ningún ejemplo específico.

Los productos activados y no activados descritos en la técnica conocida, por tanto no permiten obtener resultados válidos desde el punto de vista de eficacia de eliminación de compuestos ácidos a temperaturas superiores a 400°C. Según la presente invención, un procedimiento para preparar un compuesto reactivo y un producto activado que se puede obtener por este procedimiento ahora se ha descubierto que supera los inconvenientes del estado actual de la técnica.

Específicamente, la presente invención proporciona un procedimiento para la preparación de carbonato sódico 5 activo a temperaturas superiores a 400°C, de conformidad con la reivindicación 1.

Este tratamiento térmico puede llevarse a cabo en la presencia, en contacto con el sólido, de un gas de activación con una fracción molar de H2O y/o CO2 de entre 0, 13 y 1.

La invención proporciona, además, un carbonato sódico como se define en las reivindicaciones 4 a 6. Los compuestos ácidos extraíbles utilizando el carbonato obtenido por el procedimiento de la invención pueden ser, por ejemplo HCl, HF, SO2 , H2S, COS, NOx y SOx.

El carbonato sódico según la invención se puede utilizar en un procedimiento para la eliminación de compuestos ácidos de los humos o gases a alta temperatura que comprende poner en contacto dichos compuestos con el compuesto activado de la invención en un reactor de lecho fijo o lecho fluidizado, consiguiéndose dicho contacto, en particular corriente arriba de la etapa de de recuperación de calor de los humos o de los gases.

Un ejemplo de un procedimiento de eliminación en el que se puede utilizar el compuesto activado de la invención se 20 describe en la patente italiana nº 1272205.

La principal ventaja del compuesto reactivo obtenido por el procedimiento de la invención es su alta eficiencia en la eliminación de compuestos ácidos a temperaturas superiores a 400°C y en su economía de utilización como consecuencia del alto rendimiento de la reacción.

El procedimiento de la invención transforma bicarbonato sódico en carbonato sódico según la siguiente reacción heterogénea:

NaHCO3 ----> Na2CO3 + H2O + CO2

Como se sabe por las leyes de la termodinámica, en esta reacción la presión de disociación o presión de equilibrio ejercida por los gases liberados por la reacción aumenta al aumentar la temperatura de equilibrio entre el reactivo y los productos de reacción. Según la invención, la temperatura a la que se lleva a cabo este procedimiento se encuentra entre la temperatura a la que la presión de equilibrio de la reacción es igual a la presión a la que se lleva a cabo el procedimiento y una temperatura de 50°C más alta que esta última.

A modo de ejemplo, la siguiente Tabla A muestra diversas presiones a las que puede llevarse a cabo el procedimiento de la invención, y el intervalo de temperatura dentro del cual operan a las distintas presiones, en ausencia de gas de activación.

Tabla A Presión de trabajo (bar Temperatura de equilibrio Temperatura máxima abs) (° C) (° C) 1 (comparativo) 120 170 2 134 184 4 148 198 6 158 208 8 164 214 10 170 220 12 174 224 14 178 228 16 182 232

El gas de activación que puede ser utilizado en el procedimiento de preparación de la invención consiste en un aire y/o gas inerte, H2 Ovap y/o una mezcla de dióxido de carbono. El contenido en agua y CO2 puede representar, por 45 ejemplo, un total del 35% de volumen.

Con el gas de activación ausente y operando a la presión atmosférica anterior, el intervalo de temperatura preferido está entre las temperaturas de equilibrio mostradas en la Tabla A y una temperatura de 20°C más alta que dichas temperaturas de equilibrio.

Con la activación de gas presente y operando a la presión atmosférica anterior, el intervalo de temperatura preferido está comprendido entre las temperaturas de equilibrio mostradas en la Tabla A y una temperatura de 20°C inferior a dichas temperaturas de equilibrio, con una fracción molar de agua y/o dióxido de carbono de entre 0, 26 y 0, 60.

En general, si en el procedimiento de la invención, el tratamiento térmico se efectúa a una temperatura próxima a la temperatura de equilibrio, se requieren tiempos más largos, pero se obtienen... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la preparación de carbonato sódico, activo para la eliminación de compuestos ácidos de los humos o gases a una temperatura superior a 400°C, caracterizado porque el bicarbonato sódico NaHCO3 es tratado térmicamente a una temperatura comprendida entre 134 y 250°C y a una presión de trabajo entre 2 y 20 bar abs, en ausencia de gas de activación, y a una temperatura comprendida entre 114°C y 250°C y a una presión de trabajo comprendida entre 2 y 20 bar abs, en presencia de un gas de activación y en el que dicho tratamiento térmico es llevado a cabo en ausencia o en presencia, en contacto con el sólido, de un gas de activación, que consiste en una mezcla de aire y/o gas inerte, H2Ovap y/o CO2, con una fracción molar de H2O y/o CO2 comprendida entre 0, 26 y 0, 60.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el contenido de H2Ovap y CO2 es un total de aproximadamente el 35% en volumen.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el carbonato sódico de partida tiene un tamaño de partícula comprendido entre 53 y 125 micras.

4. Carbonato sódico que puede obtenerse mediante el procedimiento según la reivindicación 1, en el que el bicarbonato sódico NaHCO3, que tiene un tamaño de partícula entre 53 y 500 micras es tratado térmicamente a una temperatura comprendida entre 170 y 200°C, a una presión de trabajo de 10 bar abs durante un tiempo de reacción de 18 horas, en ausencia de un gas de activación, siendo dicha reacción realizada en un reactor que consiste en un recipiente metálico 31 resistente a la presión, de 150 mm de altura útil y 55 m de diámetro, equipado con un sistema de presurización 32, un agitador mecánico 33 y un sistema 34 para medir la corriente absorbida por el motor del agitador 33.

5. Carbonato sódico que puede obtenerse mediante el procedimiento según la reivindicación 1, en el que el bicarbonato sódico NaHCO3, que tiene un tamaño de partícula comprendido entre 75 y 180 micras es tratado térmicamente a una temperatura comprendida entre 180 y 195°C, a una presión de trabajo de 16 bar abs durante un tiempo de reacción de 20 horas, en ausencia de un gas de activación, siendo dicha reacción realizada en un reactor que consiste en un recipiente metálico 31 resistente a la presión, de 150 mm de altura útil y 55 m de diámetro, equipado con un sistema de presurización 32, un agitador mecánico 33 y un sistema 34 para medir la corriente absorbida por el motor del agitador 33.

6. Carbonato sódico que puede obtenerse mediante el procedimiento según la reivindicación 1, en el que el bicarbonato sódico NaHCO3, que tiene un tamaño de partícula comprendido entre 106 y 125 micras es tratado térmicamente a una temperatura comprendida entre 170 y 175°C, a una presión de trabajo de 10 bar abs durante un tiempo de reacción de 20 horas, en ausencia de un gas de activación, siendo dicha reacción realizada en un reactor que consiste en un recipiente metálico 31 resistente a la presión, de 150 mm de altura útil y 55 m de diámetro, equipado con un sistema de presurización 32, un agitador mecánico 33 y un sistema 34 para medir la corriente absorbida por el motor del agitador 33.


 

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