Procedimiento para eliminar impurezas de corrientes gaseosas con contenido en oxígeno.

Procedimiento para eliminar al menos una parte de al menos una impureza que comprende,

en particular, uncompuesto químico del grupo de los óxidos de azufre (SOx) y/u óxidos de nitrógeno (NOx) a partir de una corrientegaseosa con contenido en oxígeno mediante separación por lavado con al menos un detergente, caracterizadoporque la impureza se hace reaccionar, a una presión elevada de al menos 2 bar mediante reacción con el oxígenopresente en la corriente gaseosa y al menos un componente de carácter básico del detergente para formar almenos una sal, la cual es separada por lavado en forma de sal disuelta.

Procedimiento para eliminar impurezas de corrientes gaseosas con contenido en oxígeno La invención se refiere a un procedimiento para eliminar al menos una parte de al menos una impureza que comprende, en particular, un compuesto químico del grupo de los óxidos de azufre (SOx) y/u óxidos de nitrógeno (NOx) a partir de una corriente gaseosa con contenido en oxígeno mediante separación por lavado con al menos un detergente.

Para garantizar el abastecimiento de energía de una economía nacional no se puede renunciar a centrales eléctricas, es decir, instalaciones técnicas industriales para la habilitación de, en particular, potencia eléctrica y, en parte, potencia térmica adicional. En instalaciones eléctricas de este tipo se emplea energía primaria, la cual, después de una correspondiente transformación, se puede poner a disposición como energía utilizable. En tal caso, resultan por norma general corrientes gaseosas que no pueden ser emitidas al medio ambiente sin etapas de purificación adicionales. En particular, en centrales térmicas en las que se calcinan combustibles fósiles, p. ej. carbón, petróleo o gas natural, resultan habitualmente corrientes de gases de escape, designadas como gases de humo, que contienen componentes nocivos para el medio ambiente. En tal caso, es particularmente problemática la formación de óxidos de azufre y de nitrógeno (SOx y NOx) en la combustión de las materias primas fósiles. Los óxidos de azufre -en particular SO2 - se forman predominantemente a partir del azufre contenido en el combustible mediante oxidación. Los óxidos de nitrógeno pueden resultar de diferentes maneras, por ejemplo por oxidación del nitrógeno contenido en el aire de combustión y/o en los combustibles. Hasta ahora se intenta reducir la formación de óxidos de nitrógeno mediante medidas primarias. Así, p. ej., se emplean procedimientos de combustión especiales que trabajan con graduación del aire o graduación de los combustibles. También una disminución de la temperatura de combustión mediante un retorno del gas de escape resulta en una formación reducida de óxidos de nitrógeno. En el caso de centrales termoeléctricas a base de lignito, los valores límite de los gases de escape para NOx, hasta ahora vigentes, pueden ser mantenidos, por norma general, mediante medidas primarias. Por el contrario, en el caso de centrales térmicas a base de hulla se requieren ya hoy medidas secundarias con el fin de reducir la expulsión de óxidos de nitrógeno. Para la eliminación de óxidos de azufre se requieren, sin embargo, en cualquier caso, medidas secundarias. En este caso, se ha acreditado en particular el empleo de instalaciones de desulfuración de gases de humo (REA – siglas en alemán) que trabajan con lavados alcalinos. Para la eliminación de NOx se han consagrado en la práctica únicamente la denominada reducción no catalítica selectiva (SNCR – siglas en inglés) y la así denominada reducción catalítica selectiva (SCR – siglas en inglés) . Si en el gas de escape se han de alcanzar valores de óxido de nitrógeno particularmente bajos, entonces el procedimiento de elección hasta ahora es la reducción catalítica selectiva (SCR) . En el caso de la reducción catalítica selectiva se emplea, por lo general, un catalizador de vanadio-óxido de titanio con una temperatura de trabajo típica de 300 a 450ºC. En calidad de agentes reductores sirven amoníaco o derivados formadores de amoníaco tales como, p. ej., urea.

Junto a la reducción catalítica pertenecen también al estado conocido de la técnica oxidaciones catalíticas de óxidos de nitrógeno o la oxidación de óxidos de nitrógeno mediante la adición de un agente oxidante y separación por lavado acuoso subsiguiente o simultánea (p. ej. proceso simultáneo de Walter, proceso Denox-amoníacoaerosol) para gases del proceso especiales, con el fin de mantener los valores límite de NOx. El proceso de Walter aprovecha, p. ej., ozono para la oxidación de monóxido de nitrógeno (NO) en dióxido de nitrógeno (NO2) y un subsiguiente lavado con amoníaco para la formación de nitrito de amonio y nitrato de amonio. De manera similar trabaja también el proceso Low-TOx desarrollado por BOC (Linde) . También es imaginable una alimentación de gas rico en NO2 para alcanzar una relación equimolar de NO/ NO2 para una mejor separación por lavado en disoluciones amoniacales.

Habitualmente, el lavado después de la separación de polvo se lleva a cabo en una zona casi exenta de presión. Tiene lugar una separación simultánea de SOx y NOx o una separación conectada en serie en la que primero se separa por lavado SOx, después se lleva a cabo una oxidación completa o parcial de NO en NO2 y, en la siguiente etapa, se separa por lavado.

Una perspectiva sobre los procedimientos habituales para la eliminación del óxido de nitrógeno de gases de escape de centrales eléctricas se dió, p. ej., en el 40º Coloquio de Técnicas de Centrales Eléctricas de 2008; “Zielkonflikt Emissionen und Energieeffizienz”; Prof. M. Beckmann, Prof. U. Gampe, S. Grahl. S. Hellfrisch; TU Dresden, Institut für Energietechnik. El proceso simultáneo de Walter se describe, p. ej., en Chemie Ingenieur Technik 57 (1985) , Nº 9, págs. 717-727. En Chemie Ingenieur Technik 57 (1985) , Nº 3, págs. 239-241, se representa además el proceso de Walter. El denominado proceso Denox-amoníaco-aerosol está descrito en

Chemie Ingenieur Technik 62 (1990) Nº 3, págs. 1039-1041. Finalmente, una perspectiva sobre procesos de oxidación la ofrece Ferell, R. J.; A review of oxidation technologies instrumental in simultaneous removal of pollutants from flue gas streams; The proceedings of the 29th International Technical Conference on Coal Utilization & Fuel Systems; 2004, 989-1000.

Futuras legislaciones medioambientales prescribirán una reducción adicional del contenido en óxido de nitrógeno en gases de humo de centrales eléctricas. Así, p. ej. en Alemania está previsto para centrales eléctricas que se pongan en funcionamiento a partir del año 2013, un valor límite de 100 mg/m3. Valores bajos de este tipo sólo se pueden alcanzar en la práctica con medidas secundarias.

Recientemente se proponen nuevos conceptos de centrales eléctricas, en los que el combustible fósil, p. ej. carbón, se calcina con un gas de combustión rico en oxígeno, en particular con oxígeno técnicamente puro o con aire enriquecido en oxígeno (proceso de gas combustible y oxígeno) . La proporción de oxígeno de este gas combustible asciende, p. ej., a 95 hasta 99, 9% en vol. El gas de humo que resulta en este caso contiene principalmente dióxido de carbono con una proporción de aprox. 70 a 85% en vol. El objetivo de estos nuevos conceptos es comprimir el dióxido de carbono que resulta durante la combustión de los combustibles fósiles y presente de forma concentrada en el gas de humo en yacimientos adecuados, en particular en determinados estratos rocosos o estratos conductores de agua salina y, por consiguiente, limitar la expulsión de dióxido de carbono a la atmósfera. Con ello, se ha de reducir el efecto nocivo para el clima de los gases invernadero tal como dióxido de carbono. Centrales eléctricas de este tipo se designan en el mundo científico como las denominadas centrales “Oxyfuel” (“de combustible oxigenado”) .

Dado que también los gases de humo de estas centrales eléctricas contienen, junto a dióxido de carbono, otros componentes nocivos para el medio ambiente, en el caso de centrales eléctricas habituales se requiere una purificación de los gases de humo con el fin de cumplir las prescripciones de emisión legislativas para emisiones de gases de escape a la atmósfera o bien los requisitos en relación con el almacenamiento de dióxido de carbono. En particular, durante el transporte del gas de escape rico en dióxido de carbono en tuberías para un aprovechamiento ulterior o almacenamiento, así como en la incorporación en formaciones rocosas se han de observar valores máximos determinados para el contenido en dióxido de azufre y óxido de nitrógeno. En el caso de los conceptos hasta ahora conocidos tiene lugar, por lo tanto, en etapas consecutivas una eliminación del polvo, eliminación del óxido de nitrógeno y desulfuración del gas de humo. A continuación de esta purificación del gas de humo se comprime el gas de escape rico en dióxido de carbono, así preparado, con el fin de ser aportado para un aprovechamiento o almacenamiento ulterior. La eliminación de las impurezas tiene lugar, por consiguiente, también aquí en una zona exenta de presión antes de la compresión del gas de escape.

Corrientes gaseosas con contenido en dióxido de carbono resultan también en otras instalaciones de hogares... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para eliminar al menos una parte de al menos una impureza que comprende, en particular, un compuesto químico del grupo de los óxidos de azufre (SOx) y/u óxidos de nitrógeno (NOx) a partir de una corriente gaseosa con contenido en oxígeno mediante separación por lavado con al menos un detergente, caracterizado porque la impureza se hace reaccionar, a una presión elevada de al menos 2 bar mediante reacción con el oxígeno presente en la corriente gaseosa y al menos un componente de carácter básico del detergente para formar al menos una sal, la cual es separada por lavado en forma de sal disuelta.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la corriente gaseosa se forma por una corriente de gas de escape rica en dióxido de carbono de una instalación de hogar grande, en particular de una central eléctrica, y en la instalación de hogar grande se calcinan combustibles fósiles con un gas combustible que presenta una mayor porción de oxígeno que el aire.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque una parte de la corriente gaseosa rica en dióxido de carbono es devuelta a la combustión antes de la compresión de la corriente gaseosa.

4. Procedimiento según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque la corriente gaseosa rica en dióxido de carbono comprimida es aportada después del lavado para un aprovechamiento o almacenamiento.

2.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se utiliza un detergente que en calidad de componente de carácter básico contiene al menos amoníaco (NH3) y/o lejía de sosa (NaOH) .

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque al menos una parte del detergente 25 cargado con la sal disuelta se hace reaccionar y/o se regenera en una forma depositable.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el lavado se lleva a cabo a una presión entre 10 y 60 bar, en particular entre 20 y 40 bar.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el lavado se lleva a cabo a una temperatura de 10 a 120ºC, en particular de 10 a 35ºC.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la corriente gaseosa presenta un contenido en oxígeno en un intervalo de 2 a 20% en vol., en particular de 3 a 6% en vol.

3.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque antes del lavado se lleva a cabo una oxidación de NO en NO2 y mediante la alimentación de un aditivo se lleva a cabo la reacción para formar nitrito o bien nitrato.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque al detergente se añade al menos una sustancia que fomenta el intercambio de sustancias mediante el aumento de la superficie.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque se añade una sustancia que sirve como catalizador o como soporte para un catalizador.

4.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 12, caracterizado porque la corriente gaseosa rica en dióxido de carbono comprimida se aporta a una etapa de purificación, de la que se retira una corriente gaseosa con contenido elevado en dióxido de carbono, la cual es aportada para el aprovechamiento o almacenamiento, y se retira una corriente gaseosa con contenido reducido en dióxido de carbono que es expulsada a la atmósfera,

llevándose a cabo el lavado en la corriente gaseosa con un contenido reducido en dióxido de carbono.