Procedimiento para la purificación de un medio líquido.

Procedimiento para el tratamiento de medios líquidos, que comprende la adsorción de impurezas contenidas enun medio líquido por un absorbente,

separación y eliminación de las impurezas adsorbidas, caracterizado por elhecho de que las impurezas son oxidadas por mezcla del medio líquido con un agente oxidante utilizando elabsorbente impregnado con catalizador en partículas, los óxidos de impurezas son adsorbidos, mientras que laseparación y eliminación de estos últimos es realizada por el lavado del absorbente impregnado con catalizador enpartículas con un disolvente polar, y la regeneración del absorbente llevada a cabo con la acción de calor y/o porsoplado de un gas caliente.

Procedimiento para la purificación de un medio líquido La presente invención se refiere a la separación y eliminación de impurezas contenidas en líquidos, a saber, compuestos o sustancias químicas, cuya presencia no es deseable en los líquidos. Tal como se utiliza en esta descripción, el término “medio líquido” se debe comprender con el significado de hidrocarburos, líquidos que contienen carbón o soluciones acuosas.

Antecedentes de la invención La invención se refiere tanto a un procedimiento para el tratamiento de agua contaminada, petróleo en bruto, hidrocarburos y flujos de líquidos carbonados, en general, y más particularmente a un procedimiento para la eliminación selectiva de metales, compuestos de nitrógeno, sulfuro de hidrógeno y otros compuestos de azufre,

compuestos aromáticos, aromáticos polinucleares y otros hidrocarburos específicos. Para este proceso, un absorbente especial impregnado con un catalizador en forma de partículas es utilizado para la oxidación de elementos o compuestos objetivos selectivos.

A lo largo de los años, se han aplicado varios procedimientos para la separación de hidrocarburos líquidos específicos con respecto al agua y otras soluciones polares. En particular, siempre ha existido la necesidad de un procedimiento eficiente y económico para eliminar petróleo en bruto o productos de petróleo de masas de agua. Este procedimiento debe permitir el reciclado y reutilización eficiente de, como mínimo, una parte del hidrocarburo contaminante recuperado.

La demanda constante de productos de petróleo en los países industrialmente desarrollados asegura la necesidad de transporte de elevados volúmenes de petróleo en bruto, con las correspondientes fugas de productos de petróleo al medio ambiente. A efectos de prevenir este perjudicial impacto económico y ecológico asociado con las fugas de productos de petróleo al medio ambiente, se han generado varias técnicas para limitar las fugas de petróleo en bruto y productos de petróleo que contaminan el medio ambiente. No obstante, la práctica ha demostrado que, de modo habitual, todas estas técnicas son onerosas, requieren mucha mano de obra y no proporcionan resultados óptimos.

Para evitar gastos considerables y problemas frecuentemente de difícil tratamiento asociados con la separación de unos líquidos de otros, se han utilizado siempre absorbentes para eliminar hidrocarburos de soluciones acuosas. Estos materiales absorbentes absorben el petróleo. De manera correspondiente, los absorbentes efectivos deben absorber en primer lugar los hidrocarburos contaminantes, pero no el agua. En otras palabras, los mejores materiales para estas aplicaciones son aquellos que son simultáneamente oleófilos y resistentes a los hidrocarburos. Entre los materiales absorbentes que se han propuesto para eliminar petróleo del agua, se encuentran las virutas de madera, serrín, algunos tipos de arcillas, materiales polímeros, materiales de celulosa y muchos otros. La mayor parte de los absorbentes utilizados para estos objetivos no son suficientemente eficientes y no pueden ser reutilizados. De acuerdo con ello, tienen que ser destruidos o eliminados junto con el producto de petróleo absorbido. Es importante observar que uno de los inconvenientes principales en la utilización de estos materiales es el de los costes prohibitivos relacionados con la preparación de todos los dispositivos, así como la utilización del absorbente que no puede ser reciclado.

En un esfuerzo para superar algunas dificultades referentes a la utilización de materiales absorbentes para las masas de agua contaminadas con hidrocarburos, se han utilizado materiales absorbentes resistentes a los hidrocarburos. Los materiales absorbentes resistentes a los hidrocarburos difieren de los absorbentes ordinarios por el hecho de que distribuyen los hidrocarburos líquidos asociados en forma de una película sobre la superficie de las partículas adsorbentes. La absorción, por el contrario, está asociada con la captación del hidrocarburo líquido por la masa total del absorbente sólido, que depende directamente del carácter poroso de la estructura del absorbente. La mayor parte de materiales absorbentes utilizados son los siguientes: arena fina, arcilla, compuestos inorgánicos sólidos, polímeros y fibras naturales tratadas, tales como fibras de algodón, cáscara de coco, fibras de turba, yute, lana, que pueden ser dotados de recubrimiento con dichos materiales resistentes a los hidrocarburos, por ejemplo, goma, o parafina a efectos de proporcionar una absorbente flotante. No obstante, dichos absorbentes de fibras 55 dotadas de recubrimiento requieren mucha mano de obra para su fabricación, así como instalaciones relativamente complejas para su producción. Además, estos absorbentes no pueden ser reciclados, lo que los hace prohibitivamente caros de utilizar. De manera similar, algunos otros absorbentes, tales como polímeros, pueden ser demasiado onerosos para su utilización en bruto y, si no son fácilmente biodegradables, pueden proporcionar el mismo impacto ambiental.

La patente US nº 3.891.574 da a conocer de manera detallada una esfera de carbón que consiste en una envolvente porosa que encierra un espacio vacío. El recubrimiento de un material de núcleo con el carbón en primer lugar y eliminando luego este núcleo por descomposición térmica, puede dar lugar a dichas partículas de carbón. Basándose en los datos que se han presentado, este procedimiento forma un helioesfera que tiene una densidad 65 volumétrica de aproximadamente 275 g/l y que tiene superficies activas tanto en el interior como el exterior. Entre otras utilizaciones, el material resultante puede ser utilizado para la adsorción de petróleo en bruto. No obstante,

además de ser bastante pesado, el material tiene una capacidad de carga relativamente baja, de aproximadamente 1, 5 veces su peso después de una prolongada exposición al petróleo.

De acuerdo con lo anterior, el objetivo principal de la presente invención consiste en dar a conocer un procedimiento eficiente y efectivo para separar hidrocarburos líquidos con respecto al agua y a otras masas de líquidos polares por la utilización de absorbentes, que tienen un coste relativamente bajo y que pueden ser reutilizados. Además de los materiales anteriormente mencionados, se da a conocer precisamente en esta invención que se puede utilizar un material carbonoso impregnado con un catalizador en partículas como absorbente eficiente de hidrocarburos líquidos en un medio acuoso. El material carbonoso resultante impregnado con catalizador en partículas adopta usualmente la forma de pequeños cristalitos que tienen dimensiones considerablemente más reducidas que las que se observan en el grafito natural. Las propiedades de adsorción de dichos materiales carbonosos impregnados con catalizador en partículas se asocian de modo general con la magnitud del área de la superficie interna y con la selectividad del catalizador impregnado.

Las aguas contaminadas tienen normalmente un elevado contenido de hierro disuelto (ferroso y/o férrico) y algunos otros metales de grupos principales y/o grupos de transición (no ferrosos y no férricos) , tales como por ejemplo, cobre, zinc, aluminio, manganeso, plata, plomo, cadmio, oro, níquel, arsénico y otros materiales contenidos en aguas residuales de la industria. La composición química de las aguas contaminadas con estos metales puede variar sustancialmente dependiendo de la fuente de contaminación o el origen de la misma agua.

Uno de los problemas más importantes que se presentan en la minería y en la industria de proceso de minerales es el de conseguir la eliminación y gestión de residuos que contienen sulfuros. En ciertos casos, los residuos que contienen pirita, marcasita y pirrolita crean problemas específicos por el hecho de que se oxidan inmediatamente debido a la acción ambiental y contaminan el drenaje de las minas con aguas ácidas. La velocidad de oxidación depende del contenido de sulfuros, la morfología, la actividad bacteriana, la concentración de iones férricos y la disponibilidad de oxígeno. Las aguas ácidas contenidas en los drenajes de minas tienen una elevada concentración de hierro y de otros metales disueltos. El nivel de pH de estas aguas es una indicación de su acidez excesiva. De manera ideal, todas las aguas residuales que contienen metales pesados, residuos de galvanización, residuos de recubrimientos y residuos de temple, así como soluciones de curtido y líquidos de aclarado, deben ser tratadas para eliminar los metales contaminantes antes de que los mencionados desperdicios sean descargados en ríos y otras masas de agua.

Para el tratamiento de drenaje de minas contaminadas con aguas ácidas se... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el tratamiento de medios líquidos, que comprende la adsorción de impurezas contenidas en un medio líquido por un absorbente, separación y eliminación de las impurezas adsorbidas, caracterizado por el

hecho de que las impurezas son oxidadas por mezcla del medio líquido con un agente oxidante utilizando el absorbente impregnado con catalizador en partículas, los óxidos de impurezas son adsorbidos, mientras que la separación y eliminación de estos últimos es realizada por el lavado del absorbente impregnado con catalizador en partículas con un disolvente polar, y la regeneración del absorbente llevada a cabo con la acción de calor y/o por soplado de un gas caliente.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que un medio líquido es fraccionado preliminarmente, teniendo las fracciones diferentes puntos de ebullición y concentraciones de impurezas, con el subsiguiente tratamiento separado de las fracciones.

3. Procedimiento, según la reivindicación 1 ó 2, en el que el medio tratado es sometido a purificación adicional simple o múltiple.

4. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que los óxidos de impurezas son separados por destilación de un disolvente. 20

5. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los medios líquidos es agua.

6. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los medios líquidos es un hidrocarburo.

7. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los medios líquidos son otros líquidos acuosos polares.

8. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los medios líquidos son un subproducto de hidrocarburo. 30

9. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los medios líquidos son otros líquidos carbonados.

10. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que las impurezas eliminadas son 35 hidrocarburos.

11. Procedimiento, según la reivindicación 10, en el que dicho hidrocarburo es seleccionado del grupo siguiente: petróleo en bruto, fueloil, aceite de máquinas, petróleo crudo, mazut, destilado de coke, nafta, queroseno, combustible diésel, benceno, tolueno y gasolinas.

12. Procedimiento, según las reivindicaciones 1 ó 5, en el que las impurezas eliminadas son otros sólidos no metálicos.

13. Procedimiento, según las reivindicaciones 6 u 8, en el que los medios líquidos son seleccionados del grupo

siguiente: gasolina de craqueo, combustibles diésel, queroseno, destilados en vacío, fueloils, coquizador, mazut y nafta.

14. Procedimiento, según las reivindicaciones 1 ó 6, en el que las impurezas eliminadas son compuestos que contienen azufre. 50

15. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1, 5 ó 6, en el que las impurezas eliminadas son metales.

16. Procedimiento, según las reivindicaciones 1 ó 6, en el que las impurezas eliminadas son compuestos de

nitrógeno, productos aromáticos y aromáticos polinucleares. 55

17. Procedimiento, según la reivindicación 14, en el que los compuestos de azufre comprenden, como mínimo, uno de los siguientes compuestos: tiofeno, mercaptano, benzotiofeno, dibenzotiofeno, naftobenzotiofeno, dinaftobenzotiofeno y tiofenos aromáticos de cadena larga relacionados, y los homólogos aromáticos y de alquilo de estos compuestos.

18. Procedimiento, según la reivindicación 9, en el que los medios líquidos son carbón líquido.

19. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la oxidación de impurezas es llevada a cabo utilizando aire

como oxidante. 65

20. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la oxidación de impurezas es llevada a cabo utilizando oxígeno como oxidante.

21. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la oxidación de impurezas es llevada a cabo utilizando ozono 5 como oxidante.

22. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la oxidación de impurezas es llevada a cabo utilizando peróxido como oxidante.

23. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la oxidación de impurezas es llevada a cabo en presencia de un absorbente impregnado con catalizador de partículas.

24. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1, 19, 20, 21, 22, en el que la disposición de un gas oxidante es llevada a cabo formando el gas oxidante en burbujas de tamaño micrónico. 15

25. Procedimiento, según la reivindicación 23, en el que el absorbente impregnado con catalizador en partículas está formado por un metal, un metal alcalino o un metal alcalinotérreo, óxido de metal, o una combinación bimetálica (combinación de metales) y el catalizador está impregnado en un material en partículas de carbón, sílice o una alúmina, una zeolita, una forma de perlita, o cualquier otro absorbente poroso apropiado estructuralmente.

26. Procedimiento, según la reivindicación 23, en el que el absorbente impregnado en catalizador en partículas comprende metales catalizadores seleccionados a partir del grupo siguiente: cobre, zinc, plata, níquel, cobalto, hierro, manganeso, molibdeno, vanadio, tungsteno, antimonio y estaño.

27. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 25, 26, en el que el absorbente impregnado con catalizador en partículas incluye el componente catalizador que comprende un componente catalizador bimetálico, que a su vez debe comprender una proporción de dos metales que forman dicho componente en un rango aproximado de 10:1 a aproximadamente 1:10.

28. Procedimiento, según la reivindicación 25, en el que en el absorbente impregnado con catalizador en partículas, el metal catalizador es plata o cobre, o una mezcla de los mismos.

29. Procedimiento, según la reivindicación 28, en el que de acuerdo con la composición bimetálica de catalizador, el

componente catalizador es un componente catalizador bimetálico que comprende plata y cobre en una proporción 35 en peso de aproximadamente 1:1.

30. Procedimiento, según la reivindicación 25, en el que en el absorbente impregnado con catalizador en partículas, el metal catalizador es cobalto o níquel, o una mezcla de los mismos.

31. Procedimiento, según la reivindicación 30, en el que de acuerdo con la composición bimetálica de catalizador, el componente catalizador es un componente catalizador bimetálico que comprende níquel y cobalto en una proporción en peso de aproximada de 1:1.

32. Procedimiento, según la reivindicación 25, en el que en el absorbente impregnado con catalizador en partículas, 45 el metal catalizador es zinc o estaño, o una mezcla de los mismos.

33. Procedimiento, según la reivindicación 32, en el que de acuerdo con la composición bimetálica de catalizador, el componente catalizador es un componente catalizador bimetálico que comprende zinc y estaño, en una proporción en peso aproximada de 2:1.

34. Procedimiento, según las reivindicaciones 25 ó 26, en el que el absorbente impregnado con catalizador en partículas, comprende el componente de metal catalizador de valencia reducida, en general en un rango de 15 a 40 por ciento en peso del peso total de la composición absorbente.

35. Procedimiento, según la reivindicación 25, en el que el absorbente impregnado con catalizador en partículas comprende metales alcalinos o metales alcalinotérreos seleccionados del grupo siguiente: sodio, potasio, calcio y magnesio.

36. Procedimiento, según la reivindicación 25, en el que la estructura porosa absorbente del absorbente impregnado 60 con catalizador en partículas es carbón.

37. Procedimiento, según las reivindicaciones 23 ó 36, en el que la reacción del carbón con el compuesto metálico se lleva a cabo preferentemente en ausencia de aire, mientras que el carbón de soporte se encuentra en suspensión en dicho disolvente, en el que es soluble el compuesto metálico.

38. Procedimiento, según la reivindicación 25, en el que la estructura porosa absorbente del absorbente impregnado con catalizador en partículas es una zeolita.

39. Procedimiento, según la reivindicación 38, en el que es preferente utilizar zeolitas tales como faujasitas,

particularmente zeolita Y y zeolita X, especialmente las que tienen un tamaño de poros superior a 10 angstroms de diámetro.

40. Procedimiento, según la reivindicación 39, en el que el intercambio iónico de iones catalizadores en la estructura de faujasitas se considera aceptable si se encuentra en un rango aproximado d.

5. 75%. 10

41. Procedimiento, según la reivindicación 25, en el que la estructura porosa absorbente del absorbente impregnado con catalizador en partículas es una forma de perlita.

42. Procedimiento, según la reivindicación 41, en el que la perlita se encuentra presente en la composición de 15 soporte del absorbente en una cantidad de 15 a 30 por ciento en peso.

43. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que el disolvente es un disolvente orgánico y/o inorgánico polar, que incluye productos aromáticos, aromáticos halogenados, compuestos organoclorados, cetonas y alcoholes.

44. Procedimiento, según la reivindicación 43, en el que el disolvente polar inorgánico es uno de tolueno, acetona, metanol, etanol, diclorometano, dicloroetano.

45. Procedimiento, según la reivindicación 43, en el que el disolvente polar orgánico es diclorobenceno.

46. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que el disolvente polar es una combinación de disolventes siguientes: incluyendo aromáticos, aromáticos halogenados, organoclorados, cetonas y alcoholes.

47. Procedimiento, según la reivindicación 46, en el que las combinaciones de disolventes polares se seleccionan de la lista siguiente: tolueno, diclorobenceno, diclorometano, dicloroetano, ciclopentano, acetona, etanol y metanol. 30

48. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que, para el secado del absorbente impregnado con catalizador en partículas, es calentado hasta una temperatura de 15ºC a 150ºC, dependiendo de la velocidad de evaporación del disolvente polar utilizado para lavar el absorbente.

49. Procedimiento, según la reivindicación 48, en el que se utiliza el insuflado de gas caliente además de la acción térmica.