Tratamiento combinado de los gases de escape de unas corrientes de gases de escape que contienen amoníaco y óxidos de nitrógeno en instalaciones industriales.

Procedimiento para la eliminación combinada tanto de amoníaco en una o varias corrientes de gases de escapeque contienen amoníaco,

así como también de óxidos de nitrógeno en una o varias adicionales corrientes de gasesde escape que contienen óxidos de nitrógeno, en una instalación combinada de síntesis de amoníaco y urea, segúnla reducción no catalítica selectiva en un intervalo de temperaturas de 850°C a 1.100°C, con la que se puedenalcanzar unas tasas de descomposición de óxidos de nitrógeno de hasta un 80 %, o según la reducción catalíticaselectiva en un intervalo de temperaturas de 150°C a 550°C, con la que se pueden alcanzar unas tasas dedescomposición de óxidos de nitrógeno de hasta un 99 %, reaccionando el amoníaco y los óxidos de nitrógeno entresí y siendo convertidos químicamente en nitrógeno y agua, mezclándose la corriente de gases de escape, quecontiene amoníaco y que debe de ser tratada, procedente de un aparato absorbedor a bajas presiones y/oprocedente de un aparato absorbedor atmosférico de la parte de la instalación de síntesis de urea, y la corriente degases de escape que contienen óxidos de nitrógeno y que debe de ser tratada, procedente de un canal para el gasde humos de un reformador primario de la parte de la instalación de síntesis de amoníaco de la instalacióncombinada de síntesis de amoníaco y urea, y en dependencia de la temperatura de la mezcla, y en dependencia dela tasa de descomposición, que debe ser alcanzada, de los óxidos de nitrógeno, se lleva a cabo una reducción nocatalítica selectiva o una reducción catalítica selectiva, siendo descompuestos simultáneamente en la misma etapade procedimiento tanto el amoníaco como también los óxidos de nitrógeno de las corrientes de gases de escapemezcladas.

Tratamiento combinado de los gases de escape de unas corrientes de gases de escape que contienen amoníaco y óxidos de nitrógeno en instalaciones industriales El invento se refiere a un procedimiento así como a su utilización para la eliminación combinada de unas corrientes de gases de escape que contienen amoníaco y óxidos de nitrógeno, en una instalación industrial, según la reducción no catalítica selectiva en un intervalo de temperaturas de 850°C a 1.100°C, o según la reducción catalítica selectiva en un intervalo de temperaturas de 150°C a 550°C. En este caso, la reacción de amoníaco y de óxidos de nitrógeno (NOx) debe de efectuarse mediante la mezcladura previa de dos o múltiples corrientes de gases de escape presentes en la instalación industrial, siendo decisivas la temperatura de la mezcla y las necesarias tasas de descomposición de amoníaco y de nitrógeno para la elección de la reducción no catalítica selectiva o de la reducción catalítica selectiva. Por consiguiente, en el caso de este nuevo procedimiento, las dos sustancias contaminantes (el amoníaco y los óxidos de nitrógeno) , que están presentes de cualquier manera en los gases de escape del proceso, sirven mutuamente como partícipes en la reacción, para descomponerse recíprocamente de una manera eficiente. Esto disminuye el gasto en comparación con una purificación separada de las respectivas corrientes de gases de escape.

En algunas industrias, tales como p.ej. en el caso de la producción de fertilizantes, en diversos tramos del procedimiento resultan unas corrientes de gases de escape, que están contaminadas con amoníaco o respectivamente con óxidos de nitrógeno, que, en lo que respecta a la carga para el medio ambiente así como a la carga por olor que acarrean tales compuestos, tienen que ser purificadas antes de su entrega al aire del entorno. En este caso, se trata por ejemplo de las corrientes de gases de escape del aparato absorbedor a bajas presiones en una instalación de síntesis de urea. Tales corrientes de gases de escape son problemáticas por cuanto que sus valores de emisión están situados ampliamente por encima de las concentraciones recomendadas, que son propuestas en la Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft, Erste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz, Stand 2002 (Instrucción técnica para el mantenimiento de la pureza del aire, Primera prescripción general administrativa de la ley federal de protección contra inmisiones, estado del 2002) . En este caso, para el amoníaco se exige por ejemplo un valor de 50 mg/Nm3. Parcialmente, en el gas de escape están contenidos también unos alcanos inferiores, tales como, por ejemplo, metano, que es un fuerte gas que contribuye al efecto invernadero.

La eliminación de amoníaco desde el aire de salida se consigue en los procedimientos conocidos en la bibliografía de patentes mediante una adición de ácido sulfúrico o de ácido nítrico. Este procedimiento es conocido también bajo el nombre de "lavado en condiciones ácidas", tal como se expone, por ejemplo, en el documento de patente de los EE.UU. US 3.607.022. El amoníaco se elimina mediante una absorción química desde la corriente de aire de salida y se convierte químicamente en la correspondiente sal de amonio en el seno del disolvente de carácter ácido. El empleo de ácido nítrico da lugar a la formación de nitrato de amonio, y el empleo de ácido sulfúrico da lugar a la formación de sulfato de amonio. Por consiguiente, el lavado en condiciones ácidas exige un gran gasto de aparatos y logístico, puesto que junto al complejo aparato lavador también se tienen que comprar y almacenar unas cantidades correspondientes del ácido.

Además, estas soluciones que contienen sales de amonio forman por consiguiente unas corrientes de aguas residuales, que no pueden ser entregadas sin problemas al sistema de aguas residuales. Por consiguiente, aquí también se tiene que efectuar otra vez una purificación o respectivamente se tiene que encontrar una solución para la evacuación de la solución salina producida.

Por lo demás, la combustión en antorchas pertenece al estado de la técnica para la eliminación de amoníaco en corrientes de gases de escape. En este caso, no obstante, para el aseguramiento de un valor mínimo de combustión, según sea la concentración de amoníaco y de otras impurezas combustibles se requieren unas significativas cantidades de un gas de apoyo, lo que aumenta las emisiones de dióxido de carbono de la instalación. La combustión del amoníaco, que tiene lugar en la antorcha, da lugar además a la formación de óxidos de nitrógeno, que, tal como ya se ha expuesto más arriba, constituyen por su parte unas sustancias contaminantes para el medio ambiente, y por consiguiente se debería evitar la formación de estas sustancias contaminantes. Además, hay indicios de que en Europa las antorchas al aire libre son consideradas por la parte de las autoridades como problemáticas para el funcionamiento continuo, a falta de unas posibles mediciones de las emisiones.

Otro procedimiento mencionado en la bibliografía de patentes para la purificación de corrientes de gases de escape que contienen amoníaco, es la oxidación selectiva, que se describe a modo de ejemplo en el documento de patente alemana DE 695 30 024 T2 y en el documento de patente europea EP 0 514 729 B1, y que se lleva a cabo con ayuda de unos catalizadores especiales. No obstante, en el caso de unas concentraciones más altas debido a las cantidades de calor que se liberan, se debe de garantizar una refrigeración suficiente, que aumenta el gasto en aparatos. Por consiguiente, este procedimiento se adecua predominantemente para unas corrientes, que están impurificadas con pequeñas cantidades de amoníaco.

En el documento de solicitud de patente alemana DE 4314896 A1 se describe la descomposición de amoníaco mediante una adición deliberada de óxidos de nitrógeno. Los óxidos de nitrógeno requeridos son producidos por una fuente separada (p.ej. un motor de ciclo Diesel) o por una oxidación parcial de amoníaco. Mediando utilización de un catalizador, el amoníaco y los óxidos de nitrógeno reaccionan esencialmente según las siguientes reacciones empíricas:

En el caso de las temperaturas del gas de escape, expuestas en este documento de patente, se tienen que emplear unos catalizadores para el aumento de la tasa de reacción. Junto a los altos costos de inversión, en el caso de los catalizadores subsiste el peligro de que éstos sean obstruidos o incluso desactivados en el caso de unos gases de escape con impurezas sólidas (p.ej. cenizas) . Por lo demás, para la purificación del gas de escape que contiene amoníaco es necesaria una fuente artificial de óxidos de nitrógeno.

Un similar proceso de purificación se expone en el documento EP 1350552B1. En una primera etapa, la combustión del amoníaco tiene lugar en una instalación térmica de combustión posterior, resultando inevitablemente unos óxidos de nitrógeno. El invento consiste por fin en que la combustión del amoníaco no tiene lugar totalmente y la proporción no quemada de amoníaco es aprovechada por consiguiente en una etapa adicional para descomponer los óxidos de nitrógeno mediante una reducción catalítica selectiva. En el caso de este procedimiento se ha de contar con una regulación costosa.

Otra alternativa adicional para la descomposición de amoníaco en gases de escape es la adsorción p.ej. en carbón activo o zeolitas, tal como se divulga p.ej. en el documento US 6.261.345 B1. En el caso de este procedimiento es desventajoso su funcionamiento no estacionario, que aumenta el gasto en aparatos.

La absorción física de amoníaco con unos disolventes, tales como agua o glicoles, pertenece según el documento US 5.230.877 asimismo al estado de la técnica. Las purezas del gas de escape que se pueden conseguir aquí dependen, sin embargo, fuertemente de las condiciones de funcionamiento del lavado, tales como la temperatura y la presión. Son ventajosas una alta presión y una baja temperatura, que, no obstante, provocan unas gastos adicionales de inversión y funcionamiento.

Los óxidos de nitrógeno pueden formarse en el caso de la combustión de portadores de energía fósiles o resultan en el caso de la producción de ácido nítrico. Los óxidos de nitrógeno son nocivos para la salud y para el medio ambiente y dan lugar, por ejemplo, a unos fenómenos tales como la lluvia ácida, la neblina (en inglés smog) y la formación de ozono, por lo cual para esta sustancia existen unos valores legales límites de emisión. Para unos recipientes, que se hacen funcionar con gas natural, el valor límite, que se propone en la Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft, Erste... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la eliminación combinada tanto de amoníaco en una o varias corrientes de gases de escape que contienen amoníaco, así como también de óxidos de nitrógeno en una o varias adicionales corrientes de gases de escape que contienen óxidos de nitrógeno, en una instalación combinada de síntesis de amoníaco y urea, según la reducción no catalítica selectiva en un intervalo de temperaturas de 850°C a 1.100°C, con la que se pueden alcanzar unas tasas de descomposición de óxidos de nitrógeno de hasta un 80 %, o según la reducción catalítica selectiva en un intervalo de temperaturas de 150°C a 550°C, con la que se pueden alcanzar unas tasas de descomposición de óxidos de nitrógeno de hasta un 99 %, reaccionando el amoníaco y los óxidos de nitrógeno entre sí y siendo convertidos químicamente en nitrógeno y agua, mezclándose la corriente de gases de escape, que contiene amoníaco y que debe de ser tratada, procedente de un aparato absorbedor a bajas presiones y/o procedente de un aparato absorbedor atmosférico de la parte de la instalación de síntesis de urea, y la corriente de gases de escape que contienen óxidos de nitrógeno y que debe de ser tratada, procedente de un canal para el gas de humos de un reformador primario de la parte de la instalación de síntesis de amoníaco de la instalación combinada de síntesis de amoníaco y urea, y en dependencia de la temperatura de la mezcla, y en dependencia de la tasa de descomposición, que debe ser alcanzada, de los óxidos de nitrógeno, se lleva a cabo una reducción no catalítica selectiva o una reducción catalítica selectiva, siendo descompuestos simultáneamente en la misma etapa de procedimiento tanto el amoníaco como también los óxidos de nitrógeno de las corrientes de gases de escape mezcladas.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la corriente de gases de escape que contienen amoníaco, que es mezclada con la corriente de gases de escape que contienen óxidos de nitrógeno, contiene adicionalmente unos alcanos inferiores y/o hidrógeno y/u oxígeno.

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la concentración de amoníaco se ajusta en una cantidad superior a la estequiométrica con respecto a la concentración de óxidos de nitrógeno en las corrientes de gases de escape que deben de ser mezcladas, de tal manera que la conversión química en nitrógeno y agua tiene lugar sin la adición de otros componentes adicionales.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque en la mezcla de la corriente de gases de escape que contienen amoníaco, con la corriente de gases de escape que contienen óxidos de nitrógeno, se inyecta adicionalmente un agente de reducción, que se escoge entre el conjunto que se compone de amoníaco, agua amoniacal y una solución de urea.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 4, caracterizado porque primeramente se lleva a cabo una reducción no catalítica selectiva, a la que le sigue una reducción catalítica selectiva.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 5, caracterizado porque para la reducción catalítica selectiva se utiliza un catalizador, que se escoge de manera preferida entre el conjunto que se compone de los óxidos de metales pesados, coques activados, unas mezclas de óxidos de hierro y óxidos de cromo, y zeolitas.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 6, caracterizado porque el catalizador se presenta como una carga a granel o como una capa fluidizada, y contiene de manera preferida unas estructuras monolíticas y/o alveolares.

8. Aplicación de un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el procedimiento se adecua para unos gases de escape con un contenido de amoníaco de 30 a 50.000 mg/Nm3.

9. Aplicación del procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el procedimiento se adecua para unos gases de escape con un contenido de óxidos de nitrógeno de 75 a 1.500 mg/Nm3.