Aparato y procedimiento de tratamiento de compuestos haloorganosiliciados procedentes de gases de purga.

Regenerador para el tratamiento de un gas de purga que comprende componentes haloorganosiliciados,

siendo el gas de purga calentado por medio de un material de acumulación de calor bajo la forma de un lecho y estando presente en el regenerador una salida para el material de acumulación de calor, estando esta salida conectada a un aparato de separación para la retirada del material adherente que contiene silicio oxidado y estando el aparato de separación conectado a una entrada que permite que el material de acumulación de calor sea reintroducido en el generador, caracterizado porque el regenerador está provisto de un revestimiento multicapa interno que comprende, en la secuencia desde el interior del regenerador hacia el exterior,

a) una primera capa de un material cerámico que comprende óxido de aluminio (Al2O3) y óxido de silicio (SiO2) en la que el óxido de aluminio (Al2O3) y el óxido de silicio (SiO2) están presentes al menos parcialmente como un cristal mulítico y / o de espinela,

b) una segunda capa de otro material cerámico que comprende óxido de aluminio (Al2O3) y óxido de silicio (SiO2) en la que el óxido de aluminio (Al2O3) y el óxido de silicio (SiO2) están presentes al menos parcialmente bajo la forma de un cristal mulítico y este cristal mulítico está al menos parcialmente incorporado en una fase amorfa de óxido de silicio (SiO2),

c) una tercera capa que comprende óxido de silicio (SiO2) amorfo, esponjoso, con una porosidad cerrada y d) opcionalmente una cuarta capa que comprende una resina de éster vinílico con un material textil de vidrio tejido y / o un material textil de carbono tejido.

Aparato y procedimiento de tratamiento de compuestos haloorganosiliciados procedentes de gases de purga

La presente invención se refiere a un aparato novedoso consistente en un regenerador y a un procedimiento ejecutado en aquél para el tratamiento de gases de purga que comprenden impurezas bajo la forma de compuestos haloorganosiliciados.

Son conocidos los procedimientos y los aparatos para la limpieza térmica de gas de purga, en los que los gases de purga son suministrados a una cámara de combustión calentada y oxidizadas en un gas de combustión. Si se utilizan gases de combustión sin contenido en oxígeno, se requiere el suministro de un agente de oxidación adicional (por ejemplo, aire). Dichos aparatos y procedimientos son generalmente designados como limpieza térmica de gases de purga. Sirven para limpiar las descargas térmicas contaminados.

Esta limpieza a menudo comprende la oxidación de sustancias orgánicas en compuestos no tóxicos de dióxido de carbono y vapor de agua de dicho gas de combustión, si una recuperación es imposible o no deseable.

La limpieza puede, en el caso de los compuestos haloorganosiliciados tratados en la presente invención en el gas de purga, comprende también la oxidación de estas sustancias / compuestos en gases de combustión que contienen halógeno que comprenden HCI y CL2, HBr y Br2 y Hl e I2, así como los mencionados compuestos de dióxido de carbono y vapor de agua. El gas formado después de la oxidación es designado como gas de combustión. Los productos de conversión mencionados están, por tanto, presentes en el gas de combustión.

Para la operación económicamente viable de dicho aparato, en la inmensa mayoría de los casos se obtiene la utilización adicional de la entalpia de reacción típicamente liberada por la oxidación, lo que se produce bajo la forma de energía tangible del gas de combustión caliente después de la oxidación. Una posible utilización de aquella es el precalentamiento de los gases de purga destinados a ser tratados con el fin de reducir la necesidad de combustible del procedimiento global.

Pueden conseguirse temperaturas de precalentamiento extremadamente elevadas de las gases de purga y por tanto consumos de combustible bajos mediante lo que se denomina precalentamiento de gases de purga regenerativas en base a los lechos de almacenamiento cíclicamente conmutables.

Esto implica el calentamiento del gas de purga destinado a ser limpiado en un generador caliente, en cuyo curso este último es enfriado. El gas de purga calentado, a continuación entra en una zona de oxidación en la que los elementos constitutivos del gas de purga son oxidados a temperaturas que van típicamente de los 800° C a los 1200° C. El gas de combustión caliente así obtenido es a continuación enfriado por un regenerador en frío, como resultado de lo cual este último es calentado y el gas de combustión es enfriado. Este proceso se invierte periódicamente cambiando la dirección del flujo, de forma que solo los perfiles de la temperatura se modifican en los regeneradores.

Este proceso se designa como proceso RTO (oxidación térmica regenerativa) y planta RTO (cf., por ejemplo, VDI- Richtlinie [directrices de la Asociación de Ingenieros alemanes] 2442: "Abgasreinigung - Verfahren und Technik der thermischen Abgasreinigung" [Limpieza de gases de desecho - Procedimientos de limpieza térmica de gases de desecho], actualizado: marzo 2006).

Numerosos procesos, sin embargo, originan gases de purga que comprenden componentes formadores de polvo, entre otros, por ejemplo, compuestos organosiliciados. En este caso, el uso de las plantas y los procedimientos RTO hasta ahora se han visto comprometidos por el hecho de que la planta resulta cubierta y por tanto bloqueada por los procesos de la oxidación del gas de combustión (predominante S¡02) formados a partir de compuestos organosiliciados del ga de purga.

Los gases de purga que comprenden compuestos haloorganosiliciados tratados de acuerdo con la presente invención, típicamente provocan, en el curso de la oxidación, la formación de productos de conversión altamente corrosivos en el gas de combustión.

Dichos productos de conversión son, en combinación con el agua producto de la oxidación o vapor de agua (véase supra), especialmente HCI cuando el halógeno es cloro y este está presente en el gas de combustión. Los demás productos de conversión del gas de combustión que comprenden el halógeno a partir de compuestos haloorganosiliciados, como por ejemplo HBr y Hl, también forman ácidos extremadamente corrosivos (por ejemplo, ácido clorhídrico) en el gas de combustión junto con el vapor de agua producido.

Esto es especialmente cierto cuando, durante el procedimiento, la temperatura del aparato cae por debajo del punto de rocío de los componentes del gas de combustión como resultado del enfriamiento sobre el material de acumulación de calor.

El referido punto de rocío es designado como el punto de rocío ácido dado que se corresponde con el punto de rocío del ácido relevante en cada caso (por ejemplo, ácido clorhídrico diluido a partir de HCI) y es típicamente mucho más

elevado que el punto de rocío del agua sin la presencia de los componentes formadores de ácido. El resultado de ello es que, en el curso del enfriamiento de dichos gases de combustión, se produce la condensación considerablemente antes de lo que pudiera esperarse sin los componentes formadores de ácidos.

Si los compuestos haloorganosiliclados del gas de purga comprenden también átomos de sulfuro así como los halógenos mencionados, se produce también la formación de productos de conversión bajo la forma de S02 y / o S03 en el gas de combustión, los cuales, en combinación con el agua, forman los también extremadamente corrosivos compuestos H2S03 (ácido sulfuroso) y H2S04 (ácido sulfúrico), cuando la temperatura cae por debajo del punto de rocío ácido del gas de combustión que comprende dichos componentes.

Los productos de conversión referidos del gas de combustión, en combinación con el vapor de agua, suponen que los aparatos esenciales de dicha planta deben estar compuestos por un material que pueda soportar tanto las temperaturas que se producen en su interior como la corrosión. Sobre todo en el caso de una operación prolongada del procedimiento, este procedimiento, sin embargo, no es viable desde el punto de vista económico.

El gas de purga tratado es así una mezcla de sustancias que no es un producto de valor en cuanto tal y, por tanto, no puede justificar la gran inversión que se aplica en el aparato de tratamiento. Por tanto, el aparato debe ser limpiado o sustituido a intervalos regulares si los mencionados bloqueo y corrosión han alcanzado un grado inaceptable.

Así mismo, se debe asegurar que -con el fin de evitar la corrosión- la temperatura no descienda por debajo del punto de rocío del gas de combustión en la planta con el fin de al menos reducir al mínimo la corrosión y con ello prolongar el tiempo operativo e incrementar la disponibilidad. Esto, sin embargo, requiere temperaturas de precalentamiento más dilatadas del gas de purga y por tanto costes operativos adicionales elevados para conseguir estas temperaturas de precalentamiento elevadas.

Un componente de importancia de las plantas RTO mencionadas es un intercambiador de calor como aparato para la recuperación de la entalpia de reacción mencionada a partir del flujo de gas de combustión oxidado. El intercambiador de calor de dichos procedimientos / plantas está configurado como un regenerador.

Un regenerador es un intercambiador de calor en el que la entrada de energía (térmica) y la salida de energía (térmica) están desajustadas entre sí en términos de tiempo.

Con el fin de conseguir dicho desajuste en términos de tiempo, la energía (en dichos regeneradores) es almacenada en un material de acumulación de calor, que es típicamente un sólido con una capacidad de acumulación de calor específica elevada (cp, expresado en J / (kg K)), haciendo contactar un gas (aquí el gas de combustión) a alta temperatura con este material de acumulación de calor, como resultado de lo cual el gas es enfriado y el material de acumulación de calor es calentado en la medida correspondiente.

En una segunda etapa, un gas destinado a ser precalentado (aquí el gas de purga) es a continuación puesto en contacto con el material de acumulación de calor calentado, como resultado de lo cual, el material de acumulación de calor es, a su vez, enfriado, consiguiéndose el deseado precalentamiento del gas.

SI el material de acumulación de calor utilizado no ofrece la suficiente elevada capacidad de acumulación de calor específica, esto puede... [Seguir leyendo]

1.- Regenerador para el tratamiento de un gas de purga que comprende componentes haloorganosiliciados, siendo el gas de purga calentado por medio de un material de acumulación de calor bajo la forma de un lecho y estando presente en el regenerador una salida para el material de acumulación de calor, estando esta salida conectada a un aparato de separación para la retirada del material adherente que contiene silicio oxidado y estando el aparato de separación conectado a una entrada que permite que el material de acumulación de calor sea reintroducido en el generador, caracterizado porque el regenerador está provisto de un revestimiento multicapa interno que comprende, en la secuencia desde el interior del regenerador hacia el exterior,

a) una primera capa de un material cerámico que comprende óxido de aluminio (AI2O3) y óxido de silicio (SÍO2) en la que el óxido de aluminio (AI2O3) y el óxido de silicio (SÍO2) están presentes al menos parcialmente como un cristal mulítico y / o de espinela,

b) una segunda capa de otro material cerámico que comprende óxido de aluminio (AI2O3) y óxido de silicio (SÍO2) en la que el óxido de aluminio (AI2O3) y el óxido de silicio (SÍO2) están presentes al menos parcialmente bajo la forma de un cristal mulítico y este cristal mulítico está al menos parcialmente incorporado en una fase amorfa de óxido de silicio (SÍO2),

c) una tercera capa que comprende óxido de silicio (SÍO2) amorfo, esponjoso, con una porosidad cerrada y

d) opcionalmente una cuarta capa que comprende una resina de áster vinílico con un material textil de vidrio tejido y / o un material textil de carbono tejido.

2.- Regenerador de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque el material cerámico de la primera capa presenta una conductividad térmica que oscila entre 1 y 2,5 W / (m K) y un coeficiente de expansión térmica que oscila entre 3 10"6 y 9 10'6 K'1.

3.- Regenerador de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque el otro material cerámico de la segunda capa presenta una conductividad térmica que oscila entre 0,1 y 1 W/ (m K) y un coeficiente de expansión térmica que oscila entre 1 10"6 y 8 10'6 K'1.

4 - Regenerador de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque el óxido de silicio (SiCb) amorfo, esponjoso, de la tercera capa presenta una conductividad térmica que oscila entre 0,3 y 0,1 W / (m K) y un coeficiente de expansión térmica que oscila entre aproximadamente 5 10'6 y 10'5 K'1.

5.- Regenerador de acuerdo con la Reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el material cerámico de la primera capa presenta una relación del óxido de aluminio con relación al óxido de silicio que oscila entre 0,6 a 2.

6.- Regenerador de acuerdo con la Reivindicación 1 o 3, el otro material cerámico de la segunda capa presenta una relación del óxido de aluminio con respecto al oxido de silicio que oscila entre 0,15 y 3,4.

7.- Procedimiento para la oxidación térmica regenerativa de gases de purga que comprenden compuestos haloorganosiliciados, al menos parcialmente ejecutado en un regenerador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque un gas de purga destinado a ser limpiado a una temperatura por debajo de los 100° C es calentado en el regenerador Inventivo y a continuación alimentado a una zona de oxidación presente en el regenerador y en el que los compuestos haloorganosiliciados son oxidados en productos de conversión que comprenden S¡02 y unos correspondientes haluros hidrogenados a temperaturas que oscilan entre 800° C y 1200° C y el gas de combustión que comprende productos de conversión es a continuación enfriado en el regenerador inventivo, como resultado de lo cual el material de acumulación de calor del regenerador es calentado, y el gas de combustión que comprende productos de conversión después de la oxidación presenta una temperatura por debajo de su punto de rocío ácido a la salida del regenerador.

8.- Procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 7, caracterizado porque el gas de combustión formado después de la oxidación es enfriado a una temperatura no superior a 200 K por encima de la temperatura de entrada del gas de purga, sino por debajo del punto de rocío ácido del gas de combustión.

9.- Procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 7 u 8, caracterizado porque el lecho presente en el regenerador es continúa o periódicamente retirado de la base y alimentado de nuevo al interior de la parte superior del regenerador, mientras el lecho es mientras tanto liberado del material cocido.

10.- Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las Reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque es operado en dos ciclos alternados, un primer ciclo que implica el paso del gas de purga a través del regenerador desde la parte superior hacia abajo, su calentamiento en la región superior del regenerador y su conversión en gas de combustión en la zona media de oxidación caliente mediante la oxidación de los compuestos haloorganosiliciados y, a continuación, en el curso de otra circulación a través del regenerador el calentamiento de la reglón Inferior del regenerador, y un segundo ciclo que implica la inversión de la dirección del flujo del gas de purga o del gas de combustión de forma que el gas de purga se hace pasar a través del regenerador desde el fondo hacia arriba y a continuación el gas de combustión sale por el extremo superior del regenerador.