Procedimiento de desnitrificación catalítica de humos de combustión.

Procedimiento de desnitrificación catalítica de humos de combustión,

en el cual:

- unos humos que se van a tratar (1), que están previamente desprovistos de polvo, se desnitrifican mezclándolos con un reactivo de desnitrificación (8) y con un catalizador de desnitrificación en forma dividida (6, 7) introduciéndolos después en un eliminador de polvos (201),

- la urea (8), un flujo de gases calientes (51), que presenta una temperatura de al menos 220 °C, y una fracción (5) del flujo de los sólidos (3) recolectados por el eliminador de polvos (201), que constituye al menos el 95%, se introducen en un reactor de reactivación (301), y

- los subproductos (8'), que resultan de la descomposición de la urea (8) en el reactor de reactivación (301) y que constituyen dicho reactivo de desnitrificación (8'), junto con un flujo de sólidos (6) procedentes del reactor de reactivación (301), se reciclan siendo incorporado a los humos que se van a tratar (1), más arriba del eliminador de polvos (201).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E13188139.

Solicitante: LAB SA.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 259 avenue Jean Jaurès 69007 Lyon FRANCIA.

Inventor/es: TABARIES, FRANK, SIRET,BERNARD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D53/86 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). › Procedimientos catalíticos.

PDF original: ES-2545062_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento de desnitrificación catalítica de humos de combustión [0001] La presente invención se refiere a un procedimiento de desnitrificación de humos de combustión por vía catalítica.

Durante la combustión de materias, tales como el carbón o el fuel por ejemplo, a fin de producir energía, o bien durante la incineración de residuos, los humos procedentes de estas combustiones contienen una proporción apreciable de óxidos de nitrógeno y no pueden ser liberados a la atmósfera sin tratamiento.

Durante la combustión, otros contaminantes, en particular los gases ácidos como el ácido clorhídrico o el dióxido de azufre, se emiten, así como polvos y partículas sólidas. De una manera generalizada, los óxidos de nitrógeno deben ser eliminados y varias tecnologías están disponibles y bien aceptadas industrialmente.

En primer lugar, se puede actuar al nivel de la combustión propiamente dicha. En este caso, unos quemadores denominados «de bajo NOx» se pueden utilizar entonces en el caso de combustión de carbón o de fuel o bien se puede modificar el exceso de aire, o su superposición, de forma que, en las zonas muy calientes, la formación de óxidos de nitrógeno, a partir del nitrógeno del aire, se minimice. Se ha propuesto igualmente enriquecer la atmósfera con combustión de oxígeno o reciclar el dióxido de carbono para lograr este efecto. Este enfoque está limitado en su eficacia y se revela además poco cómodo de aplicar en el marco de la incineración de residuos. Además, esta solución no puede ser suficiente de ningún modo para llevar el contenido en óxidos de nitrógeno en los humos de combustión por debajo de 150 mg/Nm3 de óxidos de nitrógeno.

Un segundo enfoque consiste en inyectar un reactivo, usualmente amoniaco o urea, en una zona particular de la combustión. El reactivo se descompone entonces y los radicales generados reaccionan para impedir la formación de los óxidos de nitrógeno o destruir los ya formados. También en este caso, esta solución conoce unos límites y es difícil sobrepasar unos rendimientos de destrucción de más del 70%, salvo que se consienta una fuga de amoniaco que supere la decena de miligramos por Nm3. También en este caso, para el caso particular de la incineración de residuos, no se puede obtener mucho mejor que 120 mg/Nm3 de óxidos de nitrógeno sin tener una fuga de amoniaco importante. Esta solución, denominada SNCR (acrónimo de «Selective Non Catalytic Reduction») no es por tanto suficiente para responder a las necesidades de las unidades modernas.

Tradicionalmente, la técnica seguida cuando se necesita obtener unos contenidos de óxidos de nitrógeno inferiores a mg/Nm3 consiste en recurrir a una desnitrificación denominada SCR (acrónimo de «Selective Catalytic Reduction») . Se hacen reaccionar los óxidos de nitrógeno con un reactivo apropiado sobre un catalizador mantenido a una temperatura relativamente elevada. El reactivo de desnitrificación empleado es típicamente amoniaco o incluso urea. Si esta técnica está bien controlada ahora, ciertas restricciones y limitaciones, como la existencia de venenos, tales como unos óxidos alcalinos, fósforo, arsénico, que pueden centrarse en los sitios activos del catalizador y como la existencia de compuestos, tales como unos sulfatos e hidrógenosulfatos de amonio, que pueden depositarse y bloquear los poros del catalizador, conducen a una pérdida progresiva de la actividad del catalizador. Esto obliga ya sea a reemplazar el catalizador pura y simplemente o a proceder a su regeneración. Tal regeneración puede ser de naturaleza térmica, elevando la temperatura del catalizador con la ayuda de quemadores, o bien derivarse de un lavado. En los dos casos, la unidad catalítica se desconecta, lo que 45 conduce a una indisponibilidad de la instalación.

Se ha propuesto, especialmente por EP 1 576 999, proceder a una división en compartimentos completa del catalizador y regenerar compartimento por compartimento, lo que permite conservar, globalmente, la instalación en línea durante la regeneración. No obstante, esta solución es costosa, por la división en 50 compartimentos, el número de registros y la complejidad de los circuitos de humos que resultan de ello.

En la práctica, los catalizadores de SCR se utilizan con mayor frecuencia en forma de catalizadores estructurados en nido de abeja, en canales o en placas, presentando una gran tasa de apertura para los humos. Tal estructura da una pérdida de carga reducida y confiere igualmente una mejor tolerancia a las partículas sólidas y a 55 los polvos, lo que se obtiene no obstante en detrimento del volumen de catalizador empleado. Para salvar esta limitación, se utiliza a veces un catalizador en gránulos, pero tal forma en gránulos se vuelve entonces muy sensible a la obstrucción y al bloqueo, acumulándose los polvos entre los gránulos. Por último, se incorpora a veces el catalizador, como principio activo, directamente en el interior de un medio filtrante, por ejemplo en unas capas rígidas o semirrígidas, o bien en el seno de un medio semiflexible: en este caso, como las partículas se retienen en

el exterior, estas no bloquean el dispositivo catalítico, pero este enfoque no permite regenerar el catalizador en línea una vez que esté desactivado. Además, el coste de tal medio filtrante catalítico es elevado.

Por su parte, DE-A-196 12 240 divulga un procedimiento de desnitrificación, en el cual unos humos que 5 se van a tratar se desnitrifican enviándolos en un eliminador de polvos, después de haberlos mezclado con un catalizador de desnitrificación, en forma pulverulenta, y con amoniaco o urea, que se introducen directamente en los humos, como adición de materias frescas. Además, el catalizador se recicla, sucesivamente, por recuperación de una fracción de los sólidos recolectados por el eliminador de polvos, reactivación de esta fracción en una unidad ad hoc alimentada de aire caliente y reenvío de la salida de esta unidad en los humos que se van a tratar más arriba del eliminador de polvos. Aunque tal procedimiento parece prometedor, DE-A-196 12 240 es poco preciso, incluso no dice nada, en cuanto a ciertos parámetros indispensables para su aplicación. Además, si se introduce urea fresca en los humos que se van a tratar, es difícil o imposible ponerlo en práctica, dadas las altas temperaturas que requiere el uso de urea, excepto para el tratamiento de humos particularmente calientes, algo que es inusual o no rentable.

El objetivo de la presente invención es proponer una desnitrificación catalítica mejorada viable, que concilie la eficacia, el coste reducido y la posibilidad de regeneración en línea.

A tal efecto, la invención tiene como objeto un procedimiento de desnitrificación catalítica de humos de combustión, tal como se define en la reivindicación 1.

Así, la invención se basa en la utilización simple, económica y eficaz de un catalizador de desnitrificación SCR en forma dividida, cuya actividad catalítica se mantiene en permanencia por regeneración continua usando un reactor de reactivación ad hoc, y urea, cuya descomposición se lleva a cabo de forma rápida y eficazmente en el reactor anteriormente citado en el cual la urea se introduce directamente, en su caso en forma sólida.

Unas características adicionales ventajosas del procedimiento conforme a la invención se especifican en las reivindicaciones dependientes.

La invención se podrá comprender mejor con la lectura de la descripción que se muestra a continuación, dada únicamente a título de ejemplo y realizada en referencia a los dibujos en los cuales:

- la figura 1 es una vista esquemática de una instalación que aplica el procedimiento conforme a la invención;

-la figura 2 es un esquema que detalla una forma de realización posible de una parte de la instalación de la figura 1.

En la figura 1, unos humos de combustión que se van a desnitrificar 1 proceden de un separador gassólidos 101, que está situado más arriba en el trayecto de estos humos y se envían en un eliminador de polvos 201. El separador gas-sólidos 101 y el eliminador de polvos 201 son de una tecnología conocida en sí: cada uno de ellos 40 está constituido por ejemplo por un filtro de mangas. En la práctica, el separador gas-sólidos 101 no está situado necesariamente inmediatamente más arriba del eliminador de polvos 201, pero es importante comprender que los 5 humos que se van a desnitrificar 1, que entran en el eliminador de polvos 201, no deben contener una cantidad demasiado importante de polvos o de sólidos, de lo contrario el catalizador que se va a detallar a continuación se contaminará por estos polvos y sólidos: típicamente, es deseable que... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de desnitrificación catalítica de humos de combustión, en el cual:

-unos humos que se van a tratar (1) , que están previamente desprovistos de polvo, se desnitrifican mezclándolos con un reactivo de desnitrificación (8) y con un catalizador de desnitrificación en forma dividida (6, 7) introduciéndolos después en un eliminador de polvos (201) , -la urea (8) , un flujo de gases calientes (51) , que presenta una temperatura de al menos 220 °C, y una fracción (5) 10 del flujo de los sólidos (3) recolectados por el eliminador de polvos (201) , que constituye al menos el 95%, se introducen en un reactor de reactivación (301) , y -los subproductos (8') , que resultan de la descomposición de la urea (8) en el reactor de reactivación (301) y que constituyen dicho reactivo de desnitrificación (8') , junto con un flujo de sólidos (6) procedentes del reactor de 15 reactivación (301) , se reciclan siendo incorporado a los humos que se van a tratar (1) , más arriba del eliminador de polvos (201) .

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual la urea (8) se introduce en el reactor de reactivación (301) en forma sólida. 20

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, en el cual la temperatura del flujo de gases calientes (51) está comprendida entre 250 y 350 °C.

4. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el reactor

de reactivación (301) opera a una temperatura más elevada que la de los humos que se van a tratar (1) y que la del eliminador de polvos (201) .

5. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el flujo de gases calientes (51) está constituido por vapor de agua seca. 30

6. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual el flujo de gases calientes (51) está constituido por aire.

7. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual el flujo de gases 35 calientes (51) está constituido por humos extraídos más abajo del eliminador de polvos (201) .

8. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el flujo de gases calientes (51) se lleva, antes de ser introducido en el reactor de reactivación (301) , a una temperatura de al menos 220 °C por un recalentador (401) .

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual el recalentador (401) es una batería eléctrica.

10. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la 45 temperatura del flujo de sólidos (6) resultante del reactor de reactivación (301) es como mínimo de 220 °C.

11. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la totalidad o parte del flujo de sólidos (6) resultante del reactor de reactivación (301) se devuelve hasta los humos que se van a tratar (1) siendo llevado por un flujo de gas (52) que sale del reactor de reactivación, mezclándose dicho flujo de 50 sólidos (6) y dicho flujo de gas (52) con los subproductos (8') , respectivamente sólidos y gaseosos, resultantes de la descomposición de la urea (8) en el reactor de reactivación (301) .

12. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el eliminador de polvos (201) es un filtro de mangas. 55

13. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el reactor de reactivación (301) está constituido por un contactor de doble tornillo 7


 

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