PROCEDIMIENTO PARA LA DEPURACIÓN DE GASES QUE CONTIENEN COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLÁTILES.

Procedimiento para la depuración de gases que contiene compuestos orgánicos volátiles.



Procedimiento para la depuración de un gas que comprende: (a) Introducir el gas (1) en un absorbedor (5) y poner en contacto dicho gas (1) con una corriente (3) (o alternativamente (3')) para obtener un líquido (4), y una corriente de gas (2) depurada; (b) Introducir el líquido (4) en un tanque de acondicionamiento (9) y adicionar un medio mineral de nutrientes (6) y una cantidad de base apropiada (7) al líquido (4) para obtener un efluente líquido (8); (c) Introducir el efluente líquido (8) en un bioreactor anaerobio (14) para obtener una corriente de biometano (11) y una corriente líquida (12); (d) Introducir la corriente líquida (12) en un desgasificador (20) para obtener una corriente gaseosa (18) y una corriente (3'); y (e) recircular la corriente (3') introduciéndola en el absorbedor (5).

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201430125.

Solicitante: UNIVERSITAT DE VALENCIA.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: WAALKENS,Albert, GABALDÓN GARCÍA,Maria Carmen, PEÑARROCHA OLTRA,Josep Manuel, ÁLVAREZ HORNOS,Francisco Javier.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D53/14 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). › por absorción.
  • B01D53/72 B01D 53/00 […] › Compuestos orgánicos no previstos en los grupos B01D 53/48 - B01D 53/70, p. ej. hidrocarburos.
  • B01D53/73 B01D 53/00 […] › Tratamiento posterior de los componentes eliminados.
  • C02F101/10 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C02 TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS.C02F TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS (procedimientos para transformar las sustancias químicas nocivas en inocuas o menos perjudiciales, efectuando un cambio químico en las sustancias A62D 3/00; separación, tanques de sedimentación o dispositivos de filtro  B01D; disposiciones relativas a las instalaciones para el tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla en los buques, p. ej. para producir agua dulce, B63J; adición al agua de sustancias para impedir la corrosión C23F; tratamiento de líquidos contaminados por radiactividad G21F 9/04). › C02F 101/00 Naturaleza del contaminante. › Compuestos inorgánicos.
  • C02F103/18 C02F […] › C02F 103/00 Naturaleza del agua, el agua residual, las aguas de alcantarilla o los fangos a tratar. › procedente de la purificación húmeda de efluentes gaseosos.
  • C02F3/28 C02F […] › C02F 3/00 Tratamiento biológico del agua, agua residual o de alcantarilla. › Procedimientos de digestión anaerobios.
PROCEDIMIENTO PARA LA DEPURACIÓN DE GASES QUE CONTIENEN COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLÁTILES.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la depuración de gases que contienen compuestos orgánicos volátiles

La presente invención está relacionada con la depuración de gases. En particular, la presente invención se refiere a un procedimiento de depuración de gases mediante el tratamiento de una corriente de gas residual que contiene compuestos orgánicos volátiles procedentes del uso de disolventes a nivel industrial.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Es conocido en el sector industrial que las emisiones en aire de compuestos orgánicos volátiles derivadas del uso de disolventes industriales están limitadas legalmente debido a su adverso impacto medioambiental. Es por lo tanto necesario realizar la eliminación de los compuestos orgánicos volátiles de las corrientes gaseosas residuales que provienen de dichos procesos industriales que utilizan disolventes orgánicos, como paso previo a su emisión a la atmósfera. Actualmente se conocen muchos procedimientos y métodos para la eliminación de los compuestos orgánicos volátiles.

Los procesos biológicos son una alternativa a los procesos físicos y químicos convencionales, como los métodos de adsorción con carbón activado y la oxidación térmica regenerativa, por presentar, entre otras, ventajas de carácter medioambiental y económico.

Existen diferentes tipos de procesos biológicos aerobios como por ejemplo sistemas de lecho fijo y sistemas basados en el lavado del gas y posterior degradación biológica de los contaminantes trasferidos al líquido lavador mediante cultivo en suspensión. Todos estos sistemas están basados en la oxidación completa de los compuestos orgánicos volátiles y no permiten su aprovechamiento.

Los sistemas de lecho fijo, entre los que se encuentran los biofiltros y los biofiltros percoladores, presentan el inconveniente de utilizar elevados tiempos de residencia para conseguir las eficacias necesarias, con instalaciones que requieren una elevada necesidad de espacio.

Por otro lado, los procesos basados en el lavado del gas, como única etapa de depuración del gas, pueden no ser suficientemente eficaces como para cumplir los requisitos legales vigentes, en función del tipo de compuesto orgánico volátil presente en el gas a depurar.

En particular, los documentos de patente NL7611697A (patente equivalente del documento FR2328501), US5637498A, US4723968A y US2007/0122900A1 describen procesos de lavado de gas seguido de degradación biológica aerobia en cultivo en suspensión. Los principales inconvenientes específicos de los sistemas de biolavado aerobio son el elevado consumo energético y la elevada producción de biomasa, residuo asociado a la degradación aerobia de los contaminantes orgánicos.

La patente estadounidense US5681470A describe un procedimiento de extracción de disolventes orgánicos ligeros de un efluente gaseoso mediante lavado húmedo del efluente gaseoso y biometanización del líquido enriquecido con los disolventes. El líquido tras su paso por el reactor anaerobio se recircula al lavador con la consiguiente emisión fugitiva del metano disuelto en él. Además, el biogás producido contiene elevadas proporciones de dióxido de carbono lo que impide su utilización directa, por ejemplo, como sustituto del gas natural o su inyección en la red de gas natural. En particular, los pH de la corriente de entrada y salida del reactor anaerobio del procedimiento de extracción descrito en la patente US5681470A son 6.0 y 6.8 respectivamente, lo que permite obtener una corriente de biogás donde el porcentaje de dióxido de carbono es del 18.2%.

Por lo tanto, a pesar de los avances realizados en la eliminación de los compuestos orgánicos volátiles de las corrientes gaseosas residuales derivadas del uso de disolventes industriales, todavía existe la necesidad de encontrar un procedimiento de depuración de gases eficaz como para cumplir los requisitos legales vigentes, con un coste bajo de producción y mantenimiento, y que además, permita la reutilización de los disolventes utilizados mediante su conversión a metano, reducir el impacto ambiental y la huella de carbono.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

Los inventores de la presente invención han desarrollado un procedimiento eficaz de depuración de gases para el tratamiento de una corriente de gas residual que contiene compuestos orgánicos volátiles, para obtener una corriente de gas (2) depurada (o alternativamente (2) o (2")) prácticamente exenta de metano y con un contenido reducido en compuestos orgánicos volátiles tal que puede ser emitida directamente a la atmósfera, lo que soluciona los problemas de reducir el impacto ambiental, reducir la huella de carbono y cumplir con los límites de emisión referidos anteriormente en el estado de la técnica.

Así, la presente invención proporciona un procedimiento para la depuración de un gas que contiene compuestos orgánicos volátiles que comprende: (a) Introducir el gas (1) en un absorbedor (5) y poner en contacto dicho gas (1) con una corriente acuosa (3) cuyo pH está comprendido desde 8.0 hasta 9.5 para obtener un líquido (4) que comprende compuestos orgánicos volátiles, y una corriente de gas (2) depurada; (b) Introducir el líquido (4) que comprende compuestos orgánicos volátiles obtenido en la etapa (a) en un tanque de acondicionamiento (9) y adicionar un medio mineral de nutrientes (6) y una cantidad de base apropiada (7) al líquido (4) para obtener un efluente líquido (8) cuyo pH está comprendido desde 7.5 hasta 10 y cuya alcalinidad total está comprendida desde 750 hasta 5000 mg CaCÓ3/L; (c) Introducir el efluente líquido (8) obtenido en la etapa (b) en un bioreactor anaerobio (14) para obtener una corriente de biometano (11) donde el porcentaje de dióxido de carbono es igual o inferior al 15 % en volumen respecto al volumen de la corriente (11) expresado como base seca, y una corriente líquida de salida (12) del bioreactor cuyo pH está comprendido desde 7.0 hasta 8.5; (d) Introducir la corriente líquida de salida (12) del bioreactor obtenido en la etapa (c) en un desgasificador (20) para obtener una corriente gaseosa (18) que comprende metano, y una corriente acuosa (3); y (e) recircular la corriente acuosa (3) introduciéndola en el absorbedor (5); donde: la alcalinidad total de cada una de las corrientes de las etapas (a), (c), (d) y (e); y de cada una de las unidades (5), (9), (14) y (20) es igual a la alcalinidad total del efluente líquido (8) de la etapa (b) ± 20% del valor total, (cf. Figura 1).

Las condiciones de alcalinidad total y pH del sistema permiten obtener una corriente de gas (2) depurada (o alternativamente (2) o (2")) y una corriente de biometano (11) donde el porcentaje de dióxido de carbono es igual o inferior al 15 % en volumen

respecto al volumen de la corriente de biometano (11) expresado como base seca. La corriente de gas (2) depurada (o alternativamente (2) o (2")) tiene un contenido de compuestos orgánicos volátiles inferior al contenido de la corriente de gas (1).

El término "corriente de biometano" (11) se refiere a una corriente de gas que comprende metano y dióxido de carbono que se obtiene de la descomposición anaerobia de los disolventes orgánicos y cuyo contenido en dióxido de carbono es tal que permite su aprovechamiento directo, por ejemplo, como sustituto del gas natural en los procesos de combustión de la instalación industrial productora del gas residual a depurar con la invención o mediante la inyección directa en la red de gas natural. La corriente de biometano (11) de la presente invención tiene un porcentaje de dióxido de carbono igual o inferior al 15 % en volumen respecto al volumen de la corriente de biometano (11) expresado como base seca; preferiblemente igual o inferior al 9% en volumen respecto al volumen de la corriente de biometano (11) expresado como base seca. El término "base seca" se refiere al volumen de corriente de biometano (11) tras su deshumidificación, es decir la corriente (11) en ausencia de agua.

El término "corriente de gas (2) depurada" o "corriente de gas (2) depurada" o "corriente de gas (2") depurada" o "gas (2) depurado" se refiere a una corriente de gas cuyo contenido en compuestos orgánicos volátiles es inferior al contenido de compuestos orgánicos volátiles de la corriente de gas (1).

El procedimiento de la invención permite que el metano disuelto en la corriente líquida de salida (12) del reactor anaerobio se separe en el desgasificador (20) como paso previo a la recirculación de la corriente acuosa (3) al absorbedor (5). El desgasificador (20) permite operar en circuito cerrado sin que se emita metano con el gas (2) depurado (o alternativamente (2), o (2")) y obtener una corriente gaseosa (18) que comprende metano. La transferencia del metano disuelto en la corriente...

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la depuración de un gas que contiene compuestos orgánicos volátiles que comprende:

(a) Introducir el gas (1) en un absorbedor (5) y poner en contacto dicho gas (1) con una corriente acuosa (3) cuyo pH está comprendido desde 8.0 hasta 9.5 para obtener un líquido (4) que comprende compuestos orgánicos volátiles, y una corriente de gas (2) depurada;

(b) Introducir el líquido (4) que comprende compuestos orgánicos volátiles obtenido en la etapa (a) en un tanque de acondicionamiento (9) y adicionar un medio mineral de nutrientes (6) y una cantidad de base apropiada (7) al líquido (4) para obtener un efluente líquido (8) cuyo pH está comprendido desde 7.5 hasta 10 y cuya alcalinidad total está comprendida desde 750 hasta 5000 mg CaCO3/L;

(c) Introducir el efluente líquido (8) obtenido en la etapa (b) en un bioreactor anaerobio (14) para obtener una corriente de biometano (11) donde el porcentaje de dióxido de carbono es igual o inferior al 15 % en volumen respecto al volumen de la corriente (11) expresado como base seca, y una corriente líquida de salida (12) del bioreactor cuyo pH está comprendido desde 7.0 hasta 8.5;

(d) Introducir la corriente líquida de salida (12) del bioreactor obtenido en la etapa (c) en un desgasificador (20) para obtener una corriente gaseosa (18) que comprende metano, y una corriente acuosa (3); y

(e) recircular la corriente acuosa (3) introduciéndola en el absorbedor (5); donde:

la alcalinidad total de cada una de las corrientes de las etapas (a), (c), (d) y (e); y de cada una de las unidades (5), (9), (14) y (20) es igual a la alcalinidad total del efluente líquido (8) de la etapa (b) ± 20% del valor total.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, que además comprende una purga (21) y la adición de una corriente acuosa (19) después de la etapa (d), donde el volumen de purga diario está comprendido desde 1 hasta 10% en volumen respecto al volumen total de líquido del sistema.

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, que además comprende introducir la corriente acuosa (3) obtenida en la etapa (d) en un tanque pulmón (22) para obtener la corriente (3) y recircular dicha corriente (3) introduciéndola en el absorbedor (5).

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde el procedimiento además comprende llevar a cabo las etapas adicionales (f), (g) y (h) antes de la etapa (a), donde dichas etapas comprenden:

(f) introducir el gas (1) en un lavador alcalino (27) y poner en contacto dicho gas (1) con una corriente acuosa (28) a un pH comprendido desde 11 hasta 13 para obtener una corriente líquida (23) y la corriente gaseosa (1);

(g) introducir la corriente líquida (23) obtenida en la etapa (f) en un tanque de hidrólisis (25) y adicionar una cantidad de base apropiada (24) a la corriente (23) para obtener un efluente líquido (26) y la corriente acuosa (28); e

(h) introducir el efluente líquido (26) obtenido en la etapa (g) en el tanque de acondicionamiento (9) y recircular la corriente acuosa (28) introduciéndola en el lavador alcalino (27).

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde el procedimiento además comprende llevar a cabo las etapas (f), (g), y (h) después de la etapa (a), donde dichas etapas comprenden:

(f) introducir la corriente de gas (2) depurada obtenida en la etapa (a) en un lavador alcalino (27) y poner en contacto dicha corriente de gas (2) depurada con una corriente acuosa (32) a un pH comprendido desde 11 hasta 13 para obtener una corriente líquida (29) y la corriente gaseosa (2) depurada;

(g) introducir la corriente líquida (29) obtenida en la etapa (f) en un tanque de hidrólisis (25) y adicionar una cantidad de base apropiada (31) a la corriente (29) para obtener un efluente líquido (30) y la corriente acuosa (32); e

(h) introducir el efluente líquido (30) obtenido en la etapa (g) en el tanque de acondicionamiento (9) y recircular la corriente acuosa (32) introduciéndola en el lavador alcalino (27).

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde el procedimiento además comprende una etapa adicional (i) después de la etapa (a), donde dicha etapa comprende introducir la corriente de gas (2) depurada obtenida en la etapa (a) en un bioreactor aerobio de lecho fijo (33) para obtener la corriente de gas (2") depurada.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, donde cada una de las bases: (7) de la etapa (b), (24) de la etapa (g) y (31) de la etapa (g), se seleccionan independientemente del grupo que consiste en carbonatas de metales alcalinos o alcalinotérreos; hidróxidos de metales alcalinos o alcalinotérreos e hidrógeno carbonato de metales alcalinos o alcalinotérreos.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, donde la etapa (c) se lleva a cabo a una temperatura comprendida desde 14°C hasta 34°C.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, donde el procedimiento además comprende una etapa adicional (j) después de la etapa (c), donde dicha etapa comprende introducir la corriente de biometano (11) obtenida en la etapa (c) en un deshumidificador (16) para obtener una corriente de biometano (15) seca.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-9, donde el pH del efluente líquido (8) está comprendido desde 7.5 hasta 8.5.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, donde el pH de la corriente líquida de salida (12) del bioreactor está comprendido desde 7.0 hasta 7.8.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, donde la alcalinidad total del efluente líquido (8) de la etapa (b) está comprendida desde 1000 hasta 3000 mg CaCO3/L.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-12, donde el

procedimiento además comprende una etapa adicional después de la etapa (c), donde dicha etapa comprende:

(k) recircular desde el 1 hasta el 95% de la corriente líquida de salida (12) al efluente líquido (8) antes del bioreactor (14); o alternativamente,

(l) recircular desde el 1 hasta el 95% de la corriente líquida de salida (12) al tanque de acondicionamiento (9).

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-13, donde el

desgasificador (20) es un equipo de arrastre por aire y la etapa (d) comprende poner en contacto dicha corriente líquida (12) con una corriente de aire (17).

15. Dispositivo para llevar a cabo el procedimiento de depuración de un gas según cualquiera de las reivindicaciones 1-14 que comprende un absorbedor (5), un tanque de acondicionamiento (9), un bioreactor anaerobio (14) y un desgasificador (20).


 

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