Depurador de gas húmedo

¿Qué es?

El lavado (o absorción) húmedo es una transferencia de masa entre un gas soluble y un solvente, a menudo agua, en contacto entre sí. Se prefiere el lavado físico para la recuperación química, mientras que el lavado químico se limita a eliminar y reducir los compuestos gaseosos. El lavado físico-químico ocupa una posición intermedia. El compuesto se disuelve en el líquido absorbente y se involucra en una reacción química reversible, que permite la recuperación del compuesto gaseoso.

Dependiendo de los contaminantes que se eliminen, se utilizan varios líquidos de lavado acuosos, incluidos los siguientes:

  • Agua, para eliminar disolventes y gases como halogenuros de hidrógeno o amoniaco, con el objetivo principal de recuperar y reutilizar estos contaminantes.
  • Soluciones alcalinas (por ejemplo, sosa cáustica, es decir, hidróxido de sodio, y carbonato de sodio), para eliminar compuestos ácidos como haluros de hidrógeno, dióxido de azufre, sulfuro de hidrógeno (H2S), fenoles, cloro.
    El valor de pH del lavador alcalino depende del contaminante que se va a eliminar; El pH a menudo se mantiene entre 8.5 y 9.5 (para SO2 se necesita un rango de pH de 6.5 a 7.5, mientras que para H2Se requiere la eliminación de un pH de 10 o más). El valor de pH no debe ser demasiado alto debido a la absorción de CO2 en el agua. Un valor de pH de 10 y superior provocará que el CO disuelto2 estar presente en el agua como carbonato, lo que hace que la tasa de consumo alcalino aumente drásticamente. El carbonato de calcio también se depositará en las juntas, aumentando la caída de presión. Para evitar esto, se puede utilizar agua ablandada en un depurador de gas alcalino.
  • Soluciones oxidativas alcalinas , es decir, soluciones alcalinas con oxidantes como hipoclorito de sodio (NaOCl), dióxido de cloro (ClO2), ozono (O3) o peróxido de hidrógeno (H2O2); estos están especialmente indicados para la eliminación de olores.
  • Soluciones de hidrogenosulfito de sodio , para eliminar el olor (por ejemplo, aldehídos).
  • Soluciones ácidas , para eliminar compuestos alcalinos, por ejemplo, amoniaco, aminas y ésteres. La dosificación del ácido se realiza mediante regulación del pH. En la mayoría de los casos, el pH se mantiene entre 3 y 6. Ácido sulfúrico (H2SO4) es a menudo el ácido preferido por razones económicas. Para aplicaciones específicas, por ejemplo, la eliminación de NH3, ácido nítrico (HNO3) se utiliza.
  • Soluciones de monoetanolamina y dietanolamina , adecuado para la absorción y recuperación de sulfuro de hidrógeno.
  • Disolventes orgánicos de baja volatilidad , por ejemplo nonano refrigerado para la recuperación de COV ligeros como butanos y pentanos.
Se operan varios tipos de depuradores, tales como:

  • Depuradores de relleno fibroso;
  • Depuradores de lecho móvil;
  • Depuradores de lecho compacto;
  • Depuradores de placas de impacto;
  • Torres de pulverización.
Su elección depende de lo siguiente:

  • Requisitos para la eficiencia del desempeño,
  • Necesidades energéticas,
  • Reactivos
  • Propiedades de la corriente de gas residual.

Diseño, mantenimiento y eficiencia

Un diseño óptimo de los sistemas de lavado para lograr bajas concentraciones de salida incluye alta confiabilidad, operación automática y un flujo a contracorriente de líquido y gas. Los depuradores suelen funcionar con preenfriadores (por ejemplo, cámaras de pulverización y extintores) para reducir la temperatura del gas de entrada y saturar simultáneamente la corriente de gas, evitando así la reducción de las tasas de absorción y la evaporación del disolvente. Tales dispositivos adicionales ejercen bajas caídas de presión.

La eficiencia de abatimiento de los depuradores de gas depende del tiempo de residencia del gas en la sección de absorción, el tipo de empaque utilizado, la proporción de líquido a gas (L / G), la tasa de refresco, la temperatura del agua y la adición de productos químicos.

En el caso de depuradores alcalino-oxidativos, la eficacia de la reducción depende de la oxidabilidad de los compuestos y del tiempo de residencia en el depurador. Un aumento en el tiempo de residencia requiere instalaciones más grandes y mayores costos de inversión. Las pruebas piloto son fundamentales para lograr un buen diseño.

El consumo de agua de lavado depende en gran medida de las concentraciones de compuestos gaseosos entrantes y salientes. Las pérdidas por evaporación están determinadas principalmente por la temperatura y la humedad de la corriente de gas entrante. La corriente de gas saliente, en la mayoría de los casos, está completamente saturada con vapor de agua.

El fregado genera aguas residuales que necesitan tratamiento, si el líquido de fregado con su contenido no se utiliza de otro modo.

La medición de rutina es necesaria para:
  • La caída de presión a través del depurador, como un medio para descubrir anomalías operativas que pueden requerir mantenimiento;
  • El caudal de agua de reposición del depurador;
  • El caudal de agua reciclada;
  • El caudal de reactivo;
  • En algunos casos pH, temperatura, conductividad eléctrica y potencial de reducción.
Los depuradores húmedos necesitan una inspección regular para identificar cualquier deterioro en la planta, como corrosión o bloqueos. El acceso al depurador debe estar fácilmente disponible. Es esencial que las fallas operativas se detecten rápidamente y que se aplique la instrumentación adecuada con alarmas en el respiradero de salida de la planta de absorción para garantizar que se emita una advertencia si el equipo falla.

Cuando se usa un lavador oxidativo alcalino con NaOCl, se pueden formar vapores tóxicos de cloro a valores de pH bajos. A continuación, se podría colocar un lavador alcalino en serie con el lavador oxidativo alcalino para eliminar estos vapores de cloro.

La absorción se ve reforzada por:
  • Superficies de contacto más grandes;
  • Relaciones más altas de líquido / gas;
  • Concentraciones más altas en la corriente de gas;
  • Temperaturas más bajas.

Aplicabilidad

Se informa que el lavado oxidativo alcalino se utiliza en sectores como la industria alimentaria, los mataderos, la producción de aromatizantes y la industria textil.

Tabla 1 muestra los límites y restricciones de aplicación asociados con el lavado húmedo (adaptado de EIPPCB, 2016, Tabla 3.307).

Tabla 1. Límites y restricciones de aplicación asociados con el fregado húmedo.
Inconveniente Límites / Restricciones
Flujo de gas (Nm3/marido) Rinde de 50 a 500000 porciones
Temperatura (° C) Rinde de 5 a 80 porciones
Presión (MPa) Atmosférico
Caída de presión (mbar) ~ 12
Contenido de partículas (mg / Nm3) <10

Referencias

EIPPCB (2016). Documento de referencia sobre las mejores técnicas disponibles (MTD) para los sistemas comunes de tratamiento / gestión de aguas residuales y gases residuales en el sector químico. Informe del CCI sobre ciencia por políticas.
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