Tecnología para la eliminación de gases

• Control de emisión sin control agregado:El control agregado es aquel que se añade a los procesos quegeneran contaminación con la finalidad de destruir o capturar

los contaminantes.

La técnica elegida para controlar la emisión de contaminantes en una determinada fuente depende de muchos factores; el más importante es si el contaminante es un gas o una partícula.

Las técnicas para limitar la emisión de contaminantes delaire sin el uso de control agregado son:- Cambio de procesos- Cambio de combustibles- Buenas prácticas de operación- Cierre de plantas

Un cambio de proceso puede ser la conversión de una fuente de energía que emplea combustible fósil en una que usa energía solar o hidroeléctrica. Los generadores de energía solar e hidroeléctrica contaminan el aire menos que los generadores que queman combustibles fósiles.

Cambio de combustible sería el uso de carbón con bajo contenido de azufre para remplazar al carbón con alto contenido de azufre. Esto reduciría la cantidad de emisión de dióxido de azufre. Otro ejemplo de cambio de combustible sería sustituir el carbón por gas natural, que es menos contaminante.

Las buenas prácticas de operación incluyen medidas, tales como:el cuidado y mantenimiento apropiado del equipo. Un ejemplo de esta técnica es la inspección y mantenimiento regular para asegurar que no haya fuga de compuestos orgánicos volátiles en una planta química. Las fugas de los equipos pueden representar una fuente importante de emisión de compuestos orgánicos volátiles.

Un programa de inspección regular con dispositivos sencillos para la detección de fugas, junto con un rápido sistema de reparación y mantenimiento, puede reducir en gran medida esta fuente.

Además de la reducción de emisiones, las buenas prácticas de cuidado y mantenimiento también disminuyen los costos al evitar la pérdida de materiales costosos

• El método más común de control de contaminantes gaseosos es la adición de dispositivos de control agregado para destruir o recuperar un contaminante.

• Las técnicas de control agregado son:– combustión, – adsorción, – absorción – Condensación

La adsorción, absorción y condensación son técnicas de recuperación. Algunos dispositivos que usan estas técnicas son los adsorbedores de carbón, la torre rociadora y condensadores de superficie. Estas técnicas aplican sencillos principios físicos para remover los contaminantes en un flujo de gas.

• Los dispositivos de combustión incluyen equipos tales como:– incineradores termales – incineradores catalíticos,– quemadores, – calderos – calentadores industriales.

La combustión es la rápida oxidación de una sustancia producto de la combinación del oxígeno con un material combustible en presencia de calor. Cuando se completa la combustión, el flujo gaseoso se convierte en dióxido de carbono y vapor de agua.

• Incineradores Termales:Los incineradores termales se usan frecuentemente paracontrolar la emisión continua de compuestos orgánicosvolátiles combustibles.

Para la incineración termal es importante que el flujo de vapor del incinerador termal tenga una tasa de flujo y concentración constantes del gas combustible. Estos dispositivos no son adecuados para flujos fluctuantes de vapor porque la eficiencia del proceso de combustión depende de la mezcla apropiada de vapores y un tiempo específico de permanencia en la cámara de combustión.

El tiempo de permanencia es el período que la mezcla del combustible permanece en la cámara de combustión. A menudo se agrega un combustible suplementario al incinerador termal para complementar la cantidad de gases contaminantes que se queman en el incinerador. La energía y calor producidos por el proceso de incineración se pueden recuperar y dedicar a usos provechosos en una fábrica.

• APLICACIONES INDUSTRIALES TÍPICAS Los incineradores se pueden utilizar para el control de COV´s

procedentes de diversos procesos como son los siguientes : • Almacenamiento y carga / descarga de productos de petróleo

y otros líquidos orgánicos volátiles • Limpieza de recipientes (tanques de ferrocarril, carro

tanques y barcazas) • Válvulas de purga de proceso en la Industria Manufacturera

de Compuestos Químicos Orgánicos Sintéticos • Manufactura de pinturas • Productos de caucho y manufactura de polímeros • Manufactura de madera multilaminar • Operaciones de recubrimiento de superficies:

VENTAJAS Los incineradores son uno de los métodos más positivos y contrastados para destruir COV’s con eficiencias hasta el 99.9999%. Los incineradores térmicos son la mejor solución cuando se necesitan altas eficiencias y el gas está por encima del 20% del límite explosivo inferior.

DESVENTAJAS Los costos de operación de los incineradores térmicos son relativamente altos, debido a los costos del combustible suplemental. No están indicados para corrientes con flujos variables debido a que, cuando los flujos son elevados, se reduce el tiempo de residencia y la mezcla es deficiente, dificultándose la combustión completa. Esto conduce a un descenso de la temperatura de la cámara de combustión y, por tanto, de la eficacia de destrucción. Los incineradores, en general, no son recomendables para controlar gases con compuestos halogenados o azufrados, debido a la formación de gases altamente corrosivos. En tales casos, pudiera ser necesaria la instalación de un sistema de tratamiento de gases ácidos de post-oxidación, dependiendo de la concentración en la salida. Los incineradores térmicos, además no son, generalmente, efectivos en costo para corrientes de vapores orgánicos con bajas concentraciones y flujos elevados. Aún con la recuperación de energía calorífica, los costos de operación de un incinerador son relativamente altos debido al costo del combustible adicional.

• Incineración Catalítica:Los incineradores catalíticos son similares a los termales e

incluyen un catalizador para evaluar el proceso de combustión. Un catalizador es una sustancia que acelera una reacción química sin que la reacción cambie o consuma dicha sustancia.

• Los catalizadores permiten que el proceso de combustión ocurra con temperaturas más bajas, lo que reduce el costo del combustible.

• Cuando se usa un incinerador catalítico se obtiene una eficiencia de destrucción mayor de 95 por ciento.

• Si se emplea un volumen mayor de catalizadores o temperaturas más altas es posible alcanzar una mayor eficiencia.

• Los incineradores catalíticos son más convenientes para las emisiones con bajo contenido de COV.

Antorcha o llama:•Las llamas se usan comúnmente para la disposición degases residuales durante alteraciones del proceso, como losque se dan cuando se inicia o concluye un proceso.

• Las llamas son básicamente dispositivos de seguridad quetambién se usan para destruir emisiones de desechos.• Una llama se puede usar para controlar casi cualquieremisión que contiene compuestos orgánicos volátiles. Las llamas se pueden diseñar para manejar desechos que tienen fluctuaciones en la tasa de flujo y en el contenido de compuestos orgánicos.•La eficacia de destrucción de las llamas es de un 98 por ciento aproximadamente.

Calderas y calentadores industriales:•Las calderas y calentadores industriales se usan comúnmente para generar calor y energía. Su principal propósito es contribuir a las operaciones de la planta. Su uso como dispositivo para el control de la contaminación es secundario.

•Las calderas y calentadores industriales se usan para el control de la contaminación sólo si los contaminantes no afectan el desempeño de las unidades. Un flujo contaminante puede servir como combustible suplementario para la caldera o calentador si su "poder calorífico" es adecuado.

• Todos los compuestos orgánicos volátiles tienen diferente poder calorífico.

• Si el flujo contaminante es grande y el poder calorífico es alto, el flujo contaminante puede ser la fuente primaria de combustible para la caldera o calentador.

• Los compuestos orgánicos volátiles con bajo poder calorífico también pueden ser descargados en la caldera o calentador si la tasa de flujo es lo bastante pequeña como para no afectar el desempeño de la unidad.

• Cuando las calderas y calentadores se emplean como dispositivos para el control de emisiones pueden proporcionar una eficiencia de destrucción mayor de 98 por

ciento.

• La ventaja de usarlos es que el costo adicional del capital es poco, ya que las unidades son esenciales para toda la operación de la planta.

• Además, se puede recuperar el poder calorífico del flujo contaminante para reducir costos.

• Adsorbedores de carbón:El proceso de adsorción más común es mediante el carbón. El

adsorbedor de carbón usa partículas de carbón activado para controlar y recuperar las emisiones gaseosas contaminantes.

En este proceso, el gas es atraído y se adhiere a la superficie porosa del carbón activado, lográndose una eficiencia de remoción de 95 a 99 por ciento.

Se usa particularmente para recuperar compuestos orgánicos valiosos, por ejemplo, el percloroetileno que se usa en los procesos de lavado al seco.

• La eficacia de la retención depende de la naturaleza del sistema adsorbente. Los medios adsorbentes tienen una elevada porosidad y área superficial para facilitar el contacto sólido gas, pudiendo alcanzar superficies de 400 m2/g. Los materiales comúnmente utilizados como

adsorbentes son: • Carbón activado, utilizado en la eliminación de olores y de

compuestos orgánicos. • Silica gel, se utiliza principalmente para deshidratar el

aire y otros gases, pero su temperatura de operación está limitada a 250°C.

• APLICACIONES INDUSTRIALES TÍPICAS Incluye las emisiones de actividades tales como: tintorerías,

desengrasado, pintura con pistola de aire, extracción con solventes, recubrimiento de lámina metálica, revestimiento con papel o con película de plástico, imprenta, farmacéuticos, hule, linóleo y envoltura transparente. Cualquier proceso que genere emisiones de COV a concentraciones bajas (tan bajas como 20 ppm), a flujos

Las ventajas de los adsorbedores de carbón: 1. Se puede recuperar el producto. 2. Magnífico control y respuesta a los cambios de proceso. 3. No existe problema de la colocación final de producto químico, cuando el contaminante (producto), se recupera y devuelve al proceso. 4. Capacidad de utilizar sistemas totalmente automáticos y operar sin personal. 5. Capacidad del eliminación de los contaminantes gaseosos o en forma de vapor de las corrientes de proceso hasta niveles extremadamente bajos.

Las desventajas principales son:

1. La posible recuperación del producto requiere un sistema de destilación o (extracción) costoso o poco usual. 2. Se deteriora progresivamente la capacidad del adsorbente a medida que se incrementa el número de ciclos. 3. La regeneración del adsorbente requiere una fuente de vapor o vacío. 4. Costo de capital relativamente elevado. 5. Pude requerirse el prefiltrado de la corriente gaseosa para eliminar cualquier partícula que pueda tapar el lecho del adsorbente. 6. Puede requerirse el enfriamiento de la corriente de gas para llegar al intervalo usual de operación (menos de 50°C)

• Absorvedores:La absorción es el proceso mediante el cual un contaminante

gaseoso se disuelve en un líquido. El agua es el absorbente más usado. A medida que el flujo de gas pasa por el líquido, éste absorbe el gas de la misma manera como el azúcar es absorbido en un vaso de agua cuando se agita.

La absorción se usa comúnmente para recuperar productos o purificar gases con alta concentración de compuestos orgánicos.

Esta técnica de control de emisiones es utilizadas con mayor frecuencia para gases inorgánicos (ácido sulfhídrico, cloruros)

• Un problema potencial con la absorción es la generación de aguas residuales, lo que convierte un problema de contaminación del aire en un problema de contaminación del agua.

• El equipo de absorción está diseñado para obtener la mayor cantidad de mezcla posible entre el gas y el líquido.

• Los absorbedores son frecuentemente llamados lavadores de gas y existen varios tipos de ellos.

• Los más usados son las torres rociadoras, columnas de relleno, cámaras rociadoras y lavadores Venturi.

El absorbedor de columna de relleno contiene una sustancia inerte (no reactiva), como plástico o cerámica, que aumenta la superficie del área líquida para la interfaz líquida/gaseosa. El material inerte ayuda a maximizar la capacidad de absorción de la columna. Además, la introducción del gas y líquido en extremos opuestos de la columna permite que la mezcla sea más eficiente debido al flujo contra corriente que se genera. Los absorbedores pueden alcanzar una eficiencia de remoción mayor de 95 por ciento.

• Condensadores:Los condensadores remueven contaminantes gaseosos

mediante la reducción de la temperatura del gas hasta un punto en el que el gas se condensa y se puede recolectar en estado líquido.

Los equipos de condensación están generalmente destinados al control de partículas finas, con diámetros aerodinámicos comprendidos entre aproximadamente 0.25 y 1.0 μm.

La condensación se puede lograr mediante un incremento de la presión o la extracción de calor de un sistema. La extracción de calor es la técnica que más se emplea.

Los condensadores se usan generalmente para recuperar los productos valiosos de un flujo de desechos.Usualmente se usan con otro dispositivo de control. Por ejemplo, un condensador se puede usar para remover una sustancia gaseosa de un flujo contaminante. Luego, los gases remanentes del flujo contaminante se destruyen en un incinerador.

Se tiene información sobre eficiencias de recolección superiores al 99% para el control de emisiones de partículas.

• En el control de la contaminación se emplean condensadores de contacto y de superficie.

• En los condensadores de contacto, el gas hace contacto con un líquido frío.

• En un condensador de superficie, los gases entran en contacto con una superficie fría en la cual circula un líquido o gas enfriado, como la parte exterior de un tubo.

• La eficiencia de remoción de los condensadores varía de 50 a más de 95 por ciento, dependiendo del diseño y aplicación.

Aplicaciones Industriales: Los condensadores se aplican al control de corrientes de gas con partículas finas. Están diseñados específicamente para capturar las pequeñas partículas que han escapado de un dispositivo de control primario. Ventajas 1. Tienen capacidad para manejar polvos inflamables y explosivos con poco riesgo. 2. Presentan capacidad para manejar materia fina. 3. La eficiencia de recolección puede ser variada. 4. Se pueden neutralizar gases corrosivos y polvo.

Desventajas 1. El líquido efluente puede crear problemas de contaminación de agua. 2. El producto residual se recolecta en húmedo. 3. Presentan probabilidades de tener problemas de corrosión. 4. Se requiere protección contra el congelamiento. 5. El gas de salida puede requerir recalentamiento para evitar una pluma visible. 6. Las partículas recolectadas pueden ser contaminantes y no ser reciclables. 7. El tratamiento del residuo fangoso puede resultar costoso.