La eliminación del mercurio de los gases de combustión mediante la adsorción química

Transcripción

1 La eliminación del mercurio de los gases de combustión mediante la adsorción química B.Sc. Sonja Schmittmann Dr.-Ing. W. Esser-Schmittmann Carbon Service & Consulting GmbH & Co.KG, Vettweiss (Alemania) Conferencia 20./ , Building capacities for the improvement of the air quality, Lima, Perú

2 Mecanismos de transporte y adsorción Gas de escape Enriquecimiento de la concentración Carbón activo Difusión Convección Adsorción química Difusión de poro R 1 R 2 R 3 R 4 Resumen: Los mecanismos de transporte constituyen resistencias conectadas en serie Si un paso queda bloqueado, se bloquea todo el proceso

3 La eliminación de mercurio en HOK en el proceso de flujo arrastrado

4 Mecanismos de transporte, adsorción, reacción de retorno y adsorción química Gas de escape Enriquecimiento de la concentración Carbón activo Difusión Convección Adsorción química Difusión de poro R 1 R 2 R 3 R 4 Resumen: Los mecanismos de transporte constituyen resistencias conectadas en serie Si un paso queda bloqueado, se bloquea todo el proceso La adsorción química al final de la cadena produce un sumidero, que impide el transporte de retorno

5 Requisitos del carbón activo de impregnación para la adsorción química Parámetros Requisito Observación BET 300 m 2 /g 750 m 2 /g Granulometría d 50 < 25µm Densidad a granel kg/m 3 Resistencia térmica Temperaturas de inflamación espontánea tan altas como sea posible, > 280 C (VDI 2263 con 400 ml) Factor de combustión max. BZ 2 Alta energía mínima de ignición 2,5 J o inertización de sólidos Aplicaciones básicas simples Hg < 300 µg/m 3 Requisitos más exigentes y grandes fluctuaciones Hg > 300 µg/m 3 Óptima transferencia externa de materia Manejo y buena distribución espacial de masa en gas residual Protección contra incendio Medida de inflamabilidad y tendencia a reaccionar Fundamento para la protección contra explosiones sin medidas estructurales correspondientes Impregnación H 2 SO 4, S, KJ, Br Véase /2/ VDI 3928

6 Carbón activo impregnado disponible comercialmente para la separación de Hg Impregnación Ejemplo de uso Productos químicos Cantidad (% en peso) Ácido sulfúrico 2 25 Amoniaco, aminas, mercurio Yoduro de potasio 1 5 Azufre 5 20 Mercurio Bromo 3 10 Mercurio H 2 S, PH 3, Hg, AsH 3, yoduro de metilo radioactivo

7 Azufre / ácido sulfúrico Dotación de S Impregnación de H 2 SO 4 Separación Hg Hg + S HgS 2 Hg + 2 H 2 SO 4,ads Hg 2 SO 4 ads + 2 H 2 O + SO 2 Con excedente de ácido Hg 2 SO 4,ads + 2 H 2 SO 4,ads 2Hg 2 SO 4,ads + 2 H 2 O + SO 2 Separación HgCl 2 Ninguna Solución física en H 2 SO 4 Cinética 10% S encima del carbón con d 50 = 20 µm La superficie disponible con partículas de S adherentes no depende del carbón de base 0,015 m²/g Temperatura de aplicación Evaluación C C Reacción química en la superficie exterior solamente Solamente Hg elemental Cinética deficiente H 2 SO 4 en el carbón Superficie disponible con H 2 SO 4 incorporado en el sistema de poros Coke activo 300 m²/g Carbón activo 700 m²/g Separación de Hg y HgCl 2 Combinación de adsorción convencional y adsorción química Reacción de separación incluso en el interior del granulado Mejor rendimiento de separación y más seguridad Cinética rápida

8 Carbón activo impregnado para la separación de mercurio durante la depuración de gases de escape Producto Impregnación BET base antes de la impregnación Aplicación PBR H 2 SO 4 5% 300 Aplicación de base Hg x y PCDD/F PHC S H 2 SO 4 20% 750 Altos contenidos de Hg x y dosis máxima PHC 6Br Br 6% 900 Altos contenidos de Hg x y dosis máxima, temperaturas elevadas PHC APS5 Politiosulfatos alcalinos 900 Contenidos de Hgx altos y variables PHC KI KI 1,9 % 900 Altos contenidos de Hg x y dosis máxima

9 VDI 3928 depuración de gases mediante la adsorción química Describe los fundamentos de la adsorción química para la reducción de emisiones en la fase gaseosa Caracteriza los adsorbentes técnicamente utilizables Describe las aplicaciones del proceso de adsorción química Aspectos técnicos de la seguridad Considera el tema de la valorización de los adsorbentes utilizados

10 Emisión de Hg [µg/m³] Uso del carbón activo [kg/h] Experiencia operativa con el carbón activo bromurado en un gas de proceso Hg-Emission in µg/m³ Carbón activo PHC 6Br :00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00 Datos de funcionamiento: T: 175 C v = 11,2 m/s t = 4s Dosis: kg/h

11 Experiencia operativa con el carbón activo impregnado de ácido sulfúrico en un incinerador de residuos domésticos a) Dosificación con retraso, resultando en una descarga de Hg en el gas depurado M. Mineur, W. Schmidt Experiencia operativa de la reducción de emisiones de mercurio en la incineración de residuos domésticos VDI Wissensforum (conferencia de la Asociación de Ingenieros Alemanes), octubre del 2012, en Wurzburgo (Alemania)

12 Experiencia operativa con el carbón activo impregnado de ácido sulfúrico en un incinerador de residuos domésticos b) Con dosificación inmediata al detectar por primera vez un incremento brusco del Hg M. Mineur, W. Schmidt Experiencia operativa de la reducción de emisiones de mercurio en la incineración de residuos domésticos VDI Wissensforum (conferencia de la Asociación de Ingenieros Alemanes), octubre del 2012, en Würzburg (Alemania)

13 Resumen El carbón activo impregnado facilita la separación de los compuestos de mercurio en los gases de escape La adsorción química puede incorporarse en las técnicas ya existentes, tales como los filtros electrostáticos y textiles, y los depuradores El nuevo estándar VDI 3928 sobre la depuración de gases de escape mediante la adsorción química sirve de base indicativa y define el progreso técnico actual

14 Muchas gracias por su atención! Carbon Service & Consulting GmbH & Co. KG Dr.-Ing. Wolfgang Esser-Schmittmann Dipl.-Ing. Simone Schmitz Im Hasenfeld 12 D Vettweiss, Alemania Tfno.: +49 (0) 2424/ Fax: +49 (0) 2424/ Correo electrónico: Internet: