Medio Ambiente

Cambio climático

Departamento de Industria, Transición Energética y Sostenibilidad

Principales técnicas de control de las emisiones de compuestos orgánicos volátiles

Estos sistemas reducen las emisiones por recuperación o destrucción de los compuestos orgánicos volátiles antes de ser descargados al ambiente.

Estos sistemas de depuración son principalmente aplicables a instalaciones ya existentes, que pueden ser modificadas para reducir las emisiones mediante su instalación al final de la línea. Estas soluciones son a largo plazo inevitablemente más caras que una nueva instalación con tecnología moderna.

Se plantean una serie de obstáculos a la adición de sistemas de depuración al final de la línea:

  • Falta de espacio disponible para la instalación de los nuevos equipos.

  • Interrupciones de la producción mientras se producen las conexiones.

  • Capacidad de la planta existente para operar con el nuevo equipo a causa de los cambios en la configuración del proceso (reemplazo de chimeneas a causa del incremento de la presión de trabajo,...).

Normalmente, independientemente de la técnica de depuración elegida, suele ser conveniente el preacondicionamiento de los gases antes de su entrada en el equipo de depuración mediante la eliminación de las partículas, la reducción de la humedad relativa y el equilibrado de las concentraciones de disolvente.

En el coste efectivo de cada técnica hay que tener en cuenta el capital de inversión, los costes de operación, los costes de preacondicionamiento, el coste de separación y por último los costes o de recuperación o de destrucción.

Incineración

La incineración es una técnica donde un líquido, sólido o gas es oxidado a altas temperaturas para formar productos de combustión (CO2 y H2O principalmente).

Funcionamiento

  • La corriente de gas debe ser diluida/concentrada con aire/oxígeno

  • Pasa a través de un intercambiador de calor para aumentar su temperatura

  • Entra en la cámara de combustión donde se quema el gas destruyéndose así los vapores orgánicos.

  • El gas quemado para pasa al intercambiador de calor con el fin de calentar la corriente de gas de la fuente de emisión que entra a dicha cámara

  • Finalmente es evacuado por chimenea.

Parámetros de diseño

Térmico

  • El tiempo de residencia.
  • La temperatura de operación.
  • La turbulencia.
  • Caudal de gas a tratar.
  • Concentración de VOC

Catalítico

  • La temperatura de operación.

  • La velocidad espacial.

  • La concentración y especies de VOC.

  • Características catalíticas.

  • Presencia de venenos en gases residuales

Regenerativo

  • Puede ser térmico o catalítico.

  • Tiene una cámara de precalentamiento de relleno de cerámica

Especificaciones técnicas

Térmico

  • Temperaturas: 800-1000ºC

  • Concentraciones: <25% LEL

  • Caudal: 10.000-20.000 m3N/h

  • Eficacia: 98-99%

  • Tiempo residencia: 0.50-1 seg.

Catalítico

  • Temperaturas: 350-500ºC

  • Concentraciones: <25% LEL

  • Caudal: 10.000-20.000 m3N/h

  • Eficacia: 90-95%

  • Tiempo residencia: 0.5-1 seg.

Regenerativo

  • Existen dos lechos que se enfrían y se calientan alternativamente.

  • Eficacia: mayor

  • Tiempo residencia en precámara: ³0,5 seg

Campo de aplicación

  • Instalaciones de aplicación/secado de pintura, barnices y lacas.

  • Instalaciones de limpieza/desengrase.

  • Artes gráficas.

  • Refino de petróleo.

  • Industria petroquímica básica.

  • Industria química

Ventajas

  • Destrucción de los vapores orgánicos.

  • Diseño simple.

  • Bajos requerimientos de mantenimiento.

  • Fluctuaciones en la carga de vapores orgánicos.

  • No genera otro tipo de contaminación.

  • Recuperación del calor latente de los gases.

  • Altas eficacias de eliminación de VOC(>99%).

  • Grandes caudales de gases.

  • Altas concentraciones de vapores orgánicos

Inconvenientes

  • Inversión inicial elevada.

  • Coste adicional de energía calorífica.

  • Instalación de equipos de control adicional (cuando se tratan disolventes halogenados)

Adsorción

La adsorción es el proceso por el cual las moléculas de un fluido o gas (adsorbato) contacta y se adhiere a la superficie de un sólido (adsorbente), debido a fuerzas de atracción.

Funcionamiento

El sistema se basa en un ciclo de adsorción - desorción con un adsorbente (carbón activo normalmente), de forma que los compuestos del gas a tratar quedan retenidos en el adsorbente, siendo posteriormente desorbidos por una corriente de vapor, nitrógeno, aire caliente, o por reducción de presión.

Tipos

  • ADSORBEDOR ROTATORIO. Sistema rotativo que permite realizar en continuo el ciclo de adsorción-desorción-enfriamiento.

  • ADSORBEDOR DE LECHO FIJO. Ciclo de adsorción - desorción discontinuo. Necesidad de dos lechos gemelos.

    • La adsorción. En la adsorción se tratan los gases emitidos y es donde se adsorben los disolventes

    • La desorción. La desorción es la etapa de regeneración del carbón activo saturado y distinguiremos entre desorción con vapor, nitrógeno y por reducción de presión,. La desorción con vapor es la más eficaz pero tiene como principales inconvenientes la oxidación de algunos compuestos (en la desorción con nitrógeno no se produce), la posible contaminación de aguas y su coste de energía.

  • ADSORBEDOR DE LECHO FLUIDIZADO
    Los lechos fluidos eliminan la necesidad de duplicar el equipo, ya que los procesos de adsorción y regeneración pueden ser llevados a cabo continuamente en el mismo lecho.

Especificaciones técnicas

  • Concentración: Hasta 15 g/m3N

  • Caudal: 10.000-450.000 m3N/h

  • Eficacia: 90-99%

Parámetros de diseño

  • Concentración y naturaleza de los disolventes

  • Temperatura, presión y humedad

  • Velocidad del gas

  • Propiedades físico - químicas de los disolventes

  • Características del adsorbente

Campo de aplicación

Procesos en los que se generen emisiones de compuestos orgánicos en concentraciones elevadas.

Ventajas

  • Posibilidad de reutilización de los compuestos adsorbidos.

  • En lecho fijo se recupera el disolvente

Inconvenientes

  • Difícil su posterior eliminación reduciendo por tanto su capacidad de adsorción.

  • Contaminación secundaria (residuos sólidos).

Criogénesis (condensación)

Se basa en la condensación de los disolventes a baja temperatura, para recuperarlos de la corriente de gas a depurar.

Funcionamiento

  • La corriente de gas de chimenea se pasa a través de un componente enfriador con temperaturas bajas (0 a -50ºC), condensando gran parte de los disolventes.

  • El disolvente condensado se puede después reutilizar directa o indirectamente en el proceso.

Estas temperaturas tan bajas se consiguen acoplando los condensadores a unidades de refrigeración únicas o en cascada, las cuales operan mediante los siguientes pasos:

  1. El calor del gas absorbido en el condensador, evapora el refrigerante.

  2. El refrigerante es entonces comprimido a alta temperatura y presión.

  3. El refrigerante arroja el calor latente y sensible en el condensador.

  4. Después de pasar a través de una válvula, el refrigerante se vaporiza completando el ciclo.

Tipos

Se clasifican dependiendo del tipo de condensador usado para eliminar los VOC's y pueden ser:

Superficiales

  • El gas residual y el refrigerante no contactan entre ellos.

  • Se alcanzan temperaturas tan bajas como -80ºC.

De contacto directo

  • El gas residual entra en contacto directo con el refrigerante.

  • Las temperaturas que se alcanzan son de 0ºC.

  • La eficacia es menor que en los superficiales.

Parámetros de diseño

  • Concentración de disolventes en el gas a tratar.

  • Características físico-químicas de los disolventes.

  • Temperatura, presión.

  • Caudal de gas

Especificaciones técnicas

  • Concentración: Hasta 1.000 g/Nm3

  • Caudal: 20-1.200 Nm3/h

  • Concentración del gas de salida:  Hasta la concentración de saturación

Campo de aplicación

  • Recuperación de disolventes que condensan a temperaturas de -45ºC.

  • Aplicable cuando se requiere pureza para la reutilización de los disolventes recuperados.

Ventajas

  • Posibilidad de funcionamiento continuo e intermitente.

  • Tecnología segura y económica.

Inconvenientes

  • Aplicable a caudales bajos.

Absorción

El gas a depurar asciende a la vez que el líquido cae, y durante el tiempo en que están en contacto, se transfiere uno o varios compuestos de la fase gaseosa a la fase líquida.

Funcionamiento

Se propicia el contacto entre gas y líquido de diversas formas:

  • Torres de burbujas: mediante la atomización del líquido o mediante burbujeo del gas por medio de un difusor. El funcionamiento puede ser continuo o discontinuo.

  • Torres de relleno: se introducen elementos que desarrollan una gran superficie. El contacto puede ser a contracorriente, concurrente o de forma perpendicular. Puede funcionar en continuo o discontinuo.

  • Mediante una serie de etapas de contacto.

Tipos

  • Cámaras de spray.

  • Torres de burbujas: burbujas de gas ascienden a través del líquido.

  • Columnas de relleno: el relleno hace de superficie de contacto entre el gas y el líquido.

  • Torres de platos.

  • Lavadores Venturi.

Especificaciones técnicas

  • Caudales: depende del equipo. Desde 20 m3/h hasta más de 2.000 m3/h.

  • Concentraciones: admite un rango muy amplio de concentraciones, condicionado por la capacidad de retención del absorbente.

  • Eficacias: se logran eficacias de hasta el 99% dependiendo del número de etapas de absorción y del grado de contacto que logremos alcanzar.

Campo de aplicación

Se está aplicando a emisiones ácidas, CO2, SH2, NOx, eliminación de compuestos orgánicos volátiles y olores, etc. Aplicando también actualmente a disolventes como diclorometano, propanol y benceno.

Ventajas

  • Admite concentraciones elevadas de disolvente y concentraciones pequeñas si el disolvente es bastante soluble en el líquido absorbente.

  • Es posible regenerar el disolvente a un costo bajo ó moderado.

  • Costes energéticos pequeños en comparación con otras tecnologías.

  • Posibilidad de equipos móviles

Inconvenientes

  • Dificultad en encontrar un absorbente eficaz con todos los compuestos de una mezcla gaseosa.

  • En las torres de burbujas, las variaciones de caudales influyen mucho sobre la eficacia y ésta es sensiblemente inferior que en otros equipos de absorción.

  • Equipos de considerable tamaño para conseguir altas eficacias.
Fecha de última modificación:  13/04/2016