ES2207928T3 - Procedimiento y dispositivo para la mezcla intensiva de reactivos. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para la mezcla intensiva de reactivos.Info
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Abstract
Sistema de limpieza de gases de escape. Para introducir un medio de reacción dentro de un canal que contiene un flujo de otro medio de reacción, se alimenta dentro del canal a través de un número de aberturas esparcidas a lo largo de la longitud del canal. El primer medio en el canal se arremolina en los puntos donde se alimenta el otro medio, para proporcionar una intensa acción de mezcla entre ello directamente en los puntos donde llegan juntos. El flujo de gas en el canal, que contiene materia peligrosa, se arremolina en los puntos donde se introduce el agente de reducción para una intensa acción de mezcla en estos puntos. Se desarrolla una subpresión en los untos donde al menos un medio de reacción adicional es alimentado dentro del primer medio de reacción, para hace que le primer medio se arremoline y proporcionar una intensa acción de mezcla con el segundo de reacción dentro de él. Una reivindicación independiente se refiere a un conjunto con aberturas de chorro dentro del canal (1)para le flujo del primer medio, con al menos una placa de batido. En la trayectoria de flujo del tercer medio. El sistema tiene un catalizador (3) en la dirección de flujo C. Las características preferidas: Las aberturas de chorro están en los extremos libres de las secciones de tubo, y las placas de batido están fijadas a las secciones de tubo. Un número de tubos (2), a través del canal, distribuye el segundo medio de reacción, con al menos una abertura de chorro al extremo del cada uno. Las placas de batido están enfrente de las entradas l segundo medio. Las secciones de tubo forman un ángulo de 30-60º con la línea longitudinal del canal (1), y preferentemente 45 grados. Las placas de batido se extienden formando ángulos rectos con las secciones de tubo. Las placas de batido se extienden sobre al menos un 10% del canal (1) a través de la sección para el gas de escape. Un número de canales de rejillas (21, 22) en el canal (1) alimentan al menos un segundo medio de reacción a través de susaberturas de chorro de proyección con las placas de batido.
Description
Procedimiento y dispositivo para la mezcla
intensiva de reactivos.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para introducir, al menos, un segundo reactivo en, al
menos, un primer reactivo que circula en un canal y para mezclar de
forma intensiva los reactivos entre sí, en el que, al menos, un
segundo reactivo se introduce en, al menos, un primer reactivo, en
diversos puntos distribuidos en una sección transversal del canal de
circulación y, al menos, un primer reactivo genera turbulencias en
las zonas de introducción de, al menos, un segundo reactivo,
mediante lo cual tiene lugar una mezcla intensiva de los
reactivos.
La presente invención se refiere, en particular,
a un procedimiento para eliminar las sustancias nocivas contenidas
en los gases de escape que se generan al quemar combustibles fósiles
o al quemar residuos, en particular, óxido de nitrógeno, mediante
reducción con el uso de un catalizador, en el que se introduce, al
menos, un reductor en los gases de escape, que se mezcla con los
gases de escape y los gases de escape que contienen los reductores
se conducen a través del catalizador, mediante lo cual los gases de
escape, que contienen sustancias nocivas, se transforman en gases
neutros para el medio ambiente, y los gases de escape, que contienen
sustancias nocivas, generan turbulencias en las zonas de
introducción del reactivo, mediante lo cual se consigue una mezcla
intensiva de los gases de escape con el reductor.
La presente invención se refiere, además, a un
dispositivo para la realización de este procedimiento.
En la técnica de procedimiento químico existe, a
menudo, la necesidad de introducir, al menos, un segundo reactivo
en, al menos, un primer reactivo en circulación, y que ambos
reactivos se mezclen entre sí de forma intensiva en un breve
recorrido. Esta necesidad existe, por ejemplo, al quemar
combustibles fósiles, como carbón, gas, aceite, así como al quemar
residuos, en el que se generan sustancias nocivas, en particular,
óxido de nitrógeno, que deben eliminarse de los gases de escape.
Para ello, se conoce la introducción de un medio reductor en el gas
de escape, y la conducción del gas de escape mezclado de forma
intensiva con el reductor a través de un catalizador, con lo cual
las sustancias nocivas se transforman en gases neutros para el medio
ambiente. Estas reacciones tienen lugar a temperaturas de
aproximadamente 150ºC hasta aproximadamente 450ºC.
A través de este procedimiento pueden
transformarse, por ejemplo, NO y NO_{2}, mediante la mezcla con
NH_{3}, en N_{2} y H_{2}O.
Para este principio, en la separación de NO_{2}
en un catalizador, son válidas las siguientes bases de reacción
cinética:
- Absorción de una molécula de amoníaco en forma de gas en una molécula de ácido vanádico;
- Formación de un complejo amonio-meta-vanadato;
- Reacción del complejo amonio-meta-vanadato con una molécula de óxido de nitrógeno;
- Desorción de los productos reactivos;
- Oxidación del catalizador en
su estado inicial activo con ayuda de oxígeno en el gas de
\hbox{escape},
Aquí se hace referencia a que el efecto de este
procedimiento depende en gran medida, por un lado, del grado de
mezcla de las moléculas de amoníaco y óxido de nitrógeno y, por otro
lado, de su distribución homogénea en todo el flujo del gas de
escape.
Para corresponder a los requisitos de mezcla, y a
la distribución de un reductor en los gases de escape, se conoce la
configuración del canal de escape de gas con lanzas que se
introducen en éste, que están equipadas con multitud de inyectores,
en el que las lanzas de inyectores individuales pueden ser
alimentadas individualmente. Al mismo tiempo existe, sin embargo,
además, la necesidad de prever una gran distancia suficiente entre
los puntos de entrada del reactivo en los gases de escape y el
catalizador, para conseguir así la buena mezcla necesaria de los
reactivos entre sí. Para ello, cuanto mayor es la distancia entre la
entrada del reactivo y el catalizador, mayor es el grado de
mezcla.
Para mejorar más el grado de mezcla, se conoce
además, la previsión en el canal de gas de escape de instalaciones
de mezclado estáticas como, por ejemplo, desviadores para desviar el
gas de escape mezclado con reductores, o disponer instalaciones de
calentamiento. Estas medidas conocidas, sin embargo, son
desventajosas ya que, por un lado, condicionan un coste adicional y,
por otro, requieren espacio adicional.
Del documento WO 97/01387 se conoce, además, la
concesión al primer reactivo de un flujo torsionado, en el que se
introduce el segundo reactivo. Procedimientos y dispositivos
similares se conocen, también, de los documentos DE 3335543 A1 y
US-A-4756890.
A través de estos procedimientos y dispositivos
se consigue una buena mezcla de los reactivos debido al flujo
turbulento.
Partiendo de este estado de la técnica, la
presente invención se basa en el objetivo de encontrar medidas, a
través de las cuales, de forma sencilla, se consiga una mezcla mucho
más intensiva de los reactivos entre sí.
Esto se alcanza, según la invención, de forma que
en, al menos, un primer reactivo se genera una depresión mediante
desviadores que se introducen de forma transversal a su dirección de
circulación, a través de lo cual se consigue su turbulencia.
En particular, la presente invención se basa en
el objetivo de crear un procedimiento de limpieza de los gases de
escape que se generan al quemar materiales, a través del cual, el
gasto en instalaciones adicionales puede mantenerse lo menor posible
y, se garantiza una mezcla tan intensiva de los reactivos con los
gases de escape, que los gases de escape pueden conducirse
inmediatamente a través del catalizador, sin que, de este modo, se
perjudique el efecto en la reducción.
Esto se alcanza, según la invención, mediante la
generación de una depresión en los gases de escape, a través de
desviadores que se introducen de forma transversal a su dirección de
circulación, mediante los cuales se consigue su turbulencia.
Además este objetivo se alcanza, según la
invención, mediante el dispositivo según la reivindicación 3.
Variantes ventajosas de la invención son objeto
de reivindicaciones dependientes.
Un dispositivo, según la invención, para llevar a
cabo este procedimiento contiene un canal para conducir, al menos,
un primer reactivo, en particular, de gases de escape que contienen
sustancias nocivas, con aberturas de inyectores que se encuentran
en el canal para introducir, al menos, un segundo reactivo en, al
menos, un primer reactivo, y con un catalizador que se encuentra
detrás en la dirección de circulación de los reactivos, a través del
cual se consigue una reacción de los reactivos, en particular, una
reducción de las sustancias nocivas contenidas en los gases de
escape, en el que, según la invención, a los inyectores se disponen
desviadores que se introducen transversalmente para introducir, al
menos, un segundo reactivo en, al menos, un primer reactivo.
Preferiblemente, las aberturas de los inyectores están dispuestas en
la zona de los extremos libres de las piezas tubulares para la
introducción de, al menos, un segundo reactivo en el que los
desviadores están fijados a las piezas tubulares.
Según otras características preferentes, se
preveen en una forma conocida diversos tubos en el canal orientados
de forma transversal al canal para la conducción de, al menos, un
segundo reactivo, de los cuales parten piezas tubulares, cuyos
extremos libres están configurados con, al menos, una abertura de
inyección, y cada pieza tubular está configurada en la zona de, al
menos, una abertura de inyección con un desviador que parte de forma
transversal, en el que los desviadores se encuentran en la dirección
de circulación de, al menos, un primer reactivo delante de, al
menos, una abertura de inyección. Al mismo tiempo, las piezas
tubulares incluyen un ángulo de aproximadamente 30º hasta
aproximadamente 60º, en dirección longitudinal del canal, y los
desviadores pueden partir de las piezas tubulares en ángulo
recto.
Según otras características preferentes, los
desviadores se extienden sobre al menos una zona del 10% de la
sección transversal del canal de circulación para, al menos, un
primer reactivo. Además, las conducciones, configuradas en forma de
rejilla, pueden introducirse en el canal para la conducción de, al
menos, un segundo reactivo, de los cuales, parten las piezas
tubulares configuradas con las aberturas de inyección y los
desviadores.
El contenido de la invención se explica en
detalle mediante el ejemplo de realización representado en el
dibujo. Se muestran:
Fig.1 un canal de gas de escape en representación
esquemática.
Fig.2 este canal de gas de escape en sección
según la línea A-A de la fig. 1 y
Fig. 3 el detalle B de la fig. 1 en ampliación
respecto a la fig.1.
Como se desprende de las fig. 1 y 2, se prevé un
canal 1, en el cual se introducen los gases de escape de la
combustión de combustibles fósiles o residuos procedentes de una
zona de combustión, y que circula estos gases de escape en la
dirección de la flecha C. Puesto que estos gases de escape contienen
multitud de sustancias nocivas, en particular, óxido de nitrógeno,
deben someterse a una limpieza. Los gases que circulan en el canal
presentan una temperatura de 150ºC a 450ºC.
En el canal 1 se introducen diversas conducciones
2, a las cuales se unen tubos de distribución 21, de los cuales
parten segundos tubos de distribución 22. Como se desprende de la
fig. 3, de los tubos de distribución 22 parten piezas tubulares 23,
cuyos extremos libres están configurados como aberturas de inyección
24. Desde las aberturas de inyección 24 se introducen, mediante los
tubos de distribución 21 y 22, reactivos dirigidos a los gases de
escape que circulan a través del canal 1. Además, en las piezas
tubulares 23 se fijan desviadores 25, que parten de forma
transversal delante de las aberturas de inyección, visto en la
dirección de circulación C.
De este modo, que los desviadores están
orientados de forma transversal a la circulación C de los gases de
escape, éstos crean una zona en el lado alejado de la dirección de
circulación, en la que se genera una depresión. Así, en la zona de
entrada del reductor en el flujo de gas de escape tiene lugar una
fuerte turbulencia de los gases de escape, mediante la cual, éstos
se mezclan de forma intensiva con el reductor. Puesto que, de este
modo, los gases de escape se mezclan de forma óptima con el
reductor, éstos pueden conducirse directamente a través de un
catalizador 3. Dado que las sustancias nocivas se transforman en
gases neutros para el medio ambiente en un catalizador 3, estos
gases de escape pueden liberarse a la atmósfera mediante una
chimenea 4 prevista a continuación.
De este modo, se crea un procedimiento y un
dispositivo con los cuales se consigue una mezcla óptima de los
reactivos, sin que para ello deban preverse instalaciones
adicionales de mezclado, y en los cuales el recorrido de mezclado
puede ser muy breve, sin que, con ello, se perjudique la efectividad
de la reacción deseada.
En particular, se crea un procedimiento y un
dispositivo, con los cuales se consigue una limpieza óptima de los
gases de escape, sin que para ello deban preverse instalaciones de
mezclado adicionales en el canal de gas de escape, y en los cuales
el catalizador puede disponerse muy cerca de las aberturas de
inyección para introducir el reductor, sin que, con ello, se
perjudique la efectividad de la limpieza.
Claims (8)
1. Procedimiento para introducir, al menos, un
segundo reactivo en, al menos, un primer reactivo que circula en un
canal (1) y para mezclar de forma intensiva los reactivos entre sí,
en el que, al menos, un segundo reactivo se introduce en, al menos,
un primer reactivo, en diversos puntos distribuidos a lo largo de
una sección del canal (1) de circulación y, al menos, un primer
reactivo genera turbulencias en las zonas de introducción de, al
menos, un segundo reactivo, mediante lo cual tiene lugar una mezcla
intensiva de los reactivos entre sí, caracterizado porque se
genera una depresión en el, al menos, un primer reactivo mediante
los desviadores (25), que se introducen de forma transversal a la
dirección de circulación (C), mediante lo cual se consigue su
turbulencia.
2. Procedimiento según la reivindicación 1 para
eliminar las sustancias nocivas, especialmente, óxido de nitrógeno,
contenidas en los gases de escape que se generan al quemar
combustibles fósiles o al quemar residuos, mediante reducción usando
un catalizador (3), en el que, se introduce, al menos, un reductor
en los gases de escape, que se mezcla con los gases de escape y,
además, se conducen los gases de escape que contienen el reductor a
través de un catalizador, mediante lo cual, las sustancias nocivas
se transforman en gases neutros para el medio ambiente, en el que
los gases de escape que contienen sustancias nocivas generan
turbulencias en la zona de introducción del reductor, mediante lo
cual se consigue una mezcla intensiva de los gases de escape con el
reductor, caracterizado porque en los gases de escape se
genera una depresión mediante los desviadores (25), que se
introducen en éstos de forma transversal a su dirección de
circulación (C), a través de lo cual tiene lugar la turbulencia.
3. Dispositivo para la realización del
procedimiento según una de las reivindicaciones 1 y 2, con un canal
(1) para conducir, al menos, un reactivo que fluye, en particular,
gases de escape que contienen sustancias nocivas, con aberturas de
inyección (24) que se encuentran en el canal (1) para introducir, al
menos, un segundo reactivo en, al menos, un primer reactivo, en
particular, para introducir reductores en los gases de escape, y con
un catalizador (3) que se encuentra detrás en la dirección de
circulación (C) de los reactivos, a través del cual se consigue una
reacción del medio, en particular, una reducción de las sustancias
nocivas contenidas en los gases de escape, caracterizado
porque, en las aberturas de inyección (24) están dispuestos
desviadores (25) que se introducen transversalmente, para introducir
al menos un segundo reactivo en el flujo de, al menos, un primer
reactivo.
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque las aberturas de inyección están
dispuestas en la zona de los extremos libres de las piezas tubulares
(23) para la introducción de, al menos, un segundo reactivo, en el
que los desviadores (25) se fijan a las piezas tubulares (23).
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
3 y 4 caracterizado porque, en la forma conocida en el canal
están previstos diversos tubos (2) orientados de forma trasversal al
canal para la conducción de, al menos, un segundo reactivo, de los
cuales parten piezas tubulares (23), cuyos extremos libres están
configurados con, al menos, una abertura de inyección (24) y porque
cada pieza tubular (23) en la zona de, al menos, una abertura de
inyección (24) está configurada con un desviador (25), que parte de
forma transversal, en el que los desviadores (25) se encuentran en
la dirección de circulación (C) de, al menos, un primer reactivo
delante de, al menos, una abertura de inyección (24).
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
4 y 5, caracterizado porque las piezas tubulares (23) en la
dirección longitudinal del canal (1) incluyen un ángulo de
aproximadamente 30º hasta aproximadamente 60º, preferiblemente de
45º, y los desviadores (25) parten de las piezas tubulares (23) en
ángulo recto.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
3 a 6, caracterizado porque los desviadores (25) se extienden
en al menos una zona del 10% de la sección transversal del canal de
circulación (1) para, al menos, un primer reactivo, en particular,
de los gases de escape.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
3 a 7, caracterizado porque en el canal (1) se introducen
conducciones (21,22) configuradas en forma de rejilla para la
conducción de, al menos, un segundo reactivo, de las cuales parten
piezas tubulares (23), configuradas con aberturas de inyección (24)
y desviadores (25).
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