ES2300632T3 - Procedimiento para la eliminacion de so2 de gases de escape por reaccion con h202. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para eliminar SO 2 en gases de escape que tienen una temperatura de 30 a 150ºC y que contienen de 0,001 a 1% en volumen de SO2, en el que el SO2 es oxidado a H2SO4 sin usar una torre de absorción, pulverizando una solución acuosa de H2O2 en el gas de escape aguas arriba de un filtro de aerosol que elimina el ácido sulfúrico producido del gas de escape.

Description

Procedimiento para la eliminación de SO_{2} de gases de escape por reacción con H_{2}O_{2}.

La presente invención se refiere a un procedimiento para eliminar SO_{2} de gases de escape por reacción con H_{2}O_{2}.

Hace más de 30 años que se sabe que el SO_{2}, como se describe en la publicación 2164e de Lurgi/Südchemie AG, de agosto de 1989, puede ser eliminado de gases de escape poniendo en contacto el gas de escape en una torre de absorción con una solución en circulación de ácido sulfúrico diluido que contiene H_{2}O_{2}, con lo que el SO_{2} se disuelve y se oxida a H_{2}SO_{4} en la solución. La solución en circulación contiene típicamente 30 a 60% de H_{2}SO_{4} y 0,1 a 0,5% de H_{2}O_{2}. La absorción se lleva a cabo típicamente a una temperatura de la solución en circulación de 50 a 80ºC. El H_{2}O_{2} se añade como solución acuosa concentrada de H_{2}O_{2} al ácido en circulación o bien se produce por electrólisis de una corriente secundaria del ácido en circulación. El ácido producido se extrae del ácido en circulación.

El proceso conocido requiere normalmente la instalación de un filtro de aerosol de baja velocidad aguas abajo de la torre de absorción para eliminar el aerosol de ácido sulfúrico (niebla ácida) para cumplir las regulaciones de emisión de niebla ácida que requieren menos de aproximadamente 5 ppm en moles de H_{2}SO_{4} en el gas de chimenea. La niebla ácida fina (aerosol) que puede estar presente en el gas de escape no se elimina eficazmente en la torre de absorción. La niebla ácida fina se forma también en la propia torre de absorción por la reacción entre el SO_{2} y el H_{2}O_{2} vaporizada desde el líquido absorbente.

Un inconveniente de los procesos conocidos es que requieren la instalación tanto de una torre de absorción como un filtro de niebla de baja velocidad.

En el procedimiento de acuerdo con la presente invención, el SO_{2} presente en los gases de escape se elimina por reacción con H_{2}O_{2} sin usar una torre de absorción, pulverizando una solución de H_{2}O_{2} en agua o ácido sulfúrico diluido en la corriente de gas de escape de un filtro de aerosol de baja velocidad o un precipitador electrostático húmedo (WESP, por sus siglas en inglés).

Una realización de la invención preferida se muestra en la Fig. 1. Una solución de 0,1-30% de H_{2}O_{2} en la línea 1 es pulverizada por las boquillas de pulverización 3 en una corriente de gas de escape en la línea 2, que contiene típicamente entre 100 y 1000 ppm de SO_{2} y que tiene una temperatura típicamente en el intervalo de 50 a 120ºC. Las boquillas se ponen en el conducto 4, de manera que la pulverización se distribuya uniformemente en la corriente de gas, aguas abajo del filtro de niebla 5 en el que se hace pasar el gas en paralelo a través de varias bujías 6 de baja velocidad. La distribución uniforme de las gotículas en el gas es deseable para el proceso, y la distribución más uniforme de las gotículas se consigue usando boquillas de atomización con aire que producen gotículas muy pequeñas. El H_{2}SO_{4} formado en el proceso se acumula en los elementos filtrantes o bujías, desde las cuales son drenadas a través de la línea 7. La mayor parte o toda la masa de las gotículas se evaporan antes de que el gas entre en las bujías filtrantes, con lo que la mayor parte del H_{2}O_{2} se evapora y reacciona en la fase gaseosa bajo la formación de un aerosol de ácido sulfúrico. Sin embargo, no es necesario que las gotículas se evaporen completamente antes de que el gas entre en los elementos filtrantes. La reacción entre el SO_{2} y el H_{2}O_{2} se completará y el equilibrio térmico se establecerá en los elementos filtrantes de niebla sin que disminuya la eficacia de la eliminación del SO_{2}.

Así, la inyección de la solución acuosa de H_{2}O_{2} sirve para dos fines.

En primer lugar, añade al gas de escape la cantidad de H_{2}O_{2} que se requiere para alcanzar la conversión deseada de SO_{2} en H_{2}SO_{4} por la reacción

H_{2}O_{2} + SO_{2} \rightarrow H_{2}SO_{4}

La mayor parte de la conversión tiene lugar por reacción en la fase gaseosa entre el SO_{2} y el H_{2}O_{2} vaporizada, bajo formación de niebla ácida, o entre el SO_{2} y el H_{2}O_{2} disuelto en las gotículas. La reacción se completa en el filtro de aerosol en el que el resto del SO_{2} es absorbido y reacciona con el resto del H_{2}O_{2} contenido en el ácido sulfúrico que humedece el material de fibra.

En segundo lugar, el agua comprendida en la solución enfría el gas de escape en la línea 2 por evaporación de las gotículas, con lo que el gas de escape se enfría a la temperatura deseada de los elementos filtrantes o bujías, típicamente a una temperatura entre 50ºC y 70ºC. La concentración de SO_{4}H_{2} en el ácido producido será la concentración de equilibrio del SO_{4}H_{2} a la temperatura real y la presión parcial de H_{2}O en la fase gaseosa.

Hasta un 98% de eliminación de SO_{2} puede conseguirse para, típicamente, aproximadamente un 95% de utilización del H_{2}O_{2}.

Ejemplo

Una corriente de gas de escape a 1000 Nm^{3}/h a 100ºC contiene 200 ppm de SO_{2} + 10% de H_{2}O y tiene una temperatura de 100ºC. Se desea un 96% de eliminación de SO_{2}. El filtro de aerosol se diseña para una operación a un máximo de 70ºC. La operación a 67-70ºC se elige con el fin de conseguir la fuerza del ácido más alta posible y el más bajo contenido de H_{2}O_{2} remanente en el producto ácido.

El proceso se lleva a cabo como sigue: Se inyectan 15,7 kg/h de agua que contiene 2,0% en peso de H_{2}O_{2} en el gas de escape, con lo que el gas de escape se enfría a 65-70ºC en el equilibrio térmico. El filtro de niebla es de 75 mm de espesor y tiene un área de flujo de 2,5 m^{2}. El diámetro de las fibras es aproximadamente 8 \mum. Experimentos realizados bajo estas condiciones indican que aproximadamente el 96% del SO_{2} es eliminado produciéndose 1,7 kg/h de H_{2}SO_{4} al 50% con aproximadamente 500 ppm de H_{2}O_{2}. El gas tratado contiene menos de 2 ppm de H_{2}SO_{4} y el contenido de H_{2}O_{2} está por debajo del límite de detección.

Claims (3)

1. Un procedimiento para eliminar SO_{2} en gases de escape que tienen una temperatura de 30 a 150ºC y que contienen de 0,001 a 1% en volumen de SO_{2}, en el que el SO_{2} es oxidado a H_{2}SO_{4} sin usar una torre de absorción, pulverizando una solución acuosa de H_{2}O_{2} en el gas de escape aguas arriba de un filtro de aerosol que elimina el ácido sulfúrico producido del gas de escape.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1ª, en el que el gas de escape es enfriado por evaporación del agua comprendida en la solución que se pulveriza en el gas de escape aguas arriba del filtro.

3. Un procedimiento según la reivindicación 1ª, en el que se usa un separador electrostático húmedo en vez de un filtro de aerosol.