Control de los óxidos de nitrógeno
ÍNDICE
1.- Introducción
2.- Control de focos de combustión móviles
3.- Control de focos fijos de emisión de contaminantes
Medición y Control de la Contaminación Ambiental
1.- PRINCIPALES ACTIVIDADES EMISORAS DE ÓXIDOS DE NITRÓGENO
Control de los óxidos de nitrógeno
1.- PRINCIPALES ACTIVIDADES EMISORAS DE CONTAMINANTES
A pesar de las ventajas de las acciones preventivas , en muchas ocasiones tendremos que recurrir a medidas correctoras, que suponen controlar y tratar los contaminantes una vez generados.
En todo caso, y cualquiera que sea el sistema que se emplee para tratar los gases, debemos de ser conscientes siempre de que concentrar y retener los contaminantes con equipos adecuados lleva implícito ciertos inconvenientes.
Control de los óxidos de nitrógeno
1.1.-INCONVENIENTES 1.- La transferencia de la contaminación de un medio a otro 2.- La producción de residuos sólidos y/o líquidos 3.- La posible contaminación de suelos y/o agua
4.- El incremento de contaminación originado por el consumo de recursos naturales y energía por los equipos depuradores Además siempre tendrán que atenderse tres problemas que incrementan la dificultad:
- La recogida de los gases - Su enfriamiento - Su tratamiento
Control de los óxidos de nitrógeno
1.1.- INCONVENIENTES - Para diseñar adecuadamente un sistema de control no es suficiente con conocer las soluciones tecnológicas existentes. En cada caso es preciso un conocimiento profundo del proceso productivo, lo que implica evaluar todos lo parámetros que le atañen: - Contaminantes generados - Concentración - Caudales -Temperaturas - Humedades - Presión - Densidad….
Control de los óxidos de nitrógeno
1.1.- INCONVENIENTES - La implantación correcta de un sistema de gestión de contaminación atmosférica es complejo. - Es preciso considerar y analizar numerosas variables, tanto del propio proceso como del medio al que esos agentes van a ser expulsados. - Por tanto, en casa situación será preciso realizar un estudio profundo y particularizado del problema a resolver.
Control de los óxidos de nitrógeno
Control
Focos de Combustión Móviles
Focos Fijos de Emisión
Mejora de la reacción de combustión
CO e HCs
Sist. de reactores de escape térmicos o catalíticos
Óxidos de Nitrógeno
Empleo de combustibles alternativos
Óxidos de Azufre
Partículas
Medición y Control de la Contaminación Ambiental
2.- CONTROL DE FOCOS DE COMBUSTIÓN MÓVILES 2.1.- Mejora de la reacción de combustión - La combustión incompleta del carburante puede ser ocasionada por una aportación insuficiente de O2 o bien por una mezcla defectuosa aire- combustible en la zona de reacción.
Medición y Control de la Contaminación Ambiental
2.-CONTROL DE FOCOS DE COMBUSTIÓN MÓVILES 2.2.- Sistemas de reactores de escape térmicos o catalíticos
- Los reactores de escape térmicos se basan en realidad en una combustión en dos etapas: Etapa 1 Combustión con bajo aporte de aire. Por tanto, producción baja de NOx y emisión de CO y HCs inquemados. Etapa 2 Estos gases se hacen pasar por una cámara de postcombustión, en la que con un nuevo aporte de aire en cantidad suficiente, se completa el proceso de combustión a T< 815ºC oxidándose el CO y los HCs hasta CO2.
- Se consigue una tasa baja de formación de NOx porque estos óxidos se producen a T>1300ºC.
Medición y Control de la Contaminación Ambiental
-Se reduce la concentración de NOx -Sistema económico - Mayor tamaño de la cámara de combustión -Combustión incompleta de (HCs y CO)
Medición y Control de la Contaminación Ambiental
2.- CONTROL DE FOCOS DE COMBUSTIÓN MÓVILES 2.2.- Sistemas de reactores de escape catalíticos
- La acción actualmente extendida en lo que se refiere al control de las emisiones producidas por vehículos de motor es la aplicación de los reactores de escape catalíticos.
- Consiste en hacer pasar los gases procedentes de la combustión a través de un lecho catalítico. - Como catalizadores de las reacciones de oxidación se emplean metales del tipo Pt o Pd, como catalizadores reductores es frecuente utilizar el rutenio
Medición y Control de la Contaminación Ambiental
2.- CONTROL DE FOCOS DE COMBUSTIÓN MÓVILES 2.2.- Sistemas de reactores de escape catalíticos
Los motores provistos de un catalizador trabajan siempre con mezcla estequiometria perfecta. Catálisis
Gases (CO-HC) Gases (NOx)
Oxidación Catálisis Reducción
CO2 + H2O N2
Medición y Control de la Contaminación Ambiental
2.-CONTROL DE FOCOS DE COMBUSTIÓN MÓVILES 2.3.- Empleo de combustibles alternativos - Se han barajado el uso de biocombustibles tales como el metanol y/o metano, cuya combustión total es más fácil, al ser hidrocarburos ligeros, o el empleo de hidrógeno.
- El metano y el hidrogeno al ser únicamente licuables a temperaturas muy bajas, presentan problemas de almacenamiento
Medición y Control de la Contaminación Ambiental
3.- CONTROL DE FOCOS FIJOS DE EMISIÓN Métodos de absorción - Se basan en retención de contaminantes de la corriente emitida mediante su absorción por un absorbente húmedo o una disolución que circula en contracorriente con el gas. Entre los tipos de absorbedores más comunes se encuentran: - torres de relleno - torres de platos - absorbedores de dispersión hidráulica o mecánica - lechos fluidificados
Medición y Control de la Contaminación Ambiental
3.- CONTROL DE FOCOS FIJOS DE EMISIÓN DE CONTAMINANTES Métodos de adsorción - Se basan en la retención de gases sobre sólidos por fenómenos de tipo superficial. - Los agentes más comúnmente empleados como adsorbedores son el carbón activo, la alúmina activa, el silicagel, la bauxita, la tierra de Fuller, la dolomita, óxido de magnesio…
- Los adsorbedores , suelen ser de contacto, bien sea por etapas o en continuo y los de lecho (fijo o móvil)
Medición y Control de la Contaminación Ambiental
3.-CONTROL DE EMISIÓN DE ÓXIDOS DE NITRÓGENO
- Para minimizar las emisiones: 1.- Controlar las combustión 2.- Proceder a su eliminación de los gases de combustión antes de que se emitan a la atmósfera. - La cantidad de NOx que pueden formarse en un proceso de combustión viene condicionada por la temperatura, el tiempo de residencia, la concentración de las especies y el grado de mezclado aire-combustible.
Medición y Control de la Contaminación Ambiental
CONTROL DE COMBUSTIÓN - La Decisión del Consejo Europeo 93/361/CEE de 1 de marzo (DOCE 149 de 21/6/93) recomienda actuar en los siguientes sentidos: 1.- Disminución de la temperatura de precalentamiento del aire 2.- Realizar las combustiones con muy poco exceso de aire 3.- Modificación de los quemadores 4.- Recirculación de los gases de combustión 5.- Realización de una combustión por etapas
Medición y Control de la Contaminación Ambiental
ELIMNACIÓN DE LOS GASES PRODUCIDOS - Principal problema el enorme volumen de gas a tratar Una planta generadora de energía de 1.000 MW libera en torno a 4,5 toneladas de NOx Desnitrificación por vía seca - Reducción catalítica no selectiva - Reducción catalítica selectiva - Reducción no catalítica - Irradiación con haces de electrones Desnitrificación de gases por vía seca o húmeda - Absorción directa - Absorción empleando agentes complejantes - Absorción con soluciones alcalinas acuosas
Medición y Control de la Contaminación Ambiental
DESNITRIFICACIÓN DE GASES POR VÍA SECA Reducción catalítica no selectiva - Se utilizan como agentes reductores el CO, H2 también HCs y CH4 . Los catalizadores que dan mejores resultados son los del grupo del platino.
CH4 + 4 NO2 CH4 + 4 NO
4NO + CO2 + 2H2O 2N2 + CO2 + 2H2O
- La presencia de O2 en los gases de emisión incrementará el consumo del agente reductor:
CH4 + 2 O2 CO2 + 2H2O - Se consiguen reducciones del 20-60%
Medición y Control de la Contaminación Ambiental
DESNITRIFICACIÓN DE GASES POR VÍA SECA Reducción catalítica selectiva
- Utiliza amoniaco como agente reductor. 4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O 6NO2 + 8NH3 7N2 + 12H2O - El O2 en los gases de combustión no constituye ningún problema, al contrario activa el proceso.
- Pueden obtenerse rendimientos 80-90% empleando catalizadores como el aluminio o el dióxido de titanio
Medición y Control de la Contaminación Ambiental
DESNITRIFICACIÓN DE GASES POR VÍA SECA Reducción no catalítica - Se inyecta un agente reductor, que pude ser amoniaco o urea, directamente en la zona alta de temperatura (850-100ºC).
- Pueden conseguirse eficiencias del orden del 50% con gastos de explotación bajos o en torno al 80% con relaciones estequiométricas superiores a 2.
Incineración con haces de electrones - La irradiación de los gases de combustión con un haz electrónico, y la adición de NH3 como reactivo, conduce a la transformación de los óxidos de nitrógeno en nitrato amónico. Permite actuar con temperaturas de reacción más bajas.
Medición y Control de la Contaminación Ambiental
Desnitrificación por vía húmeda - Presenta el inconveniente de trasladar el problema de contaminación a los afluentes acuosos, aumentado la concentración de nitratos, nitritos, o en su caso sulfatos, y/o sólidos en suspensión, procedentes de dichas sales. - Se basan el la absorción del NOx por soluciones alcalinas:
- Absorción directa - Absorción empleando agentes complejantes - Adsorción con soluciones alcalinas acuosas