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Depuración de emisiones

gaseosas ácidas de la

industria cerámica

15 de octubre de 2009

© ITC-AICE, 2009

Aspectos legales. Sistemas de depuración de compuestos ácidos

Índice

Aspectos legales

Sistemas de depuración de gases

Generalidades

Reactivos

Equipos de separación sólido-gas

Comparativa

Aspectos legales

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Aspectos legales. Estructura normativa en materia de emisiones

Instalaciones industriales

Instalaciones industriales no IPPC

Ley 34/2007

Decreto 833/75 Decreto 547/79 Orden 18/10/1976

Comunitat Valenciana: Decreto 127/2006

Instalaciones industriales IPPC

Directiva 96/61/CE

Ley 16/2002, Prevención y control integrados de la contaminación (IPPC)

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Instalaciones industriales IPPC. BREF: Fabricación de productos cerámicos

Generalidades

Sectores industriales incluidos en 3.5:

Baldosas cerámicas

Tejas y ladrillos

Refractarios

Vajilla y cerámica artística

Cerámicas técnicas

Sanitarios

Tubería de gres

El BREF se aprobó en agosto de 2007

3.5. Fabricación de productos cerámicos mediante horneado (en particular tejas, ladrillos,

azulejos, gres o porcelana) con una capacidad de producción superior a 75 t/d y/o una capacidad

de horneado de 4 m3 y de más de 300 kg/m3 de densidad de carga

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Instalaciones industriales IPPC. BREF: Fabricación de baldosas cerámicas

Etapa proceso/MTD

VLE-MTD

Contaminante (mg/Nm3)

Condiciones referencia: O2 =18%, base seca

Partículas HF HCl NOX SOX

General: FM 1-10

Atomización:

- FM

- Vía húmeda + ciclones

- Cogeneración

1-30

1-50

1-500

Secado: Buenas prácticas 1-20

Esmaltado: FM/laminar 1-10

Cocción: FM + adsorbente 1-5 1-5 1-30 1-2501-500

500-2000

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Emisiones calientes

mg/Nm3

Emisiones frías

mg/Nm3

Partículas

sólidas

<30

<50 [Atomizadores existentes, hasta 2015]<30

NOx (NO2)Proceso <250

Cogeneración <800

SOx (SO2) <200

HCl --

HF<10

<30 [Q<3000Nm3/h y Qm<0.1 kg/h]

Condiciones de

referencia

Oxígeno=18%

P=1 atm, T=273K, base seca

Instalaciones industriales IPPC. VLE Emisiones canalizadas: AAI-CV. Industria cerámica

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Sistemas de depuración de

emisiones

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Sistemas de depuración de emisiones gaseosas

Introducción

Los sistemas de depuración de contaminantes en fase gaseosa se

pueden realizar en:

Sistemas vía húmeda

Sistemas semi-húmedos o semi-secos

Sistemas vía seca

Los sistemas de depuración de contaminantes en fase gaseosa por

vía seca se desarrollan en dos etapas:

Reacción química del contaminante gaseoso para formar un producto sólido

Separación sólido-gas del producto de la reacción anterior de la corriente gaseosa

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Sistemas de depuración.

Reacciones químicas

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Reacciones químicas

La etapa química de la depuración se basa en reacciones de

neutralización ácido-base

Los reactivos más comunes son:

Carbonato cálcico: CaCO3

Hidróxido cálcico o cal apagada: Ca(OH)2

Bicarbonato sódico: NaHCO3

Carbonato sódico: Na2CO3

Mezclas de estos reactivos

Reactivos comerciales, basados en los anteriores con aditivos

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Reacciones químicas: carbonato cálcico

Reacciones de neutralización:

CaCO3 (s)+ 2 HF (g) → CaF2(s) + CO2 (g) + H2O (g)

CaCO3 (s) + 2 HCl (g) → CaCl2 (s) + CO2 (g) + H2O (g)

CaCO3 (s) + SO2 (g) → CaSO3 (s) + CO2 (g)

CaCO3 (s) + SO3 (g) → CaSO4 (s) + CO2 (g)

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Reacciones químicas: hidróxido cálcico


Ca(OH)2 (s)+ 2 HF (g) → CaF2(s) + 2H2O (g)

Ca(OH)2 (s) + 2 HCl (g) → CaCl2 (s) + 2H2O (g)

Ca(OH)2 (s) + SO2 (g) → CaSO3 (s) + H2O (g)

Ca(OH)2 (s) + SO3 (g) → CaSO4 (s) + H2O (g)

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Reacciones químicas: bicarbonato sódico. Proceso Neutrec

Reacción de descomposición:

2 NaHCO3 (s) → Na2CO3 (s)+ H2O + CO2 (g)

T= 120-175ºC

Na2CO3 activado de elevada superficie especifica: 4-5 m2/g


Na2CO3 (s)+ 2 HF (g) → 2 NaF(s) + H2O + CO2 (g)

Na2CO3 (s)+ 2 HCl (g) → 2 NaCl (s) + H2O + CO2 (g)

Na2CO3 (s)+ 2 SO2 (g) + 3/2 O2 → 2 NaSO4 (s) + CO2 (g)

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Reacciones químicas: bicarbonato sódico. Proceso NeutrecEjemplo: DTP del NaHCO3micronizado (D50=14 µm)

100

80

60

40

20

00.1 1 10 100 1000

0

5

10

15

20

Frecuencia (%)Volumen acumulado (%)

D (µm)

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0.0035

0.0030

0.0025

0.0020

0.0015

0.0010

0.0005

0.00000 5 10 15 20 25 30 35 40

HCl

HF

SO2

Tiempo (s)

Co

ncen

tració

n (

mo

l/m

3)

Ratio estequiométrico: 1.2


Reacciones químicas: bicarbonato sódico. Proceso Neutrec

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Sistemas de depuración.

Equipos de separación

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Sistema de separación gas-sólido

Precipitadores electrostáticos

Filtros de mangas

Filtros de lecho fijo

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Sistema de separación gas-sólido por cargas eléctricas

Precipitadores electrostáticos: funcionamiento

Etapas:

Dispersión del reactivo en el efluente gaseoso

Reacción entre el contaminante y el reactivo

Separación de las partículas del gas (tres etapas):

Cargar eléctricamente las partículas sólidas

Recoger las partículas sobre los electrodos

Descargar el polvo recogido sobre los electrodos

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Entrada de

los gases

a tratar

Campo 1Campo 2

Cámara

Salida del

gas

depurado

Electrodos

Electrodo de

descarga o emisión

Electrodo de

recogida o colector


Precipitadores electroestáticos

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Alimentación

de reactivo

Horno

Precipitador

electrostático

Salida de gases

Circulación humos

Polvo seco


Precipitadores electroestáticos

T > 400ºC

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Ejemplo de precipitador electrostático

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Separación G-S por filtración con reacción química

Filtros de mangas con prerrevestimiento

Etapas:

Dispersión del reactivo en el efluente gaseoso

Formación de una capa de reactivo sobre la superficie filtrante

Captura de los contaminante por reacción sólido-gas, formando como un sólido como

producto de la reacción

Descarga del sólido depositado sobre el medio filtrante

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Entrada de gases

Residuo seco

Salida de gases

Aire comprimido

Sistema de separación gas-sólido por filtración

Filtros de mangas

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Fibra

Principales marcas

Resistencia Hidrólisis

Resistencia a la tracción

T máx. continua (ºC)

Resistencia química

Ácidos fuertes

Base fuerte

DACRON DRALON T NOMEX TEFLON FIBERGLAS

VETROTEX

130-135 130-135 200-220 240-260

Poliester Acrílica Arammidica PTFE Polivinílica

Buena Discreta Baja Bajísima

280-300

Sistema de separación gas-sólido por filtración

Filtros de mangas: parámetros de diseño

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Filtro

de mangas

Sólido seco

Horno

monoestrato

Capa de

reactivo

P

Aire ambiente

T

Salida de

emergencia

Inyección

de reactivo

Gases de combustión

Cocción: filtro de mangas

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Sistemas de depuración

Sistema de lecho fijo de adsorción o filtros de cascada

Etapas:

El reactivo se introduce molturado o granulado (lecho poroso)

Los gases pasan a través del lecho

El contaminante reacciona en la superficie del reactivo

El adsorbente se puede regenerar activando la superficie

Descarga del adsorbente agotado

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Alimentación de reactivo

Horno

Lecho fijo

de

Adsorción

CaCO3

Salida de gases

Circulación humos

Residuo

Chimenea de emergencia

T< 400 °C



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Comparativa de sistemas de depuración

Rendimientos de depuración

Equipo Lecho fijo Lecho fijo F. mangas FM / PE

AdsorbenteCaCO3

granulado

CaCO3-mod

granulado

Ca(OH)2

micronizado

NaHCO3

micronizado

Rendimiento

(%)

HF <99 <99 <99 <99

SO2 <20 <85 <80 <99

SO3 <80 <85 <90 <99

HCl <50 <50 <85 <89

Partículas <99 <99 <99 <99

Ratio estequiométrico 2.5 2.5 2.0 1.2

Coste adsorbente (€/ton) 30-60 100 60-100 500

Fuente: BREF cerámica y elaboración propia

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Comparativa de sistemas de depuración. Equipos de separación

Filtros de lecho fijo

Menor complejidad mecánica

Menores costes de operación (mangas

y aire comprimido)

Sistemas de dos fases

Adsorbentes molturados o granulados

(obstrucción)

Filtros de mangas

Mayor oferta de proveedores

Tecnología más conocida

Más flexibilidad

(tejidos y adsorbentes)

Adsorbentes micronizados (mayor

rendimientos)

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Comparativa de sistemas de depuración. Reactivos

CaCO3 - Ca(OH)2

Mayor oferta de proveedores

Más económicos (por Kg)

Menos flexibles, aunque se pueden

usar mezclados

NaHCO3 - Sintéticos

Proveedores especializados

Mayor eficacia y menores ratios

estequiométricos

Más flexibilidad para buscar

soluciones

UNIÓN EUROPEAFondos Estructurales

I n v e r t i m o s e n s u F u t u r o

Gracias por su atención

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