ES2235639B1 - Metodo y su correspondiente instalacion para la eliminacion de compuestos organicos volatiles mediante plasma de microondas. - Google Patents
Metodo y su correspondiente instalacion para la eliminacion de compuestos organicos volatiles mediante plasma de microondas.Info
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Abstract
Método y su correspondiente instalación para la eliminación de compuestos orgánicos volátiles mediante plasma de microondas. Dicho método se lleva a cabo mediante un sistema de inyección directa de dichos compuestos orgánicos volátiles en dicho plasma, que se realiza de forma axial y conjunta con el propio gas plasmógeno en el seno de una atmósfera circundante controlada que llena el interior del reactor en el cual tiene lugar el proceso. Dicha instalación comprende: un sistema de introducción de dichos compuestos orgánicos volátiles; un dispositivo generador de dicho plasma; un reactor; una bomba extractora de gases, y diversos elementos complementarios. Aplicación en el campo técnico del tratamiento y/o procesado de residuos industriales o de otros sectores.
Description
Método y su correspondiente instalación para la
eliminación de compuestos orgánicos volátiles mediante plasma de
microondas.
La presente invención se encuadra dentro del
campo técnico del tratamiento y/o procesado de residuos
contaminantes o potencialmente contaminantes provenientes de
diferentes industrias.
Más específicamente, la presente invención se
refiere a un método y su correspondiente instalación para la
eliminación de compuestos orgánicos volátiles mediante plasma de
microondas.
Los compuestos orgánicos volátiles (identificados
también a lo largo de la presente descripción como VOCs)
constituyen un ejemplo típico de contaminantes especialmente
comunes y peligrosos desde el punto de vista medioambiental y de
salud humana y animal.
Este tipo de compuestos, que incluyen
frecuentemente derivados halogenados, se encuentran en los residuos
líquidos y gaseosos procedentes, entre otras fuentes, de la
fabricación de una amplia diversidad de productos en los mas
variados sectores industriales (siliconas, neumáticos, pinturas,
colorantes, detergentes, materiales ignífugos, semiconductores,
etc.).
Es bien sabido que estos residuos terminan
pasando al aire, al agua y al suelo constituyendo un serio
problema ambiental [(1) A.R. MacKensi, R.M. Harrison, I. Colbeck,
C.N. Hewitt: Atmospheric Enviromental 25A (1991)
351-359].
Es bien sabido, que cada vez existe más
concienciación con respecto al problema que generan estos residuos
y lo cierto es que también de forma más seria e intensa se viene
actuado e investigando, cada vez más, para obtener nuevas
tecnologías destinadas a la destrucción de los mismos. Dichas
tecnologías están basadas, por ejemplo, en descomposición térmica,
técnicas de adsorción y absorción, condensación, oxidación
catalítica, destrucción fotocatalítica, biológica, etc. [(2) M.
Lee: Chemistry in Britain. 32 (1996)9; y (3)
Halogenated solvent cleaners. Emission control technologies and
cost analysis, Radiant Corporation, Noyes Data Corporation, Park
Ridge (1990)].
La destrucción térmica y la descomposición
química han sido técnicas muy utilizadas, pero estas técnicas
requieren un especial cuidado debido a la posible formación de
subproductos aún más tóxicos que los que se pretenden destruir,
además de necesitar costosas y sofisticadas instalaciones para su
gestión. Por otro lado, los métodos de catálisis y filtrado se
emplean mucho para purificar el aire de los espacios cerrados (por
ejemplo, las llamada "salas blancas") contaminados con dichos
productos volátiles.
Recientemente, han aparecido publicaciones
científicas que presentan a los plasmas de, gas como una
alternativa eficaz para el tratamiento de residuos [(4) T. Oda, T.
Takahashi, K. Tada; IEEE Transactions On Industry
Ápplications 35 (1999) 373-379].
Como es bien sabido, los plasmas de gas
constituyen un medio altamente energético constituido por átomos
neutros, electrones, iones, fotones y moléculas interactuando entre
sí.
Los plasmas se pueden clasificar en plasmas
térmicos y plasmas no térmicos, siendo un caso particular de los
plasmas no térmicos, los plasmas de microondas de tipo antorcha que
son plasmas producidos a presión atmosférica y sin necesidad de
confinamiento de la llama. Esto los hace más versátiles que otros
aplicadores de plasma en el ámbito del tratamiento de residuos,
pudiendo alcanzar la temperatura del gas valores de entre
1200ºC-3300ºC.
El interés cada vez mayor por preservar el
medioambiente hace que se estén desarrollando constantemente nuevos
dispositivos y métodos para la destrucción de productos peligrosos
y contaminantes. A este respecto, cabe citar las patentes WO
01/34245A1 y WO 01/30452A1 ambas de 2001 o la patente US006007781A,
1999 en cuyos sistemas no se utiliza plasma; y patentes
correspondientes a dispositivos de plasma diseñados para la
destrucción de diversos tipos de residuos entre las que pueden
señalarse las patentes US 20020050323A1 de 2002, FR2780235A1 de
1998, US005363781A de 1994, o las patentes correspondientes a
métodos de eliminación de residuos con plasma como los reflejados
en US 20020192030A1 y US006342446B1 ambas de 2002, o en patentes
más antiguas como US005270515A de 1993 y US005108718A de 1992.
Los presentes inventores han encaminado sus
esfuerzos investigadores en este campo técnico con el fin de
desarrollar un sistema para la eliminación de compuestos orgánicos
volátiles, el cual ha permitido concluir exitosamente la presente
invención.
Los objetos, pormenores, fines y ventajas de la
misma se exponen con todo detalle en los siguientes apartados de la
presente memoria descriptiva.
La presente invención, tal y como se indica en su
enunciado, se refiere a un método y su correspondiente instalación
para la eliminación de compuestos orgánicos volátiles mediante
plasma de microondas.
Más específicamente la presente invención se
refiere a un método de eliminación de compuestos orgánicos
volátiles (VOCs) mediante la utilización de un plasma de tipo
antorcha a presión atmosférica, excitado por energía de microondas,
acoplado a un reactor que permite mantener una atmósfera adecuada
en torno al plasma; estando caracterizado dicho método por el
sistema de inyección directa de dichos VOCs en dicho plasma, que se
realiza de forma axial y conjunta con el propio gas plasmógeno en
el seno de una atmósfera controlada que llena el interior de dicho
reactor.
Esencialmente, la instalación necesaria para
llevar a cabo el método de la presente invención está constituida
por los siguientes elementos: un sistema de introducción de dichos
compuestos orgánicos volátiles (líquidos o gaseosos en el plasma);
un dispositivo generador de plasma tipo antorcha a presión
atmosférica, excitado por energía de microondas y en el que la
introducción de gas se produzca de forma axial; un reactor
acoplable a dicho dispositivo generador de plasma; una bomba
extractora de gases del reactor, a cuya salida pueden acoplarse
opcionalmente uno o varios de entre los siguiente elementos: un
sistema de filtros, un sistema de plasma de menor consumo que la
antorcha, un sistema de monitorización para el análisis de las
diferentes fracciones gaseosas.
El método objeto de la invención, así como la
instalación para llevarlo a cabo, definidos en términos generales
en los párrafos anteriores, tienen como finalidad la eliminación de
compuestos orgánicos volátiles (VOCs) tanto gaseosos como líquidos
(incluyendo, entre otros, contaminantes tan debatidos como los
hidrocarburos halogenados y/o aromáticos) sin producir impactos
medioambientales negativos, con porcentajes de destrucción
superiores al 99,999% y eficacias de 3000 g/kW.h.
El sistema de eliminación de VOCs de la invención
constituye, entre otras, una ventajosa alternativa frente a las
técnicas actualmente empleadas para la purificación de atmósferas
contaminadas y para el tratamiento de residuos contaminantes de una
amplia diversidad de industrias que en la actualidad todavía no han
encontrado una solución satisfactoria.
En los párrafos siguientes se tratará de explicar
detalladamente la forma de llevar a cabo el método de eliminación
de VOCs de acuerdo con la presente invención, haciendo uso de las
figuras adjuntas, para ayudar a una mejor comprensión de la
misma.
misma.
Una de las características distintivas del método
de la presente invención y que tiene gran relevancia es la
utilización de una atmósfera de gas circundante en torno al plasma
en el interior del reactor.
La utilización de dicha atmósfera como entorno de
las reacciones de destrucción de los VOCs en el plasma es
claramente ventajosa, debido a que constituye un medio que permite
evitar la formación de compuestos no deseados, mejorar el
comportamiento y estabilidad del sistema acoplador de plasma y
aumentar el volumen efectivo de la zona de destrucción o, dicho de
otro modo, aumentar "el tamaño del propio plasma".
La elección de los gases circundantes destinados
a constituir dicha atmósfera depende fundamentalmente de los
subproductos de reacción esperables en la destrucción de los VOCs
en cada caso. Así, por ejemplo, una atmósfera pobre en nitrógeno y
oxígeno evitará la formación de óxidos de nitrógeno indeseables,
pero no será adecuada para el caso que se precise la oxidación de
ciertos elementos de desecho.
En general, los gases nobles se utilizan como
gases circundantes por excelencia, ya que al ser inertes no
participan en la formación de nuevas moléculas con los componentes
resultantes de la descomposición. En algunos casos, es interesante
introducir una pequeña cantidad de oxígeno molecular en la
atmósfera circundante, para conseguir la oxidación de ciertos
subproductos.
De acuerdo con lo anterior, los gases
circundantes se seleccionan en función de los VOCs que se vayan a
tratar, entre gases inertes, neutros, oxidantes o mixtos, con
vistas a optimizar el proceso de destrucción de los mismos.
La introducción del gas circundante en el reactor
se realiza desde el exterior a través de orificios diseñados a tal
efecto y de forma continua para mantener una proporción constante
de gases en el interior del mismo. En cualquier caso, el flujo de
entrada de gas circundante no debe exceder del 10% del flujo de gas
plasmógeno (al cual se hará referencia más adelante), pues de lo
contrario se perturbaría innecesariamente la adecuada evolución del
plasma en el interior del reactor.
En la Figura 1 (particularizada para argón como
gas plasmógeno) se ilustra la dinámica de fluidos producida a la
entrada del gas circundante en el reactor, introducido a través de
la guía de ondas. Por 1 se representa el excitador de plasma
alimentado axialmente, por 2 se representa el reactor, por 3 se
representa la llama de plasma y por 4 se representa la atmósfera
gaseosa introducida que circunda el plasma.
Otra de las características distintivas del
método de la presente invención e igualmente de gran relevancia es
el sistema de inyección de dichos VOCs en dicho plasma efectuada de
forma axial y conjunta con el propio gas plasmógeno en el seno de
dicha atmósfera gaseosa 4.
Pueden emplearse diversos gases plasmógenos, pero
quizás el más preferido sea el argón para la mayoría de las
aplicaciones debido a su relativamente bajo potencial de
ionización, lo que repercute en una mayor estabilidad y un mayor
volumen de plasma. Estas características le hacen adecuado para la
destrucción de una amplia variedad de VOCs.
No obstante, también pueden utilizarse gases con
un potencial de ionización mas elevado cuando la aplicación
concreta así lo requiere. Así por ejemplo, el helio que tiene un
potencial de ionización más alto que el argón es útil para la
destrucción de residuos que requieran más energía, como es el caso
de la acetona, entre otros.
Otro ejemplo de gas plasmógeno lo constituye el
aire, el cual suele emplearse en los casos de bombeo directo de una
atmósfera contaminada. En estos casos, hay que tener presente que
el aire tiene carácter oxidante por lo que se pueden producir
durante el proceso óxidos no deseados que posteriormente habría que
eliminar. Asimismo, es recomendable añadir al aire contaminado algo
de argón para aumentar la capacidad destructiva del plasma
formado.
Es en este punto donde adquiere especial
relevancia la instalación diseñada por el solicitante para la
puesta en práctica del método de la presente invención. En si
mismos, los elementos constitutivos de la misma no revisten
características novedosas.
De hecho, el dispositivo generador de plasma de
tipo antorcha puede ser cualquier dispositivo generador de plasma
tipo antorcha conocido. Por ejemplo, puede emplearse cualquier
dispositivo escogido entre los de invención más reciente (por
ejemplo, PCT WO 03/005780 de 2003) o un dispositivo clásico
tradicional (por ejemplo, el conocido como T.I.A. [abreviatura de
Torche à Injection Axiale (5) M. Moisan, G. Sauvè, Z.Zakrzewski, J.
Hubert: Plasma Sources Sci. Technol. 3 (1994)
584].
Por su parte, el reactor empleado en dicha
instalación es el reactor de la Patente Española P200201328, dada
su especial versatilidad para este tipo de aplicaciones. El diseño
del mismo permite aislar la llama de plasma del aire exterior, lo
que hace posible mantener una atmósfera controlada en la que el
plasma se expanda adecuadamente. Su diseño también facilita el
análisis de los gases de salida.
Otros elementos como bombas, filtros,
conducciones, sistemas de monitorización de gases, etc. son
igualmente conocidos.
Sin embargo, de la explicación detallada que
sigue más adelante podrá comprobarse como la combinación adecuada
de todos estos elementos conocidos ha permitido conseguir unos
objetivos que no se habían podido alcanzar hasta el desarrollo de
la presente invención, siendo dicho objetivo la destrucción y
eliminación de VOCs mediante plasma de microonadas con elevada
rentabilidad y eficiencia energética (superior a 3000 g/kW.h con un
bajo consumo del orden de 300 W). Esta elevada rentabilidad es
consecuencia del hecho experimental de que el porcentaje de
destrucción de estos compuestos en un plasma mejora al aumentar la
concentración de residuo en el gas plasmógeno [(6) T. Yamamoto and
Futamura: Combut. Sci. and Tech., 133 (1998) 117; (7)
B.M. Penetrante y col.; Plasma Sources Sci. Technol.
6 (1997) 251-259].
Pues bien, como se indicó anteriormente, una
característica distintiva del método de la presente invención es la
introducción de dicho gas plasmógeno junto con los VOCs, de forma
axial con respecto al dispositivo tipo antorcha. Las Figuras 2, 3 y
4 ilustran de forma esquemática los correspondientes mecanismos de
introducción. Así, la Figura 2 ilustra el mecanismo de introducción
de gases procedentes de atmósferas contaminadas, mezclándolo
previamente con una cierta cantidad de argón como gas plasmógeno.
Por su parte, la Figura 3 representa el mecanismo de introducción
de residuos líquidos mediante burbujeo de argón a su través y la
posterior disolución de la mezcla resultante con argón puro,
representando 1 el burbujeador y 2 las cabezas controladoras de
flujo másico. Y la Figura 4 muestra la posibilidad de colocar
varios burbujeadores en paralelo para aumentar la masa total del
residuo introducido el plasma por unidad de tiempo. En estas tres
Figuras se indican también los flujos, los caudales y la
potencia.
Por otra parte, dado que los dispositivos
generadores de plasma de tipo antorcha muestran un mejor
rendimiento cuando trabajan solo con gas para convertirlo en
plasma, si se desea eliminar una cierta cantidad de compuesto en
estado líquido es necesario hacer pasar el gas plasmógeno a través
de dicho líquido, de modo que al burbujearlo se sature de vapor y
arrastre consigo una cantidad considerable de líquido en forma de
vapor. Posteriormente se introduce esta mezcla en el plasma para
destruir el compuesto contaminante (véase referencia 1 en la Fig.
3). Si se desea, puede aumentarse la presión de vapor de saturación
calentando el recipiente a una temperatura que no exceda de
60ºC.
Es posible establecer un sistema de control
preciso de la concentración introducida en cada momento,
instalando un caudalímetro de masa a la entrada del burbujeador y
otro a la salida (véase referencia 2 en la Figura 3). Se considera
aconsejable un caudal de flujo de gas plasmógeno (argón, en el caso
concreto que se está comentando)de 0,2-0,5
L/min. Por encima de estos valores, la velocidad es tan alta que el
gas no sale completamente saturado de VOC y por debajo el proceso
se hace demasiado lento y poco rentable.
Si es preciso, pueden colocarse varios sistemas
en paralelo para trabajar con cantidades de residuos mayores
(véase Figura 4). Cada sistema tendrá su propio caudal de entrada
de gas plasmógeno elegido, y se unirán sus salidas a la entrada de
la antorcha. De este modo se aumenta la eficacia al poder destruir
mucha más masa de contaminante por unidad de tiempo.
Una vez que los VOCs han sido destruidos en el
interior del reactor, los compuestos resultantes se extraen del
mismo mediante una bomba de extracción rotatoria. Convenientemente,
dicha bomba debe tener un caudal regulable comprendido entre 5 y 30
L/min para conseguir evacuar todo el gas procedente de la
destrucción y de la atmósfera del reactor. (véase referencia 1,
Figura 5).
Como consecuencia del proceso de destrucción
experimentado en el plasma, los subproductos procedentes del VOC
podrían en si mismos constituir moléculas perjudiciales para el
medio ambiente o producirlas como consecuencia de interacciones
químicas entre ellos, produciéndose por ejemplo ozono, ácido
clorhídrico, CO_{2}, óxidos de nitrógeno, etc.
Para la eliminación de estos productos
indeseables del medio, es posible disponer una bomba extractora a
la salida del reactor junto con un sistema adecuado de filtros
(véase referencia 2, Figura 5) u otro sistema de plasma diferente
en serie (Figura 6). En este último caso, el dispositivo de plasma
es de menor potencia que la antorcha y está alimentado por los
gases de salida del reactor. Con ello, este plasma elimina los
posibles subproductos gaseosos que precisan menor energía, tiempo
de residencia en el plasma y temperatura para ser descompuestos.
Como ejemplo por excelencia de este sistema de plasma secundario
cabe mencionar el surfatrón. Es posible instalar también un
conjunto de ellos en paralelo (véase referencia 1, Figura 6).
Para asegurar la eliminación total de todos los
subproductos indeseables, es posible colocar al final de la
instalación un conjunto de filtros que retengan la moléculas que
hayan podido atravesar las barreras anteriormente mencionadas, por
ejemplo moléculas de cloro gaseoso (véase referencia 2, Figura
6).
Opcionalmente, la instalación de la presente
invención puede completarse con un sistema de monitorización para
el análisis y control de las emisiones gaseosas en las diferentes
fases del proceso, pero de forma muy especial al final del mismo
donde resultan especialmente adecuados los equipos de cromatografía
de gases y gases-masas.
Como es evidente, para el óptimo funcionamiento
del método de la presente invención debe utilizarse un flujo de
gas que produzca un máximo porcentaje de destrucción para una misma
potencia aplicada y una misma concentración de residuo, habiéndose
podido comprobar que dicho flujo de gas depende del diámetro
interno de la punta del acoplador (véase referencia 5 en la Figura
1), correspondiendo los mayores flujos a los diámetros mayores.
Esto es debido a que el porcentaje de destrucción del VOC depende
de la velocidad de salida del gas y a que esta velocidad es la
responsable directa del volumen efectivo del plasma y, por tanto,
de la destrucción por unidad de tiempo.
De acuerdo con lo anterior, es evidente que para
los fines de la presente invención, es primordial disponer de un
juego de puntas de diferentes diámetros internos, que sean
fácilmente intercambiables en función de las necesidades. Ello hace
necesario por su parte que el dispositivo de tipo antorcha, además
de tener que ser susceptible de adaptarse perfectamente al reactor
y de favorecer la introducción del gas circundante, posea la
capacidad de poder intercambiar la punta del acoplador.
Entre las posibles alternativas para dotar al
dispositivo de dicha capacidad para poder intercambiar las puntas
(referencia 5 en Figura 1), se ha considerado preferido diseñar una
línea coaxial en la antorcha la cual permite roscarle las distintas
puntas.
Por lo que se refiere a los tipos de puntas que
se pueden utilizar para los fines de la presente invención, las
puntas preferidas son las de "pistola porta-hilos
de soldadura" estándar, comercializadas para enhebrar el cable
de soldadura que va enrollado en una pistola, ya que presentan un
diámetro interno uniforme en toda su longitud y soportan altas
temperaturas. No obstante, en su utilización en contacto con el
plasma pueden dañarse, por lo que dichas puntas no solo deben
cambiarse por necesidades del proceso, sino por su propio
deterioro.
Los diámetros internos mas comunes de las puntas
comercializadas están comprendidos entre 0,6 y 3,2 mm, los cuales
permiten trabajar a unos valores óptimos de flujo que se
corresponden con velocidades de salida de gas por la punta del
acoplador comprendidas entre 40 y 50 m/s, para las que se obtiene
el máximo valor del porcentaje de destrucción; aunque también es
cierto que para velocidades mayores, este porcentaje no se ha
mostrado inferior al 98% en ningún caso.
- Figura 1: ilustración esquemática de la
dinámica de fluidos producida por la entrada del gas circundante
en el reactor. Referencias numéricas: 1 representa el excitador de
plasma alimentado axialmente, 2 indica el reactor, 3 corresponde a
la llama de plasma, 4 muestra la atmósfera de gas circundante y 5
representa la punta sustituible del dispositivo de antorcha.
- Figura 2: ilustración esquemática de un sistema
de introducción de gases procedentes de una atmósfera contaminada,
previamente mezclados con una cierta cantidad de argón. Se indican
flujos, potencias y proporciones relativas de gases de acuerdo con
la invención.
- Figura 3: ilustración esquemática de un sistema
de introducción de residuos líquidos mediante burbujeo de argón a
su través y posterior disolución de la mezcla resultante con argón
puro. Referencias numéricas: 1 representa el burbujeador; y 2
representa las cabezas controladoras de flujo másico.
- Figura 4: ilustración esquemática de un sistema
de introducción de residuos líquidos mostrando la posibilidad de
colocar varios burbujeadores en paralelo.
- Figura 5: ilustración esquemática de un sistema
en el que se ha dispuesto una bomba de extracción de gases acoplada
a la salida del reactor para evacuar los subproductos de la
destrucción, y un conjunto de filtros a través de los cuales pasan
finalmente los productos extraídos por la bomba. Referencias
numéricas: 1 representa la bomba; y 2 representa el conjunto de
filtros.
- Figura 6: ilustración esquemática de un sistema
en el que se ha intercalado un montaje en paralelo de dos
surfatrones entre una bomba de extracción de gases acoplada a la
salida del reactor y un sistema de filtros al final del sistema.
Referencias numéricas: 1 representa el montaje en paralelo de
surfatrones; y 2 representa el conjunto de filtros.
- Figura 7 (a y b): ilustración esquemática de
dos sistemas conforme a la invención en los que se han acoplado
montajes de tomas de muestras para el análisis de las mismas en las
diferentes fases del proceso. Referencias numéricas: 1 representa
como dispositivo detector un cromatógrafo de gases; y 2 representa
un espectrómetro de masas.
- Figura 8: ilustración esquemática de la
instalación utilizada para la ejecución del método expuesto en el
ejemplo ilustrativo de la invención. Referencias numéricas: 1
representa el magnetrón encargado de producir la energía de
microondas, 2 representa el generador que suministra la potencia
necesaria al magnetrón, 3 indica la llama de plasma en el interior
del reactor, 4 representa el reactor acoplado a la guía de ondas, 5
representa una bombona que contiene una cierta concentración
conocida de residuo mezclado con argón, que puede emplearse como
patrón, 6 muestra los burbujeadores empleados en la introducción de
muestras líquidas, 7 representa los controladores de flujo, 8
representa la guía de ondas, 9 representa la bomba rotatoria
extractora de gases, 10 representa el filtro encargado de retener
los posibles productos de recombinación a la salida del proceso, y
11 representa un cromatográfo de gases.
- Figura 9: Representación gráfica del porcentaje
de destrucción de tetracloruro de carbono frente a la potencia del
microondas, para tres valores de concentración diferentes.
- Figura 10: Representación gráfica del
porcentaje de destrucción de tetracloruro de carbono frente a flujo
de gas plasmógeno, representado para tres valores de potencia
aplicada.
- Figura 11: Representación gráfica del
porcentaje de destrucción de tetracloruro de carbono frente a la
concentración de tetracloruro de carbono en el gas plasmógeno.
La presente invención se ilustra adicionalmente
mediante el siguiente Ejemplo y haciendo uso de las Figuras
adjuntas, para una mejor comprensión de la misma. No obstante,
dicho Ejemplo no debe considerarse limitativo de su alcance el cual
esta únicamente delimitado por la nota reivindicatoria adjunta.
Se aplicó el método objeto de la invención a la
destrucción y eliminación de tetracloruro de carbono, empleando
para ello un montaje de instalación tal y como se ilustra en la
Figura 8.
Las condiciones operativas empleadas fueron las
siguientes:
- Gas circundante para la atmósfera del reactor:
He
- Gas plasmógeno: Ar
- Frecuencia de microondas: 2,45 GHz
- Potencia: 300 W
- Diámetro interno de la punta: 0,8 mm
- Caudal total de gas: 1,25 L/min
- Concentración de tetracloruro de carbono en el
gas plasmógeno: 0,001% hasta 10%, obtenida a partir de
tetracloruro de carbono líquido al 99% de riqueza.
En la condiciones anteriores se consiguieron unos
porcentajes de destrucción de tetracloruro de carbono de partida,
cuyos valores se muestran en las gráficas de las Figuras 9, 10 y
11, para las diferentes condiciones expuestas.
El análisis de los gases de salida se realizó
mediante Cromatografía de Gases detectándose como subproductos
principales óxido de nitrógeno, dióxido de carbono, ácido
clorhídrico y cloro. Estos subproductos fueron eliminados por
acción de los surfatrones montados en paralelo y de los filtros
instalados a la salida de dichos surfatrones, de modo que el
efluente que se liberó a la atmósfera estaba exento de
contaminantes.
Claims (14)
1. Método para la eliminación de compuestos
orgánicos volátiles (VOCs) mediante la utilización de un plasma de
tipo antorcha a presión atmosférica, excitado por energía de
microondas, acoplado a un reactor que permite mantener una
atmósfera adecuada en torno al plasma; estando caracterizado
dicho método por un sistema de inyección directa de dichos VOCs en
dicho plasma, que se realiza de forma axial y conjunta con el
propio gas plasmógeno en el seno de una atmósfera circundante
controlada que llena el interior de dicho reactor.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el gas constitutivo de dicha atmósfera
circundante está seleccionado entre gases inertes, gases neutros,
gases oxidantes o una mezcla de los mismos.
3. Método según la reivindicación 2,
caracterizado porque dicho gas es un gas noble.
4. Método según la reivindicación 3,
caracterizado porque dicho gas es helio.
5. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho gas plasmógeno está seleccionado
entre argón, helio y aire, o sus mezclas.
6. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos
VOCs están constituidos por compuestos gaseosos los cuales se
inyectan directamente junto con el gas plasmógeno en la corriente
axial.
7. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos
VOCs están constituidos por compuestos líquidos los cuales se
inyectan en la corriente axial junto con el gas plasmógeno en forma
de vapor tras haberse borboteado a su través dicho gas
plasmógeno.
8. Instalación para llevar a cabo el método de
las precedentes reivindicaciones caracterizada porque está
constituida por los siguientes elementos: un sistema de
introducción de dichos compuestos orgánicos volátiles (líquidos o
gaseosos en el plasma); un dispositivo generador de plasma tipo
antorcha a presión atmosférica, excitado por energía de microondas
y en el que la introducción de gas se produzca de forma axial; un
reactor acoplable a dicho dispositivo generador de plasma; una
bomba extractora de gases del reactor, a cuya salida pueden
acoplarse opcionalmente uno o varios de entre los siguientes
elementos: un sistema de filtros, un sistema de plasma de menor
consumo que la antorcha, un sistema de monitorización para el
análisis de las diferentes fracciones gaseosas.
9. Instalación según la reivindicación 8,
caracterizada porque dicho dispositivo de antorcha generador
del plasma está diseñado de tal modo que permite el intercambio de
las puntas de salida del plasma.
10. Instalación según la reivindicación 9,
caracterizada porque los diámetros internos de dichas puntas
están comprendidos entre 0,6 y 3,2 mm.
11. Instalación según la reivindicación 10,
caracterizada porque dichos diámetros internos de dichas
puntas se corresponden a velocidades de salida de gas plasmógeno
comprendidas entre 40 y 50 m/s.
12. Instalación según la reivindicación 8,
caracterizada porque a la salida de dicha bomba extractora
lleva instalado un sistema de plasma adicional de más baja energía
que el gas plasmógeno.
13. Instalación según la reivindicación 12,
caracterizada porque dicho sistema de gas plasmógeno es un
surfatrón.
14. Instalación según una cualquiera de las
reivindicaciones 8 a 13 caracterizada porque incluye sistemas
de toma de muestras en diversos puntos de la misma y sistemas de
monitorización y análisis de dichas muestras.
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