ES2275267T3 - Un metodo para la purificacion de aire u otros gases, contaminados de polvos, humos, gases, vapores y solventes, tambien aromaticos. - Google Patents
Un metodo para la purificacion de aire u otros gases, contaminados de polvos, humos, gases, vapores y solventes, tambien aromaticos. Download PDFInfo
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Abstract
Un método para la depuración de aire u otros gases contaminados de polvos, humos, gases, vapores y solventes, también aromáticos, por medio de la saturación en vapor instantánea del flujo gaseoso y su sucesiva condensación instantánea por compresión, que tiene la siguiente secuencia de etapas; - entrada de un flujo gaseoso a depurar en una instalación de depuración; - primera humidificación por pulverización de un líquido de base acuosa en el flujo gaseoso, mientras la velocidad del flujo es incrementada, favoreciendo una evaporación instantánea en frío del líquido, y luego reduciendo rápidamente la velocidad del flujo, pasando el flujo gaseoso a una cámara para la deposición de una primera mezcla de líquido y contaminantes; - compresión instantánea del flujo gaseoso a través de un ventilador-compresor o o similar; - entrada directa en una primera cámara de calma donde la velocidad del flujo es reducida, produciendo así una condensación y la deposición de una segunda mezcla de líquido y contaminantes, luego la humidificación por la pulverización de un líquido de base acuosa en el flujo gaseoso mientras la velocidad del flujo es incrementada y luego rápidamente reducida en una sección de salida estrecha de dicha primera cámara de calma; caracterizado por: - luego, en una o más veces, la entrada directa del flujo gaseoso en una ulterior cámara de calma donde la velocidad del flujo es reducida, produciendo así una condensación y la deposición de una ulterior mezcla de líquido y contaminantes; - luego la humidificación mediante la pulverización de un líquido de base acuosa en el flujo gaseoso mientras la velocidad del flujo gaseoso es incrementada y luego rápidamente reducida en una sección de salida estrecha de dicha ulterior cámara de calma.
Description
Un método para la purificación de aire u otros
gases, contaminados de polvos, humos, gases, vapores y solventes,
también aromáticos.
La presente invención se refiere a un nuevo
método para la depuración de aire contaminado de polvos, humos,
gases, vapores y solventes, también aromáticos, de todos los modos
producidos, por medio de saturación instantánea en vapor de la
corriente gaseosa y su sucesiva condensación instantánea por
compresión.
El método es particularmente ventajoso en la
destrucción de los solventes contenidos en la corriente de aire,
aunque con el mismo tratamiento también se destruyen los otros
agentes contaminantes.
En efecto, es bien conocido que hasta la fecha
se usa el carbón activo para absorber los solventes, y que el
mencionado carbón activo tiene que ser regenerado lo que comporta
grandes costes de transporte y tratamiento.
Además se conocen en el estado de la técnica,
los llamados procesos de evaporación instantánea en frío del
líquido en el aire, que funcionan rociando el líquido por medio de
boquillas de pulverización, como también los procesos de
condensación instantánea del líquido, obtenidos mediante la
compresión del
aire.
aire.
Hasta hoy, en los sistemas de depuración del
aire, se utilizan también ventiladores instalados con la sola
función de extraer el aire, y por eso éstos se encuentran
generalmente instalados en cuesta abajo del sistema de depuración y
directamente en cuesta arriba de la chimenea.
En el pasado, también ha sido notado el fenómeno
de la condensación del vapor sobre los llamados gérmenes de
condensación, como por ejemplo las impurezas generalmente contenidas
en el aire.
Es bien conocido también el fenómeno de la
condensación del vapor sobresaturado sobre las llamadas redes
metálicas anti-gota y
anti-condensación.
Los sistemas de depuración de flujos gaseosos
son conocidos de IT 1,240,778-B correspondiente al
preámbulo de la Reivindicación 1,
SU-1,151,276-A y
US-4,401,444-A.
Los objetivos del método según la presente
invención son muchos y considerables:
- -
- la posibilidad de hacer uso de un método húmedo de depuración del aire, usando los consecutivos efectos de evaporación y condensación, que ocurren instantáneamente, para reducir las dimensiones lineales de las instalaciones;
- -
- la realización de máquinas de depuración sin los llamados cuerpos de relleno y por las cuales, por eso, se pone posible, para el mismo caudal de aire a depurar, reducir las dimensiones y los costes de producción simplemente aumentando la velocidad media del flujo de aire y el caudal del flujo líquido;
- -
- la posibilidad de realizar máquinas de depuración equipadas con un ventilador a alta presión, que pueda también tener las funciones de extractor de aire desde el ambiente de captación a la atmósfera, sin estar obligados a utilizar dos ventiladores dispuestos en serie;
- -
- la posibilidad de depurar corrientes de aire también a alta temperatura, gracias a la considerable disminución del valor de temperatura, que puede obtenerse por medio de evaporadores-pulverizadores, gracias a la presencia de agua en el líquido circulante;
- -
- la realización de un método que remueve desde el aire cada tipo de agente contaminante, también aromático, simplemente adoptando un líquido circulante oportuno para capturarlo, como por ejemplo para llevarlo en solución o en dispersión en el cuerpo líquido;
- -
- la posibilidad de una fácil eliminación desde la máquina de depuración, de los líquidos que tienen que ser regenerados, cuando éstos están saturados de agentes contaminantes, para conservarlos dentro un depósito que no necesariamente tenga que estar instalado cerca de la mencionada máquina;
- -
- la realización también de la depuración submicronica del aire, gracias al crecimiento de las partículas contaminantes mediante la condensación;
- -
- la posibilidad de usar máquinas que nunca se tendrán que pararse porque no tienen los cuerpos de relleno;
- -
- la posibilidad de aumentar el grado de depuración aumentando la prevalencia del ventilador-compresor y reduciendo, al mismo tiempo, la luz libre en la garganta del Venturi y/o en las secciones de salida del aire desde las cámaras de calma, colocadas en cuesta abajo del ventilador-compresor, como también variando el grado de pureza del líquido circulante;
- -
- la posibilidad de equipar a la máquina de depuración con un pequeño calentador para la desgasificación del líquido absorbedor, con la siguiente recogida de los solventes concentrados;
- -
- la posibilidad de equipar a la mencionada máquina también con un quemador de los solventes concentrados.
Para conseguir los anteriormente mencionados
objetivos y para destruir los mencionados agentes contaminantes, el
método según la presente invención prevé su absorción en una fase
líquida en el interior de una máquina, en la cual puede obtenerse
una íntima mezcla dinámica entre el aire que tiene que ser depurado
y el líquido circulante. Este método se define en el grupo de
reivindicaciones adjuntas, con particular referencia a la
Reivindicación 1.
El líquido circulante en la mencionada máquina
puede consistir -según la presente invención- en una mezcla
heterogénea de hidrocarburos y agua tratada, que se puede separar
por medio de una simple disposición, gracias al diferente peso
específico de cada líquido, como también de una mezcla homogénea de
agua tratada y solventes, u otros líquidos, que se pueden separar
por medio de una torre de destilación.
Para simplicidad de exposición, pero subrayando
que puede ser usada tanto la una como la otra mezcla como también
la dispersión líquida, de cualquier modo realizada, se mencionará
simplemente "el líquido" para explicar el método según la
presente invención.
El mismo líquido que se usa para absorber los
agentes contaminantes, se usa para enfriar la corriente gaseosa -si
ésta está demasiado caliente- como también para evaporar y saturar
de vapor la corriente de aire, y para lavar y remover el condensado
y las partículas sólidas que caen sobre las paredes de las cámaras
de calma.
El mismo líquido entra en circulación en los
tratamientos, con el fin de restablecer las características
funcionales a medida que absorbe los agentes contaminantes.
Tales características consisten por ejemplo, en
la capacidad de adherirse a las partículas contaminantes, de
disolver gases y solventes, y de producir condensados de vapor,
absorbiendo también los componentes aromáticos de las sustancias
contaminantes.
Por lo que concierne al proceso termodinámico
usado para destruir los agentes contaminantes presentes en la
corriente de aire, hay que subrayar que, si la temperatura de la
corriente de aire que hay que depurar no es superior a 100°C, no
será necesario añadir ni sustraer calor sensible a la mencionada
corriente de aire, pero sólo hacer adiciones o sustracciones de
vapor, a una temperatura cercana a la temperatura del medio
ambiente.
Si la temperatura del aire es superior a aquella
mencionada, la misma puede ser reducida en cuesta arriba del ciclo
descrito.
El elevado contenido de agua en el líquido es
utilizado para enfriar la corriente de aire - como ya se ha dicho,
en el caso de la utilización en la mezcla también de otros líquidos
como hidrocarburos, para prevenir la formación de chispas con el
peligro de explosiones, si éstos son utilizados sin agua.
El método según la presente invención se
describe más en detalle aquí debajo según una posible forma de
realización, que incluye los sucesivos tratamientos principales a la
corriente de aire a depurar:
- -
- el aire que se tiene que depurar es pulverizado con boquillas de pulverización de caudal apropiado, que tienen un alto porcentaje de producción de vapor frío instantáneo (o sea sin adición de calor sensible), mientras la velocidad es aumentada (por ejemplo en un convergente de un tubo VENTURI)
- -
- después, la velocidad de la corriente de aire se reduce por ejemplo en un divergente de un tubo VENTURI), de modo que de nuevo aumente la presión, y la corriente se envía a un separador de gotas que determina la primera fase de condensación-destrucción, gracias a la continua presencia de vapor en condiciones cercanas a la saturación;
- -
- la corriente de aire a depurar, habiendo ya pasado una primera depuración grosera, se envía ahora en un ventilador a alta presión, que puede vencer las pérdidas de carga de la ventilación de aire, como también mantener dinámicamente en el tubo VENTURI una presión relativamente baja, si comparada con aquélla del punto de captación del aire, y mantener dinámicamente los elementos de condensación de vapor aquí abajo descritos, a una relativamente alta presión, si comparada con aquélla de expulsión en atmósfera, de la corriente de aire;
- -
- el aire está ya en compresión, en cuesta abajo del ventilador-compresor, y es enviado a la primera cámara de calma, que tiene la función de cámara de condensación, donde el aire modera su velocidad inicial y es desviado, para separarlo de las gotas de niebla, que van a caer sobre las paredes de las cámaras;
- -
- gracias al aumento de la presión, debido a la acción del ventilador como también a la reducción de la velocidad, en la primera cámara de calma, aparece una niebla que rápidamente cae sobre el fondo de la cámara, gracias a la gravedad, como también sobre las paredes de dicha cámara, gracias a la inercia, y es recogida en el líquido circulante.
En efecto se conoce que si para el aire saturado
en vapor, que se mezcla con un líquido a temperatura inferior a la
temperatura crítica del mencionado líquido, ocurre una rápida
reducción de volumen por compresión, ocurre también un cambio
instantáneo de las condiciones de vapor saturado a vapor
sobresaturado, que permanece así por un cierto período de tiempo,
si el aire es puro.
En el caso del aire contaminado, que es el
objeto de tratamiento del método según la presente invención, la
reducción de volumen del aire saturado de vapor, determina la
condensación instantánea del líquido sobre las partículas
contaminantes, formando la misma cantidad de gérmenes de
condensación.
La primera cámara de calma, sobre el recorrido
del aire a depurar, está seguida por un elemento para la sensible
reducción de la sección de salida, lo que provoca un aumento
localizado de la velocidad del aire.
El mencionado elemento para la reducción de la
sección de salida de la cámara de calma también puede consistir,
por ejemplo, de paletas de desviación del aire, típicas de un ciclón
con simetría axial, en el que la sección libre de paso es reducida
a la mitad, a un tercio o más.
Cerca de dicha sección de salida desde la cámara
de calma, el aire atraviesa el campo de acción de los
pulverizadores-evaporadores en frío de caudal
apropiado, y éste causa una evaporación instantánea en frío del
líquido, favorecida por el aumento local de la velocidad, y por la
disminución simultánea de la presión.
Inmediatamente después de haber atravesado el
área de evaporación instantánea, la corriente de aire entra en una
segunda cámara de calma, donde se produce una segunda condensación
instantánea, con la adhesión de las partículas de niebla a las
paredes de la cámara, donde llegan gracias a la desviación del
flujo, y sobre el fondo de dicha cámara.
Según la presente invención, si se usa un
ciclón, éste último será del tipo a humedad, en el que las dos áreas
de evaporación y condensación están tan cercanas que se encuentran
unidas entre ellas.
Después de la segunda cámara de calma y con la
misma forma, el aire a depurar puede encontrar, sobre su recorrido,
una tercera y una cuarta ..., según la necesidad de mejorar el grado
de depuración.
En cada cámara de calma, en efecto, se captura
un grupo de gérmenes de condensación y, al mismo tiempo, los
solventes se mezclan en el líquido circulante.
A la salida de la última cámara de calma, no hay
boquillas de pulverización, para evitar el fastidioso arrastre de
gotas en el caudal de aire a introducir en atmósfera, pero sin
embargo hay una sección de paso estrecha obtenida, por ejemplo,
colocando una red metálica anti-gota en la sección
de paso normal, que tiene el objetivo de condensar el vapor
sobresaturado presente, que en caso contrario podría no condensar a
causa de la falta de los llamados gérmenes de condensación.
Si se usa un ciclón de simetría axial, será del
tipo en seco con red anti-gota sobre la sección de
salida del aire.
El aire depurado se envía a las chimeneas y de
éstas en atmósfera.
El sistema de depuración de aire según la
presente invención trabaja perfectamente, excepto en aquellos casos
en los que, por causa de la naturaleza de los agentes contaminantes
contenidos en la corriente de aire a depurar, se produce el
rechazo, por ejemplo de solventes particularmente volátiles o de
otros agentes contaminantes del líquido circulante, en la corriente
de aire enviada a la chimenea.
En estos casos, el método conforme con la
presente invención prevé una modificación, con la circulación en la
última, o en las últimas cámaras de calma, del líquido compuesto
sólo de agua destilada o al menos relativamente pura, en vez de la
mezcla de líquidos circulantes en las otras partes de la
máquina.
En efecto, el agua pura puede capturar los
gérmenes de condensación presentes en la corriente gaseosa, sin
liberación en la mencionada corriente de aire, de importantes
porcentajes de partículas, por ejemplo, de solventes a remover,
pero con liberación, en el peor de los casos, sólo de partículas de
agua pura, sin ninguna consecuencia para el medio ambiente.
Además, también las mencionadas partículas de
agua pura pueden ser capturadas antes de la descarga en atmósfera,
por medio de las sobre mencionadas redes metálicas
anti-gota.
En este último caso, donde existe el riesgo de
rechazo en atmósfera de los agentes contaminantes, ha de aplicarse
el anteriormente mencionado tratamiento de la corriente gaseosa
(procesos de evaporación y condensación consecutivas) con un
líquido diferenciado, consistente en una mezcla acuosa para los
primeros tratamientos de evaporación y condensación, y de agua pura
en lo que atañe a los últimos tratamientos, inmediatamente
precedentes a la expulsión en
atmósfera.
atmósfera.
Obrando en este modo el aire contaminado es
primero lavado con un líquido relativamente sucio, para ser enviado
al tratamiento de regeneración apenas se observa la necesidad por el
exceso de agentes contaminantes que hay contenidos, y luego con
agua pura.
Según la presente invención, la evaporación
instantánea en frío del líquido y el sucesivo proceso de
condensación del vapor debido a la compresión del aire, se acoplan
en rápida sucesión así de determinar la condensación del vapor
sobre los gérmenes de condensación, que forman la carga
contaminante, con el definitivo resultado de transformarlo en gotas
de dimensión y masa considerables y de removerlo de la corriente de
aire por medio de simples desviaciones del mencionado flujo de
aire, que no pueden ser seguidas para las gotas líquidas, con el
resultado final de capturar la mencionada carga contaminante y
hacerla caer abajo en el líquido.
Para obtener este resultado, el ventilador a
usar puede no ser ya instalado en cuesta abajo del sistema de
depuración y por tanto inmediatamente en cuesta arriba de la
chimenea, sino que tiene que estar incluido en el cuerpo del
mencionado sistema de depuración, en cuesta abajo del separador de
gotas del tubo VENTURI e inmediatamente en cuesta arriba de las
cámaras de calma.
En el funcionar, el mencionado ventilador no
trabaja sólo como un extractor del aire a depurar, sino también
como un compresor para dicho aire, llegando a ser también el
elemento que permite el proceso de condensación instantánea.
Además, para obtener la máxima reducción de la
presión de aire en el tubo VENTURI situado en cuesta arriba del
ventilador-compresor, sin cambiar la funcionalidad
del entero sistema, es colocada una garganta de sección variable en
el tubo VENTURI, de manera que también la velocidad del aire pueda
estar regulada en la garganta, y las presiones en el sistema de
depuración.
La baja presión en el tubo VENTURI, obtenida
gracias al estrangulamiento de la garganta así como por la alta
velocidad del aire en dicha garganta, conjuntamente con la
utilización de las boquillas de pulverización, determina la
inmediata transformación de la corriente de aire a depurar en una
corriente cargada de vapor saturado.
La subsiguiente compresión de la corriente de
aire, que pasa en cuesta abajo del
ventilador-compresor, causa la condensación
instantánea del vapor saturado alrededor de los gérmenes de
condensación. Si necesario, el proceso puede ser completado en las
sucesivas cámaras de calma.
Los elementos necesarios para completar el
método de depuración según la presente invención, sin la utilización
del sistema anti-rechazo, que tiene que ser
realizado en la última parte del tratamiento, pueden ser descritos
como sigue:
- -
- un tubo VENTURI con garganta variable o fija, preferiblemente variable;
- -
- una pluralidad de pulverizadores-evaporadores en frío insertados sobre un circuito de circulación de liquido a alta presión, por eso equipado con una bomba de circulación con la apropiada prevalencia;
- -
- un ventilador-compresor de alta prevalencia, preferiblemente del tipo centrífugo auto-limpiante;
- -
- cámaras de calma, que tienen la característica de separar las gotas de condensado por desviación de la corriente de aire y caracterizadas cada una por una considerable reducción de la sección de salida del aire, así como también por el sistema de recogida del condensado con el sucesivo encaminamento del mismo al circuito del líquido circulante;
- -
- la primera cámara de calma estará provista de pulverizadores-evaporadores cerca de la sección de salida, así como también las sucesivas;
- -
- la última cámara de calma no tendrá pulverizadores-evaporadores cerca de la sección de salida, por cuanto en la dicha sección no estrechada se coloca la red metálica anti-gota y anti-condensado, que tiene la función de condensar el posible vapor sobresaturado presente, recogiendo el condensado y enviándolo atrás al circuito del líquido circulante;
- -
- un sistema para filtrar y tratar el líquido circulante, con el fin de controlar el grado de saturación de las sustancias contaminantes;
- -
- un sistema para el control del grado de vapor saturado de la corriente de aire en el tubo VENTURI;
- -
- un cuadro eléctrico de control y alimentación.
Además de todos los elementos mencionados para
dicho tratamiento, sin el sistema anti-rechazo, para
la realización del método según la presente invención con el
sistema anti-rechazo, la presente invención preve
también la presencia de los siguientes elementos:
- -
- una máquina para separar el agua desde el líquido circulante;
- -
- una máquina para depurar el agua, o bien una máquina para destilar dicha agua;
- -
- boquillas de pulverización-evaporación en frío de agua pura, instaladas sobre de un circuito adecuado de circulación de agua pura, equipado con una bomba de alta prevalencia;
- -
- un sistema para controlar el grado de pureza del agua circulante, con la descarga de la misma en el líquido circulante en la parte restante de la máquina, cuando el grado de pureza baja por debajo de los valores pre-determinados;
- -
- un cuadro de control y alimentación del funcionamiento de los susodichos elementos.
En lo que atañe a la sucesión de los elementos
para la realización del método completo con el sistema
anti-rechazo, éstos son, en la secuencia en que
son atravesados por el aire a depurar:
- -
- boquillas para pulverizar y evaporar un líquido, colocados en cuesta arriba o en el convergente del tubo VENTURI;
- -
- un tubo VENTURI con garganta fija o variable;
- -
- un separador de gotas;
- -
- un ventilador-compresor de alta prevalencia (el aire está en depresión en todos los elementos inmediatamente en cuesta arriba del ventilador-compresor y en sobrepresión instantánea inmediatamente en cuesta abajo);
- -
- una primera cámara de calma, seguida de una sección de salida estrecha, mojada por boquillas de pulverización-evaporación del líquido circulante (el aire está en sobrepresión);
- -
- subsiguientes posibles cámaras de calma con secciones de salida estrechas, mojadas por boquillas de pulverización-evaporación del líquido circulante (el aire está en sobrepresión);
- -
- una o más cámaras de calma dotadas de secciones de salida estrechas, mojadas por las boquillas de pulverización de agua pura. Se tiene que subrayar que la mencionada sección sólo está presente cuando se necesita el tratamiento anti-rechazo (el aire está en sobrepresión);
- -
- una cámara de calma equipada, cerca de la sección de salida, con una red metálica anti-gotas que tiene la función de sustituir los gérmenes de condensación carentes, o sea que tiene el fin de causar la condensación instantánea del vapor sobresaturado (el aire está en ligera sobrepresión);
- -
- la chimenea.
Claims (10)
1. Un método para la depuración de aire u
otros gases contaminados de polvos, humos, gases, vapores y
solventes, también aromáticos, por medio de la saturación en vapor
instantánea del flujo gaseoso y su sucesiva condensación
instantánea por compresión, que tiene la siguiente secuencia de
etapas;
- -
- entrada de un flujo gaseoso a depurar en una instalación de depuración;
- -
- primera humidificación por pulverización de un líquido de base acuosa en el flujo gaseoso, mientras la velocidad del flujo es incrementada, favoreciendo una evaporación instantánea en frío del líquido, y luego reduciendo rápidamente la velocidad del flujo, pasando el flujo gaseoso a una cámara para la deposición de una primera mezcla de líquido y contaminantes;
- -
- compresión instantánea del flujo gaseoso a través de un ventilador-compresor o similar;
- -
- entrada directa en una primera cámara de calma donde la velocidad del flujo es reducida, produciendo así una condensación y la deposición de una segunda mezcla de líquido y contaminantes, luego la humidificación por la pulverización de un líquido de base acuosa en el flujo gaseoso mientras la velocidad del flujo es incrementada y luego rápidamente reducida en una sección de salida estrecha de dicha primera cámara de calma;
caracterizado por:
- -
- luego, en una o más veces, la entrada directa del flujo gaseoso en una ulterior cámara de calma donde la velocidad del flujo es reducida, produciendo así una condensación y la deposición de una ulterior mezcla de líquido y contaminantes;
- -
- luego la humidificación mediante la pulverización de un líquido de base acuosa en el flujo gaseoso mientras la velocidad del flujo gaseoso es incrementada y luego rápidamente reducida en una sección de salida estrecha de dicha ulterior cámara de calma.
2. Método para la depuración según la
Reivindicación 1, donde, para dicha primera humidificación, se usa
un tubo VENTURI que causa la condensación.
3. Método para la depuración según la
Reivindicación 1, donde el agua pura se usa en una o más de las
últimas cámaras de calma, en cuesta después del
ventilador-compresor.
4. Método para la depuración según la
Reivindicación 1, donde la entidad del efecto de depuración es
variada, variando la prevalencia del
ventilador-compresor.
5. Método para la depuración según la
Reivindicación 1, donde dicho líquido de base acuosa contiene
hidrocarburos.
6. Método para la depuración según la
Reivindicación 1 ó 5, donde dicho líquido de base acuosa contiene
solventes.
7. Método para la depuración según la
Reivindicación 1, donde la entidad del efecto de depuración es
variada, variando el área de las secciones estrechas.
8. Método para la depuración según la
Reivindicación 1, donde el líquido de base acuosa se pulveriza
mediante boquillas de pulverización.
9. Método para la depuración según la
Reivindicación 1, donde el flujo gaseoso depurado es deshumidificado
antes de ser enviado en atmósfera.
10. El método para la depuración según la
Reivindicación 1, donde dicho ventilador-compresor
es un ventilador-compresor centrífugo.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITRM94A0693 | 1994-10-26 | ||
| ITRM940693A IT1275058B (it) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | Metodo di depurazione di aria o altri gas inquinati da polveri, fumi, gas, vapori e solventi anche aromatici, mediante istantanea saturazione in vapore della corrente gassosa e sua successiva istantanea codensazione per compressione |
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| ES2275267T3 true ES2275267T3 (es) | 2007-06-01 |
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