ES2466349T3 - Procedimiento para reducir el contenido de formaldehído de un gas - Google Patents

Procedimiento para reducir el contenido de formaldehído de un gas Download PDF

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Abstract

Un procedimiento para reducir el contenido de formaldehido de un gas, que comprende poner en contacto dicho gas con una disolución oxidante acuosa básica que tiene un pH de 9,5 a 10,5 y que comprende: un agente secuestrante seleccionado del grupo que consiste en ácido dietilentriaminapentaacético (DTPA), ácido nitrilotriacético (NTA), ácido etilendiaminatetraacético (EDTA), hexametafosfato sódico, citrato sódico y mezclas de los mismos; H2O2; y un catión metálico elegido de Ca2+, Mg2+, Fe2+, Cu2+, Ni2+, Mn2+, Ti4+, Cr3+, Ce3+, Zn2+, Pd2+, Mo6+ y mezclas de los mismos, para así oxidar al menos una parte de dicho formaldehido contenido en dicho gas en ácido fórmico, obteniendo así un gas que tiene un contenido reducido en formaldehido en comparación con dicho gas antes de ponerlo en contacto con dicha disolución oxidante, y una disolución que comprende ácido fórmico.

Description

Procedimiento para reducir el contenido de formaldehido de un gas
Campo técnico
La presente invención se refiere a mejoras en el campo de tratamiento de gas para así reducir su contenido en contaminantes y/o impurezas. En particular, esta invención se refiere a un procedimiento para reducir el contenido de formaldehido de un gas. Este procedimiento puede ser particularmente útil para reducir el contenido de formaldehido de varios gases tal como gases residuales industriales o gases que comprenden formaldehido junto con otras impurezas. La invención también se refiere a una disolución oxidante acuosa adecuada para oxidar formaldehido.
Fundamento de la invención
Es hoy en día una preocupación principal reducir considerablemente la emisión de varios contaminantes en el medioambiente. El formaldehido es uno de los productos que varias industrias deben tratar para así evitar liberarlo en la atmósfera. En particular, dichos gases pueden generarse en las industrias de madera o pulpa y papel, como por ejemplo, productos de paneles con base de madera tal como tableros de virutas orientadas (OSB) o conglomerados tales como conglomerados de baja densidad (LDF), conglomerados de densidad media (MDF) o conglomerados de alta densidad (HDF) y paneles de aglomerado. En varios de otros tipos de industrias se encuentran emisiones de formaldehido. Dichas industrias incluyen fundiciones, altos hornos, industrias petroquímicas, industrias azucareras, industrias de productos del cuidado dental, industrias de polímeros, industrias automotrices, industrias de pintura, industrias de manufactura de vidrio, industrias de lana mineral. A menudo los gases que comprenden formaldehido se tratan de manera que se oxidan en CO2, que provoca efecto invernadero.
Entre las tecnologías propuestas hasta ahora está RTO (oxidante térmico regenerativo). Sin embargo, se ha demostrado que dicha tecnología puede ser muy costosa de instalar en una planta, y pueden necesitarse altos gastos de mantenimiento para operarla. Además, dicha tecnología puede generar cantidades importantes de precursores de niebla tóxica, que es indeseable desde un punto de vista medioambiental. RTO depende de la oxidación térmica para destruir estas emisiones. Como ejemplo, en la industria de paneles con base de madera, los gases de la secadora o prensa se mandan al RTO donde los VOC (Compuestos Orgánicos Volátiles), tal como formaldehido, metanol, etanol además de pinenos, limonenos, canfeno, cetonas, se incineran a temperaturas muy altas de aproximadamente 800ºC. Para aumentar la eficiencia térmica del sistema, los lechos cerámicos se usan para precalentar el aire de entrada antes de la combustión. Esta tecnología puede ser efectiva en la destrucción de VOC, CO y partículas orgánicas. Sin embargo, los RTO generan algo de NOx (precursores de niebla tóxica) y gases de efecto invernadero (GHG) a partir de la combustión de gas natural y otros combustibles fósiles para generar las temperaturas necesarias. Los RTO son bastante caros de operar y necesitan una fuente de combustible fósil. Además, las partículas inorgánicas pueden provocar contaminación del lecho. Los RTO operan a o cerca del punto de fusión de algunas de estas partículas inorgánicas y una vez fundidos, estos sub-productos pueden adherirse permanentemente al lecho cerámico y provocar el fallo prematuro del lecho. Se necesita el quemado ocasional del lecho para limpiar el lecho de partículas orgánicas y reducir las caídas de presión. Los dispositivos de partículas inorgánicas adicionales pueden necesitarse corriente arriba del RTO.
La bio-filtración es una tecnología reciente usada para la captura y destrucción de partículas y VOC. Algunos microorganismos mesofílicos pueden ajustarse bien para la destrucción de VOC fácilmente degradables. Sin embargo, dicha tecnología necesita altos costes de instalación y una gran área superficial. También se necesita condiciones de operación muy estables.
El documento JP 06 142440 A se refiere al tratamiento de gases por oxidación en presencia de una disolución de peróxido de hidrógeno acuoso que contiene opcionalmente álcali impregnada en un cuerpo permeable al aire inorgánico poroso.
Además el documento DE 32 21 795 A1 se refiere a un procedimiento para la eliminación de formaldehido a partir de corriente de gas usando disolución de peróxido de hidrógeno.
El documento US 3 717 701 A se refiere a un agente secuestrante de fosfina aminocarboxílica para reducir la descomposición de peróxido de hidrógeno en presencia de ciertos iones metálicos.
Sería así altamente deseable estar provisto con un procedimiento que vencería los inconvenientes mencionados anteriormente.
Compendio de la invención
Es por lo tanto un objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento que vencería los inconvenientes mencionados anteriormente.
Es otro objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento para reducir el contenido de formaldehido de un gas en una manera amistosa con el medioambiente.
Es otro objeto de la presente invención para proporcionar un procedimiento para reducir el contenido de formaldehido de un gas en una manera sencilla.
Es otro objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento para reducir el contenido de formaldehido de un gas, que podría operarse a bajos costes.
Es otro objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento para reducir el contenido de formaldehido de un gas sin generar cantidades considerables de precursores de niebla tóxica tales como NOx, SOx, etc.
Es otro objeto de la presente invención proporcionar una disolución oxidante que es útil para reducir eficientemente el contenido de formaldehido de un gas.
Según un aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento para reducir el contenido de formaldehido de un gas que comprende poner en contacto el gas con una disolución oxidante acuosa básica que tiene un pH de 9,5 a 10,5 y que comprende un agente secuestrante seleccionado a partir del grupo que consiste en ácido dietilentriaminapentaacético (DTPA), ácido nitrilotriacético (NTA), ácido etilendiaminotetraacético (EDTA), hexametafosfato sódico, citrato sódico y mezclas de los mismos; H2O2; y un catión metálico elegido a partir de Ca2+, Mg2+, Fe2+, Cu2+, Ni2+, Mn2+, Ti4+, Cr3+, Ce3+, Zn2+, Pd2+, Mo6+ y mezclas de los mismos, para así oxidar al menos una parte del formaldehido contenido en el gas en ácido fórmico, obteniendo así un gas que tiene un contenido reducido en formaldehido en comparación con el gas antes de ponerlo en contacto con la disolución oxidante, y una disolución que comprende ácido fórmico.
También se describe un procedimiento para reducir el contenido de formaldehido de un gas que comprende formaldehido e impurezas. El procedimiento comprende:
a) reducir la cantidad de impurezas presentes en el gas; y
b) poner en contacto el gas con una disolución oxidante acuosa básica que comprende H2O2, para así oxidar al menos una parte del formaldehido contenido en el gas en ácido fórmico y obtener una disolución que comprende ácido fórmico, reduciendo así el contenido de formaldehido del gas.
También se describe un procedimiento para reducir la concentración de formaldehido de un gas generado durante la fabricación de productos de panel basado en madera que comprende una resina que contiene formaldehido. El procedimiento comprende:
a) recuperar el gas;
b) poner en contacto el gas con una disolución alcalina acuosa de manera que se elimine parcialmente las impurezas presente en el gas;
c) poner en contacto el gas obtenido en la etapa (b) con una disolución oxidante acuosa básica que comprende un agente secuestrante y H2O2, para así oxidar al menos una parte del formaldehido contenido en el gas en ácido fórmico y obtener una disolución que comprende ácido fórmico. Dicho procedimiento puede permitir reducir al menos el 30% del contenido de formaldehido del gas sin necesitar más de una relación de 5:1 de H2O2: formaldehido.
Se encontró que el procedimiento de la presente invención permite reducir el contenido de formaldehido de un gas en una manera sencilla. Dicho procedimiento puede operarse a bajos costes y no necesita un mantenimiento costoso y tedioso de los sistemas usados para llevarlos. Se observó además que dicho procedimiento no genera cantidades considerables de precursores de niebla tóxica. De hecho, dicho procedimiento permite minimizar la generación de precursores de niebla tóxica. Se encontró además que este procedimiento puede reducir el contenido de formaldehido de un gas necesitando una cantidad relativamente pequeña de oxidante H2O2. Dicho bajo consumo de H2O2 durante este procedimiento puede explicar porqué este procedimiento puede llevarse a cabo a bajos costes. Un hecho interesante es que el bajo consumo de H2O2 puede aún observarse cuando se tratan gases que contienen formaldehido además de otros productos orgánicos oxidables. Dicho bajo consumo de H2O2 puede observarse particularmente cuando las impurezas presentes en el gas se eliminan, por ejemplo, al menos parcialmente de él, antes de oxidar el formaldehido.
Se describe también una disolución oxidante acuosa básica que comprende H2O2, en donde la disolución es efectiva para oxidar formaldehido en ácido fórmico.
Se encontró que dicha disolución es muy efectiva para reducir el contenido al formaldehido de un gas convirtiéndolo en ácido fórmico. Dicha disolución puede prepararse a bajos costes y representa una manera sencilla para reducir la cantidad de formaldehido en un gas. También permite reducir el contenido de formaldehido del gas sin generar cantidades considerables de precursores de niebla tóxica (tales como NOx, SOx, etc.) o gases de efecto invernadero. De hecho, permite minimizar la generación de precursores de niebla tóxica y gases de efecto invernadero. Dicha disolución también puede contener un agente secuestrante.
El término “impurezas” como se usa en esta memoria cuando se refiere a un constituyente de un gas relacionado a impurezas, presente en el gas, tal como material de partículas (preferiblemente partículas de madera), compuestos orgánicos condensables derivados de la madera (tales como ácidos grasos, terpenos, etc.) u otros compuestos usados en la industria de paneles con base de madera (tal como aceite mineral, parafina, etc.).
La expresión “agente secuestrante” como se usa en esta memoria incluye restos químicos que se unen a, o se complejan con, cualquier catión o anión. Ejemplos de agentes secuestrantes o queladores se conocen bien en la técnica. Preferiblemente, el agente secuestrante se une a un catión metálico.
La expresión “columna empaquetada” como se usa en esta memoria se refiere a una torre de absorción, en que el empaquetado se usa para así aumentar los contactos entre un gas y un líquido. Preferiblemente, dicha columna empaquetada se usa para eliminar un contaminante (tal como formaldehido) de una corriente gaseosa absorbiéndola o disolviéndola en un líquido (tal como una disolución oxidante).
En el procedimiento de la presente invención, la disolución puede comprender un catión de un metal elegido de Ca, Mg, Fe, Cu, Ni, Mn, Ti, Cr, Ce, Zn, Pd, Mo y mezclas de los mismos. Por ejemplo, el metal puede ser Ca, Mg, Fe o Cu. En otro ejemplo, la disolución puede comprender un catión de Fe.
En el procedimiento de la presente invención la disolución comprende un catión elegido de Ca2+, Mg2+, Fe2+, Cu2+, Ni2+, Mn2+, Ti4+, Cr3+, Ce3+, Zn2+, Pd2+, Mo6+ y mezclas de los mismos. Por ejemplo, el catión puede ser Ca2+, Mg2+, Fe2+ o Cu2+. En otro ejemplo, la disolución puede comprender Fe2+.
La disolución puede tener una concentración del catión de al menos 0,5 ppm. Una concentración de aproximadamente 0,5 ppm a aproximadamente 250 ppm se prefiere y de aproximadamente 1 ppm a aproximadamente 50 ppm se prefiere particularmente.
Cuando la disolución comprende Ca2+ y/o Mg2+ la concentración de catión(ones) puede ser al menos 10 ppm. Por ejemplo, la concentración en Ca2+ y/o Mg2+ puede ser aproximadamente 10 a aproximadamente 250 ppm. Según otro ejemplo, la concentración en Ca2+ y/o Mg2+ puede ser aproximadamente 20 a aproximadamente 100 ppm.
La base puede elegirse de NaOH, KOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2, NaHCO3, Na2CO3, K2CO3, KHCO3 y mezclas de los mismos. La base puede además elegirse a partir de NaOH y KOH. En otro ejemplo, la base puede ser NaOH. H2O2 puede estar presente a una concentración de al menos 10 ppm. La concentración de H2O2 puede ser además de aproximadamente 10 ppm a aproximadamente 2500 ppm. Preferiblemente, la concentración de H2O2 es aproximadamente 20 ppm a aproximadamente 1500 ppm. La disolución es preferiblemente una disolución básica. La disolución tiene un pH de 9,5 a 10,5, y más preferiblemente de aproximadamente 9,7 a aproximadamente 10,0. Preferiblemente, la disolución tiene un pH de aproximadamente 9,8.
En el procedimiento de la presente invención, la disolución oxidante acuosa comprende además un agente secuestrante (o quelador). El agente secuestrante (o quelador) se selecciona del grupo que consiste en ácido dietilentriaminapentaacético (DTPA), ácido nitrilotriacético (NTA), ácido etilendiaminatetraacético (EDTA), hexametafosfato sódico, citrato sódico y mezclas de los mismos. El agente secuestrante es preferiblemente DTPA o NTA, y más preferiblemente NTA. El agente secuestrante está preferiblemente presente en una concentración de al menos 1 ppm. La concentración puede ser de aproximadamente 2 ppm a aproximadamente 2500 ppm. Más preferiblemente, la concentración es aproximadamente 4 ppm a aproximadamente 1500 ppm.
De acuerdo con un ejemplo específico de la invención, el agente secuestrante es NTA y el catión es Fe2+.
De acuerdo con otro ejemplo específico de la invención, el agente secuestrante es NTA, el catión es Fe2+ y la base es NaOH.
De acuerdo con otro ejemplo específico de la invención, el agente secuestrante es DTPA, y los cationes son Ca2+ y Mg2+
.
De acuerdo con otro ejemplo específico de la invención, el agente secuestrante es DTPA, los cationes son Ca2+ y Mg2+ y la base es NaOH.
En el procedimiento de la presente invención, la relación molar H2O2/CH2O puede ser al menos 1,0. Por ejemplo, la relación molar H2O2/CH2O puede ser aproximadamente 1,0 a aproximadamente 10,0, preferiblemente aproximadamente 1,0 a aproximadamente 5,0, más preferiblemente aproximadamente 1,0 a aproximadamente 2,5 e incluso más preferiblemente 1,1 a aproximadamente 1,8. Una relación molar de aproximadamente 1,1 a aproximadamente 1,6 se prefiere particularmente. La disolución puede ser una disolución homogénea. Alternativamente, puede ser además una disolución heterogénea.
En el procedimiento de la presente invención, la etapa de poner en contacto el gas y la disolución puede incluir mezclar formaldehido con la disolución oxidante para así disolver el formaldehido en ella. Dicha etapa puede incluir favorecer o mejorar la absorción del formaldehido en la disolución oxidante. El gas y la disolución oxidante pueden mezclarse juntos en una columna empaquetada. El gas puede introducirse a una parte de debajo de la columna y la
disolución puede introducirse a una parte superior, mezclándose el gas y la disolución en la columna por encima de una cantidad predeterminada de platos teóricos o unidades de transferencia. La persona experta en la técnica entendería que la cantidad de platos teóricos o unidades de transferencia variará como una función de varios parámetros tal como dimensiones de la columna, tipo de empaquetamiento, caudales de gas y disolución, conversión deseada de formaldehido en ácido fórmico, etc. La persona experta en la técnica entendería también que aumentando la cantidad de platos teóricos o unidades de transferencia en la columna, la absorción o disolución de formaldehido en la disolución se mejorará, aumentando así la reducción de formaldehido en el gas o la tasa de oxidación de formaldehido. La persona experta en la técnica entendería también que la cantidad de platos teóricos o unidades de transferencia variará como una función de la concentración inicial de formaldehido en el gas a tratar además de la tasa de reducción deseada de formaldehido para alcanzar para ese gas particular.
En el procedimiento de la presente invención, el gas, antes de ponerse en contacto con la disolución, puede estar a una temperatura de aproximadamente 10ºC a aproximadamente 85ºC, preferiblemente de aproximadamente 15ºC a aproximadamente 80ºC, y más preferiblemente de aproximadamente 20ºC a aproximadamente 65ºC. Durante los procedimientos, la temperatura de la disolución oxidante puede ser aproximadamente 15 a aproximadamente 80ºC. Preferiblemente, la temperatura es aproximadamente 20 a aproximadamente 70ºC, y más preferiblemente aproximadamente 25 a aproximadamente 60ºC. El procedimiento de la presente invención puede permitir reducir al menos aproximadamente 30%, preferiblemente al menos aproximadamente 50%, más preferiblemente al menos aproximadamente 75%, incluso más preferiblemente al menos aproximadamente 85% y aún incluso más preferiblemente al menos aproximadamente 90% del contenido de formaldehido del gas. Se prefiere particularmente una cantidad al menos aproximadamente de 95%. De forma alternativa, puede reducir aproximadamente 90% a aproximadamente 95% del contenido de formaldehido del gas.
De acuerdo con otro ejemplo específico de la presente invención, el gas, en el procedimiento de la invención, se recupera o se coge y entonces, se trata para así reducir la cantidad de impurezas presentes en él.
Cuando el procedimiento de la presente invención se usa para así tratar gases que comprenden, además de formaldehido, algunas impurezas la etapa de al menos eliminarlas parcialmente del gas o reducir su cantidad del gas puede llevarse a cabo poniendo en contacto el gas con una disolución alcalina acuosa. Preferiblemente, dicha etapa se lleva a cabo
i) poner en contacto el gas con una disolución alcalina acuosa para así obtener una mezcla que comprende el gas, la disolución alcalina acuosa y las impurezas, y
ii) separar el gas del resto de la mezcla.
La etapa (ii) puede realizarse por medio de separador trifásico tal como un separador ciclónico o un precipitador electrostático húmedo.
La disolución alcalina puede comprender agua y una base elegida de NaOH, KOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2, Na2CO3, NaHCO3, K2CO3, KHCO3 y mezclas de los mismos. Por ejemplo, la base puede ser NaOH o KOH. En otro ejemplo, la base puede ser NaOH.
El procedimiento de la presente invención es particularmente útil para reducir el contenido de formaldehido de un gas generado en la fabricación de un artículo que comprende una resina que contiene formaldehido. Pueden usarse también para reducir el contenido de formaldehido de un gas generado en la industria de paneles de madera o un gas generado durante la fabricación de productos de paneles con base de madera (tal como conglomerado o tableros de virutas orientadas). Este procedimiento también es útil para tratar gases que comprenden formaldehido, que están generados en fundiciones, altos hornos, industrias petroquímicas, industrias azucareras, industrias de productos de cuidado dental, industrias poliméricas, industrias de pulpa y papel, industrias automotrices, industrias de pintura, industrias de manufactura de vidrio, industrias de lana mineral.
De acuerdo con otro ejemplo específico de la presente descripción, se describe en un método para la fabricación de productos de paneles con base de madera que comprende mezclar partículas de madera con una resina que contiene formaldehido, presionar la mezcla obtenida para así obtener los productos de paneles con base de madera y tratar un gas que contiene formaldehido liberado durante la etapa de mezcla y/o presión, la mejora en donde el gas que contiene formaldehido se trata mediante el procedimiento como se define en la presente invención.
De acuerdo con otro ejemplo específico de la presente descripción, se describe en un método para fabricar productos de paneles con base de madera que comprende mezclar partículas de madera para así obtener los productos de paneles con base de madera y tratar un gas que contiene formaldehido liberado durante la etapa de mezcla y/o presión, la mejora en donde el gas que contiene formaldehido se trata poniéndolo en contacto con una disolución como se describe en esta memoria.
De acuerdo con otro aspecto de la presente descripción, se proporciona en un método para reducir el contenido de formaldehido de un gas que comprende tratar dicho gas con una disolución oxidante acuosa, la mejora en donde dicha disolución es una disolución como se describe en esta memoria.
Se describe también el uso de NTA como un agente secuestrante en una disolución oxidante. Dicha disolución puede ser una disolución básica. Por ejemplo, dicha disolución oxidante comprende H2O2, Fe2+ y una base. La base puede ser NaOH. Los ejemplos específicos y realizaciones de la disolución de la presente descripción son también aplicables en dicho uso.
Se describe además el uso de DTPA como un agente secuestrante en una disolución oxidante. Dicha disolución puede ser una disolución básica. Por ejemplo, dicha disolución oxidante comprende H2O2, Ca2+, Mg2+ y una base. La base puede ser NaOH. Los ejemplos específicos y realizaciones de la disolución son además aplicables en tal uso.
De acuerdo con otro aspecto de la presente descripción se proporciona un método para oxidar formaldehido en ácido fórmico. El método comprende poner en contacto formaldehido con una disolución oxidante básica que comprende NTA y H2O2. La disolución puede comprender Fe2+. Cuando sea aplicable, todos los parámetros mencionados anteriormente que afectan a los procedimientos y la disolución de la presente invención puede también usarse en el presente método.
De acuerdo con otro aspecto de la presente descripción se proporciona un método para oxidar formaldehido en ácido fórmico. El método comprende poner en contacto formaldehido con una disolución oxidante básica que comprende DTPA y H2O2. La disolución puede comprender una mezcla de Ca2+ y Mg2+. Cuando sea aplicable, todos los parámetros mencionados anteriormente que afectan a los procedimientos y la disolución de la presente invención pueden usarse también en el presente método.
El procedimiento de la presente invención puede aplicarse también a otros aldehídos distintos que el formaldehido (no según la invención). Por ejemplo, pueden usarse para oxidar aldehídos tales como acetaldehído, propionaldehído, acroleína, etc., en sus ácidos correspondientes. El experto de la técnica entendería así que en el procedimiento de la presente invención el término formaldehido puede sustituirse por el término aldehído (no según la invención). El término formaldehido puede sustituirse también por acetaldehído, propionaldehído o acroleína (no según la invención).
Breve descripción de los dibujos
En los siguientes dibujos, que se representan por medio de ejemplo sólo, realizaciones específicas de la invención:
La Fig. 1 muestra un diagrama en bloque de un procedimiento según un ejemplo específico de la presente invención;
La Fig. 2 es una representación esquemática que ilustra cómo se lleva a cabo un procedimiento según otro ejemplo específico de la presente invención, cuando se usa en la fabricación de paneles con base de madera; y
La Fig. 3 es una representación esquemática que ilustra cómo se lleva a cabo un procedimiento según aún otro ejemplo específico de la presente invención, cuando se usa en la fabricación de paneles con base de madera.
Descripción detallada de realizaciones preferidas
Características y ventajas adicionales de la invención serán más fácilmente evidentes a partir de la siguiente descripción de realizaciones específicas como se ilustra por medio de ejemplos solo en los dibujos añadidos en donde:
Como puede verse a partir de la Fig. 1, dicho procedimiento es relativamente sencillo y puede llevarse a cabo fácilmente sin necesitar tareas tediosas. Cuando el gas que contiene formaldehido a tratar contiene también impurezas, dicho material particulado (preferiblemente partículas de madera), y/o compuestos orgánicos condensables, es preferible eliminar las impurezas. Después de dicho tratamiento primario, el gas se pone en contacto con una disolución oxidante que comprende H2O2. Este tratamiento permite oxidar el formaldehido en ácido fórmico, reduciendo así la cantidad de formaldehido presente en el gas.
Como se muestra en la Fig. 2, para producir un tablero o panel, constituyentes de tablero que comprenden fibras de madera mezcladas con una resina que contiene formaldehido y parafina se introducen en la entrada de una prensa
(10) para así formar una estera, que se presionará para obtener un tablero. Dichos constituyentes de tablero se tratan preferiblemente previamente en una secadora. Dicho pre-tratamiento es particularmente útil para reducir la cantidad de agua presente en las fibras. Durante la etapa de presión, un gas se libera de la estera. Dicho gas contiene formaldehido y puede contener también varias impurezas tal como partículas de madera y compuestos orgánicos condensables (distintos que el formaldehido). El gas y el aire circundante se capturan por una capucha (12), que está conectada a un conducto (14). El gas y el aire circundante se sacan y hacen circular por medio de un caudal de aire generado por un ventilador (16) a lo largo de todo el procedimiento. Para evitar la contaminación dentro del conducto (14), una disolución acuosa alcalina se pulveriza por medio de una pluralidad de boquillas de pulverización (18). Dicha disolución pulverizada permite saturar el gas con agua y al mismo tiempo, disminuir su temperatura.
Cuando el gas a tratar contiene impurezas una mezcla que comprende una fase sólida, una fase líquida y una fase gaseosa se obtiene generalmente en el conducto. El experto en la técnica reconocería claramente que uno o varios conductos pueden usarse en dicho procedimiento y que para cada conducto, de acuerdo con varios parámetros (tales como dimensiones del conducto, caudal de gas, concentración de formaldehido, etc.) la cantidad de boquillas de pulverización (18) puede variar.
Después de haberse tratado con la disolución alcalina en el conducto (14), el gas se trata adicionalmente antes de oxidar el formaldehido contenido en él. De hecho, la mezcla así obtenida se trata por medio de un lavador húmedo o separador trifásico (20), para así separar individualmente cada fase. Por lo tanto, una considerable cantidad de las impurezas se elimina del gas. Los residuos sólidos y líquidos generados en esta etapa se acumulan con otros residuos sólidos y residuos líquidos (purga acuosa) generados durante el procedimiento y manejado eventualmente de una manera apropiada. Los residuos líquidos o fase líquida así obtenida puede también recircularse corriente arriba en el procedimiento por medio de una bomba (21), alimentando así las boquillas de pulverización (18). Si fuera necesario, durante el procedimiento, ciertas cantidades de NaOH pueden añadirse a los residuos líquidos proporcionados a las boquillas de pulverización (18).
El gas, por el que una cantidad considerable de las impurezas se elimina eficientemente, va entonces a una columna empaquetada o torre de absorción (22). En la torre (22), el gas y una disolución oxidante acuosa, preparada previamente en un tanque (24), se ponen en contacto para así mejorar la disolución de formaldehido en la disolución oxidante y por lo tanto su tasa de oxidación en ácido fórmico.
La disolución se prepara en primer lugar en el tanque (24) añadiendo y mezclando en él agua corriente (o alternativamente agua tratada), una base (preferiblemente NaOH) y el agente secuestrante. La disolución se lleva a una parte superior de la torre (22) por medio de una bomba (21). Antes de que la disolución alcance la torre (22), un agente oxidante, H2O2 se añade a la disolución. Así, la disolución así obtenida reacciona, en la torre (22), con formaldehido del gas como se define previamente. El pH en el tanque se mantiene a un pH de aproximadamente 9,5 a 10,5. La disolución se recircula así de forma continua en la torre (22). Para evitar el aumento de productos de reacción como formiato sódico después de un cierto tiempo, una parte de la disolución oxidante puede purgarse hacia el separador trifásico (20) y después hacia la purga acuosa por medio de bombas (21). Para reemplazar dicha cantidad de disolución oxidante purgada, algo más de agua corriente (o agua tratada), NaOH, y preferiblemente un agente secuestrante se añaden al tanque (24). Algo más de H2O2 se añade también.
El experto en la técnica entendería claramente que dependiendo de la localización o ciudad donde el procedimiento se lleva a cabo, la composición del agua corriente variará. De hecho, bajo ciertas circunstancias, el agua corriente como es, es decir, sin tratamiento adicional añadiendo o eliminando un catión o una mezcla de cationes será suficiente para el tratamiento oxidante. Sin embargo, en otros casos, el agua corriente tendrá que tratarse añadiendo
o eliminando uno o varios tipos de cationes. De hecho, el agua corriente se analiza normalmente en primer lugar para así determinar su contenido en cationes. Dependiendo de este análisis, un tratamiento adicional, es decir, adición o eliminación de cationes, se necesitará para así obtener mejores condiciones para la reacción. En dicho caso, un catión como los descritos anteriormente en la presente invención se añadirá o eliminará de un agua corriente, y se dirá que un agua tratada se usa en vez de un agua corriente. La cantidad de catión presente en la disolución y útil en la reacción de oxidación puede ser aproximadamente 0,5 a aproximadamente 250 ppm. El experto en la técnica entendería además que en la presente invención cuando se refiere a “un catión” significa un tipo de catión como los descritos anteriormente. Es claro que no significa un átomo cargado individual (catión individual).
También se va a anotar que el uso de un agente secuestrante es preferible para obtener resultados óptimos. De hecho, en los procedimientos de la presente invención, se observó que el uso de un agente secuestrante permite obtener un mejor control y una mejor estabilidad de la reacción de oxidación. En particular, el uso de un agente secuestrante permite mantener la relación molar H2O2/CH2O tan bajo como sea posible. También permite tener un buen control en la cinética de la reacción. Se observó en los procedimientos de la presente invención que NTA y DTPA eran agentes secuestrantes particularmente eficientes. De acuerdo con una realización preferida Fe2+ se usa junto con NTA como agente secuestrante. De acuerdo con otra realización preferida, se encontró que DTPA es muy eficiente cuando se usa en la presencia de Ca2+ y Mg2+.
El gas tratado como se describe anteriormente, deja entonces a la torre de absorción (22) para así ir a una chimenea
(26) por medio del ventilador (16). El experto en la técnica reconocería entonces que las dimensiones de la chimenea usada variará de acuerdo con la cantidad de contaminante (formaldehido) liberado en la atmósfera además de las necesidades medioambientales, o leyes o estándares de la posición donde el procedimiento se lleva a cabo. Una reducción eficiente del contenido de formaldehido del gas como se proporciona mediante los procedimientos de la presente invención simplificaría entonces dicha tarea.
Como el aire que sale de la chimenea (26) está saturado con agua, puede darse condensación. En este caso, el agua condensada se devuelve al tanque de reacción (24).
La purga acuosa que contiene formiato sódico puede gestionarse en la planta de formas diferentes. Como ejemplo, la purga puede usarse para así humidificar el polvo que viene del panel por lijamiento por combustión en una
caldera. Los residuos sólidos pueden estar dispuestos también preferiblemente en varias maneras medioambientales. Como estos residuos tienen un valor calorífico, pueden también valorizarse en la caldera.
Como puede verse a partir de la Fig. 3, dicho procedimiento es similar al ilustrado en la Fig. 2. Sin embargo, en el caso del procedimiento mostrado en la Fig. 3, el gas se captura a partir una secadora usada en la industria de paneles con base de madera. De hecho, en el procedimiento de la Fig. 3, los constituyentes del tablero húmedo (tal como una mezcla húmeda que comprende fibras de madera, una resina que contiene formaldehido y parafina) se calientan en una secadora (111) para así eliminar agua de los mismos y obtener constituyentes de tablero secos. Dichos constituyentes secos pueden usarse entonces en la fabricación de un panel, en una prensa, como se muestra en la Fig. 2. Cuando se calienta en la secadora, la mezcla de los constituyentes de tablero, libera un gas que contiene formaldehido y otras impurezas tales como material particulado (preferiblemente partículas de madera) y/o compuestos orgánicos condensables. El gas se captura así en la secadora (111) y se saca y hace circular por medio de un flujo de aire generado por un ventilador (116) a través de todo el procedimiento. El gas se pasa entonces a través de un separador ciclónico (113) para así eliminar y recuperar constituyentes de tablero secos contenidos en él. El gas se recoge mediante un conducto (114) provisto con una pluralidad de boquillas de pulverización (118). Para evitar la contaminación dentro del conducto (114), se pulveriza una disolución acuosa alcalina en él por medio de las boquillas (118). Dicha disolución pulverizada permite saturar el gas con agua y al mismo tiempo, disminuir su temperatura. Como el gas es caliente y saturado, se favorece la condensación del agua. Una mezcla que comprende una fase sólida, una fase líquida y una fase gaseosa se obtiene generalmente en el conducto (114).
Después de haberse tratado con la disolución alcalina, el gas se trata adicionalmente antes de oxidar el formaldehido contenido en él. De hecho, la mezcla así obtenida se trata por medio de un limpiador húmedo o separador trifásico (120), para separar así de forma individual cada fase. Por lo tanto, una cantidad considerable de las impurezas restantes se elimina de dicho gas. La fase sólida se trata entonces por medio de un filtro rotatorio (123), y la fase líquida puede recircularse, por medio de una bomba (121) en las boquillas de pulverización (118) o en el separador trifásico (120). Cuando la fase líquida se recircula en el separador (120) puede añadirse algo más de NaOH a él. Después del tratamiento de la fase sólida en el filtro rotatorio (123), se obtienen los residuos sólidos y una purga acuosa. Estos residuos y la purga pueden combinarse con los demás productos residuales similares generados durante todo el procedimiento. La parte acuosa obtenida del filtro (123) puede recircularse adicionalmente en el separador (120).
El gas, por el que una considerable cantidad de impurezas se eliminan de forma eficiente, va después a una columna empaquetada o torre de absorción (122) por medio de la acción del ventilador (116). En la torre (122), el gas y una disolución oxidante acuosa, preparada previamente en un tanque (124), se ponen en contacto para así mejorar la disolución de formaldehido en la disolución oxidante y por lo tanto su tasa de oxidación en ácido fórmico.
Antes de poner en contacto el gas en la torre, la disolución se preparó previamente en el tanque (124) añadiendo y mezclando en él agua corriente (o agua tratada de forma alternativa), una base (preferiblemente NaOH) y un agente secuestrante preferiblemente. Como se trata anteriormente la elección de usar agua corriente o agua tratada variará de acuerdo con los constituyentes (catión(ones)) presentes en el agua corriente. Dichos parámetros pueden influir también en el uso o no del agente secuestrante y posiblemente su naturaleza. Si el agua corriente necesita tratarse, pasa a través de un dispositivo de tratamiento de agua (130), que está presente opcionalmente. Dicho dispositivo puede estar presente en la planta, y si se necesita el agua corriente pasa a su través para tratarse. Si no se necesita, el agua corriente simplemente lo atraviesa. El dispositivo de tratamiento (130) puede usarse para ablandar agua, añadir algún catión(ones), etc. Dicho dispositivo puede ser una columna para ablandar agua. En dicho dispositivo el Ca2+ presente en agua se reemplaza al menos parcialmente por Na+, para así obtener un agua blanda. De forma alternativa, dicho dispositivo puede ser un recipiente de mezcla en que uno o más tipos de cationes se añaden y mezclan con agua corriente. El dispositivo (130) puede ser también una combinación de dicha columna y recipiente. El dispositivo (130) puede ser útil ya que para una misma agua corriente que viene de una situación particular, pueden observarse variaciones importantes de la concentración de iones a través de un mismo año o un mismo mes.
Después de prepararse en el tanque (124), la disolución se lleva a una parte superior de la torre (122) por medio de una bomba (121). Antes de que la disolución alcance la torre (122), un agente oxidante, H2O2, se añade en la disolución. Así, la disolución así obtenida reacciona, en la torre, con formaldehido del gas como se define anteriormente. El pH en el tanque se mantiene preferiblemente a un pH de aproximadamente 9,5 a 10,5. La disolución se recircula así continuamente en la torre (122).
De forma similar a lo que se ha descrito para la Fig. 2, después de un tiempo predeterminado, una parte de la disolución oxidante en el tanque (124) se purga preferiblemente hacia la purga acuosa o hacia el separador (120) por medio de una bomba (121). Por lo tanto, para sustituir dicha cantidad de disolución oxidante purgada, algo más de agua corriente (o agua tratada), NaOH y preferiblemente agente secuestrante, se añaden al tanque (124). Algo más de H2O2 se añade también.
Finalmente, el gas abandona entonces la torre de absorción (122) para así ir a una chimenea (126) mediante el uso del ventilador (116). Las dimensiones de dicha chimenea variarán como se describe anteriormente.
Los procedimientos mostrados en las Figs. 1 a 3 pueden usarse para tratar gases que contienen formaldehido generados en una pluralidad de otras industrias como se define anteriormente.
Los siguientes ejemplos no limitantes ilustran adicionalmente la invención.
Ejemplos
Ejemplo 1. Reducción del contenido de formaldehido de una corriente gaseosa que viene de una prensa de paneles de aglomerado.
Este procedimiento definido en el Ejemplo 1 se llevó a cabo usando un sistema similar al sistema representado esquemáticamente en la Fig. 2.
Este procedimiento se usó para tratar un flujo de aire de 79 000 Nm3/h que tenía una concentración de formaldehido de 38 mg/Nm3. Se usaron dos torres de absorción y dos tanques de reacción a una temperatura de 30ºC. Las torres de absorción tenían aproximadamente 7 unidades de transferencia. Varios ensayos se llevaron a cabo con dicho sistema para así optimizar los diversos parámetros de ese procedimiento particular.
En los diversos ensayos, la base usada fue NaOH a un pH de aproximadamente 9,5 a aproximadamente 10,5 y se han observado resultados óptimos para pH de aproximadamente 9,7 a aproximadamente 10,0. Se añadió un agente secuestrante, DTPA, al agua corriente para obtener una concentración de aproximadamente 1200 ppm a aproximadamente 2000 ppm en la disolución oxidante y preferiblemente de aproximadamente 1600 ppm. El agua corriente como es, ya estaba comprendiendo iones Ca2+ y Mg2+ en una cantidad suficiente, de manera que no se necesitó tratamiento adicional del agua corriente. Durante los diversos ensayos llevados a cabo, la concentración promedio de Ca2+ fue aproximadamente 90 a aproximadamente 110 ppm y la concentración promedio de Mg2+ fue aproximadamente 15 a aproximadamente 25 ppm.
El tanque tenía un tiempo de residencia suficientemente largo (preferiblemente aproximadamente 20 minutos) para obtener una buena conversión de formaldehido en ácido fórmico en su forma salina (sal sódica). H2O2, se añadió, como se muestra en la Fig. 2 para así obtener una concentración residual de H2O2 a la salida del tanque de reacción de aproximadamente 1200 a 2000 ppm y preferiblemente 1800 ppm.
Dichos ensayos permitieron una eliminación de formaldehido tan alta como 97,3% en base a la emisión de formaldehido en la prensa. Además, durante estos ensayos, fue posible mantener la relación molar H2O2/CH2O por debajo de 2,0 e incluso a aproximadamente 1,7.
Ejemplo 2. Reducción del contenido de formaldehido de una corriente de gas que viene de una secadora de tableros MDF/HDF.
Diversos ensayos se hicieron en un sistema a escala piloto, que es similar al sistema representado esquemáticamente en la Fig. 3. Se trató un gas que tenía un caudal de aire de 2 000 Nm3/h y que tenía una concentración de 20 mg/Nm3 en formaldehido a una temperatura de 48ºC. La base usada fue NaOH a varios pH entre 9,5 y 10,5 y preferiblemente a 9,8. Se añadió un agente secuestrante, NTA, al agua corriente para obtener una concentración de aproximadamente 4 ppm a aproximadamente 20 ppm en la disolución oxidante. El agua corriente se trató añadiendo a ella iones Fe2+ a una concentración de aproximadamente 1 a aproximadamente 5 ppm.
El tanque tenía un tiempo de residencia suficientemente largo (preferiblemente aproximadamente 20 minutos) para obtener una buena conversión de reacción de formaldehido en ácido fórmico en su forma salina (sal sódica). H2O2, se añadió, como se muestra en la Fig. 3 para así obtener una concentración residual de H2O2 en la salida del tanque de reacción de aproximadamente 10 ppm a 75 ppm y preferiblemente aproximadamente 10 ppm. La torre de absorción tenía aproximadamente 2,4 de transferencia.
Dichos ensayos permitieron una eliminación de formaldehido tan alta como 77,0% en base a la emisión de formaldehido en la secadora. Además, durante estos ensayos, fue posible mantener la relación molar H2O2/CH2O por debajo de 2,0 e incluso a aproximadamente 1,6.
Estos ejemplos demuestran claramente que los procedimientos, la disolución y el método de la presente invención permiten reducir de forma eficiente y sencilla el contenido de formaldehido de un gas. Los procedimientos de la presente invención pueden llevarse a cabo a bajos costes y sin necesitar tareas tediosas o complicadas. Se mostró que en estas condiciones de pH básicas, como se define en los ejemplos 1 y 2, una conversión eficiente de formaldehido en ácido fórmico se observó y que no se generó CO2 a partir de dicho procedimiento de oxidación. Se encontró también que cuando se llevó a cabo a un pH de 9,5 a 10,5, se obtuvieron resultados muy interesantes. En estos ejemplos, se observaron altas reducciones del contenido en formaldehido de los gases tratados, mientras se mantenía la relación molar H2O2/CH2O sustancialmente baja.

Claims (13)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un procedimiento para reducir el contenido de formaldehido de un gas, que comprende poner en contacto dicho gas con una disolución oxidante acuosa básica que tiene un pH de 9,5 a 10,5 y que comprende:
    un agente secuestrante seleccionado del grupo que consiste en ácido dietilentriaminapentaacético (DTPA), ácido nitrilotriacético (NTA), ácido etilendiaminatetraacético (EDTA), hexametafosfato sódico, citrato sódico y mezclas de los mismos;
    H2O2; y
    un catión metálico elegido de Ca2+, Mg2+, Fe2+, Cu2+, Ni2+, Mn2+, Ti4+, Cr3+, Ce3+, Zn2+, Pd2+, Mo6+ y mezclas de los mismos,
    para así oxidar al menos una parte de dicho formaldehido contenido en dicho gas en ácido fórmico, obteniendo así un gas que tiene un contenido reducido en formaldehido en comparación con dicho gas antes de ponerlo en contacto con dicha disolución oxidante, y una disolución que comprende ácido fórmico.
  2. 2.
    El procedimiento según la reivindicación 1, en donde H2O2 está presente en dicha disolución a una concentración de al menos 10 ppm.
  3. 3.
    El procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en donde la relación molar H2O2/CH2O es al menos 1,0.
  4. 4.
    El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde dicha disolución oxidante acuosa básica comprende una base seleccionada del grupo que consiste en NaOH, KOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2, NaHCO3, Na2CO3, K2CO3, KHCO3 y mezclas de los mismos, y preferiblemente NaOH.
  5. 5.
    El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde dicha disolución oxidante acuosa básica comprende Ca2+, Mg2+, Fe2+, Cu2+ o mezclas de los mismos.
  6. 6.
    El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde dicha disolución oxidante acuosa básica comprende Fe2+ a una concentración de al menos 0,5 ppm.
  7. 7.
    El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde dicha disolución oxidante acuosa básica comprende Mg2+ y/o Ca2+ a una concentración de al menos 10 ppm.
  8. 8.
    El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde dicha puesta en contacto incluye mezclar formaldehido con dicha disolución oxidante para así disolver el formaldehido en ella.
  9. 9.
    El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde dicho gas y dicha disolución oxidante se mezclan en una columna empaquetada.
  10. 10.
    El procedimiento según la reivindicación 9, en donde el gas se introduce en una parte del fondo de la columna y la disolución se introduce en una parte superior de la columna, mezclándose el gas y la disolución en la columna por encima de una cantidad predeterminada de unidades de transferencia.
  11. 11.
    El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde dicha disolución oxidante acuosa básica tiene un pH de 9,7 a 10,0.
  12. 12.
    El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde dicha disolución oxidante acuosa básica tiene un pH de aproximadamente 9,8.
  13. 13.
    El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde dicho agente secuestrante es ácido nitrilotriacético (NTA).
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