ES2471882T3 - Procedimiento para la eliminación catalítica de di�xido de carbono y di�xido de azufre de gases de escape - Google Patents

Procedimiento para la eliminación catalítica de di�xido de carbono y di�xido de azufre de gases de escape Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la eliminación catalítica de dióxido de azufre y dióxido de carbono de gases de escape en un reactor cargado con un catalizador de carbono activado, caracterizado porque comprende las etapas siguientes: - saturar el carbono activado con SO2, - saturar o saturar parcialmente los gases de escape con agua, - introducir los gases de escape 10 en el reactor, - convertir el SO2 catalíticamente en H2SO4 y, en paralelo a dicho proceso, convertir el CO2 catalíticamente en el mismo catalizador en C y O2, así como en compuestos de azufre-carbono, &buLL lavar el catalizador y descargar el H2SO4 como líquido y el C como sólido y/o unido a compuestos de azufre.

Description

Procedimiento para la eliminación catalítica de di�xido de carbono y di�xido de azufre de gases de escape.
Campo técnico
La presente invención se refiere de forma generalizada a un procedimiento para la eliminación catalítica de di�xido de carbono y di�xido de azufre de gases de escape.
Estado de la técnica
Las discusiones acerca del cambio climático han dejado claro para la humanidad que los recursos disponibles est�n limitados y que las sustancias nocivas producidas por las actividades humanas impactan considerablemente sobre el medio ambiente y cambian el clima de forma permanente. Después de que en los años setenta del siglo veinte las emisiones de azufre estaban en el centro de la atención, ahora son las emisiones de óxido de carbono que han llegado a ser el tema central. Desde hace unos años, se est�n buscando intensamente métodos para evitar la formación de este gas o, alternativamente, eliminarlo de la atmósfera. Para este último método, se han propuesto varios procedimientos de unir el óxido de carbono de la atmósfera a sólidos o líquidos y después almacenarlo. Procedimientos de este tipo se conocen por ejemplo del documento WO 20005108297 A, KR 200502862 A, WO 2004098740 A. Se ha intentado también reducir el di�xido de carbono electroqu�micamente, para cuyo proceso la energía eléctrica puede obtenerse de forma no contaminante, tal como se ha descrito en el documento JP 4063115 A, a partir de la energía solar.
Sin embargo, dichos procedimientos adolecen del inconveniente de que o bien sólo trasladan el problema o bien son de alto consumo energético.
Objetivo de la invención
Un objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento que elimina el di�xido de carbono de gases de escape.
Descripci�n general de la invención
Dicho objetivo se consigue según la invención por medio de un procedimiento para la eliminación catalítica de di�xido de carbono y di�xido de azufre de gases de escape en un reactor cargado con un catalizador de carbono activado, caracterizado porque comprende las etapas siguientes:
•
saturar el carbono activado con SO2,
•
saturar o saturar parcialmente los gases de escape con agua,
•
introducir los gases de escape en el reactor,
•
convertir catal�ticamente el SO2 en H2SO4 y, en paralelo a dicho proceso, convertir catal�ticamente de CO2 en C y O2 en el mismo catalizador y/o añadir C a compuestos de azufre,
•
lavar catalizador y descargar el H2SO4 como líquido y C como sólido y/o unido a compuestos de azufre.
Una ventaja del procedimiento radica en que los productos de reacción H2SO4 y C se retiran de la fase gaseosa de los gases de escape y est�n presentes después del procedimiento como líquido (H2SO4) y sólido (C o C en compuestos de azufre), respectivamente, y pueden volver a utilizarse.
El procedimiento permite tratar los gases de escape procedentes de las plantas industriales y que contienen di�xido de carbono y SO2 y eliminar dichas dos sustancias nocivas simultáneamente y en paralelo, es decir, en un solo procedimiento, enteramente o en la mayor parte de los gases de escape.
En el procedimiento, se convierte por lo menos un 40% del CO2 contenido en los gases de escape, preferentemente por lo menos un 50%, de forma particularmente preferida un 60% y en particular un 82%.
En relación con la presente invención, por compuestos de carbono-azufre se entienden los compuestos que contienen tanto azufre como carbono, independientemente de su número, de su nivel de oxidación y de la presencia de otros elementos.
En relación con la presente invención, por saturación del carbono activado con SO2/SO3 se entiende que el catalizador de carbono activado dispone de una cantidad suficiente de energía de conversión exot�rmica formada por la conversión de SO2/SO3/H2SO4 para empezar a continuación con la conversión de CO2. Esto corresponde, tal
como se puede apreciar por nuestros experimentos, a un orden de tamaño comprendido entre 20 y 50 kg de SO2/m3 de catalizador.
En relación con la presente invención, por el término saturación de los gases de escape con agua se entiende la introducción de gotitas finas de agua en el gas de combustión, lo cual provoca un descenso de la temperatura y un incremento del contenido de agua hasta una humedad relativa de un 100%, como máximo, en el gas de combustión. Dicha saturación de los gases de escape con agua se realiza preferentemente en un refrigerador de enfriamiento rápido o un refrigerador de inyección. El valor pH de dicha agua puede ser neutro, básico o ácido. Preferentemente, el valor pH del agua utilizada para la saturación de los gases de escape est� comprendido entre 3 y 11 y, de forma particularmente preferida, entre 5 y 9.
Dicho procedimiento presenta una cierta semejanza al procedimiento denominado SULFACID, en el que SO2 se convierte sobre un catalizador de carbono activo en H2SO4. Sin embargo, en este último procedimiento, el di�xido de carbono no se convierte en carbono y oxígeno o en compuestos de azufre-carbono, puesto que en dicho procedimiento la energía exot�rmica producida en la conversión de SO2 a H2SO4 pasando por SO3 se trasfiere casi completamente a la envoltura acuosa del lecho de catalizador.
Los experimentos que han dado lugar a esta invención en conexión con la investigación han demostrado que en todos los procedimientos convencionales posibles del procedimiento SULFACID no se ha detectado separación alguna de CO2, ni en los experimentos ni en las aplicaciones industriales, puesto que en este caso la energía exot�rmica producida en la reacción de SO2 a H2SO4 pasando por SO3 se trasfiere a la envoltura acuosa del lecho para producir de esta forma el ácido H2SO4 citado anteriormente.
Preferentemente, los gases de escape tratados son gases en los que la relación entre CO2 y SO2 est� comprendida entre 0,25 mol/mol y 0,58 mol/mol. Naturalmente, también es posible tratar gases de escape en los que la relación de las dos sustancias nocivas est� fuera de dicho intervalo. Sin embargo, en este caso la sustancia nociva que est� por encima del límite citado anteriormente no se elimina completamente, sino sólo en parte de los gases de escape.
Las temperaturas de entrada de los gases de escape est�n comprendidas preferentemente entre temperatura ambiente y 150�C. Temperaturas más altas en funcionamiento permanente podrían dañar el catalizador permanentemente.
El contenido de oxígeno no es crítico de por s�, pero idóneamente debería ser de por lo menos un 5 % en volumen. Preferentemente, el contenido de O2 debería ser 8 veces más alto que el contenido de SO2.
La saturación de los gases de escape con agua puede llevarse a cabo simplemente por enfriamiento rápido o por medio de otro método. Naturalmente, es recomendable que los gases de escape contengan la mínima cantidad posible de sólidos, polvos y similares, para impedir un envenenamiento y obturación del catalizador. Dicho despolvoreamiento de los gases de escape se consigue por medio de instalaciones de filtración convencionales, antes de que los gases se pasen a continuación a la unidad de enfriamiento rápido.
El factor de limpieza del catalizador para el SO2 de los gases de gases est� comprendido preferentemente entre 0,4 y 0,6. Conforme a esto, la cantidad de SO2 convertido en H2SO4 pasando por SO3 est� comprendida entre un 40% y un 60%, mientras que el resto del SO2/SO3 reacciona para dar compuestos de azufre-carbono o se trasfiere al aire de escape en forma de SO2/SO3. Ejemplo: Una separación al 100% del SO2 en el proceso de CO2 corresponde a una conversión comprendida entre un 40 y un 60% en H2SO4 as� como a una conversión comprendida entre un 40 y un 60% en compuestos de azufre-carbono (por tanto, en caso de sobrecarga con SO2/SO3 no se realiza una conversión comprendida entre un 40 y un 60% en H2SO4, en cuyo caso el exceso se trasfiere al aire de escape en forma de SO2/SO3 – en este caso, se reduce también la separación de CO2 o la misma colapsa por completo). En el proceso SULFACID, una separación al 100% de SO2 dar� lugar a una conversión comprendida entre un 70 y un 90% en H2SO4 as� como a una liberación comprendida entre un 30 y un 10% de SO2/SO3 al aire de escape. En caso de sobrecarga con SO2/SO3 en el proceso SULFACID la conversión comprendida entre un 70 y un 90% en H2SO4 no se aumentar�, sino que el exceso de SO2/SO3 también entrar� otra vez en el aire de escape.
Por consiguiente, en el procedimiento según la invención a altas corrientes volumétricas y/o altas concentraciones de SO2/SO3/CO2 una pluralidad de reactores pueden conectarse en paralelo o en serie para alcanzar los valores requeridos.
Breve descripción de las figuras
Detalles y ventajas adicionales de la invención pueden apreciarse por la siguiente descripción detallada de una forma de realización de la invención a base de la figura 1 adjunta, en la que muestran:
La figura 1 una representación esquemática del montaje experimental,
La figura 2 una representación gráfica de los valores medidos en el experimento 1 del contenido de SO2 de los gases de escape en la entrada o salida del reactor,
La figura 3 una representación gráfica de los valores medidos en el experimento 1 del contenido de CO2 de los gases de escape en la entrada o salida del reactor,
La figura 4 una representación gráfica de los valores medidos en el experimento 2 del contenido de SO2 de los gases de escape en la entrada o salida del reactor,
La figura 5 una representación gráfica de los valores medidos en el experimento 2 del contenido de CO2 de los gases de escape en la entrada o salida del reactor.
Descripci�n de una forma de realización de la invención
El montaje experimental mostrado en la figura 1 para ilustrar la invención comprende un reactor experimental 10 en cuya parte inferior 12 se introduce un gas experimental y en cuya parte superior 14 se inyecta agua.
El gas experimental utilizado para simular los gases de escape consiste de aire ambiente calentado en un calentador 16 a aproximadamente 80�C al que se adiciona a continuación de forma dosificada SO2 de un primer cilindro presurizado 18 y CO2 de un segundo cilindro presurizado 20 a través de válvulas adecuadas 22, 24. Un primer aparato de medición 26 analiza la composición (contenido de SO2, contenido de CO2, contenido de O2), la temperatura, la cantidad de flujo y la velocidad de flujo del gas experimental.
A continuación, el gas experimental se enfría en un refrigerador de enfriamiento rápido 28 por evaporación del agua a la temperatura de saturación. El gas experimental es aspirado por un compresor de gases de escape 30 y trasferido al reactor experimental 10 pasando por el refrigerador de enfriamiento rápido 28. Un separador de gotas en la salida del refrigerador de enfriamiento rápido 28 asegura la separación por proyección.
El gas experimental pasa por el reactor experimental 10 y el catalizador de carbono activado 32 contenido en el mismo de abajo a arriba y, después de salir del reactor experimental 10, se ensaya en un segundo aparato de medición 34 con relación a los mismos parámetros que en el primer aparato de medición 26, es decir, la composición (contenido de SO2, contenido de CO2, contenido de O2), la temperatura, la cantidad de flujo y la velocidad de flujo del gas experimental y a continuación se pasa a la atmósfera.
El agua requerida en el proceso es pasada desde un depósito 36, pasando por un aparato de dosificación 38 donde se mide la velocidad de flujo y una bomba 40, a la parte superior 14 del reactor experimental 10, donde el agua fluye por el catalizador de carbono activado 32 en contracorriente, relativo al gas experimental. El agua requerida para el refrigerador de enfriamiento rápido 28 procede directamente del suministro de agua y circula en un circuito.
Alternativamente, el agua requerida en el proceso puede ser conducida por el reactor también en cocorriente, es decir, en el mismo sentido que el gas experimental. Si se selecciona un procedimiento en contracorriente o en cocorriente depender�, por ejemplo, de la situación local.
En el catalizador de carbono activado, que no es impregnado adicionalmente con metales, el SO2 se convierte catal�ticamente en SO3 y a continuación, en caso de adicionar agua, en ácido sulfúrico. Las guarniciones utilizadas, que se encuentran por debajo del tamiz molecular y sirven para la distribución del gas, pueden estar dotadas. El ácido sulfúrico formado y el carbono o los compuestos de azufre-carbono se separan por lavado del catalizador de carbono activado por proyección cíclica con agua en función del volumen del catalizador y de la concentración de SO2/SO3, en contracorriente, relativo al gas. En caso de la instalación piloto, la humectación se llev� a cabo con una cantidad de agua comprendida entre 2 y 15 l/hora 1 a 4 veces/hora. La cantidad de agua requerida depende de la concentración deseada de ácido sulfúrico, la cual estar� comprendida, sin embargo, entre un 5 y un 25% en peso. En la parte inferior 12 del reactor experimental 10, el agua junto con la solución de ácido sulfúrico acuosa formada en el proceso y el carbono o los compuestos de azufre-carbono suspendidos en la misma se recogen en un recipiente 42, y el contenido de ácido se determina por medio de un instrumento de medición 44. A continuación, la solución de ácido sulfúrico se elimina por bombeo por medio de una bomba 46, y la cantidad de flujo se determina con otro aparato de medición 48.
En la instalación descrita, el di�xido de azufre de los gases de escape se convierte catal�ticamente en las partículas de catalizador húmedas en SO3 y a continuación en ácido sulfúrico y simultáneamente o en paralelo el di�xido de carbono se disocia en carbono y oxígeno. Sin embargo, una parte del carbono se adiciona también a compuestos de azufre.
El procedimiento se ensay� con éxito en las siguientes condiciones:
•
Saturaci�n de los gases de escape con agua antes de su entrada en el reactor por enfriamiento rápido.
•
Contenido de SO2 de los gases de escape entre 300 ppm y 6000 ppm. Hay que tener en cuenta que en el caso idóneo y en modo continuo sólo 174 a 3480 ppm de este SO2 pueden convertirse durante la conversión de CO2. En este caso, el exceso de SO2 se utiliza para la formación del ácido H2SO4 o se trasfiere a la atmósfera en forma de SO2/SO3.
• Contenido de CO2 de los gases de combustión entre un 0,1% en volumen (1000 ppm) y un 15% en volumen (150000 ppm).
• Temperatura del gas comprendida entre 10 y 80�C. 10
•
Contenido de O2 aproximadamente un 20% en volumen.
•
Saturaci�n con agua y enfriamiento de los gases de escape por enfriamiento rápido.
15 • Los catalizadores ensayados fueron suministrados por la empresa NORIT Nederland B.V. de Postbus 105 NL-3800 AC Amersfoort bajos los nombres Norit_PK1-3, Norit_PK_2-4 y Norit_PK_3-5.
Dichos catalizadores son granulados de carbono activado con una granulometr�a comprendida entre 1 y 3 mm, 2 y 4 mm y 3 y 5 mm y preparados por activación con vapor. Las siguientes propiedades generales fueron aseguradas por
20 el fabricante: índice de yodo 800; adsorción en azul de metileno 11 g/100 g; área superficial específica (B.E.T.) 875 m2/g; densidad a granel 260 kg/m3; densidad tras retrolavado 230 kg/m3; grado de uniformidad 1,3 – contenido de ceniza 7% en peso; pH alcalino; humedad (envasado) 2% en peso.
En los experimentos, se utilizaron equipos de análisis de gases de combustión de la marca Testo. Los aparatos son
25 de la última generación (año de fabricación 2009) y han sido calibrados por el fabricante. Además, los datos analíticos de dichos aparatos de análisis de gases de combustión se compararon durante los experimentos con mediciones en vía húmeda realizadas en paralelo. Para todas las mediciones, los resultados estaban dentro de las tolerancias de desviación permitidas.
30 El proceso de la reacción de SO2 para dar H2SO4 sobre la superficie del catalizador procede formalmente según la fórmula empírica:
SO2 + ½ O2 + n H2O (catal�ticamente) � H2SO4 + (n-1) H2O
35 Sin querer comprometerse a ninguna teoría, se supone que:
• O2 y SO2 migran a los centros activos del catalizador y se convierten all� en SO3.
• SO3 sale de los centros activos del catalizador y reacciona con la envoltura acuosa alrededor de las 40 partículas del catalizador para formar H2SO4.
• SO2 reacciona con oxígeno y agua para formar ácido sulfúrico según la ecuación de reacción citada anteriormente,
45 • la molécula CO2, que presenta aproximadamente el mismo tamaño que una molécula SO2, se transporta también a los poros de las partículas del catalizador y se disocia por el suministro de la energía de formación
o se adsorbe en compuestos de azufre. El ácido sulfúrico concentrado que se forma en la envoltura acuosa alrededor de las partículas adsorbe la parte C de CO2 y O2, debido a las altas tensiones superficiales (área de superficie específica). Esto da lugar a los denominados compuestos de carbono-azufre.
50 Entre otras, las siguientes reacciones tienen lugar:
CO2 + SO2 + H2O � C + H2SO4 + ½O2
55 H2SO4 + CO2 � SCO3 + H2O + O2
•
la parte C presente en un compuesto de azufre est� presente dentro del ácido sulfúrico como suspensión,
•
los compuestos de carbono formados se descargan del catalizador por lavado con agua en una suspensión
60 con el ácido sulfúrico, en la que el ácido sulfúrico se diluye. Los compuestos de carbono formados precipitan dentro de poco tiempo.
Para el lavado del catalizador, puede utilizarse agua descalcificada o desmineralizada.
65 Sin querer comprometerse a ninguna teoría, se supone que la adsorción de CO2 tiene lugar aprovechando la energía
t�rmica producida por la oxidación de SO2 a SO3 y/o durante la formación de ácido sulfúrico (SO3 a H2SO4). La energía exot�rmica liberada en la oxidación es de LHR = - 98,77 kJ/mol, mientras que la formación de ácido sulfúrico produce un LHR total = - 132,23 kJ/mol; por tanto, en total est� disponible una energía exot�rmica de LHR = - 231 kJ/mol. La energía de + 394,4 kJ/mol requerida para la conversión de CO2 puede obtenerse de la reacción exot�rmica de SO2 a SO3 o de las dos reacciones exot�rmicas de SO2 a SO3 y a H2SO4. Esto significa que est� disponible una energía exot�rmica entre -98,77 kJ/mol y -231 kJ/mol.
En el caso ideal, es decir, sin pérdidas de energía, es por tanto posible hacer reaccionar 0,25 moles de CO2 por mol de SO2 durante la oxidación a SO3. Sin embargo, si se produce adicionalmente ácido, es posible hacer reaccionar en el caso ideal 0,58 moles de CO2 por mol de SO2 o 0,39 kg de CO2 por kg de SO2 y producir al mismo tiempo 1,53 kg de H2SO4. Sin embargo, hay que tener en cuenta que (pueden) tener lugar o tienen lugar también otras reacciones as� como, por ejemplo, la formación descrita anteriormente de compuestos de carbono-azufre.
Las reacciones citadas anteriormente de la separación de CO2 sólo pueden desarrollarse después de alcanzar un grado de saturación determinado con SO2 en los poros del catalizador con relación a la formación de ácido sulfúrico. Dicho equilibrio se produce en el reactor después de haberse convertido una cantidad suficiente de SO2 en SO3 y haber comenzado la formación de ácido sulfúrico. Un estado de este tipo se obtiene, según el modo de procedimiento (cantidad alimentada de SO2/SO3), después de aproximadamente 20 a 100 horas de servicio. Dicho estado no depende del % en peso de la formación de ácido. Por este motivo, este proceso puede desarrollarse también a distintos % en peso de ácido (H2SO4). Ejemplo: En una separación al 100% de SO2 en el proceso de CO2, esto corresponde a una conversión de un 40 a un 60% de SO2 en H2SO4 as� como un 60 a un 40% de SO2 en compuestos de carbono-azufre.
Experimento 1
Los experimentos se llevaron a cabo en las siguientes condiciones:
Flujo volumétrico de gas crudo
min. max. 200 300 m3/h m3/h
Contenido de CO2 (entrada)
min. max. 0,20 1,50 % en volumen % en volumen
Contenido de SO2 (entrada)
min. max. 300 4500 ppm ppm
Temperatura gas de escape
min. max. 10 12 �C �C
Temperatura del punto de rocío
saturado
Contenido de O2
> 20 % en volumen
El reactor est� realizado en plástico reforzado con fibra de vidrio, presenta un volumen de aprox. 2 m3 y se ha llenado con 1 m3 de un catalizador de carbono activado del tipo Norit_PK_2-4.
En una primera fase, la instalación experimental se hizo funcionar aprox. 50 horas con la adición de SO2 procedente de cilindros de gas, alimentándose una cantidad comprendida entre 3000 y 4000 ppm de SO2. En total, el reactor se cargó con aprox. 45 kg de SO2 (aprox. 45 kg de SO2/m3 de catalizador). Según dicha prueba, la alimentación de agua se llev� a cabo con 2 a 15 l/hora dividida en 1 a 4 porciones/hora. En este proceso, no se alcanzó una concentración de ácido sulfúrico apreciable (un 4 a un 6% en peso) al contrario del proceso SULFACID. Después de aprox. 40 horas (aprox. 36 kg de SO2/m3 de catalizador) se consiguió la limpieza de CO2. Los contenidos de SO2 y de CO2 de los gases de escape se midieron en la entrada y la salida, respectivamente, tal como se ha representado en la figura 1. Las mediciones se realizaron cada 30 segundos y se han representado gráficamente en las figuras 2 y
3. Las primeras mediciones representadas aquí se realizaron después de la saturación del catalizador, es decir, 40 horas después de la puesta en servicio del reactor. La concentración de CO2 se variaba varias veces entre un 1,0% en volumen y un 1,55% en volumen, y se hall� que los valores de limpieza de CO2 en promedio eran menos de un 60%. El experimento de prueba transcurrió continuamente durante aprox. 40 minutos. Durante todo este periodo de tiempo, los gases de escape tratados ya no contenían SO2, tal como puede apreciarse por la figura 3.
Una sobrecarga del catalizador de carbono activado con SO2 puede tener el resultado que la reacción de CO2 tiene lugar sólo en parte o no tiene lugar en absoluto. Además, no debería adicionarse demasiada agua al proceso, puesto que en caso contrario la conversión de CO2 disminuye en favor de una conversión a H2SO4 o la descarga de SO2/SO3 al aire de escape aumenta. A tal respecto, hay que destacar que en un proceso SULFACID tradicional se adicionan cantidades de agua mucho mayores. Por ejemplo, en un proceso SULFACID comparable se alimentarían regularmente aprox. 8-10 litros cada 15 minutos (32-40 l/hora/m3 de catalizador). En cambio, en el proceso de CO2 se alimentan 15 litros (normalmente más bien 8 litros), como máximo, cada hora en intervalos irregulares.
Experimento 2
Flujo volumétrico de gas crudo
min. max. 200 300 m3/h m3/h
Contenido de CO2 (entrada)
min. max. 0,30 1,00 % en volumen % en volumen
Contenido de SO2 (entrada)
min. max. 300 500 ppm ppm
Temperatura gas de escape
min. max. 70 80 �C �C
Temperatura del punto de rocío
saturado
Contenido de O2
> 20 % en volumen
El reactor est� realizado en plástico reforzado con fibra de vidrio, presenta un volumen de aprox. 2 m3 y se ha 5 llenado con 0,3 m3 de un catalizador de carbono activado del tipo Norit_PK_2-4.
En una primera fase, la instalación experimental se hizo funcionar aprox. 50 horas con la adición de SO2 procedente de cilindros de gas, alimentándose una cantidad comprendida entre 300 y 500 ppm de SO2, debido a la menor carga de catalizador. En total, el reactor se cargó con aprox. 15 kg de SO2 (aprox. 50 kg de SO2/m3 de catalizador). Según
10 dicha prueba, la alimentación de agua se llev� a cabo de forma antic�clica. Se alimentaron entre 2 y 5 l/hora en 1 a 4 porciones/hora, es decir, 6,6 a 16,6 l/hora/m3 de catalizador. En este proceso, no se alcanzó una concentración de ácido sulfúrico apreciable (un 1 a un 2% en peso) al contrario del proceso SULFACID. La limpieza de CO2 se consiguió sólo después de aprox. 40 horas (aprox. 40 kg de SO2/m3 de catalizador). Los contenidos de SO2 y de CO2 de los gases de escape se midieron en la entrada y la salida, respectivamente, tal como se ha representado en
15 la figura 1. Las mediciones se realizaron cada 30 segundos y se han representado gráficamente en las figuras 4 y 5. Las primeras mediciones representadas aquí se realizaron después de la saturación del catalizador, es decir, 40 horas después de la puesta en servicio del reactor. La concentración de CO2 se variaba varias veces entre un 0,8% en volumen y un 0,3% en volumen, y se hall� que se consiguieron valores de limpieza de CO2 de más de un 85%. El experimento de prueba transcurrió continuamente durante aprox. 2 horas. Durante todo este periodo de tiempo, se
20 consiguió simultáneamente una conversión de SO2 de casi un 100%, tal como puede apreciarse por la figura 3.
Los experimentos llevados a cabo en conexión con esta invención han demostrado que se necesita un grado de saturación determinado del catalizador con SO2 para que empiece la separación de CO2 (ver los experimentos). Hasta alcanzar dicho grado de saturación, la separación de CO2 no tiene lugar en absoluto o sólo en parte a una
25 eficacia de separación menor de la del experimento 1. Se supone que la cantidad de O2 adsorbida en este proceso influencia de forma positiva en la conversión de SO2/SO3 en H2SO4, de modo que se descarga también una menor cantidad de SO2/SO3 del reactor y que posiblemente se pueden separar mayores cantidades de SO2/SO3. Al contrario del proceso SULFACID, la energía exot�rmica se utiliza para separar CO2 y no se trasfiere a la envoltura acuosa del lecho.
30 Un criterio importante para poder separar CO2 es el factor de limpieza del catalizador para SO2. En el funcionamiento normal continuo para la conversión de SO2 en H2SO4 (en el funcionamiento SULFACID), dicho factor est� comprendido entre 0,7 y 0,9. Debido a este hecho, la concentración de ácido obtenida est� también comprendida entre un 10 y un 15% en peso. Para la separación de CO2, el factor de limpieza del catalizador para
35 SO2 es menor. Los experimentos de prueba han mostrado una conversión de SO2 en H2SO4 entre 0,4 y 0,6, lo que indica que aproximadamente un 40 a un 60% de SO2 se convierte en H2SO4. Esto fue comprobado también por el hecho de que en estos casos la concentración de ácido est� comprendida entre un 1 y un 6% en peso.
40 Explicación de las referencias del reactor experimental 10:
10 Reactor experimental 12 Parte inferior 14 Parte superior
45 16 Unidad de calefacción 18, 20 Cilindro presionado 22, 24 Válvulas 26 Primer aparato de medición 28 Aparato de enfriamiento rápido
50 30 Compresor de los gases de escape 32 Catalizador de carbono activado 34 Segundo aparato de medición 36 Depósito 38 Aparato de dosificación
55 40 Bomba
42
Recipiente
44
Aparato de medición
46
Bomba
48
Aparato de medición
5

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para la eliminación catalítica de di�xido de azufre y di�xido de carbono de gases de escape en un
    reactor cargado con un catalizador de carbono activado, caracterizado porque comprende las etapas siguientes: 5
    • saturar el carbono activado con SO2,
    • saturar o saturar parcialmente los gases de escape con agua, 10 • introducir los gases de escape en el reactor,
    • convertir el SO2 catal�ticamente en H2SO4 y, en paralelo a dicho proceso, convertir el CO2 catal�ticamente en el mismo catalizador en C y O2, as� como en compuestos de azufre-carbono,
    15 • lavar el catalizador y descargar el H2SO4 como líquido y el C como sólido y/o unido a compuestos de azufre.
  2. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la relación entre SO2 y CO2 en los gases de escape est� comprendida entre 0,25 y 0,58 mol/mol.
    20 3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la temperatura de entrada de los gases de escape est� comprendida entre la temperatura ambiente y 150�C.
  3. 4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el contenido de O2 de los gases de
    escape es de por lo menos un 5 % en volumen. 25
  4. 5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el contenido de O2 de los gases de escape es más de 8 veces más alto que el contenido de SO2.
  5. 6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la saturación de los gases de 30 escape con agua tiene lugar por medio de enfriamiento rápido.
  6. 7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se utiliza agua descalcificada o desmineralizada para lavar el catalizador.
    35 8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el lavado del catalizador tiene lugar en cocorriente o en contracorriente con respecto a los gases de escape.
  7. 9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el factor de limpieza del catalizador
    para SO2 est� comprendido entre 0,4 y 0,6. 40
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