ES2648890T3

ES2648890T3 - Instalación y procedimiento de desnitrificación catalítica de humos

Info

Publication number: ES2648890T3
Application number: ES16167199.5T
Authority: ES
Inventors: Bernard Siret; Frank Tabaries
Original assignee: LAB SAS
Current assignee: LAB SAS
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2016-04-27
Publication date: 2018-01-08
Anticipated expiration: 2036-04-27
Also published as: FR3035596A1; EP3088067A1; FR3035596B1; EP3088067B1; NO3088067T3; PL3088067T3; PT3088067T; DK3088067T3

Abstract

Instalación (10) de desnitrificación catalítica de humos, que comprende: - un reactor de desnitrificación (12) que contiene un catalizador estructurado (14) a través del que unos humos que se van a tratar (1) pasan para ser desnitrificados, - un conducto de by-pass (16): * que está provisto de al menos un registro (24, 26), * que está unido al reactor de desnitrificación, estando conectado, más arriba del catalizador (14), por una apertura de entrada (20), * por el que los humos que se van a tratar rodean el reactor de desnitrificación si pasar por el catalizador cuando el o los registros están abiertos, y - unos medios (30) de limpieza del catalizador, adaptados para proyectar un fluido (2) en el reactor de manera que retiren unas partículas de polvo (P) de la superficie libre anterior (14A) del catalizador, caracterizado porque los medios de limpieza (30) están adaptados para proyectar el fluido (2), a la vez tangencialmente a la superficie libre anterior (14A) del catalizador, para retirar las partículas de polvo (P) y hacia la apertura de entrada (20) del conducto de by-pass (16) para evacuar las partículas de polvo por este conducto de bypass conjuntamente con al menos una parte de los humos que se van a tratar (1).

Description

DESCRIPCION

Instalacion y procedimiento de desnitrificacion catalltica de humos

5 [0001] La presente invencion se refiere a una instalacion de desnitrificacion catalltica de humos, destinada

preferencialmente pero no exclusivamente a ser implantada en un navlo. Se refiere igualmente a un procedimiento de desnitrificacion catalltica correspondiente.

[0002] Los navlos, por ejemplo los ferries, los paquebotes o los navlos mercantes, utilizan usualmente unos 10 motores diesel destinados a asegurar su propulsion. El combustible utilizado por estos motores contiene azufre de

modo que la combustion realizada en los motores produce unos oxidos de azufre y unos oxidos de nitrogeno. Los humos de escape correspondientes deben ser tratados ya que las emisiones naturales de oxido de nitrogeno, es decir antes del tratamiento, estan comprendidas usualmente entre 8 y 18 gramos de oxido de nitrogeno por kilovatio- hora del motor, mientras que la reglamentacion solicita, de una manera simplificada, menos de 2,5 gramos de oxido 15 de nitrogeno por kilovatio-hora. La desnitrificacion catalltica, habitualmente llamada desnitrificacion SCR (acronimo de la expresion inglesa «Selectiv Catalytic Reduction»), es un medio reconocido para lograr las emisiones deseadas.

[0003] No obstante, en un navlo, el lugar disponible es extremadamente reducido. Es diflcil alojar, a la vez, un reactor de desnitrificacion, que contiene un catalizador estructurado, y sus equipos anexos tales como el sistema

20 de inyeccion de un agente reductor en los humos que se van a tratar y el conducto de by-pass del reactor, siendo este conducto de by-pass necesario por ejemplo en caso de obstruccion demasiado importante del catalizador. Una tension suplementaria es aportada por las perdidas de carga maximas soportables que son dictadas por el motor, salvo a recurrir a un ventilador de tiro que tambien requiere espacio y consume energla.

25 [0004] Ademas, los humos que se van a tratar contienen unas partlculas de polvo que, a medida que se

acumulan sobre el catalizador, obstruyen progresivamente este ultimo. Se conoce por tanto el deber de limpiar el catalizador regularmente. En las instalaciones de la tecnica anterior, esta limpieza se realiza por unos boquillas de soplado o por unas cornetas acusticas: bajo la accion de estas boquillas o de estas cornetas, las partlculas de polvo acumuladas sobre la superficie libre anterior del catalizador estructurado, es decir su superficie por la que los humos 30 entran en el catalizador, se separan del catalizador y se vuelven a suspender as! mas arriba del catalizador. No obstante, estas partlculas de polvo puestas en suspension se vuelven a llevar por el flujo de humos que atraviesa de forma permanente el catalizador: una parte de estas partlculas de polvo puede redepositarse por tanto en superficie del catalizador y el resto de las partlculas de polvo pasa a traves del catalizador, en el interior del que estas partlculas de polvo pueden depositarse aun, peor, fijarse por adhesion al nucleo del catalizador.

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[0005] Asl, el documento WO 2014/057864 A1, que se puede considerar como el estado de la tecnica mas proximo de la invencion, divulga una instalacion de desnitrificacion catalltica embarcada en un navlo, cuyo reactor de desnitrificacion y el conducto de by-pass asociado estan unidos uno a otro, presentando cada uno una apertura de entrada apropiada que esta provista de un registro: cuando el registro de la apertura de entrada del reactor esta

40 abierto, el registro de la apertura de entrada del conducto de by-pass esta cerrado, de modo que unos humos que se van a tratar pasan en su totalidad a traves del reactor para desnitrificarlos; mientras que cuando el registro de la apertura de entrada del reactor esta cerrado, el registro de apertura de entrada del conducto de by-pass esta abierto, de modo que los humos pasan en su totalidad por el conducto de by-pass, rodeando asl el reactor. Para limpiar regularmente el catalizador contenido en el reactor, un gas bajo presion se proyecta sobre este catalizador de 45 manera que separe del catalizador las partlculas de polvo que se hablan acumulado, siendo estas partlculas de polvo puestas asl en suspension llevadas por los humos que pasan a traves del reactor.

[0006] El objeto de la presente invencion es proponer una instalacion de desnitrificacion catalltica, que asegura una limpieza eficaz de su catalizador, a la vez que presenta un volumen mlnimo.

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[0007] A tal efecto, la invencion tiene como objeto una instalacion de desnitrificacion catalltica de humos, tal como se define en la reivindicacion 1.

[0008] La invencion tiene igualmente como objeto un procedimiento de desnitrificacion catalltica de humos, 55 tal como se define en la reivindicacion 7.

[0009] Asl, la invencion utiliza en el mejor de los casos el espacio disponible para desnitrificar unos humos, en el sentido en que, como el conducto de by-pass esta unido al reactor de desnitrificacion, incluso presenta ventajosamente una seccion rectangular unida a la seccion, tambien rectangular, del reactor de desnitrificacion, la

instalacion conforme a la invencion es particularmente compacta, maximizando por tanto la seccion util del catalizador para un volumen dado. De ello resulta una perdida de carga minima a traves de esta instalacion, lo que es un criterio esencial de funcionamiento. Ademas, al evacuar en el conducto de by-pass las partlculas de polvo que resultan de la limpieza del catalizador, se evita que estas partlculas de polvo se vuelvan a introducir en el catalizador 5 y, por tanto, que se depositen en el nucleo y/o de fijen por adhesion. La eficacia de esta limpieza es por tanto muy buena, lo que es particularmente apreciable en el caso en que los canales del catalizador se estrechen, es decir con reducida dimension transversal.

[0010] La invencion se aplica ventajosamente a la desnitrificacion catalltica de los humos de escape de 10 motores diesel de un navlo. No obstante, esta aplicacion no es limitativa de la invencion en el sentido en que esta

ultima se puede aplicar a cualquier reactor de desnitrificacion catalltica.

[0011] Unas caracteristicas adicionales ventajosas de la instalacion y del procedimiento conformes a la invencion, se especifican en las reivindicaciones dependientes.

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[0012] La invencion se comprendera mejor con la lectura de la descripcion que aparece a continuacion, dada unicamente a titulo de ejemplo y realizada en referencia a los dibujos en los que las figuras 1 y 2 son unas secciones esquematicas de una instalacion conforme a la invencion, que muestran respectivamente dos configuraciones de funcionamiento diferentes con fines de aplicacion de un procedimiento conforme a la invencion.

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[0013] En las figuras 1 y 2 se representa una instalacion 10 de desnitrificacion catalltica de humos que se van a tratar 1, tales como unos humos de escape o, mas generalmente, unos humos que contienen unos oxidos de nitrogeno.

25 [0014] La instalacion 10 comprende un reactor de desnitrificacion catalltica 12 que contiene un catalizador

estructurado 14, de forma tipica con canales en el interior de los que un flujo gaseoso que se va a tratar puede fluir, a saber hacia arriba en las figuras. En la practica, el catalizador 14 esta dispuesto en el reactor 12 en una sola planta o en varias plantas sucesivamente atravesadas por el flujo gaseoso que se va a tratar, por ejemplo en dos plantas 14.1 y 14.2 como en las figuras.

30

[0015] La instalacion 10 consta igualmente de un conducto de by-pass 16 que rodea el catalizador 14.

[0016] Cuando la instalacion 10 esta en una configuracion denominada de desnitrificacion, mostrada en la figura 1, los humos que se van a tratar 1 no pasan por el conducto de by-pass 16 pero son enviados en su totalidad

35 a traves del catalizador 14 para ser desnitrificados. Con este fin, de manera conocida en si y no representada en las figuras, un agente reductor, por ejemplo de la urea o del amoniaco, se introduce en los humos que se van a tratar 1 mas arriba del reactor 12 para reaccionar, en el catalizador 14, con los oxidos de nitrogeno contenidos en los humos.

[0017] Cuando la instalacion 10 esta en una configuracion denominada de limpieza de su catalizador 14, 40 mostrada en la figura 2, al menos una parte, incluso lo esencial de los humos que se van a tratar 1 ya no pasa por el

catalizador 14, pero toma el conducto de by-pass 16 para rodear el reactor de desnitrificacion 12.

[0018] Como se representa esquematicamente en las figuras 1 y 2, el conducto de by-pass 16 esta unido al reactor 12. Al disponer asi de manera ensamblada el reactor 12 y el conducto de by-pass 16, el volumen global de la

45 parte correspondiente de la instalacion 10 se minimiza. Dicho de otro modo, para un volumen de disposicion o un volumen dado, este aspecto de la instalacion 10 asegura una perdida de carga minima. Para favorecer mas este aspecto, el conducto de by-pass 16 esta realizado ventajosamente en forma de una funda 18, que presenta, perpendicularmente a la direccion de paso de los humos en esta funda, una seccion rectangular y que esta unida a uno de los lados rectillneos de la parte del reactor 12 en la que estan dispuestas la o las plantas 14.1 y 14.2 del 50 catalizador 14, presentando esta o estas plantas, perpendicularmente a la direccion de paso de los humos en el catalizador, una seccion igualmente rectangular.

[0019] El conducto de by-pass 16 esta conectado al reactor 12, por una parte, mas arriba del catalizador 14 por una apertura de entrada 20 y, por otra parte, mas abajo del catalizador por una apertura de salida 22. El

55 conducto de by-pass 16, en particular su funda 18, se extiende as! Integramente de la apertura de entrada 20 a la apertura de salida 22. A fin de autorizar selectivamente o impedir que los humos 1 pasen por el conducto de by-pass 16, este ultimo esta equipado con al menos un registro concebido para pasar de una posicion cerrada, que ocupa cuando la instalacion 10 esta en la configuracion de desnitrificacion de la figura 1 y en la que el registro obtura totalmente, en unas fugas cerca, el conducto de by-pass 16 y una posicion abierta, que el registro ocupa cuando la

instalacion 10 esta en la configuracion de limpieza de la figura 2 y en la que el registro deja los humos 1 fluir libremente en el conducto de by-pass 16, de la apertura de la entrada 20 hasta la apertura de salida 22. En la forma de realizacion preferencial mostrada en las figuras, se preven dos tales registros, que se mencionan respectivamente con la referencia 24 y 26 y que estan dispuestos respectivamente en la apertura de entrada 20 y en 5 la apertura de salida 22: en la configuracion de desnitrificacion de la instalacion 10, los registros 24 y 26, entonces en posicion cerrada, canalizan as! los humos 1 en la parte del reactor 12 donde estan dispuestas las plantas 14.1 y 14.2, dicho de otro modo canalizan los humos directamente con respecto al catalizador 14. A tltulo de variante no representada, se preve un solo registro.

10 [0020] En la medida en que los humos que se van a tratar 1 contienen sistematicamente unas partlculas de

polvo P en el sentido amplio del termino, tales como por ejemplo hollln o cenizas, estos humos tienden a ensuciar progresivamente el catalizador a medida que se envlan a traves de este ultimo, especialmente acumulandose en la superficie libre anterior 14A de este catalizador, es decir su superficie libre por la que los humos 1 entran en el interior del catalizador. En la figura 1, esta acumulacion de las partlculas de polvo P se esquematiza por una capa, 15 de espesor voluntariamente exagerado, que recubre la superficie libre 14A de la planta de catalizador anterior 14.1.

[0021] Para neutralizar la perdida de carga a traves del catalizador 14, que resulta de esta acumulacion de las partlculas de polvo P, es necesario proceder regularmente a una limpieza del catalizador, que tiene como objetivo extraer todo o parte de las partlculas de polvo P de su superficie libre anterior 14A. Para ello, la instalacion

20 10 comprende una o, en la practica, varias boquillas de soplado 30 que, como se representa esquematicamente en las figuras 1 y 2, desembocan en el reactor 12 mas arriba del catalizador 14, mas precisamente casi al nivel de la superficie libre anterior 14A de este catalizador. Las boquillas 30 estan alimentadas, por unos medios ad hoc, no representados, que incluyen por ejemplo unas electrovalvulas, con un fluido 2 bajo presion, tal como el aire o el vapor de agua y estan concebidas para proyectar este fluido en el reactor 12, tangencialmente a la superficie libre 25 anterior 14A del catalizador 14, estando los chorros de fluido correspondientes esquematizados por unas flechas 3 en la figura 2.

[0022] Los chorros de fluido 3 que salen de las boquillas 30 estan previstos para barrer la superficie libre 14A del catalizador 14 de manera que se retiren de esta superficie las partlculas de polvo P, llevandolas a la vez

30 tangencialmente a esta superficie 14A y de forma opuesta a unas boquillas 30. En la practica, las boquillas 30 competen, como tales, a una tecnologla conocida. Segun una forma de realizacion preferencial, las boquillas 30 se aplastan de manera que cada boquilla sople el fluido 2 en forma de una lamina en abanico.

[0023] Como se muestra en las figuras 1 y 2, las boquillas 20 no estan alimentadas de fluido 2 de manera 35 permanente durante el funcionamiento de la instalacion 10. Asl, cuando la instalacion 10 esta en configuracion de

desnitrificacion de la figura 1, las boquillas 30 estan inactivas de manera que dejan las partlculas de polvo P acumularse principalmente sobre la superficie libre anterior 14A del catalizador 14, sin volver a ponerlas en suspension mas arriba del catalizador, lo que harla correr el riesgo de que estas partlculas de polvo, siendo redirigidas por los humos 1 enviados de forma permanente en el reactor 12, se introducen en profundidad en el 40 catalizador y se depositan incluso se fijan por adhesion en el nucleo del catalizador. A fin de limpiar eficazmente el catalizador 14, se aplica una fase especlfica de limpieza, durante toda la duracion de la que la instalacion 10 esta en la configuracion de limpieza de la figura 2 y las boquillas de soplado 30 producen los chorros de fluido 3: las partlculas de polvo P, barridas por estos chorros de fluido, son evacuadas entonces, conjuntamente con al menos una parte de los humos que se van a tratar 1, por el conducto de by-pass 16, evitando asl, para al menos la casi 45 totalidad de estas partlculas de polvo, entrar en profundidad en el catalizador. Para que esta evacuacion de las partlculas de polvo P en el conducto de by-pass 16 por los chorros de fluido 3 sea eficaz, se comprende que el fluido proyectado por las boquillas 30 esta dirigido hacia la apertura de entrada 20 de este conducto de by-pass. Tambien, segun una disposition preferencial, mostrada en las figuras, la superficie libre anterior 14A del catalizador 14 y la apertura de entrada 20 del conducto de by-pass 16 estan enfrente una de otra segun una direction tangencial a esta 50 superficie 14A, es decir que la salida de las boquillas de soplado 30, la superficie 14A del catalizador 14 y la apertura de entrada 20 del conducto de by-pass 16 estan casi alineadas. En este contexto, un ligero desplazamiento entre ellos, por ejemplo de unos centlmetros incluso de unas decenas de centlmetros, es aceptable desde el momento en que los chorros de fluido 3 que salen de las boquillas de soplado 30 son, a la vez tangenciales a la superficie libre 14A del catalizador y orientados hacia la apertura de entrada 20 del conducto de by-pass.

55

[0024] Como se muestra en las figuras 1 y 2, el envlo de los humos que se van a tratar 1 hacia el reactor de desnitrificacion 12 se mantiene tanto durante la fase de limpieza como durante una fase distinta de la fase de limpieza, correspondiente a una fase de desnitrificacion de estos humos, durante toda la duracion de la que la instalacion 10 esta en la configuracion de desnitrificacion de la figura 1. Asl, durante la fase de limpieza, una parte,

incluso la casi totalidad de los humos que se van a tratar 1 dirige las partlculas de polvo P, retiradas de la superficie libre anterior 14A del catalizador 14 por los chorros de fluido 3, a la vez a lo largo del conducto de by-pass 16, es decir de su apertura de entrada 20 hasta su apertura de salida 22, despues mas abajo del catalizador 14, sin que esta parte de humos 1 sea pasada a traves del catalizador. Mas abajo del catalizador 14, los humos que son 5 pasados por el conducto de by-pass 16, transportando las partlculas de polvo P, se mezclan, en su caso, con el resto de los humos que se van a tratar 1, que hayan atravesado el catalizador 14. Se comprende que, durante la fase de limpieza, los humos 1 que pasan por el conducto de by-pass 16 no son desnitrificados y son evacuados del reactor 12 con las partlculas de polvo P que llevan. Al final de la fase de limpieza, la alimentacion de las boquillas de soplado 30 por el fluido 2 se interrumpe y la instalacion 10 pasa de su configuracion de limpieza a su configuracion 10 de desnitrificacion, por cierre del o de los registros 24 y 26: la fase de desnitrificacion se aplica entonces. Despues, al cabo de un tiempo predeterminado, la fase de desnitrificacion se interrumpe en beneficio de una repeticion de la fase de limpieza y as! sucesivamente. A tltulo de ejemplo, la frecuencia de repeticion de la fase de limpieza esta comprendida entre una vez por hora y una vez por dla. En la practica, la duracion de la fase de limpieza, preferencialmente comprendida entre 20 segundos y 2 minutos, hace que, en relacion con la frecuencia a la que 15 esta fase de limpieza se alterna con la fase de desnitrificacion, la no desnitrificacion de los humos que pasan por el conducto de by-pass 16 durante la fase de limpieza es sin incidencia significativa sobre las emisiones medias finales de oxido de nitrogeno.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Instalacion (10) de desnitrificacion catalltica de humos, que comprende:

5 - un reactor de desnitrificacion (12) que contiene un catalizador estructurado (14) a traves del que unos humos que se van a tratar (1) pasan para ser desnitrificados,

- un conducto de by-pass (16):

• que esta provisto de al menos un registro (24, 26),

• que esta unido al reactor de desnitrificacion, estando conectado, mas arriba del catalizador (14), por una apertura 10 de entrada (20),

• por el que los humos que se van a tratar rodean el reactor de desnitrificacion si pasar por el catalizador cuando el o los registros estan abiertos, y

- unos medios (30) de limpieza del catalizador, adaptados para proyectar un fluido (2) en el reactor de manera que retiren unas partlculas de polvo (P) de la superficie libre anterior (14A) del catalizador,

15 caracterizado porque los medios de limpieza (30) estan adaptados para proyectar el fluido (2), a la vez tangencialmente a la superficie libre anterior (14A) del catalizador, para retirar las partlculas de polvo (P) y hacia la apertura de entrada (20) del conducto de by-pass (16) para evacuar las partlculas de polvo por este conducto de bypass conjuntamente con al menos una parte de los humos que se van a tratar (1).

20 2. Instalacion segun la reivindicacion 1, caracterizada porque la superficie libre anterior (14A) del

catalizador y la apertura de entrada (20) del conducto de by-pass (16) estan enfrente una de otra segun una direccion tangencial a esta superficie.
3. Instalacion segun una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque los medios de limpieza 25 comprenden al menos una boquilla (30) de soplado del fluido (2), alimentada con el fluido bajo presion.
4. Instalacion segun la reivindicacion 3, caracterizada porque la o cada boquilla (30) esta aplastada de manera que sople el fluido (2) en forma de una lamina en abanico.

30 5. Instalacion segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el o uno de los

registros (24) esta dispuesto en la apertura de entrada (20) del conducto de by-pass (16) de manera que canalice los humos que se van a tratar (1) en el catalizador (14) cuando este registro esta cerrado.
6. Instalacion segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el catalizador 35 (14) esta dispuesto, en el reactor de desnitrificacion (12), en una o varias plantas (14.1, 14.2) que presenta,

perpendicularmente a la direccion de paso de los humos que se van a tratar (1) en el catalizador, una seccion casi rectangular, y porque el conducto de by-pass (16) esta realizado en forma de una funda (18), que presenta, perpendicularmente a la direccion de paso de los humos que se van a tratar en el conducto de by-pass, una seccion casi rectangular y que esta unida a uno de los lados del reactor de desnitrificacion.

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7. Procedimiento de desnitrificacion catalltica de humos, cuyo procedimiento incluye una fase de desnitrificacion, en la que unos humos que se van a tratar (1) pasan en su totalidad a traves de un catalizador estructurado (14) de un reactor de desnitrificacion (12),

caracterizado porque el procedimiento incluye ademas, en alternancia con la fase de desnitrificacion, una fase de 45 limpieza del catalizador (14), en la que:

- al menos una parte de los humos que se van a tratar (1) rodea el reactor de desnitrificacion (12) sin pasar por el catalizador (14), a traves de un conducto de by-pass (16) unido al reactor de desnitrificacion estando conectado, mas arriba del catalizador, por una apertura de entrada (20), y

50 - un fluido (2) esta proyectado, a la vez, tangencialmente a la superficie libre anterior (14A) del catalizador (14), para retirar unas partlculas de polvo (P) y hacia la apertura de entrada (20) del conducto de by-pass (16) para evacuar las partlculas de polvo por este conducto de by-pass conjuntamente con dicha al menos una parte de los humos.
8. Procedimiento segun la reivindicacion 7, caracterizado porque la fase de limpieza dura entre 20 55 segundos y 2 minutos.
9. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque la fase de limpieza se repite con una frecuencia comprendida entre una vez por hora y una vez por dla.
10. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque el procedimiento

es aplicado por una instalacion (10) conforme a cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 6.