ES2818727T3 - Aparato y planta de tratamiento de corriente gaseosa para la producción de macadanes bituminosos que comprenden dicho aparato de tratamiento - Google Patents

Aparato y planta de tratamiento de corriente gaseosa para la producción de macadanes bituminosos que comprenden dicho aparato de tratamiento Download PDF

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Abstract

Un aparato (1) de tratamiento de corriente gaseosa para reducir el contenido de carbono orgánico total y/o el contenido de otros compuestos contaminantes en la corriente gaseosa, el aparato (1) de tratamiento comprende: - una pluralidad de compartimentos (2) de tratamiento, cada uno de los cuales está equipado con al menos un elemento (3) adsorbente adecuado para adsorber compuestos orgánicos que contribuyen al carbono orgánico total y/u otros compuestos contaminantes; - una abertura (17) de entrada para la corriente gaseosa a tratar; - una cámara (21) de distribución que está en comunicación con la abertura (17) de entrada y sobre la cual se abren las respectivas entradas (23) de los compartimentos (2) de tratamiento; - una abertura (18) de salida para la corriente gaseosa tratada; - una cámara (22) de recogida que está en comunicación con la abertura (18) de salida y sobre la cual se abren las respectivas salidas (24) de los compartimentos (2) de tratamiento; - un sistema de regeneración para la regeneración de los elementos (3) adsorbentes mediante desorción, en el que el sistema de regeneración puede adoptar una pluralidad de configuraciones, correspondiendo cada configuración a una condición de regeneración de uno o más respectivos compartimentos (2) de tratamiento, el sistema de regeneración siendo adecuado para alimentar una corriente de fluido de purga a uno o más compartimentos (2) de tratamiento respectivos a regenerar, para descargar la corriente de fluido de purga de dichos uno o más compartimentos (2) de tratamiento respectivos a regenerar, y para calentar al menos un elemento (3) adsorbente de dichos uno o más compartimentos (2) de tratamiento respectivos a regenerar; en el que, durante el uso, al menos un compartimento (2) de tratamiento está en condición de funcionamiento en el que al menos parte de la corriente gaseosa a tratar fluye a través de él y el sistema de regeneración funciona de tal manera que adopta la pluralidad de configuraciones en secuencia para cambiar cíclicamente cada compartimento (2) de tratamiento de la condición de funcionamiento a la condición de regeneración y viceversa; caracterizado porque cada elemento (3) adsorbente comprende material adsorbente que es una lámina o una porción de tela con carbón activado o es una lámina o una porción de tela con zeolita.

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato y planta de tratamiento de corriente gaseosa para la producción de macadanes bituminosos que comprenden dicho aparato de tratamiento
Esta invención se refiere a un aparato de tratamiento de corriente gaseosa, en particular para reducir el contenido de carbono orgánico total y/o el contenido de otros compuestos contaminantes en la corriente gaseosa. Esta invención se refiere en general al sector de la limpieza de gases de escape.
Esta invención también se refiere a una planta para la producción de macadanes bituminosos, en el que la planta comprende el aparato de tratamiento para tratar al menos parte de los gases de escape y/o de las emisiones gaseosas generadas por la planta.
Con referencia en particular al sector de la producción de macadanes bituminosos, por ejemplo, asfalto para pavimentación de carreteras, es bien conocido el problema de la gestión de las emisiones a la atmósfera que se generan en las plantas de producción. Las regulaciones ambientales imponen límites estrictos al contenido de contaminantes en las emisiones gaseosas al aire. En el caso específico de las plantas de macadán bituminoso, el contenido de contaminantes a menudo se evalúa en términos de carbono orgánico total, que incluye principalmente compuestos orgánicos volátiles y, en menor medida, otros compuestos orgánicos.
Los compuestos orgánicos volátiles se forman principalmente durante las operaciones de calentamiento y secado de materiales pétreos (grava, piedras, etc.) para ser utilizados en la mezcla de materiales que forman el macadán bituminoso, debido a la combustión incompleta de los combustibles utilizados para estas operaciones.
Otra parte de los compuestos orgánicos que contribuyen al carbono orgánico total está constituida por compuestos que se encuentran en el betún y que se liberan con el calentamiento. En particular, esta parte de compuestos orgánicos aumenta con la cantidad de material asfáltico molido (es decir, asfalto recuperado) que se utiliza en la mezcla que forma el macadán bituminoso. De hecho, el material asfáltico molido, al entrar en contacto con las partes calientes de la planta o directamente con la llama de combustión del combustible, libera compuestos orgánicos volátiles.
La cantidad de compuestos orgánicos volátiles que se liberan con el calentamiento también depende de la temperatura de funcionamiento y, en particular, se vuelve significativa para temperaturas superiores a 300 °C, aumentando considerablemente con un aumento de temperatura.
Algunas de las soluciones adoptadas actualmente para cumplir con los límites de emisiones establecidos por la normativa intentan reducir la producción de compuestos orgánicos volátiles limitando las temperaturas de funcionamiento en la planta. Estas soluciones pueden tener una eficacia limitada y pueden ser difíciles de gestionar. El uso de grandes cantidades de material asfáltico molido en la mezcla hace que sea particularmente difícil mantenerse dentro de los límites de emisión sin comprometer la productividad de la planta.
Otras soluciones implican transportar los gases de escape hacia una unidad de tratamiento para reducir su contenido de carbono orgánico total. Tales unidades de tratamiento pueden ser, por ejemplo, unidades de oxidación térmica o catalítica, quemadores, unidades de lavado u otros. Un problema relacionado con estas soluciones se relaciona con los costes de funcionamiento y el posible bajo nivel de eficacia. De hecho, debe tenerse en cuenta que la concentración de compuestos orgánicos volátiles en los gases de escape en cuestión es pequeña (como mucho aproximadamente varios cientos de miligramos por metro cúbico normal) y que los límites de emisión a tomar como referencia son aproximadamente 50 mg/Nm3, por tanto, para ser eficaces, las unidades de tratamiento deben tratar grandes caudales de gases de una manera muy selectiva. Además, las unidades de tratamiento de acuerdo con la técnica anterior pueden ser muy voluminosas y su colocación en la planta puede resultar problemática.
Otras emisiones de sustancias orgánicas volátiles ocurren, por ejemplo, en áreas utilizadas para cargar o descargar materiales bituminosos calientes. En algunos casos, se han establecido sistemas para recoger incluso esas emisiones difusas. Sin embargo, persiste el problema de encontrar un tratamiento eficaz para las emisiones recogidas.
También debe tenerse en cuenta que algunos compuestos orgánicos volátiles son perceptibles para el sentido del olfato humano incluso en concentraciones muy bajas, de alrededor de partes por billón. A pesar de cumplir con los límites de emisión impuestos por la normativa, en algunos casos las plantas de producción de macadán bituminoso pueden generar problemas de generación de olores.
Los problemas discutidos anteriormente también se pueden encontrar en otros sectores, diferentes a la producción de macadanes bituminosos.
Por ejemplo, el documento EP 0790854 A1 se refiere a un método para calentar una unidad de lecho de filtración de gas de adsorción por oscilación de presión y temperatura. La unidad de lecho de filtración de gas tiene varias capas de material adsorbente y calentadores ubicados aguas arriba de cada una de estas capas. Los calentadores tienen forma de disco y están ubicados dentro de elementos divisores que pueden usarse para soportar y, a su vez, ser soportados por el adsorbente de capas de material adsorbente adyacentes. Se utiliza un lecho de zeolita con un volumen de 38.5 dm3; el lecho está dividida en cuatro capas por los elementos divisores. El documento EP 0790854 A1 excluye explícitamente cualquier calentamiento eléctrico directo del lecho adsorbente.
El documento US 2014/0216254 A1 se refiere a un aparato para un proceso de adsorción por oscilación. El aparato tiene una pluralidad de unidades de lecho adsorbente, un conjunto de válvula giratoria y una pluralidad de conjuntos de válvula alternativa. Cada una de la pluralidad de unidades de lecho adsorbente está en comunicación fluida con el conjunto de válvula giratoria a través de uno de la pluralidad de conjuntos de válvula alternativa. El lecho adsorbente está hecho de partículas adsorbentes en forma de perlas o granuladas.
El documento US 2010/0300145 A1 se refiere a un aparato para realizar procesos de adsorción. El aparato tiene una pluralidad de cámaras en las que se distribuye una pluralidad de flujos de fluido. Las cámaras contienen un material granular o no cohesivo con propiedades adsorbentes, como resinas macroporosas o carbones activados con bajo contenido en cenizas. El material adsorbente no cohesivo es retenido por mallas opuestas, sostenidas por rejillas para resistir el empuje de los gases que pasan por las cámaras de proceso. En particular, la provisión de dos mallas opuestas permite aumentar la velocidad del gas.
En este contexto, la finalidad técnica que forma la base de esta invención es proporcionar un aparato de tratamiento de corrientes gaseosas que supere, o al menos reduzca, las desventajas encontradas con las soluciones de la técnica anterior, o que en cualquier caso ofrezca una solución alternativa a las soluciones de la técnica anterior.
La finalidad técnica y los objetivos indicados se consiguen sustancialmente mediante un aparato de tratamiento de corriente gaseosa para reducir el contenido de carbono orgánico total y/o el contenido de otros compuestos contaminantes en la corriente gaseosa, como se describe en la reivindicación 1. Realizaciones particulares de esta invención se definen en las correspondientes reivindicaciones dependientes. Además, esta invención también se refiere a una planta para la producción de macadanes bituminosos que comprende dicho aparato de tratamiento, como se define en las reivindicaciones correspondientes.
De acuerdo con un aspecto de esta invención, el aparato de tratamiento comprende una pluralidad de compartimentos de tratamiento, cada uno equipado con al menos un elemento adsorbente adecuado para adsorber compuestos orgánicos que contribuyen al carbono orgánico total y/u otros compuestos contaminantes. Usando el principio físico de adsorción y seleccionando adecuadamente el material adsorbente a usar, el aparato de tratamiento es útil para eliminar selectivamente los contaminantes relevantes de la corriente gaseosa, incluso cuando las concentraciones de contaminantes son bajas.
En la práctica, el aparato de tratamiento se comporta como un filtro que elimina y concentra los compuestos contaminantes: durante la fase operativa los compuestos contaminantes son eliminados de la corriente gaseosa y retenidos por el material adsorbente; durante la fase de regeneración los compuestos contaminantes son liberados por el material adsorbente y eliminados con una corriente de fluido de purga que, siendo pequeña en comparación con la corriente gaseosa tratada, cuando sale es muy rica en contaminantes. Gracias a la alta concentración de compuestos contaminantes en la corriente de purga, estos últimos pueden tratarse de forma económica y técnicamente ventajosa con sistemas conocidos.
De acuerdo con esta invención, el material adsorbente es una lámina o una porción de tela con material activado, como una tela con carbón activado o una tela con zeolita. El uso de tela con material activado es particularmente ventajoso, tanto porque es más fácil de manipular que los materiales activados granulares, como porque la regeneración es más sencilla y rápida. Además, la tela con carbón activado es menos sensible a la humedad que el carbón activado granular. Lo mismo se aplica a la tela con zeolita.
De acuerdo con otro aspecto de esta invención, la regeneración (es decir, la expulsión) de los compartimentos de tratamiento se puede realizar sin detener el aparato de tratamiento. De hecho, durante el uso, algunos compartimentos de tratamiento están en condición operativa y otros compartimentos de tratamiento están en condición de regeneración. El sistema de regeneración se opera de tal manera que cambia cíclicamente cada compartimiento de tratamiento de la condición de operación a la condición de regeneración y viceversa. Durante la regeneración, se requiere el calentamiento del material adsorbente para promover la liberación de los compuestos contaminantes adsorbidos. Además, se hace fluir una corriente de fluido de purga (en particular una corriente de aire) en el compartimento de tratamiento a regenerar para eliminar los compuestos contaminantes liberados.
De acuerdo con una realización de esta invención, el calentamiento de los elementos adsorbentes en la condición de regeneración se consigue mediante el efecto Joule en el mismo material adsorbente. Para ello, el material adsorbente es eléctricamente conductor (por ejemplo, es una tela con carbón activado conductor) y durante la regeneración se le aplica una diferencia de potencial eléctrico para producir una corriente eléctrica que fluya a través del material adsorbente. Eso es útil para acelerar el calentamiento y la fase de regeneración, así como para obtener un calentamiento uniforme del material adsorbente.
En una realización, la corriente de fluido de purga se alimenta y se descarga de los compartimentos de tratamiento en la condición de regeneración mediante conductos móviles que pueden adoptar una pluralidad de posiciones. En cada posición los conductos móviles están en comunicación con los compartimentos a regenerar y al mismo tiempo impiden que estos últimos reciban la corriente gaseosa a tratar. Eso es útil para facilitar la gestión de las fases de regeneración sin interrumpir el funcionamiento del aparato de tratamiento y de la planta a la que está conectada.
En una realización específica, los conductos móviles pueden girar alrededor de los respectivos ejes de rotación y, por lo tanto, el movimiento de una posición a otra es un movimiento giratorio. La regeneración de todos los compartimentos de tratamiento se completa con una rotación completa, de 360 grados, de los conductos móviles sobre sus ejes de rotación.
En una realización, los elementos adsorbentes también son adecuados para retener el polvo transportado por la corriente gaseosa y pueden usarse como bolsas de eliminación de polvo. Eso es útil para combinar en un solo aparato de tratamiento un reductor de contaminantes gaseosos y un filtro de eliminación de polvo.
El aparato de tratamiento de acuerdo con esta invención tiene una aplicación específica en una planta para la producción de macadanes bituminosos (como asfalto para pavimentación de carreteras), que en particular involucra fases de calentamiento del material durante las cuales compuestos que contribuyen al carbono orgánico total se producen o liberan. En tal planta, el aparato de tratamiento puede usarse tanto para reducir las emisiones de las unidades de procesamiento como para reducir las emisiones difusas, que se recogen de manera adecuada.
Sin embargo, el aparato de tratamiento de acuerdo con esta invención también se puede utilizar en otros tipos de plantas y en otros sectores en los que debe reducirse el contenido de compuestos contaminantes de una corriente gaseosa.
Además, el aparato de tratamiento de acuerdo con esta invención también puede ser eficaz para reducir el contenido de otros contaminantes tales como óxidos de nitrógeno y monóxido de carbono. Eso puede depender de una elección adecuada del material adsorbente.
Las características y ventajas adicionales de esta invención serán más evidentes en la descripción detallada a continuación, con referencia a una realización preferida, no limitativa, de un aparato de tratamiento de corriente gaseosa. Se hará referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una vista esquemática de una planta para la producción de macadanes bituminosos que comprende un aparato de tratamiento de acuerdo con esta invención;
La figura 2 es una vista axonométrica de una realización de un aparato de tratamiento de acuerdo con esta invención; La figura 3 es una vista lateral del aparato de tratamiento de la figura 2;
La figura 4 es una vista superior del aparato de tratamiento de la figura 2;
La figura 5 es una vista en sección axonométrica del aparato de tratamiento de la figura 2, en sección de acuerdo con la línea de sección V-V en la figura 3;
La figura 6 es una vista en sección lateral del aparato de tratamiento de la figura 2, en sección de acuerdo con la línea de sección V-V en la figura 3;
La figura 7 es una vista en sección axonométrica del aparato de tratamiento de la figura 2, en sección de acuerdo con la línea de sección VII-VN de la figura 4;
La figura 8 es una vista en sección lateral del aparato de tratamiento de la figura 2, en sección de acuerdo con la línea de sección VII-VN de la figura 4;
La figura 9 es un primer detalle ampliado de la vista en sección de la figura 8;
La figura 10 es un segundo detalle ampliado de la vista en sección de la figura 8;
Las figuras 11 a 13 son respectivamente una vista axonométrica y dos vistas laterales de un componente en la parte superior del aparato de tratamiento de la figura 2;
La figura 14 es una vista lateral de un componente en la parte inferior del aparato de tratamiento de la figura 2; La figura 15 es una vista axonométrica de una realización alternativa del componente de las figuras 11 a 13; La figura 16 es una vista en sección superior del aparato de tratamiento de la figura 2, en sección de acuerdo con la línea de sección XVI-XVI de la figura 3;
La figura 17 es una vista en sección desde abajo del aparato de tratamiento de la figura 2, en sección de acuerdo con la línea de sección XVII-XVII en la figura 3;
Las figuras 18 a 22 son respectivamente una vista axonométrica, una vista lateral parcialmente en sección, una vista lateral en sección, una vista lateral de un elemento interno y una vista superior de otro componente del aparato de tratamiento de la figura 2;
Las figuras 23 a 27 son vistas esquemáticas de los flujos de corriente gaseosa en el aparato de tratamiento de la figura 2;
Las figuras 28 y 29 muestran las vistas en sección de las figuras 16 y 17 para un primer paso de una fase de regeneración de un compartimento del aparato de tratamiento de la figura 2;
Las figuras 30 y 31 muestran las vistas en sección de las figuras 16 y 17 para un segundo paso de la fase de regeneración;
Las figuras 32 y 33 muestran las vistas en sección de las figuras 16 y 17 para un tercer paso de la fase de regeneración; Las figuras 34 y 35 muestran las vistas en sección de las figuras 16 y 17 para el primer paso de la fase de regeneración de otro compartimento del aparato de tratamiento de la figura 2;
La figura 36 es una vista lateral, parcialmente en sección, de una realización alternativa del componente mostrado en las figuras 18 a 22.
Con referencia a las figuras mencionadas anteriormente, un aparato de tratamiento de corriente gaseosa de acuerdo con esta invención se ha etiquetado con el número 1 en su totalidad. El aparato 1 de tratamiento se puede utilizar para reducir el contenido de carbono orgánico total y/o el contenido de otros compuestos contaminantes en la corriente gaseosa a tratar.
Como ya se ha indicado anteriormente y como es conocido en el sector, el carbono orgánico total (COT) es un indicador medible de la cantidad de compuestos orgánicos contenidos en un volumen gaseoso o líquido. Por tanto, la expresión “reducir el contenido de carbono orgánico total” significa reducir el contenido de compuestos orgánicos que contribuyen al carbono orgánico total. En el caso específico de los gases de escape de las plantas para la producción de macadanes bituminosos, el carbono orgánico total se debe casi en su totalidad a compuestos orgánicos volátiles, como ya se indicó anteriormente. Los otros compuestos contaminantes podrían ser, por ejemplo, óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre o monóxido de carbono.
El aparato 1 de tratamiento comprende una pluralidad de compartimentos 2 de tratamiento, cada uno de los cuales está equipado con al menos un elemento 3 adsorbente adecuado para adsorber compuestos orgánicos que contribuyen al carbono orgánico total y/u otros compuestos contaminantes. Los compartimentos 2 de tratamiento están separados entre sí por paredes y cada compartimento 2 de tratamiento tiene dos aberturas 23, 24 que en uso son una entrada y una salida para la corriente gaseosa.
En la realización particular ilustrada, existen seis compartimentos 2 de tratamiento y cada uno de ellos comprende veinticuatro elementos 3 adsorbentes, divididos en cuatro filas que están desplazadas entre sí. Por ejemplo, cada compartimento 2 de tratamiento tiene una altura de 2.5 metros, un ancho en vista en planta de 1.4 metros y una profundidad en vista en planta de 0.7 metros.
Evidentemente, son posibles otros números y configuraciones tanto para los compartimentos 2 de tratamiento como para los elementos 3 adsorbentes.
El aparato 1 de tratamiento comprende paredes 11 laterales, una pared 12 superior y una pared 13 inferior que juntas forman una carcasa en forma de caja que contiene los compartimentos 2 de tratamiento. Por ejemplo, las paredes están hechas de chapa metálica, como las paredes internas que separan los compartimentos 2 de tratamiento entre sí. El aparato 1 de tratamiento también comprende una estructura 14 autoportante, que mantiene la carcasa en forma de caja elevada del suelo, y una escalera 15 para acceder a la pared 12 superior.
El aparato 1 de tratamiento comprende una abertura 17 de entrada para la corriente gaseosa a tratar y una abertura 18 de salida para la corriente gaseosa tratada. Específicamente, la abertura 17 de entrada y la abertura 18 de salida están en lados opuestos de la carcasa en forma de caja y son ventanas de paso realizadas en las respectivas paredes 11 laterales. Cada una de ellas tiene un marco al que se puede fijar un respectivo conducto. Obviamente, en otras realizaciones, la abertura 17 de entrada y la abertura 18 de salida podrían estar hechas de manera diferente.
En la realización ilustrada, la abertura 17 de entrada y la abertura 18 de salida se comunican ambas con una región 10 central del aparato 1 de tratamiento. Un panel 19, posicionado oblicuamente, divide la región 10 central en dos porciones 101, 102 que no se comunican directamente entre sí: la abertura 17 de entrada se abre en una porción (por ejemplo, la porción 101 inferior) y la abertura 18 de salida se abre en la otra porción (por ejemplo, la porción 102 superior). Además, los compartimentos 2 de tratamiento se colocan alrededor de la región 10 central (específicamente, tres en un lado y tres en el otro lado), de la que están separados por paredes respectivas. El aparato 1 de tratamiento comprende una cámara 21 de distribución que está en comunicación con la abertura 17 de entrada y en la que se abren las respectivas entradas 23 de los compartimentos 2 de tratamiento. Específicamente, las entradas 23 de los compartimentos 2 de tratamiento se abren en una pared 210 de la cámara 21 de distribución. En relación con la trayectoria de la corriente gaseosa, la cámara 21 de distribución está interpuesta entre la abertura 17 de entrada y los compartimentos 2 de tratamiento. La función de la cámara 21 de distribución debe recibir la corriente gaseosa alimentada y distribuirla entre los compartimentos 2 de tratamiento.
En particular, la cámara 21 de distribución está en la parte inferior de la carcasa en forma de caja y está en comunicación con la abertura 17 de entrada por medio de la porción 101 inferior de la región 10 central. Como se muestra en las figuras, la cámara 21 de distribución está hecha en la parte inferior de la porción 101 inferior.
El aparato 1 de tratamiento comprende una cámara 22 de recogida que está en comunicación con la abertura 18 de salida y en la que se abren las respectivas salidas 24 de los compartimentos 2 de tratamiento. Específicamente, las salidas 24 de los compartimentos 2 de tratamiento se abren en una pared 220 de la cámara 22 de recogida. En relación con la trayectoria de la corriente gaseosa, la cámara 22 de recogida está interpuesta entre los compartimentos 2 de tratamiento y la abertura 18 de salida. La función de la cámara 22 de recogida debe actuar como un múltiple que recibe de los compartimentos 2 de tratamiento las respectivas porciones de corriente gaseosa tratada.
En particular, la cámara 22 de recogida está en la parte superior de la carcasa en forma de caja y está en comunicación con la abertura 18 de salida por medio de la porción 102 superior de la región 10 central. Como se muestra en las figuras, la cámara 22 de recogida está hecha en la parte superior de la porción 102 superior. Por lo tanto, en la realización ilustrada, la cámara 21 de distribución y la cámara 22 de recogida están en lados opuestos de la región 10 central. En relación con la trayectoria de la corriente gaseosa, los compartimentos 2 de tratamiento están en paralelo entre sí. La corriente gaseosa alimentada se divide entre los compartimentos 2 de tratamiento, donde los elementos 3 adsorbentes adsorben al menos parte de los compuestos a reducir, de modo que la corriente gaseosa expulsada contiene menos de esos compuestos.
El aparato 1 de tratamiento puede comprender un ventilador o un extractor (no ilustrado) que fuerza la corriente gaseosa a lo largo de la trayectoria. En particular, el aparato 1 de tratamiento está destinado a funcionar en una condición de presión negativa, por lo tanto, se coloca un ventilador o un extractor aguas abajo de la abertura 18 de salida.
El aparato 1 comprende un sistema de regeneración de los elementos 3 adsorbentes por expulsión de los compuestos adsorbidos por los elementos 3 adsorbentes. El sistema de regeneración puede adoptar una pluralidad de configuraciones, cada una de las cuales corresponde a una condición para la regeneración de uno o más compartimentos 2 de tratamiento respectivos. El sistema de regeneración es adecuado para alimentar una corriente de fluido de purga (por ejemplo, aire extraído del ambiente) al uno o más compartimentos 2 de tratamiento respectivos para ser regenerados, para descargar la corriente de fluido de purga del uno o más respectivos compartimentos 2 de tratamiento para ser regenerados, y para calentar el al menos un elemento 3 adsorbente del uno o más respectivos compartimentos 2 de tratamiento para ser regenerados. En general, la pluralidad de configuraciones corresponde a la regeneración de todos los compartimentos 2 de tratamiento. Durante el uso, al menos un compartimento 2 de tratamiento está en condición de funcionamiento en el que al menos parte de la corriente gaseosa a tratar fluye a través de él, mientras que el sistema de regeneración se opera de tal manera que adopta la pluralidad de configuraciones en secuencia para cambiar cíclicamente cada compartimiento 2 de tratamiento desde la condición de operación a la condición de regeneración y viceversa.
El sistema de regeneración comprende un sistema de calentamiento para calentar los elementos 3 adsorbentes, con el fin de promover la expulsión durante la regeneración. El sistema de calefacción se puede encender selectivamente para calentar el al menos un elemento 3 adsorbente de uno o más compartimentos 2 de tratamiento sin estar encendido para el al menos un elemento 3 adsorbente de los compartimientos 2 de tratamiento restantes. En otras palabras, el sistema de calefacción está diseñado de tal manera que permite el calentamiento únicamente de los elementos 3 adsorbentes de los compartimentos de tratamiento en la fase de regeneración. En particular, el sistema de calefacción se basa en calentamiento eléctrico por efecto Joule y comprende interruptores para encender o apagar el suministro de electricidad a los compartimentos 2 de tratamiento individuales.
El aparato 1 de tratamiento comprende un sistema de control, por ejemplo, una unidad de control electrónico, que es adecuado para controlar el funcionamiento del aparato 1 de tratamiento y en particular las fases de regeneración.
Los detalles de la realización específica mostrada en las figuras se describen a continuación.
Cada uno de los elementos 3 adsorbentes comprende un material adsorbente que es carbón activado. Más particularmente, cada elemento 3 adsorbente comprende una lámina o una porción de tela con carbón activado. Una tela con carbón activado es, por ejemplo, una tela impregnada con carbón activado o una tela hecha de fibras de carbón activado (conocida en la literatura como “tela de carbón activado” o “fibras de carbón activado”).
Un tipo de tela con carbón activado que ha demostrado ser eficaz tiene aproximadamente las siguientes propiedades: - espesor aproximadamente 0.45 - 0.75 mm;
- densidad superficial aproximadamente 120-200 g/m2;
- área de superficie activa específica aproximadamente 1500 - 2500 m2/g;
- capacidad de adsorción en equilibrio aproximadamente 3 % - 10 % en peso (masa de sustancia orgánica volátil por masa de tela) para concentraciones de sustancia orgánica volátil de aproximadamente 10 - 100 ppm y a 100 °C; - resistividad eléctrica a 0 °C aproximadamente 4.25 - 5.25 m üm ;
- coeficiente de temperatura de resistividad aproximadamente entre -0.008 m üm /K y -0.006 müm/K;
- diámetro de las fibras de la tela menor de 20 pm, en particular aproximadamente 8 - 12 pm;
- resistencia mecánica a la tracción: entre 8 y 30 kg/50 mm para la urdimbre, entre 5 y 20 kg/50 mm para la trama; - resistencia al flujo: para un flujo de aire transversal con velocidad v (en m/s) a 100 °C, la pérdida de carga (en mm H2O) a través de una sola lámina de tela con un espesor de 0.6 mm es aproximadamente Ap = A v B v 2, con coeficientes A = 140 mm ^O -m ^ 's (± 25L %) y B = 27 mm H2O m'2 s2 (± 10 %).
Específicamente, es “tela de carbón activo derivada de fibra de resina fenólica tratada térmicamente”.
Cada elemento 3 adsorbente tiene una forma alargada sustancialmente tubular. El material adsorbente forma una pared 31 tubular que separa una región 38 interior del elemento 3 adsorbente de una región 39 exterior. La pared 31 tubular está destinada a ser atravesada por la corriente gaseosa desde la región 39 exterior hacia la región 38 interior, o viceversa.
En particular, la pared 31 tubular está formada por una lámina de material adsorbente, tal como la tela antes mencionada con carbón activado, envuelta en forma de tubo.
Por ejemplo, la pared 31 tubular tiene una altura de 2.1 m, una sección transversal circular de 12 cm de diámetro y comprende cinco capas de tela superpuestas con carbón activado. Contando las cinco capas superpuestas, el área de la superficie de la tela con carbón activo es de 4.2 m2 por cada elemento 3 adsorbente y de aproximadamente 100 m2 por cada compartimento 2 de tratamiento.
Alternativamente a la tela con carbón activado, cada elemento 3 adsorbente comprende una lámina o una porción de tela con zeolita, o una lámina o una porción de tela con otro material activado. Los aspectos estructurales descritos anteriormente también son aplicables de manera similar a estas alternativas.
El elemento 3 adsorbente también comprende un soporte 32 para la pared 31 tubular. El soporte 32 es adecuado para mantener la forma de la pared 31 tubular y permitir el paso de la corriente gaseosa entre la región 39 exterior y la región 38 interior. Por ejemplo, el soporte 32 comprende una jaula cilindrica o una estructura metálica similar, sobre la que se envuelve la lámina de material adsorbente. Para evitar que la lámina de material adsorbente se desenvuelva del soporte 32, se pueden usar abrazaderas metálicas (por ejemplo, abrazaderas de cobre) o anillos hechos de alambre metálico, para atar alrededor del exterior de la pared 31 tubular en una pluralidad de posiciones distribuidas a lo largo de la pared 31 tubular.
En sí mismo, el soporte 32 puede ser similar al de las bolsas de filtros de bolsa. El soporte 32 también comprende dos elementos 321, 322 extremos que están fijados o soldados a la jaula cilindrica. Los dos elementos 321, 322 extremos tienen una pared lateral cilindrica sin aberturas y los dos extremos de la pared 31 tubular se encajan y sujetan sobre esos elementos 321, 322 extremos, de tal manera que en las zonas de unión no existen pasos preferidos para la corriente gaseosa.
En la realización ilustrada, el tubo formado por el elemento 3 adsorbente está cerrado en el extremo inferior (el elemento 321 extremo es ciego) y está abierto en el extremo superior (el elemento 322 extremo está abierto).
Para cada compartimento 2 de tratamiento, los elementos 3 adsorbentes están montados en una placa 26 superior equipada con los correspondientes orificios, pasando los elementos 3 adsorbentes a través de los orificios y sobresaliendo por encima de ellos. La placa 26 superior, adecuadamente fijada, mantiene los elementos 3 adsorbentes suspendidos en una cámara 29 principal del compartimento 2 de tratamiento. La placa 26 superior también funciona como un panel que divide esa cámara 29 principal de una cámara 28 superior que está en comunicación con la respectiva salida 24.
En particular, cada elemento 3 adsorbente es insertable en la placa 26 superior (o extraíble de ella) trabajando desde arriba y se mantiene en posición por su peso y por una barra 261 de fijación fijada a la placa 26 superior. El elemento 322 extremo superior está equipado con un mango 325 para retirar el elemento 3 adsorbente.
El compartimento 2 de tratamiento también comprende una cámara 27 inferior que está en comunicación con la respectiva entrada 23. La cámara 27 inferior, ubicada debajo de los elementos 3 adsorbentes y a una distancia de ellos, está separada de la cámara 29 principal por una placa 25 inferior que tiene aberturas 251 de paso. La función principal de la placa 25 inferior es estructural para la carcasa en forma de caja y puede que no esté presente.
La corriente gaseosa que ingresa al compartimiento 2 de tratamiento a través de la entrada 23 desde la cámara 21 de distribución, por lo tanto, llega a la cámara 29 principal pasando por la cámara 27 inferior y las aberturas 251 de paso, pasa a través de las paredes 31 tubulares de los elementos 3 adsorbentes y entra en las regiones 38 interiores de este último, entra en la cámara 28 superior saliendo de los extremos superiores abiertos de los elementos 3 adsorbentes y, pasando por la salida 24, llega a la cámara 22 de recogida. Como la corriente gaseosa atraviesa las paredes 31 tubulares de los elementos 3 adsorbentes, el material adsorbente adsorbe los compuestos orgánicos y los otros compuestos a eliminar de la corriente gaseosa. Por tanto, cada elemento 3 adsorbente es un elemento de filtro que filtra la corriente gaseosa y retiene los compuestos a eliminar.
Por el contrario, la corriente de fluido de purga sigue una trayectoria inversa.
Sin embargo, en realizaciones alternativas, la trayectoria de la corriente gaseosa podría invertirse, es decir, desde el interior hacia el exterior de los elementos 3 adsorbentes, o incluso la corriente gaseosa podría golpear los elementos 3 adsorbentes en lugar de atravesarlos. En otras realizaciones alternativas, la corriente de fluido de purga podría estar en la misma dirección que la corriente gaseosa a tratar.
En la realización aquí ilustrada, el calentamiento del material adsorbente durante la fase de regeneración se consigue mediante el efecto Joule en el mismo material adsorbente. En relación con esto, cada elemento 3 adsorbente comprende material adsorbente que es eléctricamente conductor y el sistema de regeneración está diseñado para aplicar una diferencia de potencial eléctrico a al menos un elemento 3 adsorbente en la condición de regeneración, de modo que el material adsorbente del elemento 3 adsorbente tiene un flujo de corriente eléctrica a través de él que lo calienta por efecto Joule. En otras palabras, el material adsorbente se comporta como una resistencia eléctrica. Los inventores han verificado que la tela con carbón activado antes mencionada es adecuada para este propósito.
La temperatura a la que se debe calentar el material adsorbente es alrededor de 200 - 350 °C, dependiendo de las propiedades de adsorción del material, de su capacidad para soportar altas temperaturas y de los parámetros de funcionamiento establecidos para el aparato 1. Con el tamaño específico de la pared 31 tubular como se indicó anteriormente, la energía eléctrica requerida para calentar un solo elemento 3 adsorbente es aproximadamente de varios kilovatios y puede variar con la temperatura.
Como se muestra en las Figuras 18 a 22, las correas o anillos 341, 342 (conectados a los respectivos terminales 351, 352 eléctricos), hechos de cobre u otro material eléctricamente conductor, están fijados a los extremos opuestos de la pared 31 tubular de material adsorbente para aplicar una diferencia de potencial adecuado para producir una corriente eléctrica que fluya por toda la longitud de la pared 31 tubular y que afecte a toda la pared tubular. Por ejemplo, la tela con carbón activado se envuelve en forma de tubo en la dirección de la trama y la corriente eléctrica fluye a través de las fibras de urdimbre. Los dos anillos 341, 342, además de permitir la conexión eléctrica, también sujetan la pared 31 tubular en los elementos 321, 322 extremos.
Para tener los dos terminales 351, 352 eléctricos en el mismo extremo, en particular en la parte superior donde los elementos 3 adsorbentes están montados en la placa 26 superior, el elemento 3 adsorbente comprende una barra 35 eléctricamente conductora sustancialmente coaxial con la región 38 interior y tiene un primer extremo conectado eléctricamente al anillo 341 inferior y un segundo extremo que se proyecta en la parte superior. Los elementos eléctricamente aislantes adecuados (por ejemplo, hechos de esteatita) mantienen en posición y aíslan los terminales 351, 352 eléctricos y la barra 35 con respecto a los elementos 321, 322 extremos.
Si el soporte 32 está hecho de material eléctricamente conductor, se interpone una capa 36 eléctricamente aislante entre el soporte 32 y la pared 31 tubular para evitar que la corriente eléctrica fluya a través del soporte 32 en lugar del material adsorbente. Si la corriente gaseosa tiene que pasar a través del material adsorbente, la capa 36 eléctricamente aislante también debe ser permeable a la corriente gaseosa. Por ejemplo, la capa 36 eléctricamente aislante puede ser un manguito hecho de tela de fibra de vidrio o hecho de tela cerámica. Alternativamente, el soporte 32 puede estar hecho de material que no sea eléctricamente conductor, en cuyo caso la capa 36 eléctricamente aislante no sería necesaria.
En una realización alternativa, el soporte 32 podría utilizarse como un electrodo en lugar de la barra 35 eléctricamente conductora, obviamente con las modificaciones apropiadas.
Preferiblemente, los elementos 3 adsorbentes en cada compartimento 2 de tratamiento están en números que son múltiplos de tres. Eso permite una fuente de alimentación de corriente alterna trifásica (en particular a 400 V) que está equilibrada en términos de la carga. En cada compartimento 2 de tratamiento, los elementos 3 adsorbentes se dividen igualmente en tres grupos; cada grupo está conectado a un cable de fase respectivo con una configuración triangular. En la Figura 16, las conexiones entre los terminales 351 están etiquetadas como 353 y las conexiones entre los terminales 352 están etiquetadas como 354.
En la realización particular ilustrada, los veinticuatro elementos 3 adsorbentes se dividen en dos grupos; los dos grupos están conectados a la red eléctrica de forma independiente. En cada grupo de doce elementos 3 adsorbentes: pares de elementos 3 adsorbentes están conectados entre sí en serie y para cada cable de fase se conectan dos pares entre sí en paralelo.
Debe notarse que las figuras no muestran todas las conexiones eléctricas del aparato 1 de tratamiento, sin embargo, los aspectos que no se muestran están al alcance de los expertos en la materia.
En realizaciones alternativas, el calentamiento de los elementos 3 adsorbentes se puede realizar de manera diferente. Por ejemplo, cada elemento 3 adsorbente podría comprender un calentador de resistencia eléctrica (por ejemplo, montado en el soporte 32) que no es el material adsorbente. Esto es útil en particular si el material adsorbente no es eléctricamente conductor o no es suficientemente conductor para producir un calentamiento adecuado por efecto Joule. Alternativamente, el material adsorbente podría calentarse con una corriente de aire caliente, que por ejemplo podría ser la corriente de fluido de purga calentada a una temperatura adecuada antes de ser alimentada a los compartimentos 2 de tratamiento para su regeneración.
En la realización ilustrada, el sistema de regeneración comprende un primer conducto 41 que es móvil con respecto a la cámara 21 de distribución y está diseñado para adoptar una pluralidad de posiciones en la cámara 21 de distribución. El primer conducto 41 móvil está posicionado al menos parcialmente en la cámara 21 de distribución. En cada una de dichas posiciones, el primer conducto 41 móvil está en comunicación con uno o más compartimentos 2 de tratamiento respectivos y excluye la comunicación entre la cámara 21 de distribución y dichos uno o más compartimentos 2 de tratamiento respectivos. Por ejemplo, como se muestra en las figuras, el primer conducto 41 móvil está en comunicación con solo un compartimiento 2 de tratamiento a la vez, por lo tanto, en cada posición los otros cinco compartimentos 2 de tratamiento están en comunicación con la cámara 21 de distribución. Específicamente, en cada posición el primer conducto 41 móvil está en contacto sellado con la pared 210 de la cámara 21 de distribución y está en comunicación con la entrada 23 del respectivo compartimento 2 de tratamiento (o, si es necesario, con las entradas 23 de los respectivos compartimentos 2 de tratamiento), que de esa forma está desconectado de la cámara 21 de distribución.
El sistema de regeneración también comprende un segundo conducto 42 que se puede mover con relación a la cámara 22 de recogida y está diseñado para adoptar una pluralidad de posiciones en la cámara 22 de recogida. El segundo conducto 42 móvil está posicionado al menos parcialmente en la cámara 22 de recogida. En cada una de dichas posiciones, el segundo conducto 42 móvil está en comunicación con uno o más compartimentos 2 de tratamiento respectivos y excluye la comunicación entre la cámara 22 de recogida y dicho uno o más compartimentos 2 de tratamiento respectivos. Por ejemplo, como se muestra en las figuras, el segundo conducto 42 móvil está en comunicación con sólo un compartimento 2 de tratamiento a la vez, por lo tanto, en cada posición los otros cinco compartimentos 2 de tratamiento están en comunicación con la cámara 22 de recogida. Específicamente, en cada posición, el segundo conducto 42 móvil está en contacto sellado con la pared 220 de la cámara 22 de recogida y está en comunicación con la salida 24 del respectivo compartimento 2 de tratamiento (o, si es necesario, con las salidas 24 de los respectivos compartimentos 2 de tratamiento), que de esa forma se desconecta de la cámara 22 de recogida.
Uno de los dos conductos 41, 42 móviles está destinado a alimentar la corriente de fluido de purga al respectivo compartimento 2 de tratamiento (o a los respectivos compartimentos de tratamiento) con el que está en comunicación; el otro de los dos conductos 41, 42 móviles está destinado a descargar la corriente de fluido de purga del respectivo compartimento 2 de tratamiento (o de los respectivos compartimentos de tratamiento) con el que está en comunicación. Cada configuración del sistema de regeneración corresponde por tanto a las respectivas posiciones del primer conducto 41 móvil y del segundo conducto 42 móvil.
En la realización específica, el segundo conducto 42 móvil es el conducto de alimentación y recibe aire del entorno exterior. El primer conducto 41 móvil es el conducto de descarga y está conectado a un tubo 43 de escape para la corriente de fluido de purga. Como ya se ha indicado, el flujo de la corriente de fluido de purga en los compartimentos 2 de tratamiento es, por tanto, en la dirección opuesta al flujo de la corriente gaseosa a tratar.
El sistema de regeneración comprende un ventilador o un extractor (no ilustrado) que fuerza la corriente de fluido de purga a lo largo de la trayectoria. En particular, el sistema de regeneración está destinado a funcionar en una condición de presión negativa, por lo tanto, se coloca un ventilador o un extractor a lo largo del tubo 43 de escape.
El sistema de control es adecuado para controlar la posición del primer conducto 41 móvil con respecto a la cámara 21 de distribución y la posición del segundo conducto 42 móvil con respecto a la cámara 22 de recogida. El sistema de regeneración comprende, por ejemplo, motores 48 para mover los conductos 41, 42 móviles. Los motores 48 son accionados por el sistema de control. Específicamente, los motores 48 son motorreductores.
El sistema de control hace que el primer conducto 41 móvil y el segundo conducto 42 móvil se coloquen adecuadamente en la entrada y la salida de uno o más compartimentos 2 de tratamiento para ser regenerados y enciende la calefacción para este último. El sistema de control conmuta cíclicamente cada compartimento 2 de tratamiento de la condición operativa a la condición de regeneración y viceversa.
En particular, el primer conducto 41 móvil y el segundo conducto 42 móvil pueden girar en la cámara 21 de distribución y en la cámara 22 de recogida, respectivamente, siendo el movimiento de una posición a otra un movimiento giratorio alrededor de un eje de rotación 40 respectivo, es decir, por ejemplo, un eje vertical. La pared 210 de la cámara 21 de distribución y la pared 220 de la cámara 22 de recogida son, por ejemplo, paredes cilíndricas.
Las Figuras 11 a 13 muestran el segundo conducto 42 móvil. El primer conducto 41 móvil, mostrado en la Figura 14, es sustancialmente idéntico, pero está posicionado simétricamente con respecto a un plano horizontal.
Cada conducto 41, 42 móvil es básicamente una boquilla giratoria. Comprende una primera parte 451 hueca y una segunda parte 452 hueca, que se comunican entre sí. La primera parte 451 hueca es central con respecto al eje de rotación 40, está articulada a una placa 49 fijada a la pared 12, 13 respectiva del aparato 1 y está en comunicación con el tubo 43 de escape o con el entorno exterior. La placa 49 tiene una abertura en la primera parte 451 hueca. La segunda parte 452 hueca es excéntrica con respecto al eje de rotación 40 y también tiene una boca 453 que mira radialmente con respecto al eje de rotación 40 y está destinada a colocarse en las respectivas entradas 23 o salidas 24 de los compartimentos 2 de tratamiento. El perímetro de la boca 453 está conformado para crear un sello en la pared 210, 220 lateral de la respectiva cámara 21, 22 en las entradas 23 o salidas 24.
El motor 48, controlado por el sistema de control, hace que el conducto 41,42 móvil gire alrededor del eje de rotación 40. Los dos conductos 41, 42 móviles son giratorios independientemente entre sí y, por lo tanto, como se describe a continuación, durante una fase de regeneración, pueden colocarse en diferentes compartimentos 2. Sin embargo, alternativamente, pueden girar juntos.
Para el primer conducto 41 móvil, el tubo 43 de escape sale de un cabezal 495 fijo que está montado de forma sellada debajo de la placa 49, de modo que no hay fugas de la corriente de fluido de purga al exterior.
Para el segundo conducto 42 móvil, en la realización de las figuras 11 a 13 no hay un cabezal fijo ni un tubo presentes, ya que la aspiración de aire exterior se produce directamente a través de la abertura de la placa 49 en la primera parte 451 hueca. En la placa 49 está montada una tapa 497 de cubierta, con paredes laterales tipo rejilla para permitir el paso del aire.
En una realización alternativa mostrada en la Figura 15, incluso para el segundo conducto 42 móvil hay un cabezal 495 fijo, montado de forma sellada sobre la placa 49, y un tubo 44 de entrada presente. Colocada en el tubo 44 de entrada hay una válvula 445 (por ejemplo, una válvula de mariposa), equipada con un actuador 447, para estrangular la sección transversal del paso y ajustar la pérdida de carga a través del tubo 44 de entrada. Para evitar fugas no deseadas de sustancias contaminantes a la atmósfera, es preferible que los compartimentos 2 de tratamiento en la fase de regeneración estén a una presión menor que los compartimentos 2 de tratamiento en la fase de operación (es decir, que estén en una condición de presión negativa mayor en comparación con el ambiente exterior). La válvula 445 permite el ajuste de esa mayor condición de presión negativa.
En otras realizaciones alternativas en las que la regeneración se realiza simultáneamente para más de un compartimento 2 de tratamiento, cada conducto móvil puede tener múltiples segundas partes 452 huecas (y bocas 453 relativas) que están conectadas a la primera parte 451 hueca.
El aparato 1 de tratamiento también puede comprender una unidad de eliminación de la corriente de fluido de purga descargada de al menos uno o más compartimentos de tratamiento en la condición de regeneración. Esa unidad de eliminación puede ser, por ejemplo, un quemador, un convertidor catalítico, un quemador catalítico o poscatalítico u otro tipo de filtro conocido (como un filtro que utiliza gránulos de carbón activado) que permite un tratamiento económico de la corriente de fluido de purga que tiene un caudal bajo en comparación con la corriente gaseosa a tratar y es muy rico en compuestos contaminantes.
Un aparato de eliminación de polvo tal como un filtro de bolsa puede estar aguas arriba del aparato 1 de tratamiento, con el fin de eliminar el polvo de la corriente gaseosa a tratar antes de que entre en el aparato 1 de tratamiento a través de la abertura 17 de entrada.
En un ejemplo de uso de una planta para la producción de macadanes bituminosos, la corriente gaseosa a tratar es de 60.000 Nm3/h y tiene una concentración de 125 mg/m3 de sustancias orgánicas volátiles. La temperatura de la corriente gaseosa en la entrada del aparato 1 es de 110 °C.
Como se muestra en las Figuras 23 a 27, la corriente gaseosa ingresa a la abertura 17 de entrada y se mueve hacia la cámara 21 de distribución, donde se divide entre los compartimentos 2 de tratamiento en la condición de operación, ingresando a las entradas 23 que no están cerradas por el primer conducto 41 móvil. En esos compartimentos 2 la succión es creada por el ventilador o extractor ubicado aguas abajo de la abertura 18 de salida. Específicamente, la corriente gaseosa se divide entre cinco compartimentos 2. Los conductos 41, 42 móviles están en la entrada 23 y la salida 24 del sexto compartimento de tratamiento (etiquetado 2a), que está en la fase no operativa y no recibe la corriente gaseosa.
Para cada uno de esos compartimentos 2 de tratamiento, la parte respectiva de la corriente gaseosa fluye a través del compartimiento 2 de tratamiento, pasando desde la cámara 27 inferior a la cámara 29 principal, desde la cual la única salida posible es a través de los elementos 3 adsorbentes. Por lo tanto, la corriente gaseosa atraviesa las paredes 31 tubulares hechas de material adsorbente, que retiene las sustancias orgánicas volátiles y/o los demás contaminantes de la corriente gaseosa. A través de las regiones 38 interiores de los elementos 3 adsorbentes, la corriente gaseosa purificada entra en la cámara 28 superior desde la cual, a través de la salida 24, llega a la cámara 22 de recogida donde se recogen los flujos a través de los compartimentos 2. Desde aquí, la corriente gaseosa purificada sale a través de la abertura 18 de salida y se descarga a la atmósfera.
Por ejemplo, el aparato 1 de tratamiento permite la eliminación de aproximadamente 80 - 85 % del carbono orgánico total contenido en la corriente gaseosa introducida.
El material adsorbente de los elementos 3 adsorbentes operativos se satura gradualmente y debe regenerarse. Por ejemplo, la regeneración debe realizarse después de unos 25 minutos.
Las figuras 28 a 33 muestran la regeneración del compartimento de tratamiento etiquetado como 2b.
En un primer paso (paso de precalentamiento mostrado en las Figuras 28 y 29), el primer conducto 41 móvil se mueve a la entrada 23 del compartimento 2b. El segundo conducto 42 móvil permanece en la salida 24 del compartimento 2a no operativo. La corriente gaseosa a tratar ya no llega al compartimento 2b y se enciende el calentamiento de los elementos 3 adsorbentes para ese compartimento. La corriente gaseosa sigue siendo tratada en los cuatro compartimentos 2 restantes. El ventilador del sistema de regeneración se mantiene al mínimo y, por tanto, una pequeña parte de la corriente gaseosa tratada se aspira al compartimento 2b a través de la salida 24. Dado que la corriente gaseosa tratada está caliente, lo que supone un pequeño obstáculo para el calentamiento de los elementos 3 adsorbentes. El primer paso puede durar, por ejemplo, 1 minuto.
En un segundo paso (paso de regeneración mostrado en las Figuras 30 y 31), el segundo conducto 42 móvil se mueve a la salida 24 del compartimento 2b. El compartimento 2a que no funcionaba anteriormente, que tiene tanto la entrada 23 como la salida 24 libres, cambia a la condición de funcionamiento. La calefacción permanece encendida para el compartimento 2b. Con la calefacción encendida, la temperatura del material adsorbente del compartimento 2b, por ejemplo, aumenta alrededor de 60 °C por minuto.
Una medida de la temperatura de los elementos 3 adsorbentes puede obtenerse mediante termopares convenientemente colocados, que por ejemplo se colocan en los elementos 3 adsorbentes y/o en los compartimentos 2 de tratamiento en los espacios entre los elementos 3 adsorbentes. Alternativamente, durante el calentamiento, se puede obtener una medición de la temperatura de los elementos 3 adsorbentes usando un amperímetro para medir la corriente eléctrica consumida por los elementos 3 adsorbentes: dado que la resistividad eléctrica de la tela con carbón activado disminuye con un aumento en temperatura, la corriente eléctrica consumida puede correlacionarse con la temperatura de los elementos 3 adsorbentes.
El ventilador del sistema de regeneración se mantiene al mínimo: una pequeña corriente de fluido de purga (aire externo) entra en el compartimento 2b en la fase de regeneración desde la salida 24 y elimina las sustancias orgánicas volátiles (y los demás contaminantes) que han sido desorbidos después del calentamiento del material adsorbente. La corriente de purga cargada de contaminantes sale del compartimento 2b a través de la entrada 23 y, pasando por el primer conducto 41 móvil y el tubo 43 de escape, se envía a la unidad de eliminación o se trata de otra manera. El segundo paso puede durar, por ejemplo, 2 minutos.
En un tercer paso (paso de enfriamiento mostrado en las Figuras 32 y 33) la desorción está sustancialmente completa, el calentamiento del compartimiento 2b se apaga y el ventilador del sistema de regeneración se lleva al máximo para hacer un gran circulado de corriente de fluido (en la práctica, se trata de aire externo que permanece limpio), que enfría los elementos 3 adsorbentes devolviéndolos a una temperatura inferior a 140 °C.
Además, los polvos acumulados en los elementos 3 adsorbentes son arrastrados y caen hacia el fondo del compartimento 2b. El tercer paso puede durar, por ejemplo, 2 minutos.
A continuación, el ventilador del sistema de regeneración se lleva al mínimo y el primer conducto 41 móvil se mueve a la entrada 23 del siguiente compartimento 2c (Figuras 34 y 35). Eso corresponde al primer paso descrito anteriormente, aplicado para la regeneración del compartimento 2c.
Las operaciones descritas anteriormente se repiten cíclicamente para todos los compartimentos 2.
Por ejemplo, el flujo de aire de purga es de aproximadamente 1.000 - 2.000 m3/h, que es muy bajo en comparación con los 60.000 Nm3/h de la corriente gaseosa a tratar.
Se entenderá que los tiempos indicados anteriormente para las etapas operativas son ejemplos relacionados con una condición operativa específica del aparato 1 de tratamiento. Esos tiempos también dependen del caudal de la corriente gaseosa, de la concentración de compuestos orgánicos y/o de sustancias contaminantes en la corriente gaseosa y en la temperatura de funcionamiento. Los tiempos de los pasos pueden modificarse adecuadamente de acuerdo con los requisitos.
En la Figura 1 se muestra un ejemplo de un diagrama de una planta para la producción de macadanes bituminosos, de acuerdo con esta invención, donde está genéricamente etiquetada con el número 9. La planta 9 se diferencia de la técnica anterior sustancialmente debido a la presencia de un aparato 1 de tratamiento.
La planta 9 comprende al menos una unidad de procesamiento que, durante la operación, produce gases de escape que contienen compuestos orgánicos que contribuyen al carbono orgánico total y/u otros compuestos contaminantes. Esa unidad de procesamiento es, por ejemplo, una unidad de calentamiento o secado, tal como un horno 91 de cilindro rotatorio, o una unidad 92 de mezcla.
El escape 910, 920 de los gases de escape de la unidad 91, 92 de procesamiento respectiva está conectada por tuberías adecuadas a la abertura 17 de entrada del aparato 1 de tratamiento, para transportar los gases de escape al aparato de tratamiento con el fin de reducir su carbono orgánico total y/u otros compuestos contaminantes antes de que los gases de escape se descarguen a la atmósfera.
La abertura 18 de salida del aparato 1 de tratamiento está conectada a una chimenea 98, con un ventilador 99 interpuesto entre ellas.
Un aparato de eliminación de polvo, tal como un filtro 97 de bolsa, está aguas arriba del aparato 1 de tratamiento, entre el escape 910, 920 y la abertura 17 de entrada, para eliminar el polvo de los gases de escape. También puede haber presente un prefiltro 96, por ejemplo, un ciclón, para eliminar arena y polvos más ásperos.
La planta 9 también comprende al menos una zona de trabajo 94 que produce una emisión gaseosa difusa que contiene compuestos orgánicos que contribuyen al carbono orgánico total y/u otros compuestos contaminantes. El área 94 de trabajo es, por ejemplo, un área de carga y/o descarga de materiales bituminosos o macadanes bituminosos, que liberan compuestos orgánicos volátiles. La planta 9 también comprende un aparato 95 de recogida para recoger dicha emisión gaseosa difusa del área 94 de trabajo. Por ejemplo, el área 94 de trabajo se mantiene en una condición de presión negativa y el aparato 95 de recogida es un extractor.
El aparato 95 de recogida está conectado a la abertura 17 de entrada del aparato 1 de tratamiento para transferir la emisión gaseosa difusa recogida del aparato 95 de recogida al aparato 1 de tratamiento. Eso es útil para reducir también tanto como sea posible las emisiones difusas producidas por la planta 9.
En particular, el escape 910, 920 de la unidad 91, 92 de procesamiento y el aparato 95 de recogida están conectados al mismo aparato 1 de tratamiento. Alternativamente, el aparato 1 de tratamiento podría estar destinado a tratar solo los gases de escape de las unidades 91, 92 de procesamiento o solo las emisiones difusas recogidas por el aparato 95 de recogida.
En una realización alternativa del aparato 1 de tratamiento, cada elemento 3 adsorbente comprende una lámina de material 37 filtrante con una permeabilidad tal que la lámina de material filtrante puede ser atravesada por la corriente gaseosa y puede retener el polvo transportado por la corriente gaseosa. En la Figura 36 se muestra un ejemplo de un elemento adsorbente fabricado de acuerdo con esa realización alternativa. La lámina de material 37 filtrante, que por ejemplo es el material utilizado en las bolsas de los filtros de bolsa, se superpone a la pared 31 tubular hecha de material adsorbente y en particular se encuentra aguas arriba de este último con respecto a la dirección de la corriente gaseosa a ser filtrado. Con referencia a la configuración descrita anteriormente, la lámina de material filtrante recubre externamente la pared 31 tubular. En esa realización alternativa, el elemento 3 adsorbente también se puede usar como una bolsa de eliminación de polvo y el aparato 1 de tratamiento es adecuado para operar como un filtro para eliminación de polvo de la corriente gaseosa, así como para reducir el contenido de carbono orgánico total y/o el contenido de otros compuestos contaminantes. En otras palabras, el filtro 97 de bolsa está integrado en el aparato 1 de tratamiento.
En otra realización alternativa, el propio material adsorbente puede tener una permeabilidad tal que retenga el polvo transportado por la corriente gaseosa. En ese caso, coincidirían la lámina de material filtrante y la pared tubular de material adsorbente. Es decir, no serían dos materiales con funciones distintas, sino un solo material cumpliendo ambas funciones.
Si también se utiliza como filtro de eliminación de polvo, la parte inferior del aparato 1 de tratamiento podría modificarse de forma adecuada para permitir la recogida y eliminación de polvo después del filtrado.
Gracias al uso de tela con material activado (que permite ahorrar espacio en comparación con los gránulos de material activado) y la disposición de los compartimentos de tratamiento, el aparato 1 de tratamiento descrito anteriormente ocupa poco espacio y se puede colocar fácilmente en la planta.
La invención descrita anteriormente puede modificarse y adaptarse de varias formas sin por ello apartarse del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Todos los detalles pueden sustituirse por otros elementos técnicamente equivalentes y los materiales utilizados, así como las formas y dimensiones de los diversos componentes, pueden variar de acuerdo con las necesidades.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato (1) de tratamiento de corriente gaseosa para reducir el contenido de carbono orgánico total y/o el contenido de otros compuestos contaminantes en la corriente gaseosa,
el aparato (1) de tratamiento comprende:
- una pluralidad de compartimentos (2) de tratamiento, cada uno de los cuales está equipado con al menos un elemento (3) adsorbente adecuado para adsorber compuestos orgánicos que contribuyen al carbono orgánico total y/u otros compuestos contaminantes;
- una abertura (17) de entrada para la corriente gaseosa a tratar;
- una cámara (21) de distribución que está en comunicación con la abertura (17) de entrada y sobre la cual se abren las respectivas entradas (23) de los compartimentos (2) de tratamiento;
- una abertura (18) de salida para la corriente gaseosa tratada;
- una cámara (22) de recogida que está en comunicación con la abertura (18) de salida y sobre la cual se abren las respectivas salidas (24) de los compartimentos (2) de tratamiento;
- un sistema de regeneración para la regeneración de los elementos (3) adsorbentes mediante desorción, en el que el sistema de regeneración puede adoptar una pluralidad de configuraciones, correspondiendo cada configuración a una condición de regeneración de uno o más respectivos compartimentos (2) de tratamiento, el sistema de regeneración siendo adecuado para alimentar una corriente de fluido de purga a uno o más compartimentos (2) de tratamiento respectivos a regenerar, para descargar la corriente de fluido de purga de dichos uno o más compartimentos (2) de tratamiento respectivos a regenerar, y para calentar al menos un elemento (3) adsorbente de dichos uno o más compartimentos (2) de tratamiento respectivos a regenerar;
en el que, durante el uso, al menos un compartimento (2) de tratamiento está en condición de funcionamiento en el que al menos parte de la corriente gaseosa a tratar fluye a través de él y el sistema de regeneración funciona de tal manera que adopta la pluralidad de configuraciones en secuencia para cambiar cíclicamente cada compartimento (2) de tratamiento de la condición de funcionamiento a la condición de regeneración y viceversa;
caracterizado porque
cada elemento (3) adsorbente comprende material adsorbente que es una lámina o una porción de tela con carbón activado o es una lámina o una porción de tela con zeolita.
2. El aparato (1) de tratamiento de corriente gaseosa de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cada elemento (3) adsorbente tiene una forma alargada sustancialmente tubular, comprendiendo el elemento (3) adsorbente una pared (31) tubular que separa una región (38) interior del elemento (3) adsorbente desde una región (39) exterior, estando la pared (31) tubular destinada a ser atravesada por la corriente gaseosa desde la región (39) exterior hacia la región (38) interior, o viceversa,
En el que la pared (31) tubular está formada por el material adsorbente que es la lámina o la porción de tela con carbón activado o con zeolita, en el que la lámina o la porción de tela está envuelta en forma de tubo.
3. Aparato (1) de tratamiento de corrientes gaseosas de acuerdo con la reivindicación 2,
en el que cada elemento (3) adsorbente comprende una lámina de material (37) filtrante con una permeabilidad tal que la lámina de material filtrante puede pasar a través de la corriente gaseosa y puede retener el polvo transportado por la corriente gaseosa,
estando superpuesta o coincidiendo la lámina de material (37) filtrante y la pared (31) tubular hecha de material adsorbente,
siendo también el elemento (3) adsorbente una bolsa de eliminación de polvo y el aparato (1) de tratamiento también es adecuado para operar como un filtro para la eliminación de polvo de la corriente gaseosa.
4. El aparato (1) de tratamiento de corriente gaseosa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que cada elemento (3) adsorbente comprende un soporte (32) para la pared (31) tubular y una capa (36) eléctricamente aislante interpuesta entre los soportes (32) y el material adsorbente de la pared (31) tubular, comprendiendo el soporte (32) por ejemplo una jaula o una estructura hecha de metal.
5. El aparato (1) de tratamiento de corriente gaseosa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el material adsorbente es eléctricamente conductor y el sistema de regeneración está diseñado para aplicar una diferencia de potencial eléctrico a al menos un elemento (3) adsorbente a ser regenerado, teniendo el material adsorbente del elemento (3) adsorbente a regenerar un flujo de corriente eléctrica que lo calienta por efecto Joule.
6. El aparato (1) de tratamiento de corriente gaseosa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el sistema de regeneración comprende:
- un primer conducto (41) que es móvil con respecto a la cámara (21) de distribución y diseñado para adoptar una pluralidad de posiciones en la cámara (21) de distribución, en cada una de dichas posiciones el primer conducto (41) móvil está en comunicación con uno o más compartimentos (2) de tratamiento respectivos y excluyendo la comunicación entre la cámara (21) de distribución y dicho uno o más compartimentos (2) de tratamiento respectivos; - un segundo conducto (42) que se puede mover con relación a la cámara (22) de recolección y está diseñado para adoptar una pluralidad de posiciones en la cámara (22) de recolección, en cada una de dichas posiciones el segundo conducto (42) móvil está en comunicación con uno o más compartimentos (2) de tratamiento respectivos y excluyendo la comunicación entre la cámara (22) de recogida y dicho uno o más compartimentos (2) de tratamiento respectivos; en el que uno del primer conducto (41) móvil o el segundo conducto (42) móvil está destinado a alimentar la corriente de fluido de purga a uno o más compartimentos (2) de tratamiento respectivos con los que está en comunicación, el otro del primer conducto (41) móvil o el segundo conducto (42) móvil está destinado a descargar la corriente de fluido de purga desde uno o más compartimentos (2) de tratamiento respectivos con los que está en comunicación; cada configuración del sistema de regeneración corresponde a posiciones respectivas del primer conducto (41) móvil y del segundo conducto (42) móvil
7. Aparato (1) de tratamiento de corriente gaseosa de acuerdo con la reivindicación 6, en el que las entradas (23) de los compartimentos (2) de tratamiento se abren en una pared (210) de la cámara (21) de distribución y, en cada posición, el primer conducto (41) móvil está en contacto sellado con la pared (210) de la cámara (21) de distribución y está en comunicación con las entradas (23) de uno o más compartimentos (2) de tratamiento respectivos;
en el que las salidas (24) de los compartimentos (2) de tratamiento se abren en una pared (220) de la cámara (22) de recogida y, en cada posición, el segundo conducto (42) móvil está en contacto sellado con la pared (220) de la cámara (22) de recogida y está en comunicación con las salidas (24) de uno o más compartimentos (2) de tratamiento respectivos.
8. El aparato (1) de tratamiento de corriente gaseosa de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el primer conducto (41) móvil y el segundo conducto (42) móvil son giratorios en la cámara (21) de distribución y en la cámara (22) de recogida respectivamente, siendo el movimiento de una posición a otra un movimiento giratorio.
9. El aparato (1) de tratamiento de corriente gaseosa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que tiene una región (10) central alrededor de la cual se colocan los compartimentos (2) de tratamiento, la cámara (21) de distribución y la cámara (22) de recogida estando en lados opuestos de la región (10) central.
10. El aparato (1) de tratamiento de corriente gaseosa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que también comprende una unidad de eliminación de la corriente de fluido de purga descargada de al menos uno o más compartimentos (2) de tratamiento en la condición de regeneración.
11. El aparato (1) de tratamiento de corriente gaseosa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que en cada compartimento (2) de tratamiento cada elemento (3) adsorbente está montado sobre una placa (26) superior que sostiene cada elemento (3) adsorbente suspendido en una cámara (29) principal del compartimento (2) de tratamiento.
12. Una planta (9) para la producción de macadanes bituminosos, que comprende al menos una unidad (91, 92) de procesamiento que durante su funcionamiento produce un gas de escape que contiene compuestos orgánicos que contribuyen al carbono orgánico total y/u otros compuestos contaminantes siendo la unidad (91, 92) de procesamiento, por ejemplo, una unidad de calentamiento, una unidad de secado o una unidad de mezcla,
la planta (9) también comprende un aparato (1) de tratamiento de corriente gaseosa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11,
un escape (910, 920) para el gas de escape de la unidad (91, 92) de procesamiento que está conectado a la abertura (17) de entrada del aparato (1) de tratamiento para transportar el gas de escape al aparato (1) de tratamiento.
13. Una planta (9) para la producción de macadanes bituminosos, que comprende al menos un área (94) de trabajo que produce una emisión gaseosa difusa que contiene compuestos orgánicos que contribuyen al carbono orgánico total y/u otros compuestos contaminantes, el área (94) de trabajo siendo, por ejemplo, un área de carga y/o descarga de materiales bituminosos o macadanes bituminosos,
la planta (9) también comprende un aparato (95) de recogida para recoger la emisión gaseosa difusa del área (94) de trabajo y un aparato (1) de tratamiento de corriente gaseosa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11,
estando conectado el aparato (95) de recogida a la abertura (17) de entrada del aparato (1) de tratamiento para transferir la emisión gaseosa difusa recogida del aparato (95) de recogida al aparato (1) de tratamiento.
14. La planta (9) para la producción de macadanes bituminosos de acuerdo con la reivindicación 12 en combinación con la reivindicación 13, en la que el escape (910, 920) para los gases de escape de la unidad (91, 92) de procesamiento y el aparato (95) de recogida están conectados al mismo aparato (1) de tratamiento.
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