WO2018156006A1 - Remoción de h2s a baja temperatura por medio de ferritas nanómetricas de alta área superficial obtenidas por método de co-precipitación química modificado - Google Patents

Remoción de h2s a baja temperatura por medio de ferritas nanómetricas de alta área superficial obtenidas por método de co-precipitación química modificado Download PDF

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Abstract

La presente invención se refiere a la remoción H2S que puede estar contenido en biogás o en gases de procesos industriales en concentraciones de 35-15000 ppm. Por medio de nanopartículas de ferrita de manganeso MnxFe3-xO4 con x=0%, 0.1%, 0.3 % y 0.5%, obtenidas por medio de co-precipitación química a partir soluciones de cloruros y a una temperatura menor de 100 grados Celsius. Con área superficial de 142-240 m2/g y tamaño de partícula de 7-9 nm. Y que se realiza mediante un conjunto de componentes como: válvula reguladora de presión, un medidor de flujo, un rector tipo flujo pistón, una manómetro, una válvula tres vías, un equipo de medición de biogás, un lavador de gases y un quemador del biogás.

Description

REMOCIÓN DE H2S A BAJA TEMPERATURA POR MEDIO DE FERRITAS NANOMÉTRICAS DE ALTA ÁREA SUPERFICIAL OBTENIDAS POR MÉTODO DE CO-PRECIPIT ACIÓN QUÍMICA MODIFICADO.
CAMPO DE LA INVENCION
La presente invención, se relaciona con el campo disciplinar de los materiales de la química y de la física. Debido a que objetivo de la presente invención es describir la remoción del H2S mediante el uso de nanopartículas de ferritas de tamaño nanométrico y sintetizadas por el método de co-precipitación química modificado. La remoción se realiza de gas que contiene altas concentraciones de H2S y se desarrolla mediante flujo continuo en un reactor y a temperatura ambiente.
ANTECEDENTES
El CH4 tiene un efecto invernadero 21 veces mayor que el CO2 en la atmosfera, lo cual hace preferible utilizar su poder energético y emitir CO2 al ambiente producto de su combustión. Un problema adjunto en la producción y utilización del biogás es el sulfuro de hidrógeno (H2S) presente en la mezcla de gases. El H2S es producido naturalmente durante la reducción del sulfato y compuestos orgánicos que contienen azufre, está asociado con el metabolismo de bacterias y arqueas anaerobias. El H2S es un compuesto no deseado en el biogás ya que genera corrosión y desgaste en los motores de combustión, lo que trae como consecuencia elevados costos de mantenimiento. Se han probado diversos minerales para la desulfuración del biogás in situ, adicionándolos en los reactores anaerobios, como minerales de hierro (magnetita, magemita, hematita), a una dosis de 5 gr en 250 mi de un reactor experimental. La adición de estos minerales en reactores de mayor tamaño, podría promover la producción de biogás de mayor calidad. Los sistemas más usados para tratar la mezcla de gases, procedentes del biorreactor, son los sistemas de adsorción basados en camas de carbón activado y óxidos metálicos; la adsorción en óxidos de hierro es una alternativa viable en la remoción del H2S en el biogás, se han reportado eficiencias de remoción de hasta un 99%, además de su bajo costo. En términos de remoción, existe una relación directa entre la cantidad de H2S removido y el área superficial del material adsorbente. Sin embargo, los óxidos de hierro convencionales tienen la limitante de que su área superficial difícilmente supera los 82 m2g 1.
Existen patentes que hablan de la modificación del área superficial mediante diferentes métodos, a continuación, se mencionan algunas de ellas: En la patente EP87856A1 se habla sobre la remoción de H2S presente normalmente en gas mediante una solución absorbente que contiene grupos amino y es selectivo para de H2S donde el gas también contiene C02. En proceso de remoción se lleva a cabo en una torre que es capaz de remover en algunas condiciones C02 y H2S. En la patente EP0962147A1 relata un método para generar una sustancia en base a celulosa regenerada y sumergida para generar un coagulado que se puede regenerar al ser sometido a baños por etapas o calentamiento mediante tubos que llevan carbón bituminoso para reaccionar en una zona intermedia y que trata emisiones de C02 y H2S. La patente US2005003515 habla sobre un sistema para remover H2S del metano el cual incluye por lo menos un biofiltro tipo cartucho que funciona para sostener la actividad microbiana mediante el consumo de H2S contenido en el gas de metano. El H2S contenido en el metano es transportado directamente hacia el biofiltro y el cual contiene por lo menos un cartucho que contiene microorganismos y cuya función es biodegradar el H2S. Después el metano tratado es recirculado y almacenado en un reservorío para ser usado posteriormente.
La patente US4,532,117 habla sobre un método para remover H2S empleando un sistema acuso regenerable capaz de absorber H2S y convertir a azufre elemental, este se provee para reacondicionar sistemas contaminados con la alimentación de bacterias y mantiene el sistema sustentablemente libre de bacterias. La solución acuosa es regenerada cón ácido alifático.
La patente CN103706230A habla sobre un método para remover H2S de vapor geotérmico bajo vacío. Una fina cortina de gotas de agua-acroleina es atomizada mientras el vapor geotérmico es condensado en una cantidad aproximada de 2:1 en relación molar de acroleína y H2S. El rango de remoción es de aproximadamente de 0.1 ppm a 500 ppm de H2S. La acroleína permite reaccionar con el gas H2S a forma no volátil y es dirigida a una torre para ser enfriado y separado el compuesto.
La patente 20090188164 relata sobre un método para remover H2S de una mezcla de gas ácido, y reacciona con un óxido metálico donde el gas reacciona con el estado de valencia del metal en un reactor que contiene una solución acuosa. Una reacción electroquímica REDOX se lleva a cabo incluyendo el compuesto en estado reducido para su posterior regeneración entre un ánodo y un cátodo.
La patente AU1994059391 habla sobre la remoción de H2S y S en petróleo líquido mediante la adición de aceite soluble de una composición con grupos alkilos que contienen de 7 a 22 carbones en su estructura.
La patente US5.700.438 describe de un proceso para remover H2S y mercaptanos del vapor, el proceso se lleva a cabo mediante el contacto de una solución acuosa que contiene cobre y un grupo de aminas a agua insoluble con sulfato de cobre y que se puede regenerar. El sulfato de cobre es removido del sistema y recuperado. Por último, se genera otro compuesto de cobre soluble en agua.
La patente US4537753 describe la remoción de CO2 y H2S de gases naturales mediante un proceso de absorción con rango de temperatura de 40-100 grados Celsius y que contiene de 20 a 70 % en peso de grupos metilos. El H2S es removido de la parte inferior de la columna y después es regenerado para ser empleado en otra etapa de absorción.
La patente US 3,205,164 relata el proceso de remoción de H2S de hidrocarburos por la reacción t absorción en un alkil-amina y que es capaz de ser reciclado.
La patente US3.435.590 muestran un proceso para remover H2S y CO2 como mezcla a baja temperatura. Se emplea líquido de carbonato de polipropileno, acetona o alcohol. Se aplican alguno de estos reactivos o en mezcla para absorber H2S y CO2 y después liberar H2 caliente. Los gases residuales son removidos mediante un baño donde se genera un proceso de ebullición.
La patente US5.096.589 relata un método para tratar agua que contiene H2S, el sistema incluye agua desmineralizada para remover las impurezas minerales. El agua desmineralizada es después tratada con cloro para convertir el H2S en agua ácido clorhídrico y ácido sulfúrico mientras es cambiado el pH. El agua después es neutralizada con hidróxido de sodio.
La patente US5,738,834 detalla la remoción de H2S de vapor de gas contenido en el gas natural. Se pone en contacto con una sustancia no acuosa el cual hace reaccionar el H2S para generar azufre elemental, después una base orgánica se usa para promover las reacciones. El H2S es sorbido en el líquido y después reacciona con un sulfato para formar otras moléculas. Se realiza el enfriamiento para obtener cristales de sulfuro que son fácilmente separados.
La patente US5.976.373 relata cómo se realiza el tratamiento de sistemas anaeróbicos y otros contaminantes. La ecuación química alcanza la reacción del H2S con oxígeno hasta formar azufre elemental. Se emplea un filtro para remover sólidos y arrastra líquido y sólidos hacia un flujo rico en oxígeno, se dirige el flujo a una cama de carbón activado donde ocurre una reacción.
La patente US6.881.389 B2 explica el proceso para remover H2S y CO2 del gas natural mediante el contacto con agua de mar. Se describe un conjunto de etapas donde se realiza un lavado del gas, cada etapa tiene una pérdida de presión.
La patente US8.404.031 B1 describe la remoción de H2S y relata el proceso de manufactura del sistema. El material captura el hierro que se va solubilizar con ácido clorhídrico. La solución resultante es tratada con una solución de sosa cáustica para incrementar el pH y después se neutraliza.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Los detalles característicos del proceso de remoción a partir de ferritas nanométricas se presenta en la descripción de las figuras. Las nanopartículas empleadas son de Ferrita de Manganeso MnxFea-x04 con x=0%, 0.1%, 0.3 % y 0.5%. El tamaño promedio de las nanopartículas es 10 nm. El área superficial de las nanopartículas empleadas es de 142 a 240 m2/gr. La densidad del material es de 6,700 a 9,700 kg/m3.
Breve descripción de las figuras:
La Figura 1 presenta 5 pasos necesarios para la fabricación del material por medio de co-precipitación química modificada.
La Figura 2 muestra proceso de 9 pasos para la remoción de H2S mediante un reactor que contienen nanopartículas magnéticas obtenidas por el método de co- precipitación química modificada.
La Figura 3 muestra un difractograma del material magnético obtenido después del proceso de fabricación. Dicho material antes del proceso de remoción tiene una sola fase magnética que corresponde a la ferrita espinela inversa. El tamaño promedio de la cristalita presentado en el difractograma es de 8.2 nm. Se observa que después del proceso de remoción se tiene una fase nueva de mono-sulfuro de fierro (FeS). La Figura 4 presenta imágenes realizadas por microscopía electrónica de transmisión. El material presenta un tamaño promedio de 8.9 nm.
Breve descripción de las figuras:
Con la finalidad de apreciar a grandes rasgos el proceso completo, me permitiré presentar una breve descripción. Con base a las figuras presentadas la invención se refiere al proceso de remoción de H2S mediante el uso de ferritas nanométricas obtenidas a temperaturas menores de 100 grados Celsius.
El proceso de obtención de las nanopartículas es mediante el proceso modificado de co-precipitación química donde se hace variar la velocidad de agitación en la mezcla de los cloruros usados para la precipitación de ferritas. La variación de velocidad se encuentra en un rango de 20,000 a 48,000 RPM. Después de obtenido el material se debe de lavar hasta alcanzar un pH en el rango de 7-8, y después secar durante 3 días a una temperatura de 70 grados Celsius.
Descripción detallada de la invención
La síntesis de las nanopartículas de ferrita con alta área superficial se realiza por un método químico, con ayuda de un dispositivo de altas RPM y con un sistema de calentamiento constante.
Dicho método de la figura 1 consiste en las siguientes etapas:
A. AGITACIÓN. Se realiza un proceso de agitación y dilución de cloruro ferroso a una concentración de 0.177 M. Se debe de agitar la solución a una velocidad de 200-2200 RPM y a una temperatura constante de 25 grados Celsius.
B. PREPARACION DE LA MEZCLA. Se realiza un proceso de agitación y dilución de cloruro férrico a una concentración de 0.483 M. Se debe de agitar la solución a una velocidad de 200-2200 RPM y a una temperatura constante de 25 grados Celsius. La proporción de Fe+2/Mn+2 se encuentra entre 0.177 M y 0.50 M, presente en reactivos químicos a base de cloruros.
C. CALENTAMIENTO. Se realiza la mezcla de tres soluciones: cloruro férrico, cloruro de manganeso y cloruro ferroso, la temperatura debe ser elevada desde 25 grados Celsius hasta alcanzar 70 Celsius. Y con una agitación constante de 20,000 RPM a 30,000 RPM.
D. PRECIPITACION. Se agregan el 10% de hidróxido de amonio una vez alcanzada la temperatura de 70 Celsius y se eleva la agitación hasta 45,000- 48,000 RPM. se genera un precipitado de nanopartículas de ferrita.
E. LAVADO. Se enfría la solución hasta alcanzar 25 grados Celsius que contiene las nanopartículas de ferrita de manganeso y se realiza un lavado por medio de precipitación acelerada con imanes y proceso de decantación hasta alcanzar un pH de 7-8. Con la finalidad de precisar algunos resultados se presentan de manera enunciativa, más no limitativa, los siguientes resultados.
La gráfica de la Figura 2, Se muestra el proceso de remoción de H2S mediante las nanopartículas de ferritas en un reactor.
A. BIOGÁS. El H2S contenido en biogás sintético con concentraciones superiores a 5000 ppm es dirigido mediante un puerto de entrada al sistema donde se realizará la remoción. El biogás está compuesto de 55 % ChU y 40 . % CO2 y 5% de gas de Balance.
B. CONTROL DE FLUJO. El control de flujo se lleva a cabo mediante una válvula de apertura ajustable y con un rango de 0.5 a 500 LPM para poder controlar la cantidad de gas que pasa por el filtro de remoción.
C. MEDICIÓN DE FLUJO. El flujo debe de ser medido después de ser controlado para poder estimar la cantidad de H2S que el filtro es capaz de remover durante un periodo de tiempo durante el proceso de generación de biogás.
D. REACTOR. El proceso de remoción del H2S se lleva a cabo en un reactor conocido como de flujo pistón y con un volumen de 0.5 a 30 L. El material es colocado en forma de pastillas con un diámetro de 0.0254- 0.1 m y con un espesor de 0.01 -.05 m. Las pastillas son sometidas antes de colocarlas en el reactor a una compresión de 0.25-25 psi y a un tratamiento térmico de 70 grados Celsius durante 4 horas. Cuando las pastillas son colocadas dentro del reactor se hace pasar el gas desde la parte inferior del reactor para que ocurra un fenómeno de difusión del material hasta que alcance su saturación máxima al estar en contacto con el Biogás que contiene H2S.
E. MANÓMETRO. El manómetro dentro del sistema es para regular la presión de biogás que entra al reactor donde se encuentra las pastillas de nanopartículas de ferrita. La presión del sistema se debe de mantener entre 2-35 psi.
F. VÁLVULA DE TRES VÍAS. Se emplea la válvula de tres vías en una posición para poder realizar la medición de porcentaje de remoción de H2S después de pasar por el filtro de nanopartículas de ferrita obtenidas por co- precipitación química modificada.
G. MEDICIÓN DE BIOGÁS. Mediante una sonda de biogás se realiza la medición del porcentaje de H2S removido por el filtro en forma de reactor. H. LAVADOR DE GASES. En la otra posición de la válvula de tres vías el biogás se hace pasar hacia un lavador de gases para poder remover el CO2 contenido den el biogás. i. QUEMADOR. El quemador de gases es un sistema en el cual se genera una combustión del biogás y se genera calor de proceso, pero con un biogás sin concentración de H2S.
La gráfica de la Figura 3 un difractograma donde se tiene las fases presentes en las ferritas antes de ser sometidas al proceso de remoción de H2S. En la parte inferior se tiene el material después de remover H2S y se observa que hay presencia de mono-sulfuro de hierro (FeS), lo que confirma que existe remoción por medio de las nanopartículas obtenidas mediante la co-precipitación química modificada.
La gráfica de la Figura 4 se muestra una imagen con nanopartículas de ferrita con un tamaño promedio de 8.9 nm y un área superficial de 142 m2/g.

Claims

REIVINDICACIONES Habiendo descrito mi invención, lo que considero como una novedad y por lo tanto, reclamo de mi exclusiva propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:
1. - El uso de nanopartículas magnéticas de ferrita de manganeso MnxFe3-x0 con x=0%, 0.1 %, 0.3 % y 0.5%. Este material cuenta con las siguientes características: tamaño promedio de las nanopartículas es 10 nm. El área superficial de las nanopartículas empleadas es de 142 a 240 m2/gr. La densidad del material es de 6,700 a 9,700 kg/m3.
2. - El proceso de fabricación de las nanopartículas descritas en la reivindicación 1. El método de fabricación por medio de co-precipitación química modificada y con las siguientes características: proceso de agitación y dilución de cloruro férrico a una concentración de 0.483 M. Se debe de agitar la solución a una velocidad de 200-2200 RPM y a una temperatura constante de 25 grados Celsius. La proporción de Fe+2/Mn+2 se encuentra entre 0.177 M y 0.50 M, presente en reactivos químicos a base de cloruros. Se realiza la mezcla de tres soluciones: cloruro férrico, cloruro de manganeso y cloruro ferroso, la temperatura debe ser elevada desde 25 grados Celsius hasta alcanzar 70 Celsius. Y con una agitación constante de 20,000 RPM a 30,000 RPM. Se agregan el 10% de hidróxido de amonio una vez alcanzada la temperatura de 70 Celsius y se eleva la agitación hasta 45,000-48,000 RPM, se genera un precipitado de nanopartículas de ferrita. Se enfría la solución hasta alcanzar 25 grados Celsius que contiene las nanopartículas de ferrita de manganeso y se realiza un lavado por medio de precipitación acelerada con imanes y proceso de decantación hasta alcanzar un pH de 7-8.
3. - Un proceso para la remoción de H2S que puede estar contenido en biogás o en gases de procesos industriales. Mediante el uso de nanopartículas de ferrita con características de la reivindicación 1 y obtenidas por el método descrito en la reivindicación 2.
A. PREPARACIÓN. El proceso de preparación del material se realiza por medio de co-precipitación química modificada. El uso de soluciones con cloruros férricos y ferrosos. La velocidad de agitación de 20,000 a 48,000 RPM y a una temperatura menor de 100 grados Celsius.
B. USO DE FERRITAS OBTENIDAS POR CO-PRECIPITACIÓN QUÍMICA MODFICADA. El uso de nanopartículas de ferrita obtenidas por co-precipitación química modificada. El material es colocado en forma de pastillas con un diámetro de 0.0254- 0.1 m y con un espesor de 0.01 -.05 m. Las pastillas son sometidas a una compresión de 0.25-25 psi
C. SISTEMA DE REMOCIÓN DE H2S. El sistema consiste en una válvula reguladora de presión, un medidor de flujo, un rector tipo flujo pistón, un manómetro, una válvula tres vías, un equipo de medición de biogás, un lavador de gases y un quemador del biogás.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110395790A (zh) * 2019-07-30 2019-11-01 中国科学院青海盐湖研究所 一种磁性氢氧化镁复合材料及其制备方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019191249A1 (en) * 2018-03-28 2019-10-03 Bionomic Industries Inc. Process for hydrogen sulfide scrubbing and method for ferric ion regeneration
KR102601557B1 (ko) * 2021-06-24 2023-11-13 서울과학기술대학교 산학협력단 구리페라이트, 구리페라이트의 제조방법 및 구리페라이트를 이용한 황화수소 제거 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998017374A1 (en) * 1996-10-21 1998-04-30 Dytech Corporation Ltd. Method and agent for desulphurisation
TW200626502A (en) * 2005-01-20 2006-08-01 Univ Nat Cheng Kung Absorbent for treating hydrogen sulfide in gasified gas
US20100135884A1 (en) * 2009-06-26 2010-06-03 Manuela Serban Process for Desulfurization of Hot Fuel Gases
US20140124697A1 (en) * 2011-12-29 2014-05-08 Beijing Sj Environmental Protection And New Material Co., Ltd. Preparation method and application of magnetic iron oxide and desulfurizer containing the magnetic iron oxide as active component

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998017374A1 (en) * 1996-10-21 1998-04-30 Dytech Corporation Ltd. Method and agent for desulphurisation
TW200626502A (en) * 2005-01-20 2006-08-01 Univ Nat Cheng Kung Absorbent for treating hydrogen sulfide in gasified gas
US20100135884A1 (en) * 2009-06-26 2010-06-03 Manuela Serban Process for Desulfurization of Hot Fuel Gases
US20140124697A1 (en) * 2011-12-29 2014-05-08 Beijing Sj Environmental Protection And New Material Co., Ltd. Preparation method and application of magnetic iron oxide and desulfurizer containing the magnetic iron oxide as active component

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
EUTIQUIO BARRIENTOS JUAREZ: "Estudio del comportamiento de fluidos magneticos en FC and ZFC mediante Susceptibilidad AC de MnxFe3-xO4, obtenidos por coprecipitación quimica", TESIS DE DOCTORADO, 2015, pages 53, 54, 69 - 72, XP055536759, Retrieved from the Internet <URL:https://cimav.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1004/28>> [retrieved on 20180305] *
MARCO ANTONIO ET AL.: "Ecodiseno de un sistema de remocion de sulfuro de hidrogeno en un biodigestor pecuario", TESIS OF MAESTRÍA, March 2017 (2017-03-01), XP055536767, Retrieved from the Internet <URL:https://cimav.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1004/830> [retrieved on 20180503] *
MARIA MASCOLO ET AL.: "Room Temperature Co-Precipitation Synthesis of Magnetite Nanoparticles in a Large pH Window with Different Bases", MATERIALS, vol. 6, no. 12, 28 November 2013 (2013-11-28), pages 5549 - 5567, XP055374811, [retrieved on 20180604] *
TAUFIQ A ET AL.: "Nanoscale Clustering and Magnetic Properties of MnxFe3-xO4 Particles Prepared from Natural Magnetite", JOURNAL OF SUPERCONDUCTIVITY AND NOVEL MAGNETISM, vol. 28, no. 9, 30 May 2015 (2015-05-30), pages 2855 - 2863, XP055536761, ISSN: 1557-1939 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110395790A (zh) * 2019-07-30 2019-11-01 中国科学院青海盐湖研究所 一种磁性氢氧化镁复合材料及其制备方法

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