TRATAMIENTO DE GASES
IMQ - 310
Control de COVs
Oxidación térmica
Oxidación termica
• Antorcha (Flare) (COV concentrado en gas)
• Incinerador (COV diluido en gas)
Antorcha
Sin vapor
Con vapor
Antorcha
• Refinerías de petróleo
–
–
–
–
Gas colectado y quemado en una antorcha
Control de válvulas de seguridad
Ventajas: fácil de encender
Desventajas: Gas diluido no se puede tratar sin
combustible extra
Mínimo contenido de
energía del gas
200 BTU/ft3
Incineración
• La combustión es responsable de una gran parte de los
contaminantes del aire
• La combustión también puede ser una solución, si se utiliza
adecuadamente
– Temperatura de operacion
– Tiempo de residencia
– Buen Mezclado + Plug flow
• Incineración es el término utilizado cuando el proposito de la
combustión es la destrucción de los contaminantes y no la
generación de energía
Combustión como solución
• En el tratamiento de gases
CO  O2  CO2
1
2
C6 H 6  O2  6CO2  3H 2O
15
2
H 2 S  O2  H 2O  SO2
3
2
Cinética de la Incineración de
COVs
• VOC + O2 --------> CO2 + H2O
r  kC
a
VOC
b
O2
C
• Típicamente, CO2 >> CCOV y no cambia
• Para una cinética de primer orden tenemos
r  kCVOC y;
dC
 kC
dt
Medición del desempeño de la
combustión
• Cuando se quema combustibles para producir
energía, el desempeño generalmente se mide sobre
la base del % de combustible quemado
• En incineración, preocupa mayormente que sale del
sistema (penetración), más que la eficiencia de
destrucción
p= C/C0 = 1 - η
Diseño de un incinerador de COV
• Pasos:
– Definir temperatura de oxidación
• Tiempo de residencia (0.5 – 1 s)
– Fijar velocidad de gas
• Velocidad de gas típico 6 – 12 m/s
– Determinar longitud del incinerador
• Utilizando tiempo y velocidad
– Determinar volumen de incinerador
• Utilizando flujo y tiempo
– Determinar diámetro de incinerador
• Utilizando flujo y velocidad
Definir temperatura y tiempo de
residencia
Temperatura de autoignicion
Incineracion de COV
•
Incineración de benceno como una cinética de primer orden
Destruction efficiency
Penetration, C/C0
T, F
1000
1200
1400
k, 1/s
1.10E-04
0.14
38.59
99.00%
0.0100
t, s
41865
32.9
0.119
99.90%
0.0010
t, s
62798
49.3
0.179
99.99%
0.0001
t, s
83730
65.8
0.239
•
Temperatura de autoignicion benceno: 1075 F
•
Cambios pequeños en temperatura resultan en grandes
diferencias del tiempo requerido para una eficiencia particular de
destrucción
•
En la mayoría de los incineradores los tiempos involucrados son
del orden de 1 segundo
•
Si la T cae, la eficiencia disminuye enormemente
Definir temperatura de operación
• Método simple:
– Si Tai < 1000 F : Top = Tai + 200 F
– Si Tai > 1000 F : Top = Tai + 300 F
• Método de Lee et al.
• Método de Cooper et al.
TABLE I
Compound
Acrylonitrile
Benzene
Chlorobenzene
Ethane
Methane
Methyl Ethyl
Ketone
Methyl Chloride
Toluene
Auto-ignition
Temperature F
800
1,044
1,180
959
999
960
1,170
997
882
T99.99 at 1 sec residence
T99.99 at 2 sec residence
time
time
1,020
1,351
1,408
1,368
1,545
1,290
1,597
1,340
1,371
975
1,322
1,372
1,328
1,486
1,247
1,514
1,295
1,332
Incineradores
• Convencionales
• Recuperativos
• Regenerativos
Recuperativo (calor)
Costos
Incinerador regenerativo
Incinerador regenerativo
Costos
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