La desnitrificación húmeda de gases de combustión es una técnica empleada para limpiar los gases de combustión mediante el lavado, la absorción y la eliminación de nitrógeno. La mayoría de los NOx presentes en los gases de combustión consisten en NO, que no es fácilmente soluble en agua. En la tecnología de desnitrificación húmeda de gases de combustión, los métodos comúnmente utilizados son la absorción ácida, la absorción alcalina, la absorción compleja y la desnitrificación con ozono. Mediante el uso de estos métodos, los compuestos resultantes pueden adsorberse o absorberse, y se puede eliminar más del 95% de los NOx. A continuación, se presenta una introducción de los métodos mencionados anteriormente.

Método de Absorción Ácida

La desnitrificación por absorción ácida implica la absorción de NOx de los gases de combustión utilizando sustancias ácidas como el ácido nítrico, ya que la solubilidad del NOx en ácido es significativamente mayor en comparación con el agua. El ácido sulfúrico concentrado es capaz de absorber eficazmente el NOx. Al aprovechar esta característica, tanto el NO como el NO2 pueden absorberse en ácido sulfúrico concentrado, lo que resulta en la producción de ácido sulfúrico nitroso (NOHSO4), que puede recuperarse posteriormente.

La eficiencia de la desnitrificación mediante el método de absorción ácida se ve influenciada por varios factores, incluyendo la temperatura y la presión de absorción. Sin embargo, esta técnica enfrenta ciertos desafíos técnicos, como un alto consumo de energía y una necesidad sustancial de circulación de ácido durante el proceso de absorción. Estos problemas plantean consideraciones importantes en la implementación del método de absorción ácida para la desnitrificación.

Método de Absorción Alcalina

La desnitrificación por absorción alcalina implica el empleo de soluciones alcalinas como NaOH, KOH o NH3 · H2O como absorbentes. El proceso de desnitrificación por absorción alcalina es relativamente sencillo y permite la recuperación de subproductos de la desnitrificación como nitritos y nitratos. Sin embargo, este método también tiene inconvenientes, incluyendo una menor eficiencia de desnitrificación y limitaciones en el tratamiento de concentraciones más altas de NOx en los gases de combustión.

Método de Absorción Compleja

La forma predominante de NOx en los gases de combustión es el NO, que es esencialmente insoluble en agua y no puede ser capturado eficazmente en un medio líquido. Para abordar este desafío, el método de absorción por complejación húmeda utiliza quelatos metálicos como Fe(E)·EDTA, Fe(NTA), Fe(II)-EDTA, Fe(II)-EDTA-Na2SO3 y FeSO4. Estos quelatos facilitan la rápida reacción y la formación de complejos con el NOx disuelto, particularmente el NO. Al calentarse, el complejo libera NO, concentrándolo así para su posterior recuperación, reducción o tratamiento de oxidación. Este principio subyace a la eficacia del método de absorción por complejación húmeda.

El método de absorción compleja demuestra una alta eficiencia en la eliminación de NOx. Sin embargo, plantea desafíos en términos de reciclaje de quelatos. Durante la reacción, los quelatos se pierden, lo que lleva a la desactivación del líquido absorbente. En consecuencia, la regeneración se vuelve difícil, lo que resulta en una baja utilización y complica el tratamiento del líquido residual. Estos factores contribuyen a los altos costos operativos asociados con el método de absorción compleja.

Solución de Ozono

El ozono es una forma de oxígeno de alta energía, con una oxidación extremadamente fuerteEl ozono puede eliminar eficazmente los óxidos de nitrógeno, el dióxido de azufre, los clorofluorocarbonos, etc., y también se puede utilizar para fines de esterilización, descontaminación, blanqueo y desodorización. En el proceso de descomposición de productos químicos, el ozono finalmente se reducirá a oxígeno y agua, sin causar contaminación secundaria.

La desnitrificación con ozono consiste principalmente en utilizar la fuerte oxidación del ozono para oxidar los óxidos de nitrógeno insolubles de bajo precio a óxidos de nitrógeno solubles de alto precio. Luego, el óxido de nitrógeno del estado alto se absorbe en el depurador para lograr el propósito de la desnitrificación.

La utilización de ozono en el campo de la oxidación y la desnitrificación ofrece varias ventajas. El ozono exhibe una alta selectividad hacia el NOx y actúa rápidamente, completándose la oxidación del NO en aproximadamente 0,05 segundos. Para mejorar la absorción de los productos oxidados, se emplea un proceso de absorción por pulverización en la parte posterior. En particular, los gases de combustión no requieren calentamiento para una absorción eficaz de N2O5 por la solución alcalina, y el ozono también ayuda en la oxidación y eliminación de metal pesado contaminantes como el mercurio. Además, la presencia de altas concentraciones de polvo o partículas sólidas en los gases de combustión no afecta significativamente la eficiencia de eliminación de NOx. La producción de ozono se puede ajustar de manera flexible según la concentración de NOx en los gases de combustión, lo que permite un tratamiento adaptable.

El complejo proceso de reacción de oxidación del O3 para NOx implica principalmente la alteración del estado de valencia del nitrógeno (N). Las reacciones clave incluyen las siguientes:

NO+O3=NO2+O2

2NO2+O3=N2O5+O2

2NO+3O3=N2O5+3O2

Beneficios del Tratamiento de Gases de Combustión con Ozono

• Las tasas de eliminación de NOx se pueden configurar para que oscilen entre el 30% y más del 95%.
• Se puede lograr abordar eficientemente un amplio espectro de óxidos de nitrógeno y contaminantes nocivos, incluso en conjunto con diversos equipos de control de la contaminación del aire (APC).
• Esta solución con visión de futuro tiene la capacidad de cumplir con las regulaciones de NOx en constante cambio, asegurando su relevancia en el futuro.
• El gasto de capital (CAPEX) es bajo cuando el nivel de NOx de entrada es moderado y se pueden utilizar los equipos de control de la contaminación del aire (APC) existentes.
• Los costos asociados con el consumo de ozono son transparentes y se correlacionan directamente con la eficiencia de la eliminación de NOx.
• No es necesario interferir ni modificar el equipo de combustión existente, ni es necesario recalentar los gases de combustión a altas temperaturas.
• No es necesario almacenar productos químicos peligrosos, que suelen utilizarse en los procesos de reducción tradicionales.