CONTROL DE OXIDOS DE AZUFRE

SOx

La mayor parte proviene de las plantas generadoras de electricidad (carboeléctricas y termoeléctricas) y de otros procesos industriales que contribuyen a la presencia de sulfatos en la atmósfera, como la calcinación de los minerales de sulfuro, la refinación del petróleo, la producción de Óxido Sulfúrico y la de coque a partir del carbón.

Los óxidos de azufre se eliminan del aire mediante su conversión en ácido sulfúrico y sulfatos y de esta forma se depositan en forma de partículas sobre la tierra o en el mar, ya sea con la precipitación pluvial o sedimentándose, contaminando también el agua y el suelo.

Los óxidos de azufre pueden inhibir el crecimiento de las plantas y ser letales para algunas de ellas cuando están expuestas a concentraciones moderadas durante largos periodos.

Los procesos de formación de SO2 Y SO3 no se pueden explicar cuantitativamente por las reacciones globales siguientes:

1) S + O₂ — SO₂

2) SO₂ + ½ O₂ — SO₃

El monoxido es cineticamente importante en el esquema de oxidación y le anhidro hipersulfuroso (S₂O) también los es ciertas circunstancias.

Tanto el SO y el SO₂ son inestables y reactivas a la temperatura atmosférica y no se encuentran entre los productos de la combustión como el SO₂ y el SO₃.

La relación de equilibrio termodinámico entre el SO₂ y el SO₃ esta basado en la siguiente reacción:

SO₂ + ½ O₂= SO₃

T°K         Kp

293      2.6 x10¹²

500      2.6 x10⁵

1000      1.8

1500     .038

2000      .0056

Se favorece la formación de SO₂ a temperaturas elevadas, y se favorece la formación de SO₃ a temperaturas bajas.

Hedley ha demostrado que ocurre lo contrario y dice que el SO influye en esto según estas reacciones:

3) SO + O₂ -  SO₂+ O

4) SO + OH  -   SO₂+ H

Dichas reacciones producen átomos de H y O que son altamente reactivos, y además es importante tomar en cuenta que las reacciones de oxidación de azufre ocurren simultaneamente con la oxidación de los hidrocarburos del combustible que es donde se producen grandes cantidades de especies intermedias de O, H y OH.

la mayor preocupación e sla formación y remoción del SO₃donde la principal reacción de formación es el proceso de los tres cuerpos donde  M es un tercer cuerpo que actúa como absorber de energía y son reacciones lentas, y se tiene que en las etapas principales para la remoción del SO₃son las siguientes:

5) SO₃+  O       -    SO₂    +     M

6) SO₃+  H       -     SO₂    +   OH

7) SO₃+  M      -     SO₂    +    O  + M

8) SO₃+ O + M    -       SO₃+  M

La reaccion 7) es un compuetso generado por una descomposición térmica.

En la zona caliente la reacción donde esxisten altos niveles de átomo de oxígeno es razonable suponer las reacciones 5 y 8 y se supone que son las reacciones que dominan el mecanismo para las tasas de formación y remoción del SO₃.

Se ha estimado un valor numérico para el SO₃ máximo y esta entre 1 y 5% de la conc. del SO₂ a nivel industrial, la relación de   SO₃ /SO₂es aproximadamente 1:40 llegando a estar en valores hasta de 1:80.

Por lo tanto el SO₂ es el principal SOx formado en los procesos de combustión, a pesar de las fuerzas termodinámicas que deberían promover la reacción hasta el SO₃.

En la atmosféra la conversión de  SO₂ a  SO₃debería ser un proceso lento pero una vez  que el SO₂ esta presenta se vería influida por catalizadores que se necuentran en la superficie en las partículas en suspensión, al igual que la formación del sulfato en forma de aerosol que contribuyen un riesgo para la salud.

MÉTODOS GENERALES DE CONTROL

Exisyen cuatro métodos o alternativas posibles y se pueden utiliar para reducir las emisiones de SO₂ a partir del consumo de combustibles fósiles y son:

1. Cambio a un combustible con bajo contenido de azufre

     a) Gas natural    b) Gas natural licuado    c) Petróleo con bajo contenido de azufre 

     d) Carbón con bajo contenido de azufre

2. Uso de carbón y petróleo desulfurados.

3. Construcción de chimeneas altas a fin de aumentar la dispersión atmosférica

4. Utilización de métodos de sulfuración de los gases de combustión.

DESULFURACIÓN DE GASES:

Consiste en hacer reaccionar el óxido de azufre, formado en la combustión, con un producto que lo descompone. Los reactivos más utlizados son caliza, óxido de calcio, carbonaro sódico, hidróxido cálcico, óxido de magnesio o amoníaco y, en algún caso, se ha llegado a utilizar agua de mar.

El proceso químico de la desulfuración, puede representarse en forma general por las siguientes reacciones:

Cuando la desulfuración se realiza por vía húmeda, haciendo borbotear el gas por una solución de productos desulfurantes o utilizando una torre de lavado, lo principales inconvenientes que se presentan son el enfriamiento de los gases, el gran tamaño e inversión de la instalación y la generación de unos residuos en forma de lodos cuya resulta difícil y cara; por el contrario tiene la ventaja de eliminar junto con los óxidos de azufre el resto de los compuestos ácidos que pudieran formar parte del gas.

La desulfuración por vía semi-seca es un proceso en el cual se inyecta una disolución o suspensión del reactivo desulfurante en los conductos de gases posteriores a la cámara de combustión. Para mejorar el contacto entre el reactivo y el gas, se lleva a cabo una atomización en el punto de entrada del reactivo en la instlación para que, en las gotas pulverizadas, se produzca una fijación del dióxido de azufre. Seguidamente se evapora el agua obteniéndose un residuo sólido pulverulento, que resulta más fácil de manejar que los lodos que se obtienen con los tratamientos húmedos. Los productos de la reacción son sulfito cálcico, una pequeña fracción de sulfato cálcico y una cantidad muy importante de reactivo sin reaccionar lo que obliga a reciclar a proceso un porcentaje muy alto de residuo sólido formado.El sulfito en presencia de oxígeno y de humedad se transforma en sulfato que es el producto residual del proceso (yeso). Los rendimientos de este proceso alcanzan del 80 al 90 % y las principales ventajas frente a la vía húmeda son unas inversiones y un tamaño mucho menores, la operación es más sencilla, los consumos son más bajos y, sobre todo, que puede realizarse directamente a la temperatura a la que salen los gases de la combustión.

Tarea: http://www.iie.org.mx/boletin042008/tecnico.pdf  Realizar un reporte del Articulo Desulfuración con adsorción.