Fachgemeinschaft Maschinenbau e.V.
Protection de l'environnement
D
Génie Chemique
FGMA
G
E
Construction d'installations industrielles überwacht
Dr.-Ing. Günther Engineering GmbH
Columnas DGE para la protección de medio ambiente para la depuración del aire desechado y de agues residuales Strahlgaswäscher DGE-SW selbstsaugende Strahlgaswäscher DGE-SWS Sprühkondensationswäscher DGE-SKW
Füllkörperkolonnen Sprühkolonnen
DGE-FKW DGE-SPK
Kreuzstromwäscher
DGE-KSW
Wasserkreislauf
Waschwasser
Reingas
Rohgas
Reingas
Rohgas
Frischwasser
Venturiwäscher Fl
DGE-VW
Rohgas
Rohgas
Abwasser Waschwasser
Reingas
Quenchkolonne
DGE-QK
Kombinationswäscher DGE-KBW Kompaktgaswäscher DGE-KGW Laborgaswäscher DGE-LGW
Heißgas
Reingas Rohgas
Notwasser
Entleerung
1
2
Säure Lauge Entleerung
Kühlwasser Abgas
Reingas
DGE – la selección de columnas – los ámbitos de uso – carga de ruptura
E
DGE – el programa de la fabricación de las columnas consta de los diferentes tipos de columnas. Cada uno de los agregados de las combinaciones se fabrican de acuerdo con el objetivo de su uso. En los ámbitos de uso para la depuración del gas desechado y aguas residuales, se ofrecen tanto aparatos estándar como soluciones de sistema especiales. Para usos complicados están disponibles los aparatos de prueba de la empresa DGE para pilotear.
DGE-Kolonnenbelastungsdiagramm Maximale Gasbelastung
25000 20000 Gasvolumen m3/h
D G
15000
Los ámbitos de uso clásicos más importantes de las columnas DGE son:
10000 5000 0
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Nenndurchmeser DN
Todos los tipos de columnas son aplicables para una capacidad de rendimiento ilimitada, basándose en su geometría y modo de funcionamiento. El diámetro y el tipo de la columna para las cantidades del aire desechado dadas, se pueden calcular según se indica en el esquema de arriba. En los valores máximos establecidos, es posible realizar la proporción de la carga en el lado del gas aproximadamente 1:10. Para establecer el rendimiento hidráulico exacto, hay que tener en cuenta la proporción de la carga tanto en el lado del gas, como en el lado del líquido, así como los parámetros específicos según las columnas.
Volumenbezogene Phasengrenzfläche a (m2/m3) In Abhängigkeit von der Leistung 1.000.000
La depuración del gas desechado La eliminación de sustancias orgánicas y any orgánicas mediante la absorción quimiosorpción La depuración del aire desechado biológica La separación del polvo La refrigeración y saturación de gases La combinación con otros métodos de depuración La depuración del agua La depuración de las partículas flotantes La neutralización del agua potable El programa de las columnas DGE abarca el programa de suministro completo, incluidos todos los servicios, como la ingeniería especial, los aparatos para turn key. El montaje y el servicio lo proporciona nuestro personal. Las columnas DGE se fabrican o de plástico o de acero. Las construcciones del plástico son resistentes a medios agresivos. Es preferible que la construcción tenga la forma cilíndrica vertical aunque, para casos de uso especiales, se realizan también tipos de construcción horizontal o de esquina. Las superficies límites de las fases para diferentes tipos de columnas para la permutación de sustancias, se muestran en el esquema adjunto.
100.000 Strahldüse
La hidráulica de las columnas
10.000
a m2/m3
Venturi
1.000 Füllkörperkolonne
Bodenkolonne
100 0,1
1
10
100
Volumenbezogene Leistung kW/m3
1.000
10.000
Para establecer el rendimiento hidráulico exacto, hay que tener en cuenta, además de la proporción de la carga en el lado del gas y del líquido, también los parámetros específicos según el tipo de las columnas. El funcionamiento de la columnas seguro, es posible sólo dentro del margen operacional establecido. El límite superior del margen operacional, o sea el límite de desbordamiento, representa las mejores condiciones para la transición de sustancias. El punto operacional óptimo es a menudo 30% por debajo del límite de desbordamiento, por motivos de la seguridad y flexibilidad. El límite inferior del punto operacional está marcado por la carga mínima necesaria del gas y del agua. Estos principios se refieren a todos los tipos de columnas.
El cálculo de la permutación de sustancias para las columnas DGE Para la absorción y desorpción se calcula la cantidad de sustancias dN necesaria, para su transición mediante una difusión en la superficie de demarcación de fases, relacionada con el volumen y el tramo distintivos calculados de la ecuación básica:
D G
Phasendiagramm DESORPTION (Strippung)
1/kOG = 1/kG + m/kL
NL
yA
1. Stufe
· ·
N tan a = L NG
Gleichgewichtslinie yE+2
2. Stufe
Bilanzlinie yE
yE+1
3. Stufe
NG
tan b=m
yE
xA
donde m es ascenso de la curva del equilibrio. Mediante la integración de estas ecuaciones se puede calcular la altura del aparato Z, para la permutación de sustancias de la siguiente manera: Z = dy/(y-y*) Z = NTU
yA
xE
dN = kL a ∆x dV = kG a ∆y dV El coeficiente de la transición de sustancias total kOG, consta de coeficientes de la transición de sustancias parciales, para el gas KG y para los líquidos kL:
E
xE+1 flüssige Phase
xE+2
xA
xE
Phasendiagramm ABSORPTION
(G/A (1/kG + m/kL) HTU
yA
xE NL
yE
Bilanzlinie
1. Stufe
yE+1
altura de grado cantidad de grados De las ecuaciones mencionadas, ahora es posible averiguar si la resistencia para la transición de sustancias está o en fase líquida o en fase gaseosa, y cómo influye el equilibrio de las fases. El equilibrio de las fases de sustancias hidrosolubles se establece según los compo-nentes mediante el coeficiente de Henry:
N tan a = N L
G
yA
2. Stufe Gleichgewichtslinie yE NG
tan b=m
0
xE
flüssige Phase
xA
xA
xE+1
yi = xi γi Hi Los coeficientes de Henry se pueden calcular de las fórmulas empíricas relacionadas con la temperatura. La relación física válida de la transición de sustancias para la absorción y desorpción, se muestra en el esquema adjunto. Con la modificación de la curva operacional (relación L/G) y la temperatura, se pueden encontrar condiciones óptimas para una separación óptima. Al determinar las dimensiones, la empresa DGE tiene en cuenta los coeficientes activadores dependientes de la concentración y los parámetros de adaptación en los sistemas de varios componentes. El método del cálculo mencionado se puede aplicar en todos los tipos de columna, conociendo la proporción de la carga.
Henry-Koeffizienten H für organische Substanzen 8 H
6
b 4 a r 2
0 0
10
20
30
40
50
Temperatur °C
Los casos de absorción y desorpción que están acompañados con reacciones químicas de los componentes en fase líquida (la quimiosorpción) y tienen diferentes valores de pH, son casos excepcionales. El cálculo de estos procesos suele ser bastante complejo. Los procesos con la velocidad reactiva alta y con la reacción irreversible, por ejemplo: lavadoras de ácidos
para NH3, aminos
lavadoras de lejía
para HCl, SO2, HF
requieren alturas mínimas de los aparatos. En los procesos con reacciones reversibles, los coeficientes de la transición de sustancias tienen que ser ampliados a base del control del proceso dependiente de la concentración y de las reacciones. Los programas DGE de cálculos para los parámetros del efecto variable, se basan en los valores medidos con los aparatos fabricados.
Las columnas DGE para la separación del polvo por la vía húmeda sin aguas residuales
1 – Strahlgaswäscher 2 – Wassersammelbehälter 3 – Aufkonzentration 4 – Kammerfilterpresse 5 – Feststoffsammelbehälter
Rohgas
1
Los separadores DGE por la vía húmeda
4
3 5
Feststoff
Abwasserfreie Naßentstaubung
funcionan a base del sistema de depuración de aguas residuales, desarrollado de acuerdo con los requerimientos del cliente. Practica-mente no quedan restos de aguas residuales. En casos en que las sustancias separadas sean hidrosolubles se lograrán altos rendimientos de separación. Los separadores de partículas gruesas
La capacidad del separador por la vía húmeda se puede describir para cada aparato mediante la función separadora T(d): f = VL /VG
T(d) = 1-exp[-f φ(d)]
E
Para la separación del polvo del aire desechado por la vía húmeda, son aplicables practicamente todos los tipos de columnas. Para elegir el tipo de columna más adecuado, es decisiva la capacidad separadora necesaria, la división de granos y el peso específico de las partículas separadas. Los separadores por la vía húmeda abarcan el ámbito de uso industrial muy amplio por su fácil adaptación a diversas condiciones. Sin embargo, hay que tener en cuenta los problemas relacionados con la depuración del agua de lavar.
Reingas
2
D G
El ajuste de los diferentes tipos de separadores, en cuanto a la capacidad separadora y a los gastos de energía, se muestra en la tabla abajo. Si el polvo separado es hidrosoluble, la capacidad separadora se puede aumentar considerablemente mediante la disolución. dmFE /dt = -ß Ao (cS-c) Por ejemplo, las sales son bastante bien hidrosolubles. En caso de una separación compleja y problemática, es aconsejable siempre hacer pruebas.
Abscheideleistung in % für verschiedene Naßabscheider Staubdichte 2,5 kg/dm 100
La separación primaria de partículas mayores que 10 micrómetros del aire desechado, se puede efectuar mediante las columnas convencionales de riego y corpusculares. El modo de funcionamiento se basa en la circulación del líquido con la separación de las sustancias sólidas del agua de lavar que se realiza mediante la sedimentación. Conectando o combinando la microfiltración y la prensa filtradora de cámara, es posible una marcha del mecanismo sin agus residuales. Para evitar la obturación, las columnas corpusculares DGE trabajan con los corpúsculos elaborados especialmente para este objetivo. Esta elaboración es aplicable, sobre todo, para métodos de depuración del aire desechado combinados. Aquí se logran, además de la separación del polvo, efectos de absorción buenos, así como la quimiosorpción de componentes hidrosolubles. Los separadores de alto rendimiento
50
20 %
Venturi
Strahlgaswäscher
Füllkörperkolonne Sprühgaswäscher
10
5
2
1 0,01
0,02
0,05
Korndurchmesser in µm
0,1
0,2
0,5
1
2
5
10
Los separadores de alto rendimiento trabajan con velocidades diferenciales altas del flujo del gas. Los tipos de construcción típicos son las lavadoras de gas de riego y las lavadoras Venturi. Mientras que las lavadoras de gas de riego logran una velocidad del flujo del aire desechado entre 10 y 20m/s, la velocidad de las lavadoras Venturi es entre 50 y 150 m/s. De ello resulta la alta capacidad separadora de partículas menores que 0,05 micrómetros en caso de las lavadoras Venturi. Sin embargo, mientras más alta sea la velocidad relativa en el separador, más sensibles serán las oscilaciones en la transitabilidad. A menudo es preferible la combinación de diferentes tipos de separadores, para eliminar las partículas gruesas con el separador de alto rendimiento conectado a continuación.
Las columnas DGE para la humidificación, refrigeración et saturación de gases Muchos métodos de depuración requieren antes del proceso, un tratamiento del aire desechado. Según la experiencia, con el método por la vía húmeda se logra una capacidad separadora de muchas sustancias nocivas más alta que con el método de la depuración en seco.
E
h,T T
h = konstant
La humidificación
Sättigungslinie
En todos los métodos biológicos de depuración del aire desechado se logra el máximo efecto de depuración, siempre que el aire desechado esté saturado de vapor antes de entrar en el proceso de depuración biológico. Para este objetivo se recomiendan las columnas de riego y corpusculares. La cantidad del agua necesaria para la humidificación del aire,, se establece en relación con la temperatura del aire, el gráfico h-Y o según se muestra en el esquema adjunto. Por lo general, el aire desechado se satura dentro de la temperatura del ambiente y desde la humedad relativa de 60% llega a la humedad de 100%. La construcción de los humidificadores del aire es relativamente sencilla y fácil de mantener. La refrigeración, la saturación La temperatura del flujo del aire desechado del proceso de combustión es entre 150 y 650°C. Para la depuración química por la vía húmeda de los componentes corrosivos como Hcl, SO2, HF, HBr, etc. es necesario ajustar la refrigeración a la temperatura límite entre 60 y 70°C. El proceso de la refrigeración del aire desechado (Quenche) se efectúa mediante la saturación con el agua. Las columnas QK constan de un sistema de inyectores multigradual con el control de seguridad y de un sistema alimentador de seguridad. La refrigeración de los gases desechados se puede combinar con la eliminación del calor indirecta, con lo que se reducen los gastos de explotación considerablemente. Las columnas QK están colocadas en la entrada de las lavadoras Venturi o las lavadoras de gas de inyección. Según las condiciones de su uso, se fabican o de acero o de plástico o están forradas con goma. Heißgas
D G
TS
TS Kühlgrenztemperatur
Y
YS
Y
Luftabkühlung durch Verdunstung h-Y-Diagramm nach Mollier
El estado T, Y caracteriza el estado inicial del gas. La prolongación de isenthalpas o isothermas de la neblina para la saturación, determina la temperatura límite de refrigeración.
Temperatura del aire °C
Humedad relativa 60% g agua / kg aire
10 20 30 40
4,64 8,93 16,54 29,72
49,5 g Wasser/kg Luft T = 40 °C
Humedad relativa 100% g agua / kg aire
Agua necesaria g agua / kg aire
7,73 14,98 27,56 49,54
3,09 6,05 11,02 19,82
T = 30 °C
Abgas 90 g Wasser/kg Luft T = 150 °C Abgas
1 – Hauptdüse 2 – Ringdüse 3 – Vorkühlung
vom Kühlturm T = 20 °C
3
Kühlwasser 2 Notwasser
T = 35 °C zum Kühlturm
T = 65 °C
1
Wasser Kühlwasser
Abgas
Sättiger für Heißgase
Direkte Abgaskühlung durch Sättigen mit Wasser und indirekte Wärmeabführung
TS = 57 °C
Las columnas DGE como biolavadoras para la depuración del aire desechado biológico
D G
E
Los métodos biológicos
Formule brute pour la destruction biologique Matière nocive (S) + O2 H2O +CO2 + Énergie
Bakterie
Produits intermédiaire
Bakterie
Substance cellulaire +
Calcul du gaz épuré Kbio H
CS, entrée = CS, épuré exp
H W filtrante Kbio
-
W
-
Hauteur de la couche filtrante Vitesse moyenne de passage du gaz a travers la couche
-
Constante de vitesse du gaz (0,02 – 0,2 s )
-1
Reingas
Los métodos de depuración del aire desechado tienen, desde el punto de vista económico, cada vez mayor importancia. Muchas sustancias orgánicas se logran eliminar biológicamente bastante bien. Por eso, el método de depuración del aire desechado biológico es a menudo la mejor solución, tanto económica como ecológicamente, en los ámbitos industriales como la producción de lacas, pinturas y cosméticos, en imprentas y para eliminar malos olores. Antes de que empiece la oxidación biológica, según el régimen siguiente, es necesaria la absorción de la sustancia nociva en la fase líquida, de remojo. Los métodos de depuración del aire desechado biológicos se pueden realizar directa o indirectamente. método indirecto biolavadoras método directo biofiltros
1
1 – Biowäscher 2 – Bioreaktor 3 – Bioschlammvorlage 4 – Klarwasservorlage
Rohgas
En los métodos directos, la absorción y la oxidación biológica transcurren en el mismo aparato. La depuración biológica del aire desechado según el método DGE BIO, se efectúa mediante biolavadoras como el método indirecto. En este caso, la absorción de sustancias nocivas transcurre en el líquido de lavar dentro de lavadora corpuscular única. La regeneración del líquido de lavar se realiza en un bioreactor separado.
CO2 Luft
Las biolavadoras DGE
Biomasse
a diferencia de los biofiltros, ocupan mucho menos espacio. El tiempo de la reacción necesario para la oxidación biológica está indicado en el esquema adjunto.
Nährstoffe
2
Las biolavadoras DGE
Luft
4 3
El método de las lavadoras DGE Cálculo del tamaño del filtro necesario VF (m3) VF = Gt 3
G – flujo cúbico del aire desechado m /s t = 10-80 s para el biofiltro t = 0,5-10 s para las biolavadoras
t – tiempo de contacto s
se pueden combinar con las estaciones de decantación existentes, con lo que se reducen los gastos de explotación considerablemente. Éste es el método de liquidación de sustancias nocivas más económico y fácil, ya que no es necesario el uso de un bioreactor adicional. El líquido de lavar se obtiene mediante la suspensión del sedimento de las estaciones de decantación. Al mismo tiempo, en las biolavadoras transcurre el proceso de la absorción y la oxidación biológica. Este proceso es preferible para eliminar malos olores, por ejemplo H2S.
Las biolavadoras DGE se recomiendan donde la concentración de las sustancias nocivas es relativamente baja (la carga orgánica del gas crudo es menor que 1g/Nm3) y la composición de las sustancias nocivas es más o menos la misma. La capacidad eliminatoria de las biolavadoras DGE es hasta 95%. En las cargas de gas crudo mayores, es preferible que, antes del uso de las biolavadoras DGE, se aplique el absorbedor con carbón activo para equilibrar la oscilación. Otra ventaja de las biolavadoras, es su funcionamiento continuo a pesar de la carga del gas crudo discontinua.
Las lavadoras de gas compactas DGE para industria y laboratorio Las lavadoras de gas compactas DGE es la combinación de diferentes tipos de columnas construidas como una unidad. Las lavadoras de gas compactas DGE constan de las siguientes combinaciones:
D G
E
Reingas Rohgas
lavadoras gas inyección -lavad. corpusculares lavadoras Venturi -lavad. corpusculares
1 3 2
1 – Ringsorber 2 – Strahlgaswäscher 3 – Füllkörperkolonne
Säure/Lauge
Detrás o delante de las lavadoras de gas compactas se puede incorporar un filtro de gas activo, en función del absorbedor circular. Las lavadoras de gas compactas DGE se dividen en dos categorías, según los principales ámbitos de su uso.
Wasser
LS
Entleerung
Las lavadoras de gas de laboratorio Para la depuración del aire desechado en laboratorios. Aquí es necesario tratar una cantidad del aire desechado de 100 a 1000 Nm3/h. El aire que debe ser depurado contiene partículas ácidas, alcalinas u orgánicas, eventualmente el polvo. En caso de que se encuentre sólo este grupo de sustancias, la depuración resulta fácil. Las lavadoras de gas compactas DGE aplicadas en laboratorios, constan de una combinación de columnas de las lavadoras de inyección autoabsorbentes con columnas corpusculares. Debido a la acción del eyector de la lavadora de inyección, no es necesario un ventilador adicional para la absorción del aire desechado. Las lavadoras de gas compactas funcionan, según la necesidad, o como alcalinas o bien como ácidas. Para eliminar una cantidad de sustancias orgánicas pequeña, es posible intercalar un filtro del carbón activo en función del absorbedor circular. Este absorbedor se puede utilizar también como separador del aerosol.
Laborgaswäscher mit Ringsorber
Las lavadoras de gas compactas DGE se fabrican de plástico y son resistentes a la corrosión. Las contrucciones especiales se fabrican de acero fino o forradas con goma a demanda, de acuerdo con los requerimientos del cliente. Para liquidar posibles aguas residuales, se aplican estaciones de neutralización DGE de diferentes tipos de construcción. Los grupos de construcción dependen de la cantidad de aguas residuales de la lavadora de gas compacta.
Reingas
Rohgas
El uso industrial Con la depuración de los gases desechados en la industria galvánica, química, textil, en la metalurgía, la producción de celulosa, de fibras químicas y, sobre todo, de los.humos, en un sólo paso de depuración, a menudo no se logran los niveles límites dados por la ley. Mediante las lavadoras de gas compactas DGE, se puden realizar combinaciones de las lavadoras con lejía o ácidos con la separación del polvo, logrando alta eficiencia y ahorrando espacio.
Entleerung
1
2
Säure
Lauge
Las lavadoras de gas compactas DGE se suministran completas, con el control y con todos los accesorios técnicos necesarios. La conexión del control con el sistema del control del proceso existente, se realiza a base de demanda. El control del mecanismo facilita un funcionamiento con uso mínimo de medios de explotación y reduce los gastos de liquidación considerablemente.
Entleerung
Kompaktgaswäscher für industriellen Einsatz 1 – Venturiwäscher (Staubabscheidung, Säurewäsche) 2 – Füllkörperkolonne (Laugewäsche)
D
G
E
E-Mail:
[email protected] Internet: www.dge-wittenberg.com DGE GmbH Hufelandstr. 33 06886 Lutherstadt Wittenberg Tel.: +49 (34 91) 66 18 41 Fax: +49 (34 91) 66 18 42 DGE GmbH Tattenkofener Str. 25 82538 Geretsried Tel.: +49 (81 71) 9 00 51 Fax: +49 (81 71) 9 00 52