Propiedades de coques activados utilizados para el tratamiento
de gases de combustin de los residuos industrialesplantas de
incineracinKrzysztof Jastrzb Facultad de Qumica de la Universidad
Politcnica de Silesia, Bolesawa Krzywoustego Str. 6, 44-100
Gliwice, PoloniaResumenPropiedades de los tres tipos de coques
activados granulares AKP (Gryfskand / Polonia) utilizados para el
tratamiento de gases de combustin en Se analizaron las plantas de
incineracin de residuos industriales. Como material de referencia
de coque activado FAK-5 (CarboTech / Alemania) fue utilizado,
comnmente aplicada en tecnologas de BF. Las propiedades mecnicas y
fsico-qumicas de la materiales analizados, as como su estructura
porosa se determinaron. Se comprob que la activacin intensiva
contribuido al aumento de superficie especfica desde 218 hasta 386
m2 / g y un mayor volumen de microporos.Por otra parte, el
debilitamiento significativo de las propiedades mecnicas y aument
el uso de qumicos del material de carbono eran observado.
Metodologa para probar la capacidad de adsorcin de SO2 y Hg, y la
actividad cataltica de reduccin de NO -en condiciones similares a
las industriales - fue desarrollado. Se demostr que la actividad de
adsorcin de activado coques de SO2 y Hg fue una funcin lineal de
una superficie especfica. Propiedades catalticas con relacin a
xidos ntricos dependen del contenido de cenizas y carbono
elemental. Se comprob que la intensidad de la activacin debe ser un
compromiso entre buenas propiedades de sorcin y propiedades
mecnicas y catalticas apropiadas.1. IntroduccinPlantas de
incineracin de residuos son la fuente de emisin atmosfrica de un
nmero de sustancias peligrosas. Estos incluyen azufre y ntrico
xidos, polvo, HCl, PAHs, PCDD, PCDF, PCB, metales pesados, etc.
Algunos metales, por ejemplo, mercurio (Hg) muestran la capacidad
de selfemission en forma de vapores metlicos o compuestos voltiles.
Debido a una gran variedad de los contaminantes emitidos, sus
diferentes propiedades qumicas y las concentraciones de cambiar en
el tiempo, la purificacin de combustin los gases de plantas de
incineracin de residuos plantea un serio problema. La mtodos de
tratamiento aplicados deben cumplir con las normas restrictivas
definidos para la emisin de contaminantes [1] - Tabla 1. Hoy en da,
la recomendada mtodos para la purificacin de gases de combustin
(MTD) incluyen sistemas de varios instalaciones de la serie en la
que se eliminan los contaminantes individuales [2]. Como uno de los
procesos de adsorcin etapas de purificacin se recomiendan.Se basan
ya sea en la inyeccin de polvo de carbn activado para la salida de
humos corriente de gas se combina con el uso de filtros de tela o
de adsorcin de contaminantes de la fase gaseosa que fluye en la
cama de un carbono granular adsorbente [3]. Cabe sealar aqu que
mucho mejor parmetros de purificacin se consiguen en el caso de la
adsorcin en el cama debido a un contacto ms largo de los gases de
combustin con el adsorbente. La principales materiales de adsorcin
en este tipo de instalaciones son carbono activado o coque
activado. Coque activado (AC) es una carbonizacin granular producto
de una superficie especfica relativamente baja (150 a 300 m2 / g) y
gran resistencia mecnica. Una tecnologa alemana Bergbau-Forschung
(BF) se puede considerar como un precursor de la aplicacin
industrial de activado coques para el tratamiento de gases de
combustin [4]. Esta tecnologa se aplic, por ejemplo, en una planta
de energa alemn en Arzberg, la capacidad de tratamiento de los
cuales tiene ms de 1 milln de m3 de gases de combustin por hora
[5]. Es un mtodo seco, en el que la mayor parte de los
contaminantes contenidos en los gases de combustin se eliminan.El
dixido de azufre, cido clorhdrico, cido fluorhdrico, pesado metales
y sustancias orgnicas se adsorben en la superficie de la activado
coque. Adems, el dixido de azufre se somete a conversin cataltica
en cido sulfrico. El amonaco se aade a los gases a desulfurados
permitir la reduccin cataltica de xidos de nitrgeno a nitrgeno
elemental.El coque activado gastado se regenera en un proceso
separado. Un similar principio se aplica en una tecnologa japonesa
- MET-Mitsui-BF [6,7]. Hoy en da esta tecnologa se ofrece en Japn
por J-PODER EnTech Inc. bajo el nombre reaccionar [8]. En julio de
2009 una instalacin basada en esta tecnologa se inici en Power
Plant Isogo en Yokohama / Japn, con una capacidad de tratamiento es
de 1,8 millones de Nm3 / h.A escala mundial hay varios productores
de coca-colas activadas. Estos son, por ejemplo: CarboTech
Aktivkohlen GmbH en Essen / Alemania; Mitsui Mining Company en
Kitakyusyhu / Japn (desde abril 2009 transformado en Nippon Coke
& Engineering Company) y Gryfskand en Hajnwka / Polonia. Todas
estas empresas producen coques activados principalmente para
instalaciones basadas en tecnologas BF o los similares. La
capacidad la eliminacin del complejo de diversos contaminantes hace
que el activado coques un material ideal para la purificacin de los
gases de combustin en el industrial y plantas de incineracin de
residuos municipales. Coques Sin embargo, el activadas debe tener
sortiva adecuada y propiedades catalticas. Por otra parte, debe
mostrar una alta resistencia mecnica y alta temperatura de
ignicin.Tabla 1La emisin de contaminantes de las plantas de
incineracin de residuos aplicando AKP activa coque.Muy importantes
son tambin grandes granulacin (resistencia al flujo de gas) y baja
precio.El objetivo principal del trabajo presentado fue examinar la
fisicoqumica, propiedades absorbentes y catalticas de algunos
coques activados utilizado para el tratamiento de gases de
combustin en las plantas de incineracin industriales de municipal y
residuos peligrosos. Los resultados obtenidos se correlacionaron
con el mtodo de obtencin de coque activado, su porosidad y
elemental anlisis.2. coques activados investigadosEn este estudio,
las propiedades de los coques activados producidos en una
industrialSe analizaron escala a Gryfskand / Polonia. Analiz la
bsica el material se activ AKP coque, desarrollado para las
necesidades de gas de combustin instalacin de tratamiento en la
planta de energa Arzberg, Alemania. Es un granulado material en la
forma de cilindros de un dimetro de 5 mm y la longitud 4-6 mm. Por
su polvo de produccin de un tipo especfico de hulla es as como una
solucin usada, agua de aglutinante de almidn. Despus de secar a la
temperatura de 350 C el granulado formado se carboniza a 900 C y
luego se activa con vapor de agua a la temperatura de 800 C. Debido
al cambio de carbonizacin y activacin de diversos parmetros se
obtienen tipos de AKP activado coques, que difieren en sus
propiedades.En este estudio los resultados de investigacin en
relacin con tres tipos de AKP coques activados utilizados en la
incineracin de residuos industriales y municipales se presentan las
plantas en Polonia. Estos son:- Coque activado AKP-5, utilizado
inicialmente en la planta de energa Arzberg para la purificacin de
los gases de combustin con tecnologa BF y ahora utilizados en la
SARPI (Ex LOBBE) planta de incineracin de residuos en Dbrowa
Grnicza / Polonia. El sistema de adsorcin funciona a la temperatura
de 120 C. Se compone de una cama, dos-seccin mvil de CA con una
perpendicular flujo de gas. - coque activado AKPS-5, utilizados en
ZUSOK - El slido ComunitariaResiduos Planta de Aprovechamiento en
Varsovia / Polonia operando de acuerdo con Mtodo WKV. Es un
adsorbente con un flujo contracorriente de gases de combustin a
travs de un lecho gravitacionalmente deslizamiento de AC. Adsorcin
de los contaminantes se lleva a cabo a la temperatura de ms de 100
C en una 1 m de altura de la cama. El coque activo usado se recoge
en la parte inferior del adsorbedor y utilizado por la incineracin
con otros desechos[9,10].- Coque activado AKP-5 / A, utilizado en
EKO-TOP incineracin de residuos peligrosos planta en Rzeszw /
Polonia. A 6 m3 de lecho fijo de CA se utiliza en el temperatura de
110 C para la eliminacin de residuos de contaminantes.El coque
activado gastado se cambia peridicamente y se quema en la
instalacin [11].Como un material de referencia, un comercial de
coque activado FAK-5 (Carbo Se utiliz Tech Aktivkohle GmbH). FAK-5
(utilizado en tecnologas BF) es obtenido a partir de un tipo
especial de hulla flotada. Despus preliminar la oxidacin en un
lecho fluidizado y mezclando con un aglutinante de carbono es
formado en grnulos. Los grnulos solidificados, en el proceso de
secado, se carbonizado y activado en un proceso de una sola etapa
en un horno rotatorio a la temperatura de 1100 C.Con base en la
revisin presentada se puede notar que en particular plantas de
incineracin de residuos utilizan diversas tecnologas de tratamiento
de gases de combustin, han conseguido diferentes construcciones de
adsorbentes y diferentes tipos de adsorbentes. Sin embargo, en
todas las plantas de incineracin de residuos contaminantes
atmosfricos normas de emisin se cumplen -Tabla 1. El intercambio de
coque activado en plantas de incineracin de residuos individuales
se lleva a cabo con base en el aire medicin de las emisiones de
contaminantes o supuestos tecnolgicos (por ejemplo, tasa de
deslizamiento de la cama AC).3. Determinacin de las propiedades
mecnicas y fisicoqumicasLa determinacin de las propiedades
fisicoqumicas se bas en normas internacionales y polacos. Los
siguientes parmetros fueron analizado: granulacin, densidad
aparente [ISO 12915: 2003], la humedad y contenido de cenizas [ASTM
D2867, ASTM D2866], resistencia mecnica y quitar el polvo de
desercin [ASTMD3802, ISO 335] aswell como temperatura de ignicin
[Norma polaca PN-C-06306: 2002]. El anlisis elemental (C, H, N, S)
era llevadas a cabo bymeans de Perkin Elmer 2400 analizador.
Adicionalmente las investigaciones en la estructura de la
superficie y poros especfica (Micromeritics ' ASAP se realizaron
2.020 andmercury porosmetro modelo Carlo Erba 2000) y la observacin
de la superficie por microscopa electrnica de barrido Se llev a
cabo (Tesla modelo BS-340). Los grupos funcionales superficiales en
el sampleswere AC analizado por un transforminfrared Fourier (FTIR)
espectroscopio. Todos los espectros se recogieron en un
espectrmetro Nicolet 6700 FT-IR (Thermo Scientific / EE.UU.) que
operan en la regin infrarroja del 400-4000 cm-1. El anlisis
elemental (C, H, N, y S) se llev a cabo por medio de Perkin Elmer
2400 Series II CHNS / O analizador automtico.Las propiedades
fisicoqumicas determinadas se enumeran en la Tabla 2.El rea
superficial especfica (Ap) de todos los materiales de carbono
investigados no superior a 500 m2 / g. De acuerdo con la
terminologa IUPAC estos son carbonos no clsicos activados, por lo
tanto los trminos: coques activados, carbonizates o sorbentes de
carbono se utilizan a menudo. Los materiales analizados han
conseguido una granulacin homognea (4-5.4 mm). El analizado
materiales muestran resistencia mecnica muy elevada, notablemente
superior a 93% (sin tener en cuenta el mtodo de determinacin
aplicado) y un ligero espolvoreo desercin (B3.5%). Alta temperatura
de ignicin (> 420 C) impide selfignition durante el contacto con
gases de combustin calientes que contienen oxgeno. El anlisis de
las isotermas de adsorcin de nitrgeno a 77 K muestra que todos los
coques activados analizados son materiales microporosos. Sin
embargo, el volumen de microporos no es muy alta y vara de 0,05 a
0,15 cm3 / g. Por otro lado, los coques activados investigados
tienen tiene una estructura de macroporos bien desarrollado, que es
un resultado de preliminar trituracin de materias primas y la
preparacin aplicada mtodo. El uso de una etapa de carbonizacin y
activacin (FAK-5) asegura un menor volumen de mezopores y
macroporos (0,2 cm3 / g) en comparacin con la carbonizacin y
activacin independiente aplicada en produccin de coques AKP (0.35
cm3 / g). La estructura de microporos descrito fue confirmado por
el mtodo de SEM (Fig. 1). En la superficie de AKP activado coques
una serie de 2-50 micras mezopores se puede observar. Ellos son en
forma de crteres quemados en el proceso de carbonizacin y
activacin. A mayor ampliacin de la superficie se asemeja a una
piedra pmez estructura. El uso de un aglutinante adecuado hace que
los grnulos del AKP coques activados se convierten en un monolito
de alta resistencia mecnica. La superficie de FAK-5 coque activado
es ms homognea y se caracteriza por un sistema de grietas de 10
micras de ancho. Cabe destacar aqu, que una estructura de
macroporos bien desarrollado se desea en el caso de materiales
granulados. Reduce significativamente el impacto de la interna
difusin en la tasa general de los procesos de sorcin y
catalticas.Un anlisis detallado de las propiedades fsico-qumicas
individuales indica que estn estrechamente relacionados con la
preparacin de coque activado mtodo. El uso de parmetros ms
agresivas de activacin permite obtener coques activados de una
estructura de microporos ms desarrollado, pero en un debilitamiento
simultneo de las propiedades mecnicas. El productor de AKP coque
activado (Gryfskand) no proporciona ninguna informacin detallada en
el proceso de produccin, tales como el tiempo y la temperatura de
activacin.Informacin comercial dice slo el "grado de
activacin",Tabla 2Propiedades catalticas de coque activado
investigada fsico-qumico, y sorcin.lo que aumenta en el siguiente
orden: AKP-5, AKPS-5 y AKP-5 / A.Las materias primas aplicadas y el
ligante, as como preliminar (etapas de granulacin y de
carbonizacin) son los mismos para todos los tipos de Coques AKP.
Por lo tanto, las propiedades mecnicas de varios tipos de activan
coques se correlacionaron con su porosidad y superficie especfica
rea.Ms resultados de activacin intensiva en menor tamao de los
grnulos.Sus dimensiones disminuyen de 5,35 mm para AKP-5 a 4 mm
para AKP-5 / A. Est conectado con un desgaste gradual de grnulos
durante el proceso de activacin en un horno rotatorio de tubo. Al
mismo tiempo mayor prdidas de carbono debido a la quema de su
qumica se pueden observar. Esto es refleja en un aumento del
contenido de cenizas en el producto en una simultnea disminucin de
la cuota de carbono elemental. No hay cambios significativos en el
contenido de otros elementos se observaron.Mayor tiempo de
activacin resulta en el aumento de la superficie especfica rea de
217 m2 / g (AKP-5) a 386 m2 / g (AKP-5 / A). Al mismo tiempo, el
volumen de microporos aumenta de 0,09 cm3 / g a 0,15 cm3 / g, en el
volumen sin cambios de mezopores (0.35m3 / g). Estos cambios son
causado por el aumento del dimetro medio de poros de 1,92 nm a 2,43
nm. Por lo tanto, la estructura microporosa debe estar asociado con
parmetros de activacin, mientras que la estructura macroporosa con
trituracin de las materias primas y el aglutinante aplicado. Una
correlacin lineal entre el volumen de microporos Vm (cm3 / g) y la
superficie especfica total de rea Ap, se puede observar m2 / g: Vm
= 0: 000330Ap 0: 0212 R2 0:97? ?Desafortunadamente, el aumento de
la superficie especfica (microporo volumen) contribuye a una
disminucin simultnea de la mecnica la fuerza y la densidad
aparente. Una observacin muy interesante es la falta del impacto de
las condiciones de activacin del AKP en la temperatura de ignicin.
La temperatura del coque activado FAK-5 es superior a la
temperatura AKP por 25 . Esto debera star asociada con un pr
diferenteSe hizo un intento de asociar la eficiencia de la
combustin con la presencia de grupos funcionales en la superficie
del coque activado y con los resultados del anlisis elemental.
Desafortunadamente, el obtenida resultados no permiten sacar
conclusiones inequvocas. El observado Los espectros FTIR y los
resultados del anlisis elemental (amf) fueron similares en el caso
de todos los coques AKP. Todas las muestras muestran una amplia
banda entre 900 y 1300 cm-1 regin y entre 1540 y 1800 cm-1 regin.
La primera amplia se asigna a ambos -C-O estiramiento y -O-H modos
de alcohlico, fenlico, y los grupos carboxlicos de flexin. La
segunda banda se asoci con C = O el modo de estiramiento en
carbonilos, cidos carboxlicos y lactonas. Grupos funcionales
observados podran tener sido importante en la adsorcin de SO2 en AC
[12].4. Determinacin de las propiedades absorbentes y
catalizadoresCoques activados utilizados en la proteccin del medio
ambiente deben tener sorcin especfico y propiedades catalticas. En
laboratorio industrial aplicacin no existen mtodos unificados para
determinar estas propiedades.Esto dificulta considerablemente su
comparacin y aplicacin adecuada en condiciones industriales. Por
ejemplo, en CarboTech Ativkohlen GmbH [13] de la capacidad de
sorcin de SO2 se determina en un reactor de flujo de la capacidad
de 0,5 dm3, a travs del cual una mezcla que contiene modelo 1020
ppm SO2 fluye durante 5 h. La capacidad de sorcin se basa calculaen
una curva de avance de SO2. Una compaa japonesa Mitsui determina
propiedades de sorcin por sorcin de gases que contienen 2% de SO2
en una muestra triturada sorbente de 10 cm3 de 3 h. La cantidad de
sorbida SO2 est determinada por una desorcin trmica del pasado
activado coque [14]. Gryfskand utiliza sus propios procedimientos
[15].Ms diferencias se pueden observar mientras se determina la
actividad cataltica en el caso de los xidos de nitrgeno. CarboTech
determina una reduccin de NOx grado en el reactor de un dimetro de
52 mm y una altura de 0,5 m. La reduccin se llev a cabo durante 20
h utilizando gases que contienen 500 ppm NO y 480 ppm NH3 [16]. En
el laboratorio Mitsui los anlisis de la la actividad del coque
activado y reduccin de NO tomar 50 h. Un ejemplo de 300 cm3 de
sorbente triturada y los gases que contiene 200 ppmNO y 200 ppm de
NH3 se utilizan [14]. Otros productores e investigaciones unidades
que trabajan en nuevos tipos de absorbentes utilizan otros mtodos
de ensayo y la comparacin de coques activados. En la literatura
tambin es un nmero ofmethods para la prueba de adsorcin propiedades
en caso del mercurio. La investigacin se basa en un gran avance
curva de un lecho adsorbente por un mercurio metlico que contiene
gas modelo Hg (0) y / o sus compuestos voltiles de Hg (II). Las
muestras pequeas (mg) de una en gran medida el material mixedwith
arena de cuarzo de carbono conminuta son en su mayora utilizado
[17,18].Como se puede concluir de la revisin presentada no hay
unificado mtodo para determinar las propiedades adsorbentes y
catalticas de coques activados. La elaboracin de mtodos de prueba
apropiados de sorcin y las propiedades catalticas de coques
activados investigados fue uno de los objetivos de este trabajo.
Hay que destacar aqu que si se utiliza para pruebas o efectos
comparativos, este mtodo debe ser relativamente rpida y simple.
Aparte de eso, debe reflejar las condiciones que ocurre en la
industria, tales como: temperatura, concentracin de adsorbente,
granulacin de la coque activado y la dinmica de la fase gaseosa
fluir.En los anlisis de laboratorio no pulverizadas con adsorbentes
a tamao real grnulos deben ser utilizados. La dinmica del flujo de
gas deben ser similares a condiciones industriales. Esto permitir
tener en cuenta la impacto de los fenmenos de transporte (por
ejemplo, la difusin externa e interna) en todo el proceso. El gas
modelo utilizado en los anlisis debera tener la composicin similar
a la composicin tpica de combustin purificado gases. Por otra
parte, los estudios comparativos deben ser relativamente rpida,
barato y fcil. Los supuestos antes mencionados contribuyeron a el
desarrollo de la metodologa de investigacin aplicada.Por razones
prcticas un termosttica, adsorbentes isotermo de lecho fijo con una
fase gaseosa que fluye fue utilizado para los anlisis. Como la
Camiseta bsica de temperatura = 120 C se supona. Es la temperatura
utilizados en BF, Mitsui y reaccionar tecnologas, as como en
adsorbentes aplicado en las plantas de incineracin de residuos. A
fin de eliminar la pared efectuar el dimetro del adsorbente debe
ser 6-8 dimetros de la material granular. En el anlisis llevado a
cabo un adsorbedor de la interna dimetro de D = 0.036 m se
aplic.Una velocidad de flujo lineal de gas u = se utiliz 0,11 m /
s, calculado a una perfil vaco del reactor. Este es el valor que
corresponde a industrial condiciones en las plantas de incineracin
de residuos, as como en BF, Mitsui y ReACT tecnologas. En estas
condiciones, el impacto de la difusin externa en la tasa total de
proceso se puede despreciar [19]. El flowvelocity gas F0v fue 0,42
Nm3 / h. El reactor utilizado para los anlisis fue L = 0.3 m de
alto, lo que permiti la realizacin de los anlisis en un tiempo de
contacto = 2,62 s. La gas modelo con una composicin similar a la
composicin tpica de los gases de combustin se aplic: 6,0%. O2;
11,0% de H2O. El gas portador era nitrgeno. SO2 gaseoso o una
mezcla de NO y NH3 fueron dosificados con el modelo gas.4.1. SO2
sorcinEl mecanismo de la desulfuracin de gases de combustin en
coque activado es muy complicado. El proceso incluye la adsorcin
fsica y qumica de gases y un nmero de la superficie y reacciones de
fase inter- en el que los tomos de carbono toman parte.Por lo
tanto, en el anlisis llevado a cabo la determinacin de sorcin
capacidades de SO2 y utilidad del sorbente para la desulfuracin de
gases de combustin se bas en curvas de ruptura de la x1 AC cama (t)
y un fase gaseosa balance de masa.El diagrama de apparatuswas
presentados en la Fig. 2. El analyseswere llevado a cabo a la
temperatura de 120 C, usando una muestra de 0,3 dm3 de el coque
activado y un vaso, adsorbedor termostatizado de un dimetro 0.036 m
de altura y 0,3 m. Un modelo de gases (82,7% de N2; 6,0% de O2;
11,0% de H2O y 0,3% SO2) flua a travs de la adsorcin (F0v = 0.420
Nm3 / h).La concentracin de SO2, en la salida del adsorbedor (x01)
y de entrada (x1) era URAS medidos "on line" utilizando fluyen
espectrmetros infrarrojos (Hartmann Y Braun / Alemania). A efectos
comparativos el uso de un SO2 sin unidades grado de absorcin de
desulfuracin de la eficiencia que caracteriza es ms conveniente
Fig. 2. El aparato utilizado para la prueba de absorcin de SO2 y
NOx de reduccin cataltica. 1 masa controladores de flujo, 2 - pompa
peristltica, 3 - mezclador de vaporizador, 4 - vlvula, 5 de tres
vas - calentador, 6 - reactor con lecho de coque activo, 7 -SO2 y
NO analizadores URAS tipo 10E, 8 - termostato con
polietilenglicol.La masa de dixido de azufre adsorbido en el lecho
de sorbente es proporcional a la superficie debajo de la curva (t).
Ahora podemos calcular la concentracin promedio de SO2 en la cama
como la funcin de tiempo (eran densidad 1-SO2):En la prctica, se
determin la concentracin del SO2 adsorbido por integracin numrica
de las curvas experimentales de avance (t).En un enfoque muy
estricta la concentracin de SO2 debe hacer referencia a la adsorcin
equilibrio y debe ser determinado por el proceso definido
condiciones (T, c01). Desafortunadamente, la sorcin SO2 es un
proceso lento y la determinacin del equilibrio puede tardar incluso
miles de horas, que en la prctica hace que la determinacin de una
capacidad de sorcin equilibrada imposible. Por razones prcticas, el
tiempo de sorcin se redujo a 3 h.Los siguientes factores se
tuvieron en cuenta en la evaluacin de SO2 propiedades de adsorcin:
tiempo de penetracin y curvas (t) as como G (t) la caracterizacin
de la eficiencia de desulfuracin y activado coque grado de
saturacin. - Figs. 3 y 4. Los valores de la brecha tiempo, el grado
de absorcin y la concentracin promedio de SO2 en la cama despus de
180 min (tp, 180, G180) fueron presentados en la Tabla 2.Los
mejores capacidades de adsorcin de SO2 se registraron para AKP-5 /
A. En este caso la eliminacin de SO2 tiene lugar durante toda la
medicin periodo (180 = 96,6%). Se observaron las propiedades
absorbentes ms para FAK-5, aunque tambin en este tipo de coque el
final de SO2 grado de absorcin fue alta (180 = 46,4%). Tomando en
consideracinLa eficiencia de adsorcin de SO2 las coques activados
analizados se pueden arreglar en el siguiente orden:AKP-5 = A>
AKPS-5> AKP-5> FAK-5Esta conclusin se ve confirmada por el
anlisis de los cambios en el concentracin media de compuestos de
azufre en la cama (como se calcula en SO2) - Fig. 4 y en la Tabla
2. La mxima concentracin de SO2 en la cama despus de 180 minutos es
67,7 g SO2 / kg (AKP-5 / A), mientras que el ms bajo un 38,6 g de
SO2 / kg (FAK-5). Desorcin trmica del pasado activado coque a la
temperatura de 450 C confirm mencionados arriba la
resultados.Propiedades de SO2 sortiva deben estar asociados con el
desarrollo de la estructura microporosa. Los tres valores que
caracterizan a la adsorcin de SO2 eficiencia (tp, 180, G180) estn
un aumento, funcin lineal de el rea superficial especfica.En
resumen, hay que sealar que desde el punto tecnolgico de vista
(extirpacin SO2) los coques activados deben tener la superficie
especfica rea desarrollado al mximo. Desafortunadamente, el uso de
ms resultados de activacin intensivos en el empeoramiento de las
propiedades mecnicas, tales como resistencia mecnica, el desgaste o
el tamao de grnulo. Por lo tanto, la condiciones de activacin debe
ser un compromiso entre el bien SO2 propiedades absorbentes y
propiedades mecnicas apropiadas del activada coca-colas. El coque
activado AKP-5 / A de un menor mecnica resistencia y buenas
propiedades absorbentes deben aplicarse fija instalaciones de la
cama. AKP-5 se caracteriza por una gran dureza y desgaste la
resistencia se debe utilizar en sistemas de flujo. El tiempo de la
activa coque permanece en el adsorbedor es mucho ms corto, que
puede resultar en sus propiedades absorbentes peores.4.2. reduccin
de NOxSimilar a la eliminacin de SO2 la reduccin cataltica de xidos
ntricos NOx con amoniaco es tambin un proceso complicado, donde el
activado coque es un catalizador:Las investigaciones de propiedades
catalticas se llevaron a cabo en un reactor de con un lecho fijo de
coque activado y un paso de fase gaseosa a travs de - la figura. 2.
Se utilizaron las siguientes condiciones: Temperatura 120 C,
velocidad de flujo de gas 0.420 Nm3 / h, la composicin de los
gases: 82,8% N2, 6,0% de O2, 11,0% de H2O, 1.000 ppm de NO y 1000
ppm NH3. Una muestra de 0,3 dm3 del coque activado se utiliza en el
reactor un dimetro de 0,036 m y la altura de 0,3 m. Concentracin de
NO y NH3 en la salida del reactor y de entrada se midi "on line"
utilizando URAS fluyen espectrmetros infrarrojos (Hartmann &
Braun / Alemania). Las concentraciones de NO en el salida del
reactor (XNO) y entrada (x0NO) determinan una eliminacin de xido
ntrico (grado de reduccin) NO:Desafortunadamente, en la etapa
inicial, la reduccin de NOx lleva a cabo en este sistema es un
proceso no estacionario, lo que complica la determinacin
propiedades de los catalizadores. Concentracin de NO en el reactor
de salida se estabiliz despus de 0,5 h. En la prctica se llev a la
medicin por un mnimo de 2 h. El grado medio de reduccin de NO
despus llegar a un estado estacionario (en el intervalo de tiempo
1-2 h) caracteriza cataltica propiedades del coque activado
analizados. Las curvas cinticas obtenidas de reduccin de NO con
amoniaco son presentado en la Fig. 5 y los grados obtenidos de
reduccin de NOx en Tabla 2. El grado de reduccin de amoniaco nowith
disminuye rpidamente en la fase inicial del proceso (TB30 min). En
los prximos 30 minutos se estabiliza, mostrando slo una ligera
variacin. El valor medio de la reduccin NO ttulo obtenido en el
60-130min intervalo de tiempo vari de 10% (AKP-5 / A) a 30% (AKP-5)
- la Tabla 2. La eficiencia de eliminacin de NO usando tipos
particulares de coques activado es inversamente proporcional a la
eliminacin de SO2 la eficiencia. NO grado de reduccin puede estar
asociada con el carbono grado de burnout, caracterizado por la
ceniza o ratherwith el contenido de primaria de carbono contnt-
Tabla 2. Debe, por lo tanto, se espera que que es el rea de
superficie del carbono elemental disponible para reactivos que es
responsable de las propiedades catalticas, que decreaseswith el
aumento de contenido de cenizas y el grado de activacin.Los
resultados obtenidos muestran obtenidos con el fin de lograr el
coque activado de la relacin propertieswith cataltica adecuada a NO
el proceso de activacin debe llevarse a cabo de una manera moderada
como la activacin excesiva disminuye la eficiencia de remocin de
NO.4.3. Hg adsorcinLos aparatos utilizados para las pruebas de
adsorcin de Hg se demostr en Fig. 6. Como un gas modelo el aire
saturado con vapores de mercurio metlico fue usado. En el anlisis
de un modelo de gas una concentracin de 50 y Se us 200 ng Hg / dm3.
Las mediciones se llevaron a cabo a la temperatura de 120 C,
velocidad de flujo de gas lineal de 0,08 m / s y constante tasa de
flujo de gas (0,3 Nm3 / h). En comparacin con la adsorcin de SO2 y
la reduccinde NOx la altura de la cama se redujo a 0,05 m ( = 0,61
s).La aplicacin de una cantidad ms pequea de coque activado
permitido determinar curvas de ruptura indicador CHG (t) de un
curso y comparacin de diferentes diversos tipos de
adsorbentes.Concentracin de mercurio gaseoso en la entrada y salida
de la adsorcin se determin con un mtodo de "trampa de oro". El
mtodo es trampas de oro - sobre la base de la coagulacin de
mercurio en muestras especiales (GT) lleno de mercurio sustancia
que absorbe. Esto permiti determinar incluso con concentraciones
muy bajas de mercurio en una fase gaseosa. ParaGT anlisis se utiliz
MA-2 analizador de mercurio (Nippon / Japn). Su funcionamiento se
basa en una tcnica de vapor fro de adsorcin atmica en la longitud
de onda de 253,7 nm. Debido a razones prcticas, la adsorcin tiempo
se redujo a 3 h. Las curvas obtenidas avance CHG (t) fueron
convertidos en una relacin de una adsorcin de vapor de mercurio sin
unidades grado y el tiempo Hg (t) - Fig. 7. Basado en las curvas de
ruptura y el balance de masa de la fase gaseosa la concentracin
media de mercurio en una fase slida puede calcularse - Fig. 8.Las
mediciones preliminares utilizando bajas concentraciones de
mercurio vapores en una fase gaseosa (50 ng / dm3) mostraron que
coques activados de alta activacin (por ejemplo AKP-5 / A) de
mercurio total adsorbida durante 3 horas - Fig. 7. Con el fin de
distinguir propiedades absorbentes de los tipos individuales de
coques activados se aument la concentracin de vapores de mercurio
hasta 200 ng / dm3. El anlisis de las curvas de ruptura obtenidos
(Fig. 7) indic que el mejor material para la eliminacin de vapores
de mercurio a partir de gases era AKP-5 / A. Otros coques activados
se pueden arreglar de acuerdo con la actividad de sorcin para la
disminucin de mercurio en la siguiente manera:Este es el mismo
orden que el anlisis de la propiedad enel caseof SO2 sorcin, a
pesar de los diferentes mecanismos de ambos procesos. El mercurio
es adsorbido fsicamente en la superficie del coque, mientras que en
el caso de SO2 quimisorcin se lleva a cabo y se produce cido
sulfrico. La eficiencia de eliminar los vapores de mercurio de la
concentracin de 200 ng / dm3 despus 180 min era muy alta y variada
de Hg180 = 41,5% (FAK-5) a Hg180 = 83,9% (AKP-5 / A). Concentracin
de mercurio en la cama despus 180 min (GHg180) ascendi a 2,2 y 6,2
mg Hg / g, respectivamente (Tabla 2). Ambos se mencion
anteriormente cantidades estn aumentando, funciones lineales de la
superficie especfica.5. ConclusionesLos coques activados analizados
se utilizan en la incineracin de residuos industrialesplantas
inwhich diferentes tecnologas de tratamiento de los gases de
combustin se aplican.A pesar del uso de adsorbentes de diferente
construccin, normas de emisin de contaminantes atmosfricos, que se
define en la Directiva 2000/76 / CE del Parlamento Europeo, se
cumplen en todas las instalaciones.Todos los coques activados
investigados son granulados homogneos de alta resistencia mecnica y
alta temperatura de ignicin (> 400 C). Su superficie especfica
no exceda de 500 m2 / g. Son microporosa materiales de un volumen
relativamente ligero de microporos, en funcin de activacin
parmetros. Al mismo tiempo, los coques activados tienen una bien
desarrollada estructura macroporosa, que es un resultado de
preliminar trituracin de las materias primas y el aglutinante
aplicado. Muy importante es tambin la tecnologa de obtencin del
coque activado. Una etapa de carbonizacin y el resultado de la
activacin de la estructura porosa menos desarrollado. La
intensificacin del proceso de activacin permite obtener activado
coques de una estructura de microporos ms desarrollada y especfica
grande rea de superficie. Desafortunadamente, esto tambin
contribuye a reducir mecnico la fuerza y la reduccin del tamao de
grnulo. Al mismo tiempo, una mayorprdidas de carbono debido a su
quema y mayor contenido de cenizas en el producto puede ser
observado. Ampliacin del proceso de activacin conduce al aumento de
la superficie especfica y el volumen de microporos, en el volumen
sin cambios de mezopores y macroporos. La los anlisis de adsorcin
de baja temperatura de nitrgeno permitido determinar una
dependencia lineal entre el volumen de microporos y la superficie
especfica.Basado en el anlisis llevado a cabo se ha demostrado que
la adsorcin actividad, tanto en el caso de SO2 y vapores de
mercurio, era una funcin creciente lineal de la superficie
especfica. La reduccin cataltica de NO con amonaco en el coque
activado es un no estacionario proceso. El valor medio del grado de
reduccin de NO logra despus de la estabilizacin de la composicin
del gas en el reactor concentracin salida vari de 10 a 30%.
Propiedades catalticas estn conectados con el contenido de Xc
carbono elemental.Los resultados obtenidos muestran que con el fin
de lograr el activado coque de las propiedades de su proceso de
activacin requerido debe realizarse a cabo de una manera moderada.
Por un lado, los aumentos de activacin el rea superficial
especfica, lo que mejora su SO2 y Hg adsorcin propiedades. Por otro
lado, sin embargo, ninguna actividad cataltica y mecnicopropiedades
disminuyen. Por lo tanto, se puede concluir que las condiciones de
activacin bien elegidos deben ser un compromiso que permite obtener
el coque activado de propiedades ptimas.AgradecimientosEsta
investigacin fue apoyada por el Proyecto de Investigacin No 3T09B
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