Hoja de Datos – Tecnología de Control de Contaminantes del Aire

A este tipo de incinerador también se le refiere como un oxidador catalítico, o reactor catalítico.
Tipo de Tecnología: Destrucción por oxidación

Contaminantes Aplicables:
Los compuestos orgánicos volátiles (COV) y varios tipos de materia particulada (MP). En tiempos pasados, los incineradores catalíticos no eran recomendables como un dispositivo de control para la MP puesto que la MP, a menos de que fuera removida previo a la incineración, frecuentemente ocultaba el catalizador de manera que los sitios activos del catalizador eran incapaces de ayudar en la oxidación de contaminantes en la corriente de gas (EPA, 1998: Environmental Protection Agency – la Agencia para la Protección del Ambiente en EE. UU.). Como ejemplo se mencionan los gases que contienen cloro, azufre y otros átomos tales como fósforo, bismuto, plomo, arsénico, antimonio, mercurio, óxido férrico, estaño y zinc que pudieran desactivar los catalizadores de metales nobles (EPA, 1991). Sin embargo, recientemente se han perfeccionado catalizadores que pueden tolerar casi cualquier compuesto. La mayoría de estos catalizadores son óxidos sencillos o una mezcla de metales, que con frecuencia está sostenido por un portador mecánicamente fuerte tal como varios tipos de alumina. Los catalizadores tales como cromia/alumina, el óxido de cobalto, y óxido de cobre/óxido de manganeso han sido usados para la oxidación de gases que contienen compuestos clorinados. Los catalizadores basados en platino son activos para la oxidación de COV que contienen azufre, aunque son desactivados rápidamente por la presencia de cloro (EPA, 1996a).

Límites de Emisión Alcanzable/ Reducciones:
La eficiencia de destrucción de COV depende de la composición y concentración de COV, la temperatura de operación, la concentración de oxígeno, las características del catalizador, y la space velocity (velocidad en el espacio). La velocidad en el espacio se define comúnmente como el flujo volumétrico de gas entrando en la cámara de la cama del catalizador, dividido por el volumen de la cama del catalizador. La relación entre la velocidad en el espacio y la eficiencia de destrucción está fuertemente influenciada por la temperatura de operación del catalizador. A medida que aumenta la velocidad en el espacio, disminuye la eficiencia de destrucción de COV, ya a medida que aumenta la temperatura, aumenta la eficiencia de destrucción de COV. Como ejemplo, una unidad catalítica operando a aproximadamente 450°C (840°C) con un volumen del lecho del catalizador de 0.014 a 0.057 metros cúbicos (m3) (0.5 a 2 pies cúbicos (ft3)) por 0.47 metros cúbicos a condiciones estándares por segundo (m3/s) (1,000 standard cubic feet per minute (scfm – pies cúbicos estándar por minuto) de gas de emisión pasando a través del dispositivo puede alcanzar una eficiencia de destrucción de COV del 95 por ciento (EPA, 1992). Se pueden lograr mayores eficiencias de destrucción (98-99 por ciento) pero requieren mayores volúmenes de catalizador y/o temperaturas más altas, y son diseñados generalmente en base a un sitio específico (EPA, 1991). En el Inventario Nacional para 1990 de la EPA, se reportó que los incineradores como grupo, incluyendo a los incineradores catalíticos, eran utilizados como dispositivos de control para MP y que alcanzaban una
eficiencia de control de 25-99% para la materia particulada de 10 micras o menos de diámetro aerodinámico (MP10) en localidades de fuentes de punto (EPA, 1998). La tabla 1 presenta un análisis detallado de los rangos de eficiencia de control de MP10 por industria en donde los incineradores catalíticos han sido reportados (EPA, 1996b). La eficiencia de control de COV reportada para estos dispositivos varió dentro de un rango de 0 a 99.9%, sin embargo, se supone que los reportes de eficiencias más altas (mayores del 99%) son atribuibles a los incineradores térmicos. Estos rangos de eficiencia de control son grandes porque incluyen a las instalaciones que no poseen emisiones de COV y controlan únicamente MP, tanto como a las instalaciones que poseen emisiones bajas de MP y se preocupan ante todo por controlar COV (EPA, 1998).

Tipo de Fuente Aplicable: Punto
Aplicaciones Industriales Típicas:
Los incineradores catalíticos pueden ser utilizados para reducir las emisiones provenientes de una variedad de fuentes estacionarias. Los procesos de evaporación de solventes asociados con las operaciones de recubrimiento de superficies e imprenta son una fuente principal de emisiones de COV, y la incineración catalítica es utilizada ampliamente por muchas industrias en esta categoría. Los incineradores catalíticos
también son utilizados para controlar las emisiones de las siguientes fuentes:

La oxidación catalítica es más adecuada para sistemas con menores volúmenes de escape, cuando hay poca variación en el tipo y concentración de COV, y cuando los venenos catalíticos u otros contaminantes detrimentales como el silicón, el azufre, los hidrocarburos pesados y los particulados no están presentes.

Características de la Corriente de Emisión:

a. Flujo de Aire: Las velocidades típicas del flujo de aíre para los incineradores catalíticos modulares son de 0.33 a 24 metros cúbicos a condiciones estándares por segundo (m3/s) (700 a 50,000 scfm) (EPA, 1996a).

b. Temperatura: Los catalizadores en los incineradores catalíticos causan que la reacción de oxidación ocurra a una temperatura menor de la que se requiere para la ignición térmica. El gas de desecho es calentado por quemadores auxiliares a aproximadamente 320°C a 430°C (600°F a 800°) antes de entrar al lecho catalítico (AWMA, 1992: Air & Waste Management Association – la Asociación para el Manejo de Aíre y Residuos de EE. UU.). La temperatura máxima de escape de diseño del catalizador es típicamente de 540°-675°C (1000° – 1250°F).

c. Carga de Contaminantes: Los incineradores catalíticos pueden ser y han sido utilizados efectivamente a bajas cargas de entrada; hasta por debajo de 1 parte por millón por volumen (ppmv) o menos (EPA, 195). Tal como con los incineradores termales y recuperativos, por consideraciones de seguridad, la concentración máxima de sustancias orgánicas en el gas de desecho debe ser sustancialmente menor del límite inflamable inferior (Límite Explosivo Inferior, o LEI) del compuesto específico que está siendo controlado. Como regla, un factor de seguridad de cuatro (esto es, el 25% del LEI) es usado (EPA, 1991; AWMA, 1992). El gas de desecho puede ser diluido con aíre del ambiente, si fuera necesario, para reducir la concentración.

d. Otras Consideraciones: Las características de la corriente de entrada deben ser evaluadas en detalle, porque la sensibilidad de los incineradores catalíticos a las condiciones del flujo de la corriente de entrada de los COV, lo que puede causar la desactivación del catalizador (EPA, 1992).

AWMA, 1992. Air & Waste Management Association, Air Pollution Engineering Manual. Van Nostrand Reinhold, New York.
Cooper & Alley, 1994. C. D. Cooper and F. C. Alley, Air Pollution Control: A Design Approach, Second Edition, Waveland Press, Inc. IL.
EPA, 1991. U.S. EPA, Office of Research and Development, “Control Technologies for Hazardous Air Pollutants,” EPA/625/6-91/014, Washington, D.C., June.
EPA, 1992. U.S. EPA, Office of Air Quality Planning and Standards, “Control Techniques for Volatile Organic Emissions from Stationary Sources,” EPA-453/R-92-018, Research Triangle Park, NC., December.
EPA, 1995. U.S. EPA, Office of Air Quality Planning and Standards, “Survey of Control Technologies for Low Concentration Organic Vapor Gas Streams,” EPA-456/R-95-003, Research Triangle Park, NC., May.
EPA, 1996a. U.S. EPA, Office of Air Quality Planning and Standards, “OAQPS Control Cost Manual,” Fifth Edition, EPA 453/B-96-001, Research Triangle Park, NC. February.
EPA, 1996b. U.S. EPA, “1990 National Inventory,” Research Triangle Park, NC, January.
EPA, 1998. U.S. EPA, Office of Air Quality Planning and Standards, “Stationary Source Control Techniques Document for Fine Particulate Matter,” EPA-452/R-97-001, Research Triangle Park, NC., October.