Procedimiento de eliminación y recuperación de óxidos de nitrógeno en plantas de ácido nítrico

Resumen

En esta Tesis se propone un nuevo proceso de eliminación y recuperación de gases nitrosos procedentes de gases efluentes de plantas de ácido nítrico mediante absorción con ácido sulfúrico en circuito cerrado. Mediante los datos obtenidos en plantas piloto, se estudia teóricamente la absorción y desorción de los óxidos de nitrógeno en el medio sulfúrico con especial énfasis en la absorción, mediante aplicación de la teoría de la transferencia de materia con reacción química. Se determinan los parámetros fundamentales que definen el fenómeno y se obtiene el modelo matemático que mejor ajusta los resultados. Asimismo, se define el proceso final con balances de materia y energía, geometría y diseño de los equipos necesarios. Se realiza una estimación de la inversión de la planta final así como de los costes operativos en su aplicación a la situación real de una planta industrial. Se presentan los datos obtenidos de dos plantas piloto, la primera para 150 Nm3/h de gas de proceso de entrada con un contenido de hasta 4.000 ppm NOx y la segunda para 1.500 Nm3/h. Los resultados se representan gráficamente y se utiliza el ajuste estadístico por mínimos cuadrados para la obtención de los parámetros fisicoquímicos relevantes comparándolos con estimaciones o valores similares de la bibliografía. El modelo matemático obtenido permite el diseño de un diagrama de flujo de aplicación a una planta industrial de 45.000 Nm3/h así como las características geométricas principales de los equipos que definen el proceso. Se presentan los resultados de la evaluación de los materiales metálicos adecuados a estos sistemas en función de los datos recogidos de probetas de corrosión en las plantas piloto. Finalmente se realiza una estimación del coste de la inversión de la planta en base a ofertas recibidas de suministradores de bienes de equipo y se evalúa el coste operativo del proceso en base a los consumos específicos y costes típicos de materias primas y servicios, permitiendo discutir la economía del proceso. Como resumen se puede decir que la aportación innovadora y original de este proceso químico objeto de tesis doctoral estriba en conseguir: a) Un nuevo procedimiento anticontaminante no realizado industrialmente hasta ahora que permite resolver un viejo problema pendiente de la tecnología química: la descontaminación de las plantas de ácido nítrico a un coste prácticamente nulo ya que el coste de operación es en la práctica igual o inferior al del ácido nítrico equivalente recuperado, cumpliendo con la legislación de niveles de emisión de gas de chimenea. b) Una nueva vía de ataque para reducir la emisión de óxidos de nitrógeno en centrales térmicas y otros procesos de combustión mediante adaptación de este procedimiento para absorber adicionalmente todo o parte del anhídrido sulfuroso, produciendo como subproductos ácido nítrico y ácido sulfúrico.