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REDUCCIÓN CATALÍTICA SELECTIVA (SCR)

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by

lenin guaraca

on 23 June 2014

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Transcript of REDUCCIÓN CATALÍTICA SELECTIVA (SCR)

Desventajas:
Costos de capitales y de operación significativamente altos.
Se requieren grandes cantidades de reactor y catalizador
Puede requerir limpieza del equipo corriente abajo.
Límites de Emisión Alcanzables/Reducción:
La SCR es capaz de eficiencias de reducción de NOx en el rango de 70% al 90%. Reducciones mayores son factibles, pero generalmente no son efectivas en costo.

Reducción Catalítica No Selectiva
En la reducción catalítica no selectiva de NOx se emplean CO e H2 como reductores y como catalizadores se utilizan (Pt, Pd, Rh, Ru), pero los agentes reductores no son selectivos, por lo que la conversión de NO en presencia de aire es baja y se obtiene N2O, es por ello que sus aplicaciones son muy limitadas.

Aplicaciones Industriales Típicas:
calderas generadoras de electricidad, calderas industriales, calentadores de proceso, turbinas de gas y motores reciprocantes de combustión interna. Además, la SCR ha sido también aplicada a plantas de ácido nítrico.
Ventajas:
Reducciones más altas de NOx.
Es aplicable a fuentes con bajas concentraciones de NOx
Las reacciones ocurren dentro de un rango de temperatura más bajo y más amplio.
No requiere modificaciones a la unidad de combustión

Reducción Catalítica de Óxidos de Nitrógeno
Reducción Catalítica Selectiva (SCR)
GRACIAS
Montaje del catalizador
Modo de empleo
El amoníaco en forma de hidróxido amónico líquido, es vaporizado, diluido con aire e inyectado directamente en la corriente de gases a tratar a través de un distribuidor. Los factores que influyen en la reducción son:
Temperatura del gas de combustión
Relación amoniaco - NOx
Concentración de NOx a la entrada de la reducción catalítica selectiva
Ubicación del sistema dentro del proceso
Gasto volumétrico
Condición del catalizador
Montaje del catalizador
El sistema de gases sucios (High Dust): El reactor se dispone delante del precalentador de aire y funciona directamente con los humos de salida del quemador que llegan a alta temperatura y con una elevada concentración de partículas (figura 2). Este sistema es el más empleando en las calderas con combustibles fósiles;
El sistema con baja carga de polvo (Low Dust): El reactor se dispone entre un filtro electrostático para gases y el precalentador de aire, eliminando previamente la mayor parte de las partículas;
El sistema de gas limpio (Tail End): El reactor se instala como último elemento en la línea de purificación de los humos.

Principio de funcionamiento
El proceso de SCR se basa en la reducción química de la molécula de NOx, empleando un catalizador con sitios activados para incrementar la velocidad de la reacción de reducción.
Un agente reductor (reactivo), es inyectado en forma controlada dentro del gas de post-combustión.
El reactivo reacciona selectivamente con el gas de combustión NOx (óxidos de nitrógeno) dentro de un rango específico de temperatura (200ºC y 500ºC) y en la presencia del catalizador y oxígeno para reducir al NOx en nitrógeno molecular (N2) y vapor de agua (H2O).
Esquema del proceso
Los procesos catalíticos se basan en la descomposición o reducción de NOx con el uso de un catalizador. Esta última puede ser selectiva o no selectiva según el reductor reaccione selectivamente con los NOx o lo haga con todos los compuestos susceptibles de ser reducidos.
Fundamentos Teóricos
El 95% de las emisiones de NOx en sistemas de combustión corresponden a NO. Desde el punto de vista termodinámico, este compuesto es inestable:
NO ↔ 1/2N2 + 1/2O2 (ΔGº = -86 KJ*mol-1)
Sin embargo, a pesar de esta inestabilidad termodinámica, la energía de activación para la descomposición homogénea del NO es alta (aprox. 335 kJ. mol-1). Por lo tanto, se necesita un catalizador para bajar esta energía de activación y facilitar su descomposición. Los sistemas más activos para la descomposición de NO son inhibidos por el oxígeno. Para remover el oxígeno superficial se requieren altas temperaturas de reacción y/o gases reductores. Por estas razones, se ha encontrado más viable la reducción catalítica selectiva con agentes reductores.

Reducción catalítica selectiva con amoniaco, (RCS-NH3)
El amoníaco o en algunos casos la urea, reaccionan selectivamente para reducir los NOx, según las siguientes ecuaciones:
6NO + 4NH3 ↔ 5N2 + 6H2O
4NO + 4 NH3 + O2 ↔ 4N2 + 6H2O
4NO + 4 NH3 + 3O2 ↔ 4N2O + 6H2O
2NO2 + 4 NH3 + O2 ↔ 3N2 + 6H2O
Sin embargo, la eficiencia del proceso no es muy elevada. Ésta puede aumentarse utilizando un catalizador que catalice la reducción del NOx con el NH3. De esta manera se elimina entre el 60% y el 85% del NOx utilizando entre 0.6 y 0.9 mol de NH3 por 1 mol de NOx.
No obstante, se debe tener cuidado con los escapes de NH3 y la presencia de SO2, ya que pueden formar sales corrosivas en las superficies de los intercambiadores de calor, reduciendo de esta manera la eficiencia de estos equipos.
El catalizador más utilizado en aplicaciones a gran escala es una combinación de V2O5 y TiO2 soportados en un monolito promovido en ocasiones con WO3 o MoO3.
Estructura básica del sistema

Estructura del módulo
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