Desulfurización con amoníaco para gases de combustión industriales: desde la eliminación de SO₂ hasta la recuperación de azufre como recurso

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El control industrial de SO₂ está cambiando

Durante muchos años, la desulfurización industrial se consideró principalmente un proceso de protección ambiental al final de la tubería.

El objetivo era sencillo: eliminar el dióxido de azufre de los gases de escape antes de que llegaran a la chimenea.

Ese objetivo sigue siendo importante, pero muchas empresas industriales ahora analizan el balance total de materiales del proceso. Si un contaminante puede convertirse en un producto útil, el sistema ambiental podría generar valor económico adicional.

Aquí es donde la desulfurización con amoníaco resulta especialmente interesante.

En lugar de utilizar piedra caliza como absorbente principal, se emplea amoníaco para capturar el dióxido de azufre. El azufre absorbido puede transformarse posteriormente en sulfato de amonio.

Por lo tanto, para instalaciones industriales adecuadas, este proceso puede combinar el control de las emisiones de SO₂ con la recuperación de azufre y nitrógeno.

MirShine Environmental Group ofrece soluciones de desulfurización basadas en amoníaco diseñadas según las condiciones reales de los procesos de sus clientes industriales.

Principio básico de la desulfurización con amoníaco

El amoníaco tiene una fuerte capacidad para reaccionar con compuestos ácidos de azufre.

Cuando el dióxido de azufre entra en el absorbedor, entra en contacto con un líquido que contiene amoníaco.

El SO₂ se absorbe en la fase líquida y reacciona con el amoníaco, formando sulfito amónico y bisulfito amónico.

Estos compuestos pueden oxidarse posteriormente para producir sulfato amónico.

El proceso simplificado puede entenderse como:

SO₂ → absorción → sulfito/bisulfito amónico → oxidación → sulfato amónico

El proceso puede ajustarse según la forma deseada del producto y las condiciones de la planta.

Por qué el amoníaco es un reactivo interesante para la desulfurización

La elección del reactivo afecta directamente tanto al proceso como a la economía de un sistema FGD.

La piedra caliza es económica y ampliamente disponible, lo que explica, en parte, por qué el sistema FGD de piedra caliza-y yeso se ha vuelto común en aplicaciones a gran escala.

El amoníaco tiene una ventaja distinta.

Puede participar directamente en la formación de sulfato de amonio, un material comercialmente útil.

Esto significa que el azufre eliminado de los gases de escape no necesariamente debe tratarse únicamente como residuo.

En plantas donde el amoníaco está fácilmente disponible y el sulfato de amonio tiene valor, esto puede modificar la viabilidad económica del proceso de desulfuración.

Aplicaciones en la industria siderúrgica

La producción de acero incluye varios procesos en los que las emisiones de dióxido de azufre pueden convertirse en una preocupación ambiental.

Según la ruta de producción y las características del combustible o de las materias primas, el SO₂ puede generarse durante la sinterización, el calentamiento y otras operaciones relacionadas con la combustión.

Un sistema de desulfuración basado en amoníaco puede evaluarse para estas aplicaciones cuando las condiciones del gas sean compatibles con el proceso.

Una ventaja es que el sistema potencialmente puede integrarse con otras tecnologías ambientales.

Por ejemplo, una planta siderúrgica puede requerir:

• Desulfuración

• Desnitrificación

• Eliminación de polvo

• Refrigeración por gas

• Recuperación de calor residual

Un diseño coordinado puede ayudar a evitar tratar cada sistema de control de la contaminación como una instalación completamente independiente.

Aplicaciones en instalaciones químicas y petroquímicas

Las plantas químicas y petroquímicas pueden tener corrientes de gas relativamente complejas.

Algunas instalaciones ya cuentan con infraestructura relacionada con amoníaco, lo que podría simplificar la integración de un sistema de desulfuración de gases de combustión (FGD) basado en amoníaco.

Sin embargo, debe evaluarse cuidadosamente la presencia de otros gases y contaminantes.

Antes de seleccionar un proceso de desulfurización con amoníaco, los ingenieros deben revisar:

• Concentración de SO₂

• Caudal de gases de combustión

• Temperatura

• Humectación

• Polvo

• Cloruros

• Otros componentes ácidos

El objetivo es diseñar el proceso de absorción y el tratamiento posterior en función de la composición real del gas, y no suponiendo una composición estándar.

Aplicaciones en Generación de Energía

La generación de energía sigue siendo una de las aplicaciones industriales más importantes para la desulfurización de gases de combustión.

Donde se utilizan combustibles que contienen azufre, la eliminación de SO₂ es una parte esencial del sistema de control de emisiones.

La desulfurización de gases de combustión con amoníaco puede considerarse cuando la planta cuenta con:

• Un suministro fiable de amoníaco

• Condiciones adecuadas de los gases de combustión

• Demanda de sulfato amónico

• Infraestructura apropiada para el manejo del producto

La evaluación económica es especialmente importante, ya que los precios del amoníaco y el valor de los fertilizantes pueden variar con el tiempo.

La recuperación de recursos cambia la forma en que se evalúa la desulfurización de gases de combustión

Un proyecto ambiental convencional suele evaluarse mediante la inversión de capital y los costos operativos.

Para la desulfurización con amoníaco, el cálculo puede ser más amplio.

El proyecto podría incluir:

Consumo de amoníaco + consumo energético + costo de mantenimiento

pero potencialmente también:

Valor de la producción de sulfato de amonio

Esto no significa que cada proyecto de DGF con amoníaco sea automáticamente más económico que una DGF con piedra caliza.

El resultado final depende de las condiciones locales.

Por ejemplo, el costo del amoníaco puede ser elevado en un lugar, mientras que el sulfato de amonio tiene una fuerte demanda local. En otro lugar, la piedra caliza puede ser económica y el yeso ya puede tener un mercado consolidado.

Por lo tanto, es fundamental realizar un estudio de viabilidad específico para el sitio.

El control del proceso es fundamental

El funcionamiento estable requiere más que simplemente añadir amoníaco al gas de chimenea.

El proceso de absorción debe mantener condiciones operativas adecuadas.

Los parámetros importantes incluyen:

• Relación líquido/gas

• Concentración de amoníaco

• pH de las células

• Condiciones de oxidación

• Temperatura del gas

• Velocidad de flujo de gas

Si estos parámetros no se controlan adecuadamente, la utilización del reactivo puede disminuir y la calidad del producto puede volverse inestable.

Esto es especialmente importante cuando el sulfato de amonio está destinado a uso comercial.

Fuga de amoníaco y optimización del proceso

Uno de los aspectos que debe controlarse cuidadosamente en los procesos basados en amoníaco es el exceso de amoníaco.

Si se suministra amoníaco muy por encima de la cantidad requerida para la reacción, el sistema puede experimentar un mayor consumo de amoníaco y, potencialmente, una mayor fuga de amoníaco.

Un buen diseño de proceso busca lograr una eliminación suficiente de SO₂ sin sobrealimentar innecesariamente con amoníaco.

Esto requiere mediciones fiables, una lógica de control adecuada y un buen contacto gas-líquido.

Tratamiento integrado de gases de combustión

Las instalaciones industriales modernas rara vez deben controlar un solo contaminante.

Una planta típica puede necesitar abordar:

• NOX

• SO₂

• Polvo

• COV

• Gases ácidos

El portafolio tecnológico ambiental de MirShine incluye desulfurización, desnitrificación, eliminación de partículas, tratamiento de COV y sistemas relacionados.

Esto permite considerar conjuntamente distintos procesos cuando un proyecto exige un tratamiento integral de gases de combustión.

Por ejemplo, una instalación industrial puede combinar un sistema de desulfurización con base de amoníaco (FGD) con una tecnología SCR para la desnitrificación.

La configuración final depende de la secuencia de los procesos y de las condiciones reales de los gases de combustión.

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El absorbedor en sí es solo una parte de un sistema de desulfuración.

El sistema completo puede incluir:

• Equipos de absorción

• Bombas de circulación

• Suministro de amoníaco

• Oxidación

• Recuperación del producto

• Instrumentación

• Sistema de Control

• Conductos

• Equipo de apoyo

Un proveedor con mayor experiencia en ingeniería puede evaluar la relación entre estos sistemas.

MirShine ofrece soluciones de diseño de ingeniería y equipos para el tratamiento industrial de gases de chimenea, con énfasis en sistemas personalizados en lugar de paquetes estándar.

Conclusión

La desulfuración con amoníaco constituye un enfoque alternativo para el control industrial de SO₂.

Su característica principal es la posibilidad de recuperar azufre en forma de sulfato de amonio, en lugar de generar únicamente una corriente de residuos.

Para plantas con suministro adecuado de amoníaco, condiciones gaseosas apropiadas y un mercado para el sulfato de amonio, esta tecnología puede ofrecer una combinación interesante de protección ambiental y recuperación de recursos.

MirShine Environmental Group desarrolla soluciones personalizadas de desulfuración basadas en amoníaco para clientes industriales y puede integrar la desulfurización con otras tecnologías de tratamiento de gases de combustión cuando sea necesario.

Preguntas frecuentes

¿Cómo elimina el amoníaco el SO₂?

El amoníaco reacciona con el dióxido de azufre absorbido para formar sulfito de amonio y bisulfito de amonio. Estos compuestos pueden oxidarse posteriormente para producir sulfato de amonio.

¿Cuál es la ventaja de la desulfuración con amoníaco?

La principal ventaja es que el azufre eliminado de los gases de combustión puede recuperarse potencialmente como sulfato de amonio, en lugar de gestionarse únicamente como residuo.

¿Es adecuada la FGD con amoníaco para plantas siderúrgicas?

Puede ser adecuada para ciertos procesos de producción de acero, dependiendo de la concentración de SO₂, el caudal gaseoso, la temperatura, el contenido de polvo y otras características del gas.

¿Para qué se utiliza el sulfato de amonio?

El sulfato de amonio se utiliza comúnmente como fertilizante que aporta nitrógeno y azufre, siempre que el producto cumpla los requisitos de calidad aplicables.

¿Es la desulfurización con amoníaco (FGD) mejor que la desulfurización con piedra caliza (FGD)?

Ninguna de las dos tecnologías es universalmente superior. La opción adecuada depende del precio de los reactivos, del valor del producto obtenido, de las condiciones del gas, de la infraestructura de la planta y de los requisitos ambientales.

¿Se pueden combinar la desulfurización con amoníaco (FGD) y la reducción catalítica selectiva (SCR)?

Sí. La FGD basada en amoníaco y la desnitrogenación mediante SCR pueden integrarse en un sistema integral de tratamiento de gases de combustión industriales.

¿Qué información se requiere para una propuesta de FGD con amoníaco?

La información habitual incluye el caudal de gas, la concentración de SO₂, la temperatura del gas, la concentración de partículas, la humedad, el nivel de emisiones de salida requerido, las horas de funcionamiento y la distribución disponible en la planta.

¿Fabrica MirShine equipos FGD?

MirShine ofrece soluciones de ingeniería ambiental y equipos para el tratamiento de gases de combustión industriales, incluidos sistemas personalizados de desulfurización.