ES2540170B1 - Procedure for the treatment of nitrogen oxides from thermal energy storage by molten salts - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el tratamiento de óxidos de nitrógeno procedentes de almacenamiento de energía térmica mediante sales fundidas; que comprende: a) el enfriamiento de una corriente gaseosa procedente de almacenamiento térmico mediante sales fundidas, hasta una temperatura comprendida entre 0 90ºC ; b) el tratamiento de la corriente gaseosa, enfriada previamente, mediante un proceso de foto-oxidación, **IMAGEN-01** obteniendo moléculas radicales OH y ozono; c) transformación de los óxidos de nitrógeno (NO y NO{sub,2}) en ácido nítrico (HNO{sub,3}) mediante la reacción **IMAGEN-02** d) la absorción del ácido nítrico (HNO{sub,3}) en un scrubber y la neutralización del ácido nítrico (HNO{sub,3}) con un producto químico para su transformación en una sal y e) la cristalización de dicha sal para su reutilización.Procedure for the treatment of nitrogen oxides from thermal energy storage by molten salts; comprising: a) the cooling of a gas stream from thermal storage by molten salts, to a temperature between 0-90 ° C; b) the treatment of the gas stream, previously cooled, by a photo-oxidation process, ** IMAGE-01 ** obtaining OH and ozone radical molecules; c) transformation of nitrogen oxides (NO and NO {sub, 2}) into nitric acid (HNO {sub, 3}) by reaction ** IMAGE-02 ** d) absorption of nitric acid (HNO {sub , 3}) in a scrubber and the neutralization of nitric acid (HNO {sub, 3}) with a chemical for its transformation into a salt and e) the crystallization of said salt for reuse.
Description
DESCRIPCIÓN DESCRIPTION
Procedimiento para el tratamiento de óxidos de nitrógeno procedentes de almacenamiento de energía térmica mediante sales fundidas. Procedure for the treatment of nitrogen oxides from thermal energy storage by molten salts.
5 5
Objeto de la invención. Object of the invention.
El objeto de la presente invención es un procedimiento para el tratamiento de óxidos de nitrógeno procedentes de almacenamiento de energía térmica mediante sales fundidas y más concretamente de las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx). 10 The object of the present invention is a process for the treatment of nitrogen oxides from storage of thermal energy by molten salts and more specifically of the emissions of nitrogen oxides (NOx). 10
Campo de aplicación de la invención. Field of application of the invention.
Esta invención es aplicable en el tratamiento de gases (NOx) procedentes de sistemas de almacenamiento de energía térmica; por ejemplo, aunque no de forma limitativa en centrales 15 solares térmicas. This invention is applicable in the treatment of gases (NOx) from thermal energy storage systems; for example, although not limited to 15 solar thermal power plants.
Estado de la técnica. State of the art
Actualmente es conocida la tecnología de sales fundidas para almacenar gran cantidad de energía 20 térmica y aprovecharla posteriormente para la generación de electricidad. Currently, molten salt technology is known to store a large amount of thermal energy and subsequently use it for electricity generation.
En las centrales térmicas solares se concentra la luz del sol en una torre que contiene las sales, pudiendo alcanzar hasta los 800ºC, siendo conducidas estas sales fundidas por tuberías hasta un intercambiador donde se utiliza la energía térmica acumulada por las mismas para generar 25 electricidad. In the solar thermal power plants, sunlight is concentrated in a tower that contains the salts, being able to reach up to 800ºC, these molten salts being conducted by pipes to an exchanger where the thermal energy accumulated by them is used to generate electricity.
Algunas de las sales utilizadas en esta tecnología son el nitrato sódico o el nitrato de potasio y si bien esta tecnología de sales fundidas proporciona importantes ventajas de utilización, presenta algunos inconvenientes como la liberación durante el calentamiento y descomposición en de 30 óxidos de nitrógeno (NOx) en forma de emisiones discontinuas y de concentración variable. Some of the salts used in this technology are sodium nitrate or potassium nitrate and although this technology of molten salts provides important advantages of use, it presents some drawbacks such as the release during heating and decomposition in 30 nitrogen oxides (NOx ) in the form of discontinuous and variable concentration emissions.
Esto hace necesario la utilización de un sistema de tratamiento de dichos gases NOx. This necessitates the use of a NOx gas treatment system.
Una técnica conocida para el tratamiento de estos gases NOx es la tecnología de reducción 35 catalítica selectiva (SCR) que reduce las emisiones de óxido de nitrógeno (NOx) mediante el uso de un catalizador. A known technique for the treatment of these NOx gases is the selective catalytic reduction (SCR) technology that reduces nitrogen oxide (NOx) emissions through the use of a catalyst.
Esta tecnología (SCR) se aplica normalmente en procesos de combustión ofreciendo una reducción de hasta un 95% de NOx. 40 This technology (SCR) is normally applied in combustion processes offering a reduction of up to 95% NOx. 40
Otra técnica conocida para el tratamiento de los óxidos de nitrógeno es el lavado de gases que resulta efectivo en el caso del dióxido de nitrógeno (NO2) que es soluble en agua, pero no en el caso del monóxido de nitrógeno (NO) que no es soluble en agua y proporciona un bajo rendimiento. 45 Another known technique for the treatment of nitrogen oxides is the washing of gases that is effective in the case of nitrogen dioxide (NO2) that is soluble in water, but not in the case of nitrogen monoxide (NO) which is not Water soluble and provides low performance. Four. Five
En el documento EP 2307813, con prioridad del documento US 8318084 se describe un método y un dispositivo para la limpieza de la contaminación del aire basado en un proceso de foto-oxidación consistente en acelerar los mecanismos de auto limpieza de la atmósfera, es decir una combinación ajustada de gases atmosféricos, vapor de agua, ozono y luz ultravioleta. 50 In EP 2307813, with priority of US 8318084, a method and a device for cleaning air pollution based on a photo-oxidation process consisting of accelerating the self-cleaning mechanisms of the atmosphere, ie a tight combination of atmospheric gases, water vapor, ozone and ultraviolet light. fifty
El solicitante de la presente invención desconoce la existencia de antecedentes que permitan realizar una recuperación de productos residuales procedentes de almacenamiento térmico mediante sales con las características propias de la presente invención. The applicant of the present invention is unaware of the existence of a background that allows the recovery of residual products from thermal storage by salts with the characteristics of the present invention.
Descripción de la invención 5 Description of the invention 5
El procedimiento para el tratamiento de óxidos de nitrógeno procedentes de almacenamiento de energía térmica mediante sales fundidas, objeto de esta invención, presenta unas características orientadas a permitir un elevado rendimiento en la eliminación de NOx, de hasta el 99, 999% y su transformación en un producto de valor que se puede reutilizar en forma de sales en los tanques 10 del almacenamiento de energía térmica. The process for the treatment of nitrogen oxides from storage of thermal energy by means of molten salts, object of this invention, has characteristics oriented to allow a high yield in the elimination of NOx, up to 99.999% and its transformation into a valuable product that can be reused in the form of salts in the tanks 10 of the thermal energy storage.
Este procedimiento, comprende las fases siguientes: This procedure includes the following phases:
a) el enfriamiento de la corriente gaseosa procedente de los tanques del almacenamiento térmico 15 mediante sales fundidas, desde una temperatura de 200 - 800ºC. hasta una temperatura comprendida entre 0 - 90 ºC. y a) the cooling of the gas stream from the thermal storage tanks 15 by molten salts, from a temperature of 200-800 ° C. up to a temperature between 0 - 90 ° C. Y
b) el tratamiento de la corriente gaseosa, enfriada previamente, mediante un proceso de foto-oxidación, obteniendo moléculas radicales OH y ozono extremadamente reactivas hacia el 20 monóxido de nitrógeno (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2). b) the treatment of the gas stream, previously cooled, by a photo-oxidation process, obtaining extremely reactive OH and ozone radical molecules towards nitrogen monoxide (NO) and nitrogen dioxide (NO2).
c) la transformación de los óxidos de nitrógeno (NO y NO2) en ácido nítrico (HNO3) mediante la reacción de los radicales OH con dióxido de nitrógeno NO2, NO2 + OH HNO3;. c) the transformation of nitrogen oxides (NO and NO2) into nitric acid (HNO3) by the reaction of OH radicals with nitrogen dioxide NO2, NO2 + OH HNO3 ;.
25 25
d) la absorción del ácido nítrico mediante el lavado de los gases (scrubber) y la neutralización del ácido nítrico (HNO3) en una solución de agua y un producto químico, transformándolo en una sal; y d) the absorption of nitric acid by scrubbing the gases (scrubber) and neutralization of nitric acid (HNO3) in a solution of water and a chemical, transforming it into a salt; Y
e) la cristalización y reutilización de dicha sal en el propio sistema de almacenamiento de energía 30 térmica. e) crystallization and reuse of said salt in the thermal energy storage system itself.
En la fase b) hay una gran reactividad del ozono O3 hacia el óxido de nitrógeno NO: NO + O3 NO2 + O2; y se cataliza la reacción entre del ozono O3 con agua H2O mediante lámparas de UV para crear radicales OH: O3 + H2O 2 OH + O2. 35 In phase b) there is a great reactivity of ozone O3 towards nitrogen oxide NO: NO + O3 NO2 + O2; and the reaction between O3 ozone is catalyzed with H2O water by UV lamps to create OH: O3 + H2O radicals 2 OH + O2. 35
En la fase c) hay que considerar también las siguientes reacciones secundarias que se puede producir: In phase c) the following side reactions that may occur must also be considered:
NO + OH HNO2 40 NO + OH HNO2 40
3NO2 + H2O 2 HNO3 + NO 3NO2 + H2O 2 HNO3 + NO
O3 + NO2 O2 + NO3 O3 + NO2 O2 + NO3
Sin embargo, estas reacciones secundarais son mucho más lentas que las reacciones principales mencionadas y no son relevantes en el proceso final. 45 However, these secondary reactions are much slower than the main reactions mentioned and are not relevant in the final process. Four. Five
En un ejemplo de realización concreto la neutralización del ácido nítrico (HNO3) se realiza con hidróxido de sodio (NaOH), o con hidróxido de potasio (KOH), obteniendo respectivamente nitrato de sodio (NaNO3), o nitrato de potasio (KNO3), que son sales reutilizables en el propio sistema de almacenaje de energía térmica mediante la tecnología de sales fundidas, o en otras 50 In a specific embodiment, the neutralization of nitric acid (HNO3) is carried out with sodium hydroxide (NaOH), or with potassium hydroxide (KOH), respectively obtaining sodium nitrate (NaNO3), or potassium nitrate (KNO3), which are reusable salts in the thermal energy storage system itself using molten salt technology, or in other 50
aplicaciones. Applications.
Descripción de las figuras. Description of the figures.
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión 5 de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de figuras en el que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: To complement the description that is being made and in order to facilitate the understanding 5 of the features of the invention, a set of figures is attached to the present specification in which, as an illustration and not limitation, the following has been represented :
- La figura 1 muestra un diagrama con las diferentes fases o etapas del procedimiento para el tratamiento de óxidos de nitrógeno procedentes de las emisiones gaseosas de los tanques de 10 almacenamiento de energía térmica mediante sales fundidas. - Figure 1 shows a diagram with the different phases or stages of the process for the treatment of nitrogen oxides from the gaseous emissions of the thermal energy storage tanks by molten salts.
Realización preferida de la invención. Preferred embodiment of the invention.
En la figura 1 se han representado esquemáticamente las fases del procedimiento descrito 15 anteriormente, incluyendo: The steps of the procedure described above have been schematically represented in Figure 1, including:
a) el enfriamiento de la corriente gaseosa de los tanques del almacenamiento térmico mediante sales fundidas a) the cooling of the gas stream of the thermal storage tanks by molten salts
20 twenty
b) el tratamiento de la corriente gaseosa mediante un proceso de foto-oxidación en el que se obtienen la moléculas radicales OH y ozono; b) the treatment of the gas stream by a photo-oxidation process in which the radical OH and ozone molecules are obtained;
c) la transformación de los óxidos de nitrógeno (NO y NO2) en ácido nítrico (HNO3) mediante la reacción NO2 + OH HNO3, 25 c) the transformation of nitrogen oxides (NO and NO2) into nitric acid (HNO3) by the reaction NO2 + OH HNO3, 25
d) la absorción del ácido nítrico (HNO3) en un scrubber y la neutralización del ácido nítrico (HNO3) con un producto químico para su transformación en una sal y, d) the absorption of nitric acid (HNO3) in a scrubber and the neutralization of nitric acid (HNO3) with a chemical for its transformation into a salt and,
e) la cristalización de dicha sal para su reutilización. 30 e) crystallization of said salt for reuse. 30
Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la invención, se hace constar a los efectos oportunos que en la misma se pueden introducir los cambios que se consideren oportunos, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenciales de la invención que se reivindican a continuación. 35 Once the nature of the invention has been sufficiently described, it is stated for the appropriate purposes that changes may be introduced therein, provided that this does not imply an alteration of the essential features of the invention claimed in continuation. 35
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