Ingeniería Química: Contaminación Atmosférica

Podcast

Play an AI-generated podcast conversation about this lesson

Questions and Answers

¿Qué indica un factor lambda (λ) mayor que 1 en una mezcla de aire y combustible?

La mezcla es pobre en combustible o rica en aire. (correct)

La mezcla es estequiométrica.

La mezcla tiene un aporte mínimo de gas.

La mezcla es rica en combustible.

¿Cómo se define la razón de mezcla en procesos de oxidación?

El número de moles de combustible dividido por la masa de aire.

La cantidad total de gases producidos durante la combustión.

La masa de aire dividida por la masa de combustible. (correct)

El cociente entre la masa de combustible y la razón estequiométrica.

¿Qué sucede con los gases generados al variar las relaciones de aire y combustible?

Se generan exclusivamente CO2 independientemente de la mezcla.

No se ven afectados por la relación de mezcla.

Dependen en gran medida de la relación de mezcla o razón de mezcla. (correct)

Son siempre inertes y no impactan en la combustión.

¿Qué términos son intercambiables cuando se habla de la razón de mezcla y la cantidad de aire y combustible?

La masa de aire y el número de moles de aire. Signup and view all the answers

¿Qué medida se necesita para garantizar una correcta combustión en procesos de oxidación?

Un aporte mínimo de gas conforme a la relación estequiométrica. Signup and view all the answers

¿Cuál es una de las ventajas de la oxidación de contaminantes gaseosos?

Elimina contaminantes independientemente de sus propiedades químicas. Signup and view all the answers

¿Cuál es un ejemplo de un proceso de oxidación mencionado?

C6H6 + 15/2 O2 → 6CO2 + 3H2O Signup and view all the answers

¿Cuál es una desventaja de los procesos de oxidación para la eliminación de gases?

Puede generar contaminantes no deseados. Signup and view all the answers

¿Para qué tipo de gases se utiliza típicamente la oxidación?

Gases residuales altamente combustibles. Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la oxidación de contaminantes gaseosos es incorrecta?

Es un proceso poco adaptable a cambios en el flujo. Signup and view all the answers

¿Qué compuesto se forma cuando el CO se oxida?

CO2 Signup and view all the answers

La oxidación de H2S resulta en la formación de qué compuesto?

SO2 Signup and view all the answers

¿Qué implica la adición de combustible adicional en el proceso de oxidación?

Permite un control del coste relacionado con la temperatura. Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe mejor el tiempo de residencia en la combustión?

Se ve afectado por la geometría de la cámara de combustión. Signup and view all the answers

¿Qué factor es crucial para asegurar una buena combustión?

Una mezcla adecuada de oxígeno y combustible. Signup and view all the answers

¿Qué se puede inferir sobre la constante cinética (k) en la reacción de combustión?

Permite calcular la velocidad de la reacción. Signup and view all the answers

¿Qué representa la ecuación Ln(Cf/Ci) = -k·t?

La relación entre la concentración de contaminantes y el tiempo. Signup and view all the answers

¿Qué sucede si la mezcla combustible no alcanza la temperatura de ignición?

Se produce una combustión incompleta. Signup and view all the answers

La turbulencia en la cámara de combustión es importante porque:

Facilita la mezcla de reactantes. Signup and view all the answers

¿Cómo afecta la temperatura al proceso de combustión?

Debe ser controlada para asegurar la eliminación de contaminantes. Signup and view all the answers

Para asegurar la eliminación efectiva de sustancias nocivas, es necesario:

Un tiempo mínimo a la temperatura de operación. Signup and view all the answers

¿Qué define el DRE en un proceso de incineración?

La eficacia de un incinerador en la eliminación de contaminantes gaseosos. Signup and view all the answers

¿Cuál es el LEL?

La concentración mínima de vapores inflamables en aire que permite una mezcla explosiva. Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta respecto a los contaminantes olorosos?

Los mercaptanos son un tipo de contaminante oloroso presente en altas concentraciones. Signup and view all the answers

¿Qué representa Win en la fórmula del DRE?

La velocidad de alimentación másica del contaminante en el incinerador. Signup and view all the answers

¿Cuál es un propósito clave de los procesos de oxidación en la eliminación de contaminantes?

Descomponer contaminantes en compuestos menos nocivos. Signup and view all the answers

¿Qué relación tiene el LEL con la seguridad en ambientes industriales?

Conocer el LEL ayuda a prevenir explosiones al controlar la concentración de vapores. Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes concentraciones de vapores en aire representa un riesgo de explosión, asociado al LEL?

Justo el 25% del LEL. Signup and view all the answers

En un proceso de oxidación, ¿qué indica Wout?

La velocidad de emisión másica de contaminantes en la salida. Signup and view all the answers

¿Por qué son importantes los procesos de control y tratamiento de la contaminación atmosférica?

Protegen la salud pública y el medio ambiente. Signup and view all the answers

¿Qué representa el LEL en un contexto de explosividad?

Es la concentración mínima de gases o vapores inflamables en aire. Signup and view all the answers

¿Cuál es la función principal del UEL?

Establecer la concentración máxima de gases inflamables en aire por encima de la cual no hay explosividad. Signup and view all the answers

¿Qué temperatura se considera alta en un proceso de oxidación térmica?

700-1000ºC Signup and view all the answers

En la ecuación del UELMix, ¿qué representa 'yi'?

La fractura molar o volumétrica de cada componente en la mezcla. Signup and view all the answers

¿Cuál es el resultado de elevar un contaminante a altas temperaturas en presencia de oxígeno?

Combustión del contaminante. Signup and view all the answers

¿Qué componente de la ecuación UEL representa la suma de los límites superiores individuales?

UELMix Signup and view all the answers

¿Por qué es importante conocer el LEL y UEL de una mezcla?

Para determinar si una mezcla es peligrosa o no en condición de explosividad. Signup and view all the answers

En un proceso de eliminación de contaminantes, ¿qué función cumple la temperatura alta?

Facilita la combustión del contaminante. Signup and view all the answers

¿Qué requiere un contaminante para entrar en combustión según el proceso descrito?

Concentración adecuada de oxígeno. Signup and view all the answers

En el contexto de eliminación de gases, ¿qué proceso se describe como oxidación?

La combustión de contaminantes en presencia de oxígeno. Signup and view all the answers

Study Notes

Control y Tratamiento de la Contaminación Atmosférica

Curso de 4º Grado en Ingeniería Química Industrial
Tema 6: Diseño y Operación de Sistemas de Depuración de Gases (II): Procesos de Oxidación
Profesora: Yolanda Fernández Nava

Contenido

Eliminación de contaminantes mediante procesos de oxidación:
- Límite inferior y superior de explosividad (LEL y UEL)
- Eficiencia de la destrucción (DRE)
- Oxidación térmica y catalítica de contaminantes
Oxidación térmica de contaminantes:
- Factores que afectan al proceso de combustión
- Diseño y operación de sistemas de oxidación térmica
  - Incineradores por llama directa (Antorchas)
  - Cámaras de combustión
Diseño y operación de sistemas de oxidación catalítica:
- Selección y tipos de catalizadores
- Parámetros de diseño

Eliminación de Contaminantes mediante Procesos de Oxidación

Se trata de oxidar los compuestos contaminantes a otros menos perjudiciales.
Ejemplos: CO + 1/2O2 → CO2; C6H6+15/2 O2→6CO2+ 3H2O; H2S + 3/2 O2→SO2+ H2O
Ventajas: Eliminación de contaminantes orgánicos sin residuos significativos, buena adaptación a cambios en el flujo de gases.
Desventajas: Costo de inversión y operación altos, formación de contaminantes no deseados, riesgo de explosión,

Oxidación Térmica de Contaminantes

Factores que afectan el proceso de combustión:
- Temperatura: Es fundamental para la transformación de contaminantes. A altas temperaturas los compuestos se transforman en más inocuos.
- Tiempo de residencia: Tiempo mínimo a la temperatura de operación para asegurar la eliminación total de contaminantes.
- Turbulencia: Necesaria para una buena mezcla entre el oxígeno y el combustible.
- Oxígeno: se necesita un mínimo para una correcta combustión, la relación aire-combustible (λ) es crucial (λ>1 mezcla pobre en combustible, λ<1 mezcla rica en combustible).

Conversión Térmica de Contaminantes: Antorchas

Los gases residuales se queman directamente.
Se utilizan para gases residuales con alto poder calorífico.
Aseguran una eficacia de eliminación mayor al 98%.
Importante conocer los límites explosivos y la inflamabilidad de los gases.
Temperatura muy alta (~1300 °C), puede formar óxidos de nitrógeno.
Condiciones de operación: Seguridad en el encendido, flexibilidad de operación, mínima cantidad de humos, mínimo ruido,
Requerimientos: suplementario de fuel si el contenido energético es menor a 300 BTU/scf (2670 kcal/m³), suministro de vapor para lograr la oxidación eficiente, velocidad del gas de salida de la antorcha (0.03 ft/s <U <Umax).

Conversión Térmica de Contaminantes: Cámaras de Combustión

Funcionamiento: Los gases residuales se precalientan y luego se llevan a una cámara de combustión para ser quemados con aporte de combustible adicional y oxígeno.
Parámetros: Temperatura de reacción, tiempo de residencia, turbulencia, concentración de contaminantes, concentración de oxígeno.

Oxidación Catalítica de Contaminantes

Utilización de un catalizador para acelerar la oxidación.
Ventajas: Temperaturas más bajas (~ 400-500°C), tiempos de residencia menores, minimiza la formación de NOx.
Desventajas: Costo del catalizador, no se pueden utilizar en presencia de partículas.
Propiedades del catalizador: Alta relación superficie/volumen, estable térmicamente, resistente al envenenamiento, alta resistencia mecánica.
Sistemas de Oxidación Catalítica: Operan con reactores tubulares, con lecho fijo y flujo continuo. Velocidad de paso del gas entre 5000 a 30000 volúmenes/hora, pueden o no tener recuperador de calor.
Requerimientos: Temperatura, temperatura de salida, volumen de lecho catalítico, velocidad espacial, consumo adicional de combustible, recuperación de calor.

Studying That Suits You

Use AI to generate personalized quizzes and flashcards to suit your learning preferences.

Description

Este cuestionario abarca el Tema 6 del curso de 4º Grado en Ingeniería Química Industrial, centrándose en los sistemas de depuración de gases y procesos de oxidación. Analiza la eliminación de contaminantes y el diseño de sistemas de oxidación térmica y catalítica. Ideal para estudiantes que desean profundizar en técnicas de control de la contaminación atmosférica.