Tesis de maestría

Estudio de Formación de Dioxinas y Furanos en Hornos de Cemento-Edición Única

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Las policloro-dibenzo- ρ -dioxinas y los policloro-dibenzo- ρ -furanos (PCDD/Fs) son compuestos orgánicos persistentes considerados altamente tóxicos. Estos compuestos pueden ser producidos tanto en los procesos químicos como en los procesos de combustión. La EPA muestra estudios donde los hornos de cemento pueden producir PCDD/Fs. Ante esto, el WBCSD tiene la inquietud de evaluar si los hornos de cemento puedan ser una fuente significativa de PCDD/Fs y por eso se han lanzado iniciativas para poder caracterizar la situación actual de la industria del cemento. Este estudio tiene la finalidad de simular y evaluar la formación de las PCDD/Fs para las condiciones de operación en el sistema de calcinación de una planta productora de cemento típica. Para lograrlo se ensambló un simulador computacional a partir de un modelo cinético propuesto en la literatura. Se evaluó la formación de PCDD/Fs bajo dos tipos de esquemas. En el primero se obtuvo el perfil de PCDD/Fs asumiendo que las concentraciones de sus compuestos precursores se mantenían constantes. En el segundo se plantearon reacciones de formación de precursores y se asumieron al equilibrio. Se calculó el perfil de precursores correspondiente y luego se obtuvo el perfil de PCDD/Fs. Se analizaron diferentes parámetros en cada esquema. Estudio de Formación de Dioxinas y Furanos en Hornos de Cemento En el primer esquema se encontró que las PCDD/Fs se comienzan a formar cuando los gases abandonan el precalentador e ingresan a la tubería que lo conecta con el colector de polvos. También se determinó que las PCDD/Fs son sensibles al diámetro de partícula de la ceniza y a la concentración de SO2. En el segundo esquema se encontró que las PCDD/Fs comienzan a generarse unos cuántos segundos después de ingresar a la tubería intermedia. El tipo de esquema bajo el que se considere a los precursores afecta a la concentración de PCDD/Fs ya que con precursores variables se alcanzó una concentración cuatro veces menor que considerándolos constantes. Se encontró que para el esquema de precursores constantes y las condiciones que se simularon, el HCl es el precursor que tiene mayor impacto sobre las PCDD/Fs. También se analizó la influencia que tiene el porcentaje de cloro que hay en el combustible que se alimenta al proceso sobre las concentraciones de precursores y de PCDD/Fs. Se encontró que ambas se incrementan al aumentar el porcentaje de cloro que ingresa. Aunque se debe recalcar que en este estudio no se consideró el ciclo natural de volátiles y su interacción con la harina cruda y el clinker. Este ciclo podría cambiar la cantidad de Cl disponible para reaccionar. Las policloro-dibenzo- ρ -dioxinas y los policloro-dibenzo- ρ -furanos (PCDD/Fs) son compuestos orgánicos persistentes considerados altamente tóxicos. Estos compuestos pueden ser producidos tanto en los procesos químicos como en los procesos de combustión. La EPA muestra estudios donde los hornos de cemento pueden producir PCDD/Fs. Ante esto, el WBCSD tiene la inquietud de evaluar si los hornos de cemento puedan ser una fuente significativa de PCDD/Fs y por eso se han lanzado iniciativas para poder caracterizar la situación actual de la industria del cemento. Este estudio tiene la finalidad de simular y evaluar la formación de las PCDD/Fs para las condiciones de operación en el sistema de calcinación de una planta productora de cemento típica. Para lograrlo se ensambló un simulador computacional a partir de un modelo cinético propuesto en la literatura. Se evaluó la formación de PCDD/Fs bajo dos tipos de esquemas. En el primero se obtuvo el perfil de PCDD/Fs asumiendo que las concentraciones de sus compuestos precursores se mantenían constantes. En el segundo se plantearon reacciones de formación de precursores y se asumieron al equilibrio. Se calculó el perfil de precursores correspondiente y luego se obtuvo el perfil de PCDD/Fs. Se analizaron diferentes parámetros en cada esquema. Estudio de Formación de Dioxinas y Furanos en Hornos de Cemento En el primer esquema se encontró que las PCDD/Fs se comienzan a formar cuando los gases abandonan el precalentador e ingresan a la tubería que lo conecta con el colector de polvos. También se determinó que las PCDD/Fs son sensibles al diámetro de partícula de la ceniza y a la concentración de SO2. En el segundo esquema se encontró que las PCDD/Fs comienzan a generarse unos cuántos segundos después de ingresar a la tubería intermedia. El tipo de esquema bajo el que se considere a los precursores afecta a la concentración de PCDD/Fs ya que con precursores variables se alcanzó una concentración cuatro veces menor que considerándolos constantes. Se encontró que para el esquema de precursores constantes y las condiciones que se simularon, el HCl es el precursor que tiene mayor impacto sobre las PCDD/Fs. También se analizó la influencia que tiene el porcentaje de cloro que hay en el combustible que se alimenta al proceso sobre las concentraciones de precursores y de PCDD/Fs. Se encontró que ambas se incrementan al aumentar el porcentaje de cloro que ingresa. Aunque se debe recalcar que en este estudio no se consideró el ciclo natural de volátiles y su interacción con la harina cruda y el clinker. Este ciclo podría cambiar la cantidad de Cl disponible para reaccionar.

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