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Title:
METHOD FOR THE PURIFICATION OF GASES CONTAINING VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/114436
Kind Code:
A1
Abstract:
A method for purifying a gas is described, the method comprising: a) feeding the gas (1) to an absorber (5) and bringing into contact said gas (1) with a stream (3) (or alternatively (3')) to obtain a liquid (4) and a purified gas stream (2); b) feeding the liquid (4) to a conditioning tank (9) and adding a mineral nutrient medium (6) and a suitable amount of base (7) to the liquid (4) to obtain a liquid effluent (8); c) feeding the liquid effluent (8) to an anaerobic bioreactor (14) to obtain a biomethane stream (11) and a liquid stream (12); d) feeding the liquid stream (12) to a degasser (20) to-obtain a gas stream (18) and a stream (3'); and e) recirculating the stream (3') by feeding it to the absorber (5).

Inventors:
WAALKENS ALBERT (NL)
GABALDÓN GARCÍA MARIA CARMEN (ES)
PEÑARROCHA OLTRA JOSEP MANUEL (ES)
ÁLVAREZ HORNOS FRANCISCO JAVIER (ES)
Application Number:
PCT/IB2015/000059
Publication Date:
August 06, 2015
Filing Date:
January 23, 2015
Export Citation:
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Assignee:
UNIV VALENCIA (ES)
DSF BV (NL)
International Classes:
B01D53/72; B01D53/14; B01D53/84; C02F1/20; C02F1/66; C02F3/28
Foreign References:
US5681470A1997-10-28
EP2463240A12012-06-13
EP2522634A12012-11-14
US5157205A1992-10-20
US6280696B12001-08-28
NL7611697A1977-04-26
FR2328501A11977-05-20
US5637498A1997-06-10
US4723968A1988-02-09
US20070122900A12007-05-31
US5681470A1997-10-28
Other References:
ADALBERTO NOYOLA ET AL: "Treatment of Biogas Produced in Anaerobic Reactors for Domestic Wastewater: Odor Control and Energy/Resource Recovery", RE/VIEWS IN ENVIRONMENTAL SCIENCE & BIO/TECHNOLOGY, KLUWER ACADEMIC PUBLISHERS, DO, vol. 5, no. 1, 1 February 2006 (2006-02-01), pages 93 - 114, XP019265804, ISSN: 1572-9826
R. SANDER: "Henry's Law Constants in NIST Chemistry Webbook. NIST Standard Reference Database Number 69", 2005, NATIONAL INSTITUTE OF STANDARDS AND TECHNOLOGY
METCALF; EDDY: "Anaerobic Suspended and Attached Growth Biological Treatment Processes", 2004, MCGRAW-HILL, pages: 990 - 991
Attorney, Agent or Firm:
JUNCOSA MIRÓ, Jaime (ES)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la depuración de un gas que contiene compuestos orgánicos volátiles que comprende: a) Introducir el gas (1) en un absorbedor (5) y poner en contacto dicho gas (1) con una corriente acuosa (3) cuyo pH está comprendido desde 8.0 hasta 9.5 para obtener un líquido (4) que comprende compuestos orgánicos volátiles, y una corriente de gas (2) depurada; b) Introducir el líquido (4) que comprende compuestos orgánicos volátiles obtenido en la etapa a) en un tanque de acondicionamiento (9) y adicionar un medio mineral de nutrientes (6) y una cantidad de base apropiada (7) al líquido (4) para obtener un efluente líquido (8) cuyo pH está comprendido desde 7.5 hasta 10 y cuya alcalinidad total está comprendida desde 750 hasta 5000 mg CaC03/L; c) Introducir el efluente líquido (8) obtenido en la etapa b) en un bioreactor anaerobio (14) para obtener una corriente de biometano (11) donde el porcentaje de dióxido de carbono es igual o inferior al 15 % en volumen respecto al volumen de la corriente (11) expresado como base seca, y una corriente líquida de salida (12) del bioreactor cuyo pH está comprendido desde 7.0 hasta 8.5; d) Introducir la corriente líquida de salida (12) del bioreactor obtenido en la etapa c) en un desgasificador (20) para obtener una corriente gaseosa (18) que comprende metano, y una corriente acuosa (3'); y e) recircular la corriente acuosa (3') introduciéndola en el absorbedor (5); donde: la alcalinidad total de cada una de las corrientes de las etapas a), c), d) y e); y de cada uno de dichos absorbedor (5), tanque de acondicionamiento (9), bioreactor anaerobio (14) y desgasificador (20) es igual a la alcalinidad total del efluente líquido (8) de la etapa b) ± 20% del valor total.

2. Procedimiento según la reivindicación 1 , que además comprende una purga (21) y la adición de una corriente acuosa (19) después de la etapa d), donde el volumen de purga diario está comprendido desde 1 hasta 10% en volumen respecto al volumen total de líquido del sistema.

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, que además comprende introducir la corriente acuosa (3') obtenida en la etapa d) en un tanque pulmón (22) para obtener la corriente (3) y recircular dicha corriente (3) introduciéndola en el absorbedor (5).

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde el procedimiento además comprende llevar a cabo las etapas adicionales f), g) y h) antes de la etapa a), donde dichas etapas comprenden: f) introducir el gas (1) en un lavador alcalino (27) y poner en contacto dicho gas (1) con una corriente acuosa (28) a un pH comprendido desde 11 hasta 13 para obtener una corriente líquida (23) y la corriente gaseosa (1'); g) introducir la corriente líquida (23) obtenida en la etapa f) en un tanque de hidrólisis (25) y adicionar una cantidad de base apropiada (24) a la corriente (23) para obtener un efluente líquido (26) y la corriente acuosa (28); e h) introducir el efluente líquido (26) obtenido en la etapa g) en el tanque de acondicionamiento (9) y recircular la corriente acuosa (28) introduciéndola en el lavador alcalino (27).

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde el procedimiento además comprende llevar a cabo las etapas f ), g'), y h') después de la etapa a), donde dichas etapas comprenden: f ) introducir la corriente de gas (2) depurada obtenida en la etapa a) en un lavador alcalino (27) y poner en contacto dicha corriente de gas (2) depurada con una corriente acuosa (32) a un pH comprendido desde 11 hasta 13 para obtener una corriente líquida (29) y la corriente gaseosa (2') depurada; g') introducir la corriente líquida (29) obtenida en la etapa f) en un tanque de hidrólisis (25) y adicionar una cantidad de base apropiada (31) a la corriente (29) para obtener un efluente líquido (30) y la corriente acuosa (32); e h') introducir el efluente líquido (30) obtenido en la etapa g') en el tanque de acondicionamiento (9) y recircular la corriente acuosa (32) introduciéndola en el lavador alcalino (27).

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde el procedimiento además comprende una etapa adicional i) después de la etapa a), donde dicha etapa comprende introducir la corriente de gas (2) depurada obtenida en la etapa a) en un bioreactor aerobio de lecho fijo (33) para obtener la corriente de gas (2") depurada.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, donde cada una de las bases: (7) de la etapa b), (24) de la etapa g) y (31) de la etapa g'), se seleccionan independientemente del grupo que consiste en carbonatos de metales alcalinos o alcalinotérreos; hidróxidos de metales alcalinos o alcalinotérreos e hidrógeno carbonato de metales alcalinos o alcalinotérreos. 8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, donde la etapa c) se lleva a cabo a una temperatura comprendida desde 14°C hasta 34°C.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, donde el procedimiento además comprende una etapa adicional j) después de la etapa c), donde dicha etapa comprende introducir la corriente de biometano (11) obtenida en la etapa c) en un deshumidificador (16) para obtener una corriente de biometano (15) seca.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-9, donde el pH del efluente líquido (8) está comprendido desde 7.5 hasta 8.5.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, donde el pH de la corriente líquida de salida (12) del bioreactor está comprendido desde 7.0 hasta 7.8.

12. Procedimiento según la reivindicación 11 , donde la alcalinidad total del efluente líquido (8) de la etapa b) está comprendida desde 1000 hasta 3000 mg CaC03/L.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-12, donde el procedimiento además comprende una etapa adicional después de la etapa c), donde dicha etapa comprende: k) recircular desde el 1 hasta el 95% de la corriente líquida de salida (12) al efluente líquido (8) antes del bioreactor (14); o alternativamente,

I) recircular desde el 1 hasta el 95% de la corriente líquida de salida (12) al tanque de acondicionamiento (9).

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-13, donde el desgasificador (20) es un equipo de arrastre por aire y la etapa d) comprende poner en contacto dicha corriente líquida (12) con una corriente de aire (17).

15. Dispositivo para llevar a cabo el procedimiento de depuración de un gas según cualquiera de las reivindicaciones 1-14 que comprende un absorbedor (5), un tanque de acondicionamiento (9), un bioreactor anaerobio (14) y un desgasificador (20).

Description:
METHOD FOR THE PURIFICATION OF GASES CONTAINING VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS

La presente invención está relacionada con la depuración de gases. En particular, la presente invención se refiere a un procedimiento de depuración de gases mediante el tratamiento de una corriente de gas residual que contiene compuestos orgánicos volátiles procedentes del uso de disolventes a nivel industrial.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Es conocido en el sector industrial que las emisiones en aire de compuestos orgánicos volátiles derivadas del uso de disolventes industriales están limitadas legalmente debido a su adverso impacto medioambiental. Es por lo tanto necesario realizar la eliminación de los compuestos orgánicos volátiles de las corrientes gaseosas residuales que provienen de dichos procesos industriales que utilizan disolventes orgánicos, como paso previo a su emisión a la atmósfera. Actualmente se conocen muchos procedimientos y métodos para la eliminación de los compuestos orgánicos volátiles.

Los procesos biológicos son una alternativa a los procesos físicos y químicos convencionales, como los métodos de adsorción con carbón activado y la oxidación térmica regenerativa, por presentar, entre otras, ventajas de carácter medioambiental y económico.

Existen diferentes tipos de procesos biológicos aerobios como por ejemplo sistemas de lecho fijo y sistemas basados en el lavado del gas y posterior degradación biológica de los contaminantes trasferidos al líquido lavador mediante cultivo en suspensión. Todos estos sistemas están basados en la oxidación completa de los compuestos orgánicos volátiles y no permiten su aprovechamiento. Los sistemas de lecho fijo, entre los que se encuentran los biofiltros y los biofiltros percoladores, presentan el inconveniente de utilizar elevados tiempos de residencia para conseguir las eficacias necesarias, con instalaciones que requieren una elevada necesidad de espacio. Por otro lado, los procesos basados en el lavado del gas, como única etapa de depuración del gas, pueden no ser suficientemente eficaces como para cumplir los requisitos legales vigentes, en función del tipo de compuesto orgánico volátil presente en el gas a depurar.

En particular, los documentos de patente NL7611697A (patente equivalente del documento FR2328501 ), US5637498A, US4723968A y US2007/0122900A1 describen procesos de lavado de gas seguido de degradación biológica aerobia en cultivo en suspensión. Los principales inconvenientes específicos de los sistemas de biolavado aerobio son el elevado consumo energético y la elevada producción de biomasa, residuo asociado a la degradación aerobia de los contaminantes orgánicos.

La patente estadounidense US5681470A describe un procedimiento de extracción de disolventes orgánicos ligeros de un efluente gaseoso mediante lavado húmedo del efluente gaseoso y biometanización del líquido enriquecido con los disolventes. El líquido tras su paso por el reactor anaerobio se recircula al lavador con la consiguiente emisión fugitiva del metano disuelto en él. Además, el biogás producido contiene elevadas proporciones de dióxido de carbono lo que impide su utilización directa, por ejemplo, como sustituto del gas natural o su inyección en la red de gas natural. En particular, los pH de la corriente de entrada y salida del reactor anaerobio del procedimiento de extracción descrito en la patente US5681470A son 6.0 y 6.8 respectivamente, lo que permite obtener una corriente de biogás donde el porcentaje de dióxido de carbono es del 18.2%.

Por lo tanto, a pesar de los avances realizados en la eliminación de los compuestos orgánicos volátiles de las corrientes gaseosas residuales derivadas del uso de disolventes industriales, todavía existe la necesidad de encontrar un procedimiento de depuración de gases eficaz como para cumplir los requisitos legales vigentes, con un coste bajo de producción y mantenimiento, y que además, permita la reutilización de los disolventes utilizados mediante su conversión a metano, reducir el impacto ambiental y la huella de carbono.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

Los inventores de la presente invención han desarrollado un procedimiento eficaz de depuración de gases para el tratamiento de una corriente de gas residual que contiene compuestos orgánicos volátiles, para obtener una corriente de gas (2) depurada (o alternativamente (2') o (2")) prácticamente exenta de metano y con un contenido reducido en compuestos orgánicos volátiles tal que puede ser emitida directamente a la atmósfera, lo que soluciona los problemas de reducir el impacto ambiental, reducir la huella de carbono y cumplir con los límites de emisión referidos anteriormente en el estado de la técnica.

Así, la presente invención proporciona un procedimiento para la depuración de un gas que contiene compuestos orgánicos volátiles que comprende: a) Introducir el gas (1) en un absorbedor (5) y poner en contacto dicho gas (1) con una corriente acuosa (3) cuyo pH está comprendido desde 8.0 hasta 9.5 para obtener un líquido (4) que comprende compuestos orgánicos volátiles, y una corriente de gas (2) depurada; b) Introducir el líquido (4) que comprende compuestos orgánicos volátiles obtenido en la etapa a) en un tanque de acondicionamiento (9) y adicionar un medio mineral de nutrientes (6) y una cantidad de base apropiada (7) al líquido (4) para obtener un efluente líquido (8) cuyo pH está comprendido desde 7.5 hasta 10 y cuya alcalinidad total está comprendida desde 750 hasta 5000 mg CaC0 3 /L; c) Introducir el efluente líquido (8) obtenido en la etapa b) en un bioreactor anaerobio (14) para obtener una corriente de biometano (11) donde el porcentaje de dióxido de carbono es igual o inferior al 15 % en volumen respecto al volumen de la corriente (11) expresado como base seca, y una corriente líquida de salida (12) del bioreactor cuyo pH está comprendido desde 7.0 hasta 8.5; d) Introducir la corriente líquida de salida (12) del bioreactor obtenido en la etapa c) en un desgasificador (20) para obtener una corriente gaseosa (18) que comprende metano, y una corriente acuosa (3'); y e) recircular la corriente acuosa (3') introduciéndola en el absorbedor (5); donde: la alcalinidad total de cada una de las corrientes de las etapas a), c), d) y e); y de cada una de las unidades (5), (9), (14) y (20) (es decir de dichos absorbedor (5), tanque de acondicionamiento (9), bioreactor anaerobio (14) y desgasificador (20)) es igual a la alcalinidad total del efluente líquido (8) de la etapa b) ± 20% del valor total, (cf. Figura 1 ).

Las condiciones de alcalinidad total y pH del sistema permiten obtener una corriente de gas (2) depurada (o alternativamente (2') o (2")) y una corriente de biometano (11) donde el porcentaje de dióxido de carbono es igual o inferior al 15 % en volumen respecto al volumen de la corriente de biometano (11) expresado como base seca. La corriente de gas (2) depurada (o alternativamente (2') o (2")) tiene un contenido de compuestos orgánicos volátiles inferior al contenido de la corriente de gas (1). El término "corriente de biometano" (11) se refiere a una corriente de gas que comprende metano y dióxido de carbono que se obtiene de la descomposición anaerobia de los disolventes orgánicos y cuyo contenido en dióxido de carbono es tal que permite su aprovechamiento directo, por ejemplo, como sustituto del gas natural en los procesos de combustión de la instalación industrial productora del gas residual a depurar con la invención o mediante la inyección directa en la red de gas natural. La corriente de biometano (11) de la presente invención tiene un porcentaje de dióxido de carbono igual o inferior al 15 % en volumen respecto al volumen de la corriente de biometano (11) expresado como base seca; preferiblemente igual o inferior al 9% en volumen respecto al volumen de la corriente de biometano (11) expresado como base seca. El término "base seca" se refiere al volumen de corriente de biometano (11) tras su deshumidificación, es decir la corriente (11) en ausencia de agua.

El término "corriente de gas (2) depurada" o "corriente de gas (2') depurada" o "corriente de gas (2") depurada" o "gas (2) depurado" se refiere a una corriente de gas cuyo contenido en compuestos orgánicos volátiles es inferior al contenido de compuestos orgánicos volátiles de la corriente de gas (1).

El procedimiento de la invención permite que el metano disuelto en la corriente líquida de salida (12) del reactor anaerobio se separe en el desgasificador (20) como paso previo a la recirculación de la corriente acuosa (3') al absorbedor (5). El desgasificador (20) permite operar en circuito cerrado sin que se emita metano con el gas (2) depurado (o alternativamente (2'), o (2")) y obtener una corriente gaseosa (18) que comprende metano. La transferencia del metano disuelto en la corriente líquida (12) y su concentración en la corriente gaseosa (18) permite evitar la emisión de metano de forma difusa e incontrolada con el gas (2) depurado (o alternativamente (2'), o (2")) a la atmósfera. Además, también facilita el control o aprovechamiento energético de la corriente gaseosa (18) al ser una corriente concentrada en metano. El procedimiento de la invención permite obtener un gas (2) depurado (o alternativamente (2') o (2")), cuyo contenido de metano está comprendido desde 1 ppmv hasta 20 ppmv; preferiblemente desde 1 ppmv hasta 8 ppmv.

La combinación de valores de pH y alcalinidad en las unidades de proceso (9), (14), y (20) originan el lavado, es decir la disolución, del dióxido de carbono que se genera en el reactor anaerobio (14) en el propio reactor, lo que permite obtener la corriente de biometano (11) in-situ en el reactor (14). El dióxido de carbono proveniente de la descomposición anaerobia en el bioreactor (14), se disuelve en la corriente líquida de salida (12) del bioreactor y se elimina del líquido recirculado en el desgasificador (20), alcanzando valores de pH básicos, sin que se produzca pérdida de alcalinidad bicarbonática en el sistema líquido cerrado. Esto es ventajoso porque permite ajustar el consumo de base (7) a la reposición por purga (21) y a la adición de la corriente acuosa (19).

Los desgasificadores (20) adecuados para la presente invención incluyen cualquier configuración de desgasificación conocido en el estado de la técnica. En una realización de la invención, el desgasificador (20) es un equipo de arrastre por aire y la etapa d) comprende poner en contacto dicha corriente líquida (12) con una corriente de aire (17); preferiblemente la etapa d) se lleva a cabo poniendo en contacto dicha corriente líquida (12) con una corriente de aire (17); más preferiblemente en contracorriente, para obtener una corriente gaseosa (18) que comprende metano, y una corriente acuosa (3'). En otra realización de la invención, cuando el desgasificador es un desgasificador del tipo arrastre por aire, entonces el caudal de la corriente de aire (17) en el desgasificador (20) es al menos 5 veces inferior al caudal de gas (1); preferiblemente, el caudal de la corriente de aire (17) es al menos 10 veces inferior al caudal de gas (1). Esto es ventajoso porque facilita el control posterior de la corriente gaseosa (18), por ejemplo mediante su aprovechamiento energético o su destrucción.

El procedimiento de la invención comprende recircular la corriente acuosa (3') obtenida en la etapa d) introduciéndolos en el absorbedor (5). Esta recirculación puede llevarse a cabo directamente o; alternativamente la corriente acuosa (3') obtenida en la etapa d) puede almacenarse en un tanque pulmón (22) para obtener la corriente (3) y recircular dicha corriente (3) en el absorbedor (5).

Cuando la recirculación de la corriente acuosa (3') se lleva a cabo introduciéndola directamente en el absorbedor (5), la corriente (3) y la corriente (3') es la misma corriente.

Cuando la recirculación se lleva a cabo mediante almacenamiento en un tanque pulmón (22), dicho tanque pulmón (22) permite amortiguar las fluctuaciones asociadas al gas (1) y de este modo, permite asegurar el funcionamiento en continuo del bioreactor (14) en aquellas situaciones en que la emisión de gas (1) no se produce durante las 24 horas del día. Absorbedores adecuados para la presente invención pueden ser cualquier tipo de absorbedor de gas convencional de modo que proporcione el contacto suficiente entre la corriente de gas (1) y la corriente acuosa (3) (o alternativamente (3')) a fin de promover la transferencia de los compuestos orgánicos volátiles a la corriente acuosa (3) (o alternativamente (3')).

En una realización de la invención, el procedimiento además puede comprender una purga (21) y la adición de una corriente acuosa (19) después de la etapa d). Esto permite renovar la corriente acuosa (3') y asegurar el funcionamiento en continuo del sistema. En una realización más particular, el volumen de purga diario respecto al volumen total de líquido del sistema está comprendido desde 1% hasta 10% volumen/volumen; preferiblemente, desde 2% hasta 7%; más preferiblemente desde 3% hasta 4% volumen/volumen. En una realización particular, el agua de la corriente acuosa (19) es agua de red.

En una realización de la invención, el pH del efluente líquido (8) de la etapa b) está comprendido desde 7.5 hasta 8.5. En otra realización de la invención, el pH de la corriente líquida (12) de la etapa c) está comprendido desde 7.0 hasta 7.8.

En el procedimiento de la invención, el valor de la alcalinidad total se mantiene prácticamente constante, con una variación máxima entre los diferentes puntos de ± 20%. Así, la alcalinidad total de cada una de las corrientes de las etapas a), c), d) y e); y de cada una de las unidades (5), (9), (14) y (20) (es decir de dichos absorbedor (5), tanque de acondicionamiento (9), bioreactor anaerobio (14) y desgasificador (20)) es igual a la alcalinidad total del efluente líquido (8) de la etapa b) ± 20% del valor total; preferiblemente, ± 15% del valor total; más preferiblemente, ± 10% del valor total. En otra realización de la invención, la alcalinidad total del efluente líquido (8) de la etapa b) está comprendida desde 1000 hasta 3000 mg CaC0 3 /L.

Como se ha mencionado anteriormente, la alcalinidad total del efluente líquido (8) de la etapa b) está comprendida desde 750 hasta 5000 mg CaC0 3 /L y el pH de la corriente líquida de salida (12) del bioreactor está comprendido desde 7.0 hasta 8.5. En una realización de la invención, la alcalinidad total del efluente líquido (8) de la etapa b) está comprendida desde 1000 hasta 3000 mg CaC0 3 /L y el pH de la corriente líquida de salida (12) del bioreactor está comprendido desde 7.0 hasta 7.8.

Los términos "compuesto orgánico volátil" o "VOC" o "COV" tienen el mismo significado y se utilizan indistintamente. Estos términos se refieren a todo compuesto orgánico que tenga a 293.15 K una presión de vapor igual o superior a 0.01 kPa, o que tenga una volatilidad equivalente en las condiciones particulares de uso. Los términos también pueden definirse como cualquier compuesto orgánico que tenga un punto de ebullición inicial menor o igual a 250°C a una presión estándar de 101.3 kPa.

Los compuestos orgánicos volátiles de| gas (1) pueden comprender compuestos orgánicos volátiles solubles o parcialmente solubles en agua con una estructura química de tipo alcohol, éster, cetona, aldehido o ácido carboxílico con una constante de Henry >2.5 mol/(Kg.bar) a 298.15 K. En una realización de la invención, el porcentaje másico de compuestos orgánicos volátiles con una constante de Henry > 2.5 mol/ (Kg.bar) a 298.15 K en el gas (1) está comprendida desde 80% hasta 100% con respecto al total de compuestos orgánicos volátiles.

La constante de Henry (K H ) describe la solubilidad de un gas en agua. El valor de la constante de Henry se puede calcular mediante la siguiente ecuación: k H = ca/Pg donde ca es la concentración de la especie en agua expresada en mol/Kg, Pg es la presión parcial de la especie en la fase gas expresada en bar. El valor de k H está referido a una temperatura de 298.15 K. Un listado exhaustivo de valores de la constante de Henry de sustancias se puede encontrar en "R. Sander, Henry's Law Constants in NIST Chemistry Webbook. NIST Standard Reference Datábase Number 69, in: P.J. Lisntrom, W.G. Mallard (Eds.), National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg MD208999, USA, 2005, http://webbook.nist.gov/ (obtenida el 23 de octubre de 2013)"

En una realización de la invención, el procedimiento además comprende introducir la corriente de gas (1) o alternativamente la corriente de gas (2) depurada por un lavador alcalino (27) donde se realiza la transferencia de los compuestos orgánicos volátiles, incluyendo aquellos con una estructura química tipo éster y una constante de Henry >2.5 mol/(Kg.bar) a 298.15 K (etapas f y f). Y, posteriormente, poner en contacto la corriente líquida de salida del lavador alcalino con una cantidad de base apropiada en un tanque de hidrólisis (25) en el que se finaliza la hidrólisis alcalina de los ésteres disueltos (etapas g y g'). Del tanque de hidrólisis (25) se extrae una primera corriente líquida que comprende los productos de hidrólisis y que se transfiere al tanque de acondicionamiento (9) y una segunda corriente acuosa que se recircula al lavador alcalino (27) (etapas h y h'). Este procedimiento es ventajoso porque permite reducir el contenido de los compuestos orgánicos volátiles con una estructura química tipo éster y una constante de Henry >2.5 mol/(Kg.bar) a 298.15 K en la corriente (2) depurada (o alternativamente (2') o (2")). En concreto, este procedimiento es particularmente ventajoso cuando el porcentaje másico de compuestos orgánicos volátiles con una estructura química tipo éster y una constante de Henry >2.5 mol/(Kg.bar) a 298.15 K en el gas (1) es igual o superior al 15%, o igual o superior al 20%, con respecto al total de compuestos orgánicos volátiles.

En una realización de la invención, el procedimiento además comprende llevar a cabo las etapas adicionales f), g) y h) antes de la etapa a), donde dichas etapas comprenden: f) introducir el gas (1) en un lavador alcalino (27) y poner en contacto dicho gas (1) con una corriente acuosa (28) a un pH comprendido desde 11 hasta 13 para obtener una corriente líquida (23) y la corriente gaseosa ( ); g) introducir la corriente líquida (23) obtenida en la etapa f) en un tanque de hidrólisis (25) y adicionar una cantidad de base apropiada (24) a la corriente líquida (23) para obtener un efluente líquido (26) y la corriente acuosa (28); e h) introducir el efluente líquido (26) obtenido en la etapa g) en el tanque de acondicionamiento (9) y recircular la corriente acuosa (28) introduciéndola en el lavador alcalino (27) (cf. Figura 2).

En otra realización alternativa de la invención, el procedimiento además comprende llevar a cabo las etapas f), g'), y h') después de la etapa a), donde dichas etapas comprenden: f ) introducir la corriente de gas (2) depurada obtenida en la etapa a) en un lavador alcalino (27) y poner en contacto dicha corriente de gas (2) depurada con una corriente acuosa (32) a un pH comprendido desde 11 hasta 13 para obtener una corriente líquida (29) y la corriente gaseosa (2') depurada; g') introducir la corriente líquida (29) obtenida en la etapa f) en un tanque de hidrólisis (25) y adicionar una cantidad de base apropiada (31) a la corriente líquida (29) para obtener un efluente líquido (30) y la corriente acuosa (32); e h') introducir el efluente líquido (30) obtenido en la etapa g') en el tanque de acondicionamiento (9) y recircular la corriente acuosa (32) introduciéndola en el lavador alcalino (27) (cf. Figura 3). En otra realización de la invención, el procedimiento además comprende una etapa adicional i) después de la etapa a), donde dicha etapa comprende introducir la corriente de gas (2) depurada obtenida en la etapa a) en un bioreactor aerobio de lecho fijo (33) para obtener la corriente de gas (2") depurada. En una realización preferida, el bioreactor aerobio de lecho fijo (33) se selecciona del grupo que consiste en un biofiltro y un biofiltro percolador. Esto permite disminuir aún más la cantidad de compuestos orgánicos volátiles en la corriente de gas (2) depurada, previo a su emisión a la atmósfera (cf. Figura 4).

En una realización de la invención, la etapa a) se lleva a cabo introduciendo el gas (1) en el absorbedor (5) y poniendo en contacto dicho gas con la corriente acuosa (3) (o alternativamente (3')) a contracorriente. En la etapa b) del procedimiento de la invención en el tanque de acondicionamiento (9) se añade un medio mineral de nutrientes (6) según las necesidades estequiométricas del proceso anaerobio que tiene lugar en el reactor (14). Las disoluciones de nutrientes se preparan a partir de compuestos químicos comerciales que contienen, entre otros, macronutrientes como por ejemplo N, P y S, y micronutrientes como Fe, y Zn. Su dosificación está ampliamente descrita en el estado de la técnica (cf. Metcalf and Eddy. "Anaerobio Suspended and Attached Growth Biological Treatment Processes", capítuío 10, McGraw-Hill, 4 a edición, New York, 2004, pp. 990-991 ). El experto en la materia puede ajustar las cantidades concretas de los componentes del medio mineral de nutrientes en función de las condiciones específicas del procedimiento. En una realización de la invención, el medio mineral de nutrientes (6) comprende N, P, K, S, Ca, Mg, Fe, Co, Ni, o, Zn, Mn, Cu, Al y B. Las disoluciones de nutrientes también comprenden extracto de levadura como fuente de vitaminas y enzimas.

En una realización de la invención, cada una de las bases: (7) de la etapa b), (24) de la etapa g) y (31) de la etapa g') se selecciona independientemente del grupo que consiste en carbonates de metales alcalinos o alcalinotérreos, tales como carbonato sódico, o carbonato potásico; hidróxidos de metales alcalinos o alcalinotérreos, tales como hidróxido sódico, hidróxido potásico o hidróxido cálcico; e hidrógeno carbonato de metales alcalinos o alcalinotérreos, tal como hidrógeno carbonato sódico, o hidrógeno carbonato potásico. En una realización preferida, cada una de las bases: (7) de la etapa b), (24) de la etapa g) y (31) de la etapa g') se seleccionan independientemente de hidróxido sódico y carbonato sódico.

En una realización de la invención, la adición de base (7) se lleva a cabo hasta que el pH del bioreactor (14) está comprendido desde 7.0 hasta 10; preferiblemente desde 7.0 hasta 8.5; más preferiblemente desde 7.5 hasta 8.5.

Las sustancias orgánicas de la corriente líquida (8) a través de la línea de alimentación (10) del reactor anaerobio provenientes de la disolución de los compuestos orgánicos volátiles, se descomponen por la acción de las bacterias anaerobias en el reactor (14), transformándose fundamentalmente en metano y dióxido de carbono. Reactores anaerobios adecuados para la presente invención pueden ser cualquier reactor anaerobio descrito en el estado de la técnica, como por ejemplo reactores anaerobios de flujo ascendente. Es conocido que las bacterias anaerobias bajo determinadas condiciones de flujo y concentración de materia orgánica forman de manera natural gránulos de tamaño macroscópico, lo que permite utilizar dispositivos sencillos para su retención en el interior del reactor. El reactor (14) dispone en su interior de un separador gas-líquido-sólido. Separadores gas-líquido-sólido adecuado para la presente invención puede ser cualquiera descrito en el estado de la técnica.

En una realización de la invención, el bioreactor (14) además comprende un separador de sólidos por decantación que se instala a la salida del reactor y que permite mejorar la retención de las bacterias anaerobias en el interior del bioreactor. En una realización de la invención, la etapa c) se lleva a cabo a una temperatura comprendida desde 14°C hasta 34°C; preferiblemente desde 19°C hasta 31 °C.

En una realización de la invención, el procedimiento de la invención además comprende una etapa adicional j) después de la etapa c), donde dicha etapa comprende introducir la corriente de biometano (1 ) obtenida en la etapa c) en un deshumidificador (16) para obtener una corriente de biometano (15) seca. La corriente de biometano (11) está, normalmente, saturada de agua. Previo a su aprovechamiento energético, dicha corriente de biometano (11) se seca en un deshumidificador (16), en presencia de uno o más agentes desecantes. Agentes desecantes adecuados para la presente invención pueden ser cualquier agente desecante habitualmente utilizado en el estado de la técnica, como por ejemplo zeolitas, gel de sílice u óxido de aluminio. En una realización particular, la etapa j) de deshumidificación se lleva a cabo en un deshumidificador (16) que comprende un sistema de dos columnas, donde la corriente de biometano (11) húmeda pasa por una de las dos columnas, mientras que la otra columna es regenerada. La corriente de biometano (15) seca que comprende metano y dióxido de carbono tiene la ventaja de que puede utilizarse directamente como sustituto del gas natural en la instalación industrial productora del gas residual a depurar con la invención.

En una realización, el procedimiento de la invención además comprende una etapa adicional después de la etapa c) que comprende recircular una fracción de la corriente líquida de salida (12) del bioreactor a través de una línea de recirculación (13). Así, en una realización, el procedimiento de la invención además comprende una etapa adicional después de la etapa c), donde dicha etapa comprende: k) recircular desde el 1 hasta el 95% de la corriente líquida de salida (12) al efluente líquido (8) antes del bioreactor (14); o alternativamente, I) recircular desde el 1 hasta el 95% de la corriente líquida de salida (12) al tanque de acondicionamiento (9). Así, la fracción de la corriente líquida de salida (12) del bioreactor puede recircularse a través de la línea de recirculación (13), donde dicha línea (13) parte directamente del bioreactor (14), o alternativamente dicha línea (13) parte de la línea de circulación que va del bioreactor (14) al desgasificador (20).

En una realización particular, el procedimiento de la invención además comprende elementos de medición, regulación y control adecuados, así como los elementos auxiliares tales como bombas, ventiladores, válvulas y conducciones necesarios para llevar a cabo dicho procedimiento.

También forma parte de la invención, un dispositivo para llevar a cabo el procedimiento de depuración de un gas según cualquiera de las realizaciones particulares aquí indicadas y sus posibles combinaciones que comprende un absorbedor (5), un tanque de acondicionamiento (9), un bioreactor anaerobio (14), y un desgasificador (20).

A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Además, la palabra "comprende" incluye el caso "consiste en". Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención. Los signos numéricos relativos a los dibujos y colocados entre paréntesis en una reivindicación, son solamente para intentar aumentar la comprensión de la reivindicación, y no deben ser interpretados como limitantes del alcance de la protección de la reivindicación. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 es un esquema de bloques que representa una realización de la invención con las etapas del procedimiento de la invención.

La Figura 2 es un esquema de bloques que representa otra realización de la invención con las etapas del procedimiento de la invención.

La Figura 3 es un esquema de bloques que representa otra realización de la invención con las etapas del procedimiento de la invención.

La Figura 4 es un esquema de bloques que representa otra realización de la invención con las etapas del procedimiento de la invención. EJEMPLOS

Un gas que contiene una concentración total de compuestos orgánicos volátiles de 3870 mg/m 3 con una composición másica (% en peso) aproximada de 56% etanol, 19% acetato de etilo, 13% etoxi-2-propanol, 5% n-propanol, 5% acetato de n-propilo, 1% metoxi-2-propanol, 1% acetato de isopropilo se purifica en una instalación como la mostrada en la Figura 1.

Las condiciones de la depuración y los resultados de la purificación del gas en las diferentes corrientes del procedimiento de la invención se detallan a continuación en las tablas 1 y 2.

Tabla 1. Condiciones experimentales

Caudal (m /h)

00:00 - 6:30 h -

1 6:30 - 22:30 h 400

22:30 - 24:00 h -

Concentración total (mg/m 3 ) 3870

2 CH (ppmv) 4

Volumen (m ) 1.5

Tabla 2. Resultados de la depuración

acetato de n-propilo 194 5 13.5 metox¡-2-propanol 38 1 5.2 acetato de isopropilo 38 1 2.7

De los resultados de las Tablas 1-2 se desprende que el procedimiento de la invención permite la depuración efectiva de los COV de los gases residuales del gas (1) y la obtención in-situ en el bioreactor (14) de una corriente de biometano (11) donde el porcentaje de dióxido de carbono es inferior al 15% en volumen (en el caso de este ejemplo 5.4% v/v en la corriente (15)) lo que permite el aprovechamiento directo como combustible. Además, este procedimiento evita prácticamente las emisiones de metano a la atmósfera, tal y como se observa en el contenido de metano en la corriente de gas (2) depurada (en el caso del ejemplo, 4 ppmv).

Las actividades que han dado lugar a esta invención han recibido financiación del Séptimo Programa Marco de la Comunidad Europea (PM7/2007-2013) en virtud del acuerdo de subvención n° 284949.