Remoción de H2S en el biogás³n_de_H2S_en_el_biogás... · S por cationes metálicos •Reacciones con cationes metálicos para formar sulfatos insolubles. •Precipitación de

Remoción de H2S en el biogás

M.Sc. Joaquin Viquez Arias

Viogaz │ www.viogaz.com

[email protected]

“Sulfuro de hidrógeno” en estado gaseoso“Ácido sulfhídrico” en estado líquido

• Presente en el biogás en concentraciones de hasta 20.000 ppm (vol) – [2%]

• Generado por la descomposición de moléculas orgánicas con azufre (ej. Proteínas).

• Se convierte en Dióxido de azufre (SO2) y acido sulfúrico (H2SO4)

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H2S

Usos del biogásBiogás

Motor Otto

< 100 kW

Motor Diesel

> 100 kW

Producción

de energía GtLAlimentación

tuberías de gas

Uso directo en

vehículos

Electro-

químico

Generación

eléctrica

Pilas de

combustible

Mecánica

Motor

Stirling

Micro

turbinaMotor

de gas

Inyección de piloto

Motor de gas

Uso exclusivo

Para calor

Fuente: Volkhard, S. 2012. Curso de energías

renovables. CIDER.

Fuente: Reith, J. H., Wijffels, R. H., & Barten, H. (2003). Bio-methane and bio-hydrogen: status and perspectives of biological

methane and hydrogen production. Dutch Biological Hydrogen Foundation.

IBBK

International Biogas Operating and

Engineering Course

March 31 – April 04, 2014

Riesgo en la salud:

< 100 ppm: Riesgo de la salud a exposición por varias horas

> 100 ppm: Riesgo en la salud en menos de 1 hr

~ 500 ppm: Mortal en exposición de 30 min

~ 1000 ppm: Mortal en exposición de pocos minutos

~ 5000 ppm: Mortal en exposición de segundos

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IBBKInternational Biogas Operating and Engineering CourseMarch 31 – April 04, 2014

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¿Qué significa ppm?

• Partes por millón en volumen

• 1 ppm de H2S significa 1 mL de H2S por cada 1,000,000 mL de biogás (1 m3).

• 1 000 mL H2S = 1,52 g H2S

Como ejemplo:

500 m3 de biogas con 800 ppm H2S =

800 ppm (mL H2S / m3 de biogas) x 500 m3 =

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¿Qué significa ppm?

• Partes por millón en volumen

• 1 ppm de H2S significa 1 mL de H2S por cada 1,000,000 mL de biogás (1 m3).

• 1 000 mL H2S = 1,52 g H2S

Como ejemplo:

500 m3 de biogas con 800 ppm H2S =

800 ppm (mL H2S / m3 de biogas) x 500 m3 =

400.000 mL H2S

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¿Qué significa ppm?

1 000 mL H2S = 1,52 g H2S

400.000 mL H2S = 608 g H2S = 0,608 kg H2S

En resumen:

500 m3 de biogás tiene 0,608 kg de H2S

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¿Qué significa ppm?

1 000 mL H2S = 1,52 g H2S

400.000 mL H2S = 608 g H2S = 0,608 kg H2S

En resumen:

500 m3 de biogás tiene 0,608 kg de H2S

Diario, mensual, anual?

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Mecanismos de remoción

• Afinidad del H2S por cationes metálicos• Reacciones con cationes metálicos para formar

sulfatos insolubles.

• Precipitación de sal metálica }

• Captura en soluciones alcalinas (NaOH y CaO)

• Adsorción H2S en absorbentes solidos – sistema “seco”

• Óxidos de hierro hidratados (Fe2O3) en estructuras de cristales alpha y gamma

• Sustancias orgánicas

•Carbón activado

• Remoción biológica

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Mecanismos de remoción

• Afinidad del H2S por cationes metálicos• Reacciones con cationes metálicos para formar

sulfatos insolubles.

• Precipitación de sal metálica }

• Captura en soluciones alcalinas (NaOH y CaO)

• Adsorción H2S en absorbentes solidos – sistema “seco”

• Óxidos de hierro hidratados (Fe2O3) en estructuras de cristales alpha y gamma

• Sustancias orgánicas

•Carbón activado

• Remoción biológica

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Mecanismos de remoción

• Afinidad del H2S por cationes metálicos• Reacciones con cationes metálicos para formar

sulfatos insolubles.

• Precipitación de sal metálica }

• Captura en soluciones alcalinas (NaOH y CaO)

• Adsorción H2S en absorbentes solidos – sistema “seco”

• Óxidos de hierro hidratados (Fe2O3) en estructuras de cristales alpha y gamma

• Sustancias orgánicas

•Carbón activado

• Remoción biológica

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Fe2O3 + 3H2S → Fe2S3 + 3H2O

Por cada 3 moles (102 g) de H2S requiero:

1 mol (159 g) de Fe2O3

Ejemplo:

Con 608 g de H2S (500 m3 de biogás), requiero

947,7 g de Fe2O3

Remoción usando óxido de hierro

Fe2O3 + 3H2S → Fe2S3 + 3H2O

Por cada 3 moles (102 g) de H2S requiero:

1 mol (159 g) de Fe2O3

Ejemplo:

Con 608 g de H2S (500 m3 de biogás), requiero

947,7 g de Fe2O3

Remoción usando óxido de hierro

Alambrina y biodigestores domesticos

Fe2O3 + 3H2S → Fe2S3 +

3H2O

“Flame arrestor”

Inicial: 650 ppm

Fe2S3 + 3/2O2 → Fe2O3 + 3S (ΔH= −198 MJ/kmol H2S)

Limpieza del biogás

Mecanismos de remoción

• Afinidad del H2S por cationes metálicos• Reacciones con cationes metálicos para formar

sulfatos insolubles.

• Precipitación de sal metálica }

• Captura en soluciones alcalinas (NaOH y CaO)

• Adsorción H2S en absorbentes solidos – sistema “seco”

• Óxidos de hierro hidratados (Fe2O3) en estructuras de cristales alpha y gamma

• Sustancias orgánicas

•Carbón activado

• Remoción biológica

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Removal of Hydrogensulfide from biogasusing cow manure

compostMkinsey Zicari

2003

Mecanismos de remoción

• Afinidad del H2S por cationes metálicos• Reacciones con cationes metálicos para formar

sulfatos insolubles.

• Precipitación de sal metálica }

• Captura en soluciones alcalinas (NaOH y CaO)

• Adsorción H2S en absorbentes solidos – sistema “seco”

• Óxidos de hierro hidratados (Fe2O3) en estructuras de cristales alpha y gamma

• Sustancias orgánicas

•Carbón activado

• Remoción biológica

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Mecanismos de remoción

• Afinidad del H2S por cationes metálicos• Reacciones con cationes metálicos para formar

sulfatos insolubles.

• Precipitación de sal metálica }

• Captura en soluciones alcalinas (NaOH y CaO)

• Adsorción H2S en absorbentes solidos – sistema “seco”

• Óxidos de hierro hidratados (Fe2O3) en estructuras de cristales alpha y gamma

• Sustancias orgánicas

•Carbón activado

• Remoción biológica (Microaireación)

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H2S + O2 → S2 + 2 H2O

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