¿Qué es la oxidación húmeda?

La oxidación húmeda es un proceso químico para eliminar contaminantes orgánicos de las corrientes de aguas residuales. El proceso implica calentar el agua contaminada a altas temperaturas e inyectar aire a altas presiones. Las reacciones del aire con los contaminantes los oxidarán a gases comunes como el dióxido de carbono, que luego se separan de la corriente de agua.

La introducción de aire a presiones más bajas en las corrientes de agua crea un efecto de agitación, pero incluso a temperaturas más altas, el aire solo reaccionará parcialmente con los contaminantes orgánicos. Elevar la presión por encima del punto crítico del agua, donde las moléculas de agua no son líquidas ni vapor, crea una sola fase cuando se introduce el aire. El aire reaccionará muy bien con los materiales orgánicos, y un paso posterior donde se reduce la presión eliminará el aire restante y los gases formados por la reacción.

El agua tiene un punto crítico, una temperatura y presión por encima de la cual el vapor y el líquido no pueden verse como fases separadas. Este punto crítico es aproximadamente 3206 psia (221 bar) y 705 ° F (374 ° C). Por encima de este punto, el agua se conoce como fluido supercrítico, y las reacciones de oxidación húmedas a menudo ocurren en estas condiciones.

Un proceso alternativo que permite el uso de temperaturas y presiones más bajas se logra con un catalizador. La corriente de desechos se presuriza con aire y se pasa sobre un catalizador adecuado, que puede variar según los contaminantes. Un catalizador ayuda a la reacción química entre el aire y los materiales orgánicos, pero la reacción no lo consume ni lo destruye. Las reacciones de oxidación catalítica húmeda pueden ocurrir en condiciones subcríticas, lo que puede reducir los costos operativos y utilizar recipientes con clasificaciones de presión más bajas.

Los materiales de construcción para los reactores y el equipo asociado utilizado para la oxidación húmeda deben elegirse cuidadosamente. Las altas temperaturas pueden debilitar muchos metales, lo que puede comprometer su resistencia para contener las presiones necesarias. Algunos contaminantes orgánicos crearán compuestos ácidos durante la reacción, y muchos metales no serán adecuados para la protección contra la corrosión. El aire caliente presurizado puede oxidar y debilitar los materiales utilizados para selladores y juntas, y se debe tener cuidado al elegir materiales inertes que puedan soportar las severas condiciones de funcionamiento.

Debido a las altas presiones y temperaturas necesarias para las reacciones de oxidación húmeda, el precalentamiento de las corrientes de aire y aguas residuales puede mejorar la eficiencia energética. Se pueden emplear intercambiadores de calor que utilizan los fluidos de alta temperatura que salen del reactor para precalentar las corrientes de aire y agua. Puede producirse calor adicional por la reacción del aire con los orgánicos, y el uso de este calor puede reducir los costos operativos del sistema.