Pirólisis y Gasificación (alternativas a la incineración convencional)

Transcripción

1 Pirólisis y Gasificación (alternativas a la incineración convencional) Ventajas y funciones atribuibles Proceso sencillo de bajo costo ajustable a bajas cantidades de residuos (10t/h) Recuperación de energía y de recursos Los recursos recuperados pueden ser fácilmente almacenados etapas del proceso tratamiento térmico secado pirólisis gasificación combustión etapa 1 secado secado secado secado etapa 2 pirólisis pirólisis pirólisis etapa 3 gasificación gasificación etapa 4 combustión

2 Pirólisis y Gasificación (alternativas a la incineración convencional) La pirólisis consiste en la descomposición térmica de la materia orgánica en ausencia de oxígeno u otros agentes gasificantes, generándose cantidades variables de gases (gas de síntesis), líquidos (alquitranes y aceites) y residuo carbonoso o char. El rango de temperaturas empleados oscila entre 150 y 900ºC (< 600 ºC). Estos procesos buscan la eficiencia energética mediante la generación de compuestos químicos secundarios y calor

3 temperatura (rango ºC) Reacción Química deshidratación 250 desoxigenación y desulfurización, disociación molecular de agua y dióxido de carbono. comienza la liberación de sulfuro de hidrógeno 340 rotura de enlaces en compuestos alifáticos. comienza la liberación de metano y otros compuestos alifáticos ligeros 380 fase de carbonización. Concentración de carbón en los residuos 400 rotura de enlaces C-O y C-N descomposición de los materiales bituminosos. generación de aceites y alquitranes. Carbonización de baja temperatura 600 cracking de los materiales bituminosos. generación de hidrocarburos gaseosos de cadena corta e hidrocarburos aromáticos (derivados del benceno) >600 dimerización de las olefinas (etileno) a α-butileno; reacción de etileno a ciclohexano; generación de compuestos aromáticos volátiles.

4 Pirólisis tipos de procesos de pirólisis: procesos de baja temperatura (<550ºC) producción de aceites y alquitranes procesos de temperatura media ( ºC) producción de metano e hidrocarburos superiores procesos de alta temperatura (>800ºC) producción de gas de bajo poder calorífico La complicación de los procesos de pirólisis está originada por la necesidad de producir un calentamiento indirecto y por la condensación de los alquitranes

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6 Composición del gas de pirólisis (excluyendo el H 2 O) : Metano Alcanos y alquenos (olefinas)

7 Proceso de pirólisis + combustión del char (Silvagas-Batelle)

8 Pirólisis Utilidad de la Pirólisis: No es eficiente desde un punto de vista energético. Se usa en combinación con procesos de gasificación y combustión. Se justifica por la recuperación de materias primas: Conversión de polímeros plásticos en monómeros (PE, PP, PS) Pretratamiento del PVC (300 ºC: separación de HCl) Recuperación de metales: Decapado de las latas de aluminio (proceso ALCAN) Recuperación de metales en pilas y baterías (Pb, Cu, Zn, Mn, Ni, proceso BATREC)

9 Gasificación La gasificación consiste en la conversión del residuo en un gas combustible y reductor por medio de la adición de gases reactivos, generalmente, vapor de agua, oxígeno o aire. Es la continuación del proceso de pirólisis a temperaturas por encima de los 600ºC transformando el residuo carbonoso en productos gaseosos, en condiciones subestequiométricas de oxígeno. Las reacciones principales del proceso de gasificación son: C + 1/2 O2 CO (exotérmica; gas pobre) CO + H2O CO2 + H2 (en fase gas, endotérmica, gas de agua) C + 2H2 CH4 (exotérmica) (con aire: gas producto o gas de síntesis)

10 X 1 = 1; X 2 = 6 Oxígeno y agua H2 CO CH4 600 ºC 1200 ºC

11 gasificación Poder calorífico del gas de síntesis pirólisis LHV: PCI TAR: alquitrán 900 ºC

12 Proceso de gasificación + craqueo (pirólisis del char (TPS (termiska)) Craqueo del char Generación de electricidad aire

13 Gasificación Utilidad de la Gasificación: La gasificación es un proceso eficiente desde el punto de vista energético. Su uso en el tratamiento de residuos está limitado por su contenido en humedad y la producción de gas de bajo poder calorífico (su uso potencial depende de la eficiencia de los motores (turbinas de gas) Se justifica por la obtención de gas de síntesis en la gasificación de residuos como neumáticos y biomasa (biofuel):