Planta para la producción de biometano.

Transcripción

1 Planta para la producción de biometano. De la investigación al desarrollo industrial. Dr. Joaquín Reina Hernández. Energy & Waste C/ Cardaire 311º 4º Terrassa-BCN Telf

2 Energy & Waste. Índice. 1.- Energy& Waste. 2.- Planta para la producción de biometano. o Problemática o Tipos de tecnologías para la producción de biometano (GN). 3.- De la investigación al desarrollo industrial. 4.- Conclusiones. 5.- Invitación.

3 Energy & Waste. Área de acción. Energy & Waste desarrolla su actividad dentro del sector del tratamiento y valorización de residuos, aplicando tecnologías de desarrollo propio. Su trabajo involucra, tanto la I+D+i en este sector, como el desarrollo de tecnologías dentro de la ingeniería de procesos químicos. El grupo especializado en la limpieza del biogás para diferentes usos (energía o biocombustible) y en el tratamiento térmico de residuos, ha ampliado su área de acción hacia el tratamiento aguas residuales, introduciendo nuevas tecnologías en dicho sector. También desarrolla cursos de formación especializado en el sector del Biogás y Tratamiento Térmicos de Residuos dada su experiencia y formación

4 Energy & Waste. Tecnología Biolimp-MPdry. Limpieza del biogás La tecnología para el acondicionamiento/limpieza del biogás (Biolimp-MPdry) es una tecnologías multipropósito para la limpieza del biogás. Dentro de ella se encuentran. La tecnologías Biolimp-Siloxa, para la eliminación de siloxanos y la tecnología Biolimp-Sulfure para la eliminación de H 2 S en el biogás. Ambas basadas en métodos secos de eliminación. Como tecnología para la limpieza, se basa en combinación de técnicas de eliminación y la misma cuenta de dos etapas bases. Etapas. 1. Gruesa. Enfriamiento-condensación-lavado sin aporte de agua. 2. Fina. Adsorción en carbón activado y otros adsorbentes.

5 Energy & Waste. Gamas y campo de aplicación de la tecnologías Biolimp-Siloxa. Para eliminación de humedad, siloxanos e hidrocarburos. Es aplicable para cualquier caudal y concentración de los mismos. TípicoenvertederosyEDAR. Eficiencia de remoción > 95 % Biolimp-Sulfure. Para eliminación de humedad y H 2 S (sulfuro de hidrógeno). Es aplicable para cualquier caudal pero relativamente baja concentraciones de H 2 S < 1000 ppm. Típico en EDAR o como etapa rectificativa de un proceso biológico de desulfuración. Eficiencia de remoción > 95 %

6 Proyectos realizados Biolimp-MPdry ( ). EDAR Los Tajos. San José de Costa Rica. Acciona aguas Capacidad de tratamiento 500 Nm 3 /h. Objetivo. Eliminación de humedad, hidrocarburos y siloxanos

7 Proyectos realizados Biolimp-Siloxa-Desulfure ( ). EDAR Alcalá Oeste. Madrid España. Acciona agua Capacidad de tratamiento 340 Nm 3 /h. Objetivo. Eliminación de humedad, hidrocarburos, siloxanos y H 2 S

8 Proyectos realizados Biolimp-MPdry Siloxa (2016). EDAR Butarque. Madrid España. Drace-Dragado Capacidad de tratamiento Nm 3 /h. Objetivo. Eliminación de humedad, siloxanos y H 2 S

9 Energy & Waste. 2.- Planta para la producción de biometano. o Problemática. Las necesidades energéticas son crecientes debido al desarrollo de diferentes tipos de procesos e industrias que la requieren para satisfacer sus necesidades. La dependencia energías fósiles, como Europa, y dentro de esta España, mira cada vez más, y con mayor interés las energías renovables y apuesta por el desarrollo de las mismas como fuentes de su futuro desarrollo. El biogás procedente de diferentes orígenes, constituyen una valiosa materia para la producción de energía, productos químicos y biocombustibles. El biogás se presenta como sustituto principal del gas natural para ser inyectado a red o para uso en la automoción.

10 Energy & Waste. 2.- Planta para la producción de biometano. o Tecnologías para el enriquecimiento (Biometano). Actualmente existen cinco tecnologías que compiten en el mercado de producción de Biometano. 1. Absorción química. Reactivo selectivo 2. Lavadoconaguaaaltapresión. Con recirculación. Sin recirculación 3. Técnicas de Adsorción.(PSA) Presión oscilatoria. 4. Separación criogénica. 5. Separación por membranas.

11 Energy & Waste. 3.- De la investigación al desarrollo industrial. Tecnología objeto de investigación. Selección. Absorción química. Reactivo. Monoetanolamina Motivos. 1. Reactivoselectivos. Aplicable a eliminación de gases ácidos (CO 2 y H 2 S) 2. Opera a bajas presiones. Presión del orden de los 150 mbar es suficiente 3. Proceso conocido en la industria del GN. Concentración de CO 2 no mayor del 15 %. Considerado un sistema ideal. 4. Reactivo regenerable por destilación a 105 ºC y a presión no superior de un (1) bar

12 Modelo de laboratorio. Vertedero de Vacarisses. Año 2001 Partes componentes Torre de absorción. Tipo relleno Torre de destilación. Tipo relleno Filtros de silicagel Tanque almacenamiento de reactivo Cromatógrafo. Sistema de medición y control Sistema de bombeo Condiciones de operación Planta a escala de banco para ensayos de producción de biometano. Reactivo. MEA al 20 %. Caudal. 1 m 3 /h Biogás Caudal de MEA. 15 lit/h Presión Ope. 240 mbar. Temperatura 25 ºC Biogas. Vertedero Diámetro de torre Abs: 80 mm Diámetro torre Des : 50 mm Biogás limpio

13 Modelo de laboratorio. Vertedero de Vacarisses. Año 2001 Partes componentes Compresor Filtro de partículas Contador de gas Bombas de llenado primario Bombas de llenado secundario Sistema de suministro a vehículo Sistema de tubería. Condiciones de operación Planta a escala de banco para la compresión e inyección del biometano a vehículos. Compresor. p=250bar Capacidad = 0,5 m 3 /h Tipo. Llenado lento. Autonomía coche = 250 km

14 Resultados. 1. Modelos matemáticos. Sistema ideal. Sistema real 2. Condiciones de operación. 3. Estequiometria de las reacciones Receta del proceso 4. Programa de simulación en Excel

15 Energy & Waste Tecnología Biolimp-Energy. Producción de biometano Modelo industrial Capacidad de diseño = 100 Nm 3 /h Presión de diseño = 250 mbar Diagrama de bloque de operaciones. Odorizante Condensado Secado del gas/odorización Compresión, almacenamiento y distribución BPA 250 bar. Automoción BPR 12 bar Red Biogás. Vertedero. Planta Metanización. Acondicionamiento/ Limpieza del Enriquecimiento/co ncentracción en Regeneración del solvente Energía térmica (calor) CO 2 Condensado (97-99 %)

16 Energy & Waste. Diagrama de flujo. Proyecto. Biolimp-Energy Diagrama de flujo BPA químico. Absorción en alkanoamina Biogás enriquecido 13 Máquina de Máquina Refrifgeración de refrigeración agua 0 ºC 14 9 Máquina de Máquina Refrifgeración de refrigeración agua 0 ºC 15 Biogas Sucio CO 2 18 Equipos Deshumidificador 15.- Maquina refrigeración. 2.- Recuperador 16.- Bomba Mea rica 3.- Filtro CA 17.- Calentador 4.- Bomba de condensados 18.- Enfriador 5.- Filtro de particulas 19.- Torre de destilación 6.- Torre de absorción 20.- Condensador 7.- Tanque de MEA 21.- Calderín 8.- Bomba de alimentación 22.- Bomba Mea pobre 9.- Deshumidificador Caldera de vapor 10.- Filtro de secado 24.- Filtro de secado Filtro de particulas 25.- Filtro de partículas Compresor de biogás 26.- Compresor de CO Almacenamiento Almacenamiento CO Máquina refrigeración v v

17 Energy & Waste. Balancedemasayenergía. Desarrollo de un programa en Excel para la simulación del proceso. Modelos obtenido a nivel de laboratorio. Biogás para automoción (BPA) o su inyección a red de gas natural (BPR). Biomasa Peninsular 120 m 3 /h Biogas crudo BPR 55,71 78,00 (kg/h) (% Vol) CH4 55,7 100,00 CO 2 0,0 0,0 O2 0,00 - H 2S 0,0 0,0 T (ºC) 5,00 N2 - - H2O (kg/h) 0,666 T (ºC) 10,00 5 MSG (kg/h) 1,664 H2O (kg/h) 0,666 0,00067 MSH/mes 119,83 BPR 16 bar ρseco (kg/m3) 0,70 H2S (mg/m3) (ppm x PM)/24, ,00 mg/m3 kg/m3 0,007 Agua (m 3 /h) 2,92 kg/h 0,837 Tent (ºC) -2,0 Vap top (kg/h) 165,00 Agua (m 3 /h) 19,06 Tsal (ºC) 3,0 Tvap (ºC) 95,00 Tent (ºC) 20,0 Biogás 138,2 T MLDT 18,54 Tsal (ºC) 25,0 120,00 Composición (kg/h) (m 3 /h) AT (m 2 ) 1,31 Lean (kg/h) 1.799,96 T MLDT 30,83 CH4 55,71 65 MEA 359,99 AT (m 2 ) 7,03 CO 82,50 35 H 2O 1.439,97 2 O2-0 QL3 (kcal/h) ,42 H 2S - 0 T (ºC) 25 CO 2 (%) 100 N 2-0 (kg/h) 82,50 D tabs (m) 0,3 T (ºC) 38,00 38 Vgas (m/s) 0,47 TCO2 (ºC) 30 H2O 4,96 ρseco (kg/m3) 0,69 Agua (m /h) 15,80 3 Agua (m 3 /h) 4,66 AT (m 2 ) 9,20 Tent (ºC) -2,0 Tsal (ºC) 3,0 Torre de Adsorción T MLDT 12,31 QL2 (kcal/h) ,05 A T (m 2 ) 3,15 TL2 (ºC) 75,00 Torre de Absorción Tent (ºC) 20,0 Tsal (ºC) 25,0 Vap (col) (kg/h) 300,1 T MLDT 19,54 Tcol (ºC) 105,0 Vapc (kg/h) 422,1 P (bar) 3,0 TR2 (ºC) 70,01 Tvap (ºC) 133,0 T MLDT 35,77 A T (m 2 ) 25,17 Biogás 135,81 119,998 AT (m ) 3,01 Vol (m ) 2, (kg/h) (% Vol) Pt (kw) 257,4 CH4 55,71 65 Q (m3/h) 41,0 CO2 82,50 35 O2 0,00 0,00 H 2S - 0 Rich (kg/h) 1.882,5 % N2-0,00 MEA 245,6 13,05 T (ºC) 25 H 2O 1.406,22 74,70 Lean (kg/h) 1.800,0 % H 2O 2,56 (m /h) Sal 116,2 6,18 MEA 360,0 0,20 3 H2O 2,40 0,002 HCO3 114,4 6,08 H2O 1.440,0 0,80 MCA (kg/h) 2,79 TR1 (ºC) 38,4 100 TL1 (ºC) 105,0 0 MCA/mes 2.008,22 QR (kcal/h) ,95 QL (kcal/h) ,12 Vol F (m 3 ) Cp Cp 5,36 (kcal/kgºc) 0,80 (kcal/kgºc) 0,88 Torre de Adsorción Torre de Destilación BPA 250 bar

18 Energy & Waste Tech. Consumos aproximados Proyecto. Biolimp-Energy.-EDAR Nota. Valores estimativos. Consumo electrico y térmico. Tipo de máquina. Cantidad Función/ubicación. Potencia consumida. Comentarios (kwe/kwt) 1,- Máquina de refrigeración 1 Deshumidificaión del biogas crudo 7 Deshumidificación del Biometano 2,- Soplante 2 Bombeo del gas a proceso 4 3,- Bombas 5 Alimentación solvente a TD y TA. Centrifugas 7,5 Dosficicación reactivo. Dosificadoras Alimentación de agua a caldera. Centrifugas 4,- Maquina de refrigeración 1 Enfriamiento del solvente (TA) 45-A Máq. Refrigeración Condensación de vapores (TD) 7-B Torre humidificación. 5,- Caldera de vapor 1 Generaciónde vapor a TD 46 m3/h (Biogás) Biogás crudo 20 m3/h (Biogás) Biometano Opciones A 0,71 kw/m 3 Biogás B 0,32 kw/m 3 Biogás Nota. Valor reportado. 0,69 kw/nm 3 Biogás

19 Energy & Waste Tech. Construcción. Planta industrial. Producción de Biometano 1ª Planta del gobierno Español. Vacarisses-Barcelona- Propiedad del Grupo Hera Hold

20 Energy & Waste Uso del Biometano. Automoción Sistema de compresión, almacenaje e inyección.

21 Energy & Waste. 4.- Conclusiones 1. Opera a bajas presiones. Lo que reduce coste de equipamiento y consumo de energía. 2. El reactivo químico utilizado es selectivo. Se reducen a un máximo las pérdidas de metano (CH 4 ). El metano es 21 veces más contaminante que el CO Fácil y bajo coste de tratamiento de los efluentes del proceso. El CO 2 por su alta pureza (> 98 %) puede ser recuperado para otros usos (llenado de extintores de incendio, producción de hielo seco, industria de bebidas y licores, alimentación de cultivo de algas, industria de extracción del petróleo, producción de metano, etc.). 4. La demanda eléctrica del proceso no supera los 0.15 kwh/nm 3 RB. 5. Biolimp-Energy es el resultado del trabajo de (I+D+i) del grupo Energy & Waste. 6. Desarrollo de un programa de cálculo y diseño sobre Excel para la simulación del proceso de producción de Biometano.

22 5.- Invitación. 15ª edición Tipos de curso: Capacitación/formación. Modalidad del curso: Teórico Información. Joaquin Reina Hdz. Telf.:

23 Gracias