Optimización de un reactor de etapas adiabáticas en serie con refrigeración intermedia.

En este estudio se aborda la problemática que presenta el diseño de un reactor que acoge una reacción catalítica con una naturaleza fuertemente exotérmica. Entre las diferentes opciones de tipo de reactor, en el presente trabajo se estudia el diseño óptimo de un reactor con etapas adiabáticas en serie con refrigeración intermedia. Seguidamente de la revisión de las bases teóricas de diseño, se plantea la modelización de los dos elementos claves del reactor: la etapa adiabática de reacción y el intercambiador requerido para enfriar la corriente de salida de cada etapa. Posteriormente se aborda el problema de optimización del reactor, que pasa desde la elaboración de la función objetivo a minimizar/maximizar hasta la identificación de las variables independientes de optimización existentes en el problema. Una vez establecido el marco teórico, se afronta el diseño óptimo de un reactor de etapas adiabáticas en serie para un caso concreto: la síntesis de SNG a partir de CO2 y H2. Este diseño se realiza con ayuda del software Engineering Ecuation Solver (EES) que dispone de una utilidad de optimización n-dimensional con la posiblidad de elegir entre varios métodos de optimización. Por esta razón, se ha elaborado un código de programa en el lenguaje EES que implementa los modelos de etapa adiabática y de intercambiadores de calor.This study includes the problems presented by the design of a reactor where there is a catalytic reaction with a strongly exothermic nature. Among the different reactor type options, in the present work the optimal design of a reactor with adiabatic stages in series with intermediate cooling is studied. Following the review of the theoretical design bases, the modeling of the two key elements of the reactor is proposed: the adiabatic reaction stage and the exchanger required to cool the output current of each stage. Subsequently, the reactor optimization problem is addressed, which goes from the elaboration of the objective function to minimize / maximize until the identification of the independent optimization variables existing in the problem. Once the theoretical framework is established, the optimal design of a series adiabatic stage reactor is addressed for a specific case: the synthesis of SNG from CO2 and H2. This design is carried out with the help of the Engineering Ecuation Solver (EES) software, which has a n-dimensional optimization utility with the possibility of choosing between several optimization methods. For this reason, a program code has been developed in the EES language that implements the adiabatic stage and heat exchanger models.Universidad de Sevilla. Grado en Ingeniería Químic

Captación de CO2 mediante ciclos de carbonatación/calcinación

La captación de CO2 mediante ciclos de carbonatación/calcinación es una tecnología en desarrollo que tiene un gran potencial de ser aplicada en la industria en los próximos años dad la grave preocupación por el cambio climático. Dicha tecnología se basa en la reacción del CaO (cal viva) para formar CaCO3 denominada "carbonatación", y su posterior reacción de descomposición a alta Tº denominada "calcinación" para liberar el Co2 capturado para su posterior almacenamiento. En este trabajo se ha estudiado en profundidad la aplicación de dicho sistema de captación en postcombustión a una central térmica de carbón. Se han calculado los balances de materia y energía a partir de los datos de una simulación y se ha estudiado su posible integración energética así como una primera estimación económica para plantear su posible viabilidad de implantación en un futuro próximo.Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio AmbienteGrado en Ingeniería Químic

Revisión sistemática y meta-análisis de la evaluación de tecnologías de captura de CO2 y obtención de energía renovable

La presente investigación tuvo como finalidad evaluar mediante revisión sistemática y meta-análisis la eficiencia de la aplicación de dos tipos de tecnologías de captura de CO2 y obtención de metanol y Dimetil éter como energía renovable. Esta investigación fue aplicada de nivel descriptivo, con enfoque cuantitativo y de diseño no experimental. Los resultados del presente estudio, mostraron que para captura de CO2 la técnica más eficiente es la de destilación criogénica ya que evidencia un mayor porcentaje de captura del GEI. Lo cual manifiesta una relación directamente proporcional entre el porcentaje de captura y obtención de energía renovable. De acuerdo a los resultados obtenidos, se llegó a la conclusión de que existe evidencia suficiente que respalda la tecnología de captura de CO2 como alternativa a la reducción de emisiones y a la vez minimización del calentamiento global. Ya que, las investigaciones incluidas en la presente revisión muestran un porcentaje superior al 75% tanto en la de captura y obtención del Dimetil éter como energía renovabl

Diseño y desarrollo de un sistema de remoción de H2S presente en biogás a utilizar en generación termoeléctrica

La investigación es de carácter bibliográfico en el que, se plantea el problema como una corriente de biogás proveniente de biodigestores de tipo UASB ( para tratar aguas residuales de origen domestico lagunares ( para tratar residuos orgánicos provenientes de matadero y similares), el cual debe reducir su contenido de H2S, para cumplir normativas vigentes y con los estándares de calidad requerido por un modelo especifico de motores de combustión interna. La solución planteada incluye la valoración de las alternativas de tratamiento existentes, su selección incluyendo criterios económicos, ambientales y desde luego técnicos acorde a la escala y composición del biogás a tratar, posteriormente se diseña el sistema de tipo Iron Spong

Evaluación del carbón mineral, para disminuir el contenido de azufre y mejorar su calidad

Desarrolla aspectos esenciales referidos al carbón mineral; sus principales características fisicoquímicas, petrográficas, mineralógicas y los procesos de lavabilidad y flotación. La caracterización del carbón estudiado es un carbón bituminoso de alto contenido volátil, con un buen rendimiento energético y baja concentración de cenizas y azufre. Se ha estudiado la eliminación de materia mineral con especial hincapié en el azufre, mejoramiento del carbón fijo y el poder calorífico del carbón mineral de las minas San Alejandro, Oyón. Del estudio de caracterización del carbón mineral estudiado se ha determinado una granulometría promedio de 93.51% a una malla -200, una dureza de 3, densidad aparente de 1.30 gr/cm3, densidad real de 1.72 gr/cm3 y una porosidad de 0.79%. Respecto al análisis inmediato los promedios de las muestras en base seca son de 0.78 % de Humedad, 18.73 % de Materia Volátil, 17.33 % de Cenizas y 60.24 % de Carbón Fijo, Poder Calorífico Superior de 7257.31 Kcal/kg y un Poder Calorífico inferior de 7239.80 Kcal/kg. El análisis microscópico muestra la presencia de 96.91 % de Grafito (grf) y 3.09% de Pirita (py). Las fracciones de finos de estos carbones estudiados en este trabajo han sido tratadas mediante Lavabilidad y Flotación con espumantes. De los resultados obtenidos por lavabilidad tenemos una disminución del contenido de cenizas promedio de 5.14%, una eliminación promedio de 2.18% de Azufre, un leve incremento de Materia Volátil a 18,65 % y Carbón Fijo a 62,43 %. De los resultados de flotación se tiene una disminución notable de Cenizas de 55.35% y de Azufre de 36.61%; un incremento de carbón Fijo de 16.91% y el Poder Calorífico se incrementó de 7257.31KCal/Kg a 8141.22 KCal/Kg.Tesi

Análisis numérico y teórico de las variables que afectan el proceso de metanación para un sistema Power to Gas (PtG)

RESUMEN : La mayor parte del metano utilizado industrialmente proviene de los recursos de gas natural fósil. Sin embargo, el cambio climático hizo que los gastos de investigación relacionados con la producción catalítica y biológica de metano a partir de gases ricos en dióxido de carbono (metanación) aumentaran en los últimos años. (Rönsch et al., 2016). Se hace de gran importancia el trabajo sobre investigación de los procesos y recursos utilizados para lograr la producción de este combustible, por lo que se realizaron una serie de simulaciones en tres diferentes softwares (Chemkin, ANSYS Fluent y Aspen Plus), con los que se obtuvo información del comportamiento de la reacción con la temperatura, presión y relación de alimentación (H2/CO2), teniendo en cuenta el cambio de geometría en un reactor de lecho fijo y analizando el mejor mecanismo de reacción (ley de potencia para ANSYS Fluent y Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson para el desarrollo en Aspen Plus); consiguiendo de esta forma que el proceso se viera favorecido por bajas temperaturas (teniendo 450 °C como temperatura óptima), un bar, una relación H2/CO2 igual a 4 y alta relación L/D; puesto que con estos se hace más simple el control de temperatura, obteniendo así, una mayor selectividad del metano, alta conversión para el hidrógeno y la mejor eficiencia térmica

Integración termodinámica y optimización del proceso de captura de CO2 en oxicombustión de carbón en lecho fluido circulante (tecnología OXYCFB): Aplicación de modelos físicos

Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Geología y Geoquímica. Fecha de lectura: 23-11-201

Propuesta de diseño de biofiltro para la captación de CO2 atmosférico utilizando la microalga Chlorella vulgaris

El objetivo de este estudio es elaborar el diseño de un sistema de biofiltración de dióxido de carbono atmosférico utilizando la microalga Chlorella vulgaris. Para establecer un diseño basado en microalga Chlorella vulgaris, se seleccionó el medio de cultivo con 0.27 g/L de Sulfato de amonio y 1.0 g/L de fertilizante comercial NPK 20:20:20 y se establecieron las condiciones óptimas de luz (4,400 lúmenes), temperatura (25°-35°C), índice de captación (0.063 g⁄(L*día)) e índice de producción (1.5 (kg O_2)⁄(kg biomasa) ) con períodos de luz y oscuridad de 12:12 h para cada uno. El dimensionamiento del biofiltro se realizó mediante el seguimiento de la metodología de diseño haciendo uso de herramientas matemáticas para el cálculo de geometría, transferencia de masa, velocidad de retención, entre otros. Se encontró que para una altura de 1 m y un total de 5.7287 kg de CO2 bombeado se tiene una captación esperada de 5.2818 kg de CO2 (1.44 kg de Carbono por día) mientras que el CO2 estimado por el funcionamiento del equipo es de 4.38 kg para una captación neta de carbono esperada de 0.902 kg de CO2 (0.246 kg de carbono por día

Análisis de ciclo de vida y su aplicación a la producción de bioetanol: Una aproximación cualitativa

En el presente artículo se destaca la importancia de la metodología del Análisis de Ciclo de Vida para la evaluación del desempeño ambiental de procesos de la industria química. Se describen las diferentes fases involucradas en la aplicación del análisis de ciclo de vida de un proceso.  Igualmente, se ilustra el papel crucial que juega el análisis de ciclo de vida en la síntesis de procesos. Se enuncia la estrategia general de optimización de procesos sujeta a criterios económicos y ambientales. Mediante  un  estudio  de  caso,  se  proporciona  una  aproximación cualitativa para la aplicación del análisis de ciclo de vida durante el diseño del proceso de producción de alcohol carburante a partir de caña de azúcar. Con este fin, se utilizó información secundaria para el análisis de la etapa de cultivo de la caña. Para las etapas del proceso en la planta de producción, se tuvieron en cuenta datos obtenidos de la simulación de la conversión de caña en etanol empleando Aspen Plus. La cuantificación de los impactos ambientales se realizó mediante el software WAR GUI. Se destacan las principales ventajas del análisis de ciclo de vida durante el diseño de procesos amigables ambientalmente, así como sus limitaciones más importantes cuando se aplica esta metodología en las condiciones de Colombia

Análisis de ciclo de vida y su aplicación a la producción de bioetanol: Una aproximación cualitativa

En el presente artículo se destaca la importancia de la metodología del Análisis de Ciclo de Vida para la evaluación del desempeño ambiental de procesos de la industria química. Se describen las diferentes fases involucradas en la aplicación del análisis de ciclo de vida de un proceso. Igualmente, se ilustra el papel crucial que juega el análisis de ciclo de vida en la síntesis de procesos. Se enuncia la estrategia general de optimización de procesos sujeta a criterios económicos y ambientales. Mediante un estudio de caso, se proporciona una aproximación cualitativa para la aplicación del análisis de ciclo de vida durante el diseño del proceso de producción de alcohol carburante a partir de caña de azúcar. Con este fin, se utilizó información secundaria para el análisis de la etapa de cultivo de la caña. Para las etapas del proceso en la planta de producción, se tuvieron en cuenta datos obtenidos de la simulación de la conversión de caña en etanol empleando Aspen Plus. La cuantificación de los impactos ambientales se realizó mediante el software WAR GUI. Se destacan las principales ventajas del análisis de ciclo de vida durante el diseño de procesos amigables ambientalmente, así como sus limitaciones más importantes cuando se aplica esta metodología en las condiciones de Colombia