Evaluación de Hopcalita como transportador de oxígeno en la combustión de combustibles sólidos con captura de CO2

Adánez Rubio, Imanol
Abad Secades, Alberto (dir.) ; Adánez Rubio, Iñaki (dir.)

Alzueta Anía, María Ujué (ponente)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2015
Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente, Área de Ingeniería Química

Ingeniero Químico

Resumen: El proceso CLOU (Chemical Looping with Oxygen Uncoupling) es una tecnología de combustión de sólidos con transportadores sólidos de oxígeno con separación inherente del CO2 que permite reducir la penalización energética y los costes de captura de CO2. El proceso CLOU se basa en la tecnología CLC (Chemical-Looping Combustion) en la que se transfiere el oxígeno del aire al combustible por medio de un transportador de oxígeno en forma de óxido metálico. Para ello se utilizan dos reactores de lecho fluidizado interconectados con el transportador de oxígeno circulando continuamente entre ambos. En el reactor de reducción el óxido metálico aporta el oxígeno necesario para la combustión generando CO2 y vapor de agua. Tras la condensación del agua se obtiene una corriente de CO2 prácticamente pura. El transportador de oxígeno reducido se regenera de nuevo al óxido metálico inicial con aire en el reactor de oxidación. El calor generado entre ambos reactores es el mismo que en la combustión convencional. El proceso CLOU utiliza la capacidad que tienen algunos óxidos metálicos de generar oxígeno gaseoso a altas temperaturas. El oxígeno generado reacciona directamente con el combustible sólido, evitando la etapa limitante de gasificación necesaria en un proceso CLC convencional con combustibles sólidos. Este proceso CLOU se ha demostrado con óxidos de cobre, pero es necesario desarrollar materiales con mejores características para su uso como transportador de oxígeno en un sistema industrial. En este sentido, las propiedades de un material con óxidos de cobre y manganeso parecen ser muy prometedoras. El objetivo es evaluar un material particulado comercial de óxido de cobre y manganeso (Hopcalita) para su uso como transportador de oxígeno en CLOU. Para lograr este objetivo, se analizaron las propiedades físico-químicas del material y se prestó especial atención a propiedades clave como son su reactividad, su tendencia a la aglomeración de las partículas y su resistencia mecánica a la atrición. Los experimentos se realizaron en termobalanza y en lecho fluidizado, y se observó la velocidad de transferencia de oxígeno tanto en condiciones neutras (N2) como usando carbón como combustible. Los resultados obtenidos se evaluaron considerando la caracterización físico-química del material utilizando técnicas como TPR, SEM, XRD, Porosimetría de Hg y BET, entre otras.

Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera