Conversión de compuestos de azufre (CS2 y COS) en procesos de combustión

Cebrián Sánchez, Marta
Abián Vicén, María (dir.)

Alzueta Anía, María U. (ponente)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2013
Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente, Área de Ingeniería Química

Ingeniero Químico

Resumen: Los procesos de combustión son la base para la producción de las principales formas de energía utilizadas en la actualidad. Por lo que la optimización de dichos procesos es fundamental tanto para aprovechar al máximo las reservas no renovables de combustible, como para reducir al máximo las emisiones a la atmósfera de gases contaminantes. El azufre, tanto de origen orgánico como inorgánico, es uno de los principales contaminantes de la atmósfera generado en procesos de combustión, responsable de problemas medioambientales tales como la lluvia ácida. El SO2 es el contaminante de azufre más abundante, y por tanto el más estudiado. Sin embargo éste no es el único producto azufrado generado por la industria. Otros compuestos menos conocidos como el sulfuro de carbono (CS2) o el sulfuro de carbonilo (COS), son compuestos intermedios generados a partir de la oxidación de azufre presente en el combustible o en las materias primas, y pueden también ser emitidos a la atmósfera incrementando la cantidad de azufre presente en el aire. Así, es fundamental el estudio y conocimiento del mecanismo de conversión a través del cual se produce la reacción de estos compuestos, tanto para conocer las consecuencias que su emisión puede tener en el medio ambiente como para buscar métodos para reducir la cantidad emitida. En este contexto, resulta de gran interés el estudio experimental, en condiciones de laboratorio controladas, de la oxidación de CS2 y COS. En este trabajo, dicho proceso ha sido estudiado en un reactor de cuarzo, flujo pistón, a presión atmosférica, en el intervalo de temperaturas desde temperatura ambiente a 1100 ºC. Las diferentes condiciones de estequimetría (aire/combustible) estudiadas han sido variadas desde condiciones muy oxidantes (λ=20), oxidantes (λ=2), estequiométricas (λ=1), reductoras (λ=0,7), hasta muy reductoras (λ=0,2). Además, se ha analizado la posible interacción de cada compuesto (CS2 y COS) con NO, contaminante generalmente presente en las cámaras de combustión. Los resultados experimentales obtenidos en las diferentes condiciones de operación han servido para validar un modelo cinético-químico de reacción que se está desarrollando, en el Grupo de Procesos Termoquímicos (GPT), con la finalidad de que pueda ser usado para simular un amplio intervalo de condiciones de operación. Los principales resultados obtenidos muestran que el CS2 es más reactivo que el COS, reaccionando a menores temperaturas. Los principales productos que se han obtenido en la oxidación de CS2 son SO2, CO, CO2 y el intermedio de reacción COS. En el caso del COS se han identificado los mismos productos de reacción que en el caso del CS2 (SO2, CO y CO2). Analizando la influencia de las diferentes variables de operación cabe destacar la importante influencia de la estequiometría aire/combustible de forma que conforme aumenta el contenido de oxígeno en la corriente de entrada al reactor, la reacción de oxidación de ambos compuestos se ve favorecida, comenzando dicha reacción a menores temperaturas. Por otra parte, la presencia de NO en la corriente de entrada al reactor desplaza el inicio de la reacción de oxidación de CS2 y COS a mayores temperaturas que en ausencia de NO. No obstante, no se ha observado una reducción neta de NO. Por último, se ha comprobado que los datos experimentales se ajustan en general de manera satisfactoria a los predichos por el mecanismo cinético-químico propuesto, permitiendo identificar los principales caminos de reacción involucrados en el proceso.

Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera