Oxidación de dimetilcarbonato y su interacción con NO

Salinas Fraile, Pablo
Abián Vicén, María (dir.)

Alzueta Anía, María U. (ponente)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2014
Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente, Área de Tecnologías del Medio Ambiente

Ingeniero Químico

Resumen: El dimetilcarbonato ha sido propuesto como uno de los posibles aditivos oxigenados para reducir las emisiones en los motores diésel, en particular de materia particulada del tipo hollín, gracias tanto a sus buenas propiedades para reducir estas emisiones, como a su posible manufacturación por vías ecológicas. El objetivo principal del presente proyecto es el estudio de la oxidación de dimetilcarbonato y su interacción con óxido de nitrógeno a presión atmosférica en un reactor de flujo variando las principales variables del proceso. Para tal fin se ha realizado un estudio bibliográfico acerca del uso del dimetilcarbonato como aditivo a los motores diésel y sus modelos de reacción publicados hasta la fecha. Los experimentos de oxidación se han realizado con una concentración a la entrada del reactor de 300 ppm de dimetilcarbonato y diferentes relaciones de estequiometría al variar la concentración de oxígeno. Se han estudiado condiciones reductoras, estequiométricas y oxidantes. Los experimentos han sido llevados a cabo en un rango de temperaturas de entre 500 y 1200 ºC. Las variables a estudiar han sido la temperatura, estequiometría y presencia de NO para determinar su influencia en la reactividad del dimetilcarbonato. Para determinar la influencia del NO se han introducido 500 ppm del mismo en el reactor. Los resultados experimentales se han comparado con los resultados del modelado del proceso mediante la utilización de un modelo cinético-químico de reacción. Este mecanismo es el resultado de la unión de distintos sub-mecanismos de reacción obtenidos de la bibliografía y modificados posteriormente, y en particular el sub-mecanismo del dimetilcarbonato, y la termodinámica asociada al mismo, han sido implementados en el presente proyecto. Gracias a este estudio de modelado se han analizado los caminos preferenciales por los que transcurre la oxidación de dimetilcarbonato bajo las distintas condiciones de operación del presente proyecto. Además, se ha analizado el rendimiento de formación de hollín del dimetilcarbonato, el cual se ha determinado a partir de los resultados obtenidos de la pirólisis de 50000 ppm de dimetilcarbonato a 1200 ºC. Los principales resultados experimentales indican que el perfil de concentraciones de dimetilcarbonato en función de la temperatura solo se ve modificado bajo condiciones muy oxidantes. En cuyo caso la oxidación del dimetilcarbonato se produce a temperaturas más bajas que para condiciones estequiométricas o de déficit de oxígeno. En cuanto a la presencia de NO, únicamente se ha observado un desplazado del intervalo de temperaturas para la conversión del dimetilcarbonato para condiciones oxidantes, donde éste se produce a temperaturas más bajas. El experimento de pirólisis demuestra que el dimetilcarbonato tiene un bajo rendimiento de formación de hollín, siendo más eficiente que el estudiado para otros compuestos previamente. El modelado computacional describe en general bien las tendencias experimentales obtenidas tanto para los reactivos como para los principales productos cuantificados. Sin embargo muestra desviaciones en el rango de temperaturas donde se produce la conversión del dimetilcarbonato, por lo que se ha realizado un estudio de sensibilidad de la termodinámica en el proceso.

Palabra(s) clave (del autor): combustión ; oxidación ; aditivos ; dimetilcarbonato ; contaminantes ; hollín ; óxido de nitrógeno

Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera