Estudio de la influencia de la recirculación del gas de reacción en el proceso de pirólisis de lodo en lecho fluidizado

Cruellas Labella, Aitor
Fonts Amador, Isabel (dir.)

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

Ingeniero Químico

Resumen: La valorización del lodo de estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) mediante procesos termoquímicos como la gasificación o la pirólisis puede ser una alternativa a los tratamientos tradicionales aplicados a este residuo. En este contexto, el Grupo de Procesos Termoquímicos (GPT) lleva ya varios años estudiando la valorización de este residuo mediante la técnica de pirólisis, que es un proceso termoquímico realizado en ausencia de oxígeno. La pirólisis da lugar a tres productos: uno sólido, el char, uno líquido y uno gaseoso. Hasta ahora, la mayoría de estudios del GPT se han centrado en la aplicabilidad de los productos líquido y sólido obtenidos en dicha reacción. Es por eso que en este trabajo se va a intentar encontrar una aplicación al producto gaseoso. Este producto está formado entre otros por CO, H2 e hidrocarburos ligeros. Sin embargo, su aprovechamiento energético es difícil ya que a la salida está diluido en N2, que es el gas que se utiliza habitualmente como agente fluidizante. El principal objetivo de este proyecto es utilizar como agente gasificante, en lugar de N2, un gas patrón de composición similar al gas producto de la pirólisis, simulando así una recirculación de los gases para conseguir aumentar el poder calorífico del producto gaseoso lo suficiente (>4000 kJ/m3N), como para que su aprovechamiento energético sea viable. El resultado ha sido el deseado, es decir, se ha conseguido que el poder calorífico del gas pase de alrededor de 1000 kJ/m3N obtenido con N2 como agente fluidizante hasta valores alrededor de 8000 kJ/m3N al utilizar la atmósfera de reacción que simula la recirculación del gas de pirólisis. Se ha observado también que esta nueva atmósfera de reacción interacciona con el sólido durante la reacción provocando un menor rendimiento a char y un incremento en el rendimiento al producto líquido. Además, con la simulación de la recirculación de los gases se pone en contacto al char con el gas producto de la reacción, consiguiendo de esta forma que parte del H2S contenido en el producto gaseoso quede retenido en el char. La composición del gas de pirólisis también se ve modificada con esta nueva atmósfera de reacción, incrementándose la proporción de CO y CH4, y disminuyendo la de H2. Con esta nueva atmósfera que simula la recirculación también se han realizado experimentos de pirólisis con un tratamiento catalítico posterior de los vapores, con γ-Al2O3, obteniéndose rendimientos a líquido superiores a los obtenidos en experimentos catalíticos previos realizados con N2. Además, en estas condiciones se ha obtenido un producto gaseoso con un alto rendimiento másico sobre lodo alimentado y con el mayor de los poderes caloríficos de todas las condiciones estudiadas. Por último, se ha estudiado la influencia del tamaño de partícula del lodo que se alimenta al reactor. Se ha encontrado que al disminuir el tamaño de partícula disminuye el rendimiento al producto solido debido a una mayor devolatilización, mientras que los rendimientos a gas y a líquido aumentan.

Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera