Estudio de la influencia de la adición de dimetiléter (DME) sobre la oxidación de un precursor de hollín (acetileno) y su interacción con NO

Berdusán Navallas, Laura
Aranda Luque, Verónica (dir.)

Alzueta Anía, María U. (ponente)

Universidad de Zaragoza, CPS, 2011
Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente, Área de Tecnologías del Medio Ambiente

Ingeniero Químico

Resumen: El transporte es una de las principales causas de contaminación medioambiental y tiene un impacto significativo en el cambio climático. Los contaminantes más perjudiciales presentes en las emisiones de motores diesel son las partículas de hollín y los óxidos de nitrógeno. Debido al carácter nocivo de ambos compuestos, las leyes que regulan su contenido máximo en los gases de escape de los vehículos motores son cada vez más estrictas. Por ello, se están estudiando distintas alternativas para conseguir reducir de manera conjunta las emisiones de dichos compuestos. Una de las alternativas más prometedoras, y en la que se basa este proyecto, es añadir compuestos oxigenados como aditivos al gasóleo. Entre los aditivos oxigenados que se han probado en motores diesel destaca el dimetiléter (DME). En los estudios de bibliografía sobre la oxidación de este compuesto oxigenado se han observado ciertas discrepancias sobre las emisiones de contaminantes dependiendo del tipo de motor y de las condiciones de operación. Por ello, con el objetivo de clarificar aspectos básicos de la combustión del DME y sus emisiones, en este proyecto se plantea llevar a cabo distintos experimentos de la oxidación de este compuesto a escala de laboratorio. En este contexto, el principal objetivo de este proyecto es el conocimiento de la oxidación de mezclas acetileno, compuesto considerado precursor de hollín, y DME en diferentes condiciones de operación. Para ello, se llevarán a cabo una serie de experimentos en un reactor de flujo, desde condiciones reductoras (λ=0,2) hasta condiciones oxidantes (λ=20), analizando la influencia de las principales variables de operación: temperatura, estequiometría, adición de distintas cantidades de DME y presencia de NO en la entrada del reactor, para analizar el papel del DME en la reducción del NO. Además, los resultados experimentales se interpretan a través de un modelo cinético-químico detallado. Los resultados indican que a medida que la mezcla acetileno-DME se enriquece en oxígeno, el comienzo de la oxidación del acetileno se desplaza a temperaturas más bajas. Los principales productos de reacción son el CO y CO2, aunque en condiciones reductoras (λ=0,2 y λ=0,7) también es significativa la formación de H2, debido al proceso de pirólisis que tiene lugar, y CH4. El DME es más reactivo que el acetileno ya que se consume a temperaturas más bajas. Un incremento de la concentración de DME en la mezcla reaccionante retrasa la conversión del acetileno. Además, en condiciones oxidantes, la presencia de NO adelanta la oxidación de la mezcla acetileno-DME. Las mayores reducciones de NO se producen en condiciones reductoras para las temperaturas más altas del intervalo de estudio. Al comparar la simulación con los resultados experimentales se han observado ciertas diferencias. Tras realizar un análisis de velocidad de reacción para determinar los principales caminos de reacción en la oxidación de mezclas acetileno-DME, se han realizado algunas modificaciones en el modelo de reacción atendiendo a estudios cinéticos experimentales recientes, consiguiendo una mejor adecuación de la simulación a los resultados experimentales. Además, se ha realizado un análisis de sensibilidad para conocer las reacciones que más influyen en la oxidación de mezclas acetileno-DME, lo cual puede ser el punto de partida para posibles estudios futuros que busquen mejorar el mecanismo cinético-químico.

Palabra(s) clave (del autor): oxidación ; acetileno ; dimetiléter ; combustibles oxigenados ; reducción de NO ; reactor de flujo

Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera