Una tecnología para la destrucción de residuos en pocos segundos:
OXIDACIÓN EN AGUA SUPERCRÍTICA
Clases AplicadasIES Alvar Núñez 4 febrero 2014
Juan Ramón Portela, Departamento de Ingeniería Química Universidad de Cádiz
TRATAMIENTOS DE AGUAS RESIDUALES
QUÍMICOSPrecipitación
Intercambio iónico
Oxidactión/Reducción
BIOLÓGICOSLodos activos
Reactores de película fija
Degradación anaerobia
TÉRMICOSOxidación en agua supercrítica
Incineración
FÍSICOSEvaporación
Adsorción
Extracción
RESIDUO
OXDANTE
PRESIÓN
TEMPERATURA
GASES LIMPIOS
AGUA
SOLIDOS
OXIDACIÓN EN AGUA SUPERCRÍTICAOXIDACIÓN EN AGUA SUPERCRÍTICA
RegiónSupercrítica
374 ºC
PuntoCrítico
221 bar
RegiónGaseosa
Temperatura
PresiónRegión Líquida
RegiónSólida
SCWO
DIAGRAMA DE FASES DEL AGUA
Vídeo del paso del agua en condiciones supercríticas
OXIDACIÓN EN AGUA SUPERCRÍTICA
Solubilidad de sustancias apolaresMiscible con el oxígenoSin limitaciones interfacialesElevadas eficacias de eliminaciónProductos mayoritarios CO2 y H2O
OXIDACIÓN EN AGUA SUPERCRÍTICA
No necesita medios de agitaciónCompuestos nitrogenados N2
No se producen NOX, SOx ni dioxinasHeteroátomos Ácidos, sales u
óxidosS Sulfato; P FosfatoHalógenos Haloácidos
Reactor discontinuo
Equipos para oxidación de residuos
Planta Piloto
Reactor continuo
PLANTA PILOTO (25 kg/h)
PATENTE Internacional : “System and method for the hydrothermal oxidation of water-insoluble organic residues” PCT WO2006/061448 A1.
Investigación UCA Proyecto : Eliminación de lodos Objetivo: Optimización del proceso y aprovechamiento energético
Puntos clave de la Planta
- Instalada en una EDAR
- Unidades Transportables
- Alto nivel de instrumentación
- Completamente controlada y automatizada
500 ºC 475 ºC 450 ºC 425 ºC 400 ºC6,0 s 6,5 s 7,2 s 8,4 s 11,0 s98% 90 % 78 % 68 % 64 %
TemperaturaTiempo reacción
Conversión
Tratamiento de residuos de aceites
Tratamiento de lodos con SCWO
Densidad
Critical Density = 0,325 g.cm-3
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 100 200 300 400 500 600Temperatura (ºC)
Densidad(g/ml)
- Comportamiento apolar Disolvente eficaz para los compuestos orgánicos- Constante de disociación disminuye drásticamente (medio pobre para reacciones iónicas)
Constante Dieléctrica y producto iónico
Wastewater
Tank
Gas/ liquidseparator
Oxygen
Heat exchanger
Reactor600 ºC250 bar
High pressure pump
400 ºC
High pressure compressor
Clean Water
CO2O2N2
PressureReduction
Wastewater
Tank
Gas/ liquidseparator
Oxygen
Heat exchanger
Reactor600 ºC250 bar
High pressure pump
400 ºC
High pressure compressor
Clean Water
CO2O2N2
PressureReduction
Diagrama simplificado SCWO
INCONVENIENTES PROCESO SCWO
• Insolubilidad de
sales
Sales presentes en el residuo (o formadas en el proceso) pueden precipitar y atascar el reactor
SOLUCIONES
• Control de las condiciones de operación• Configuración especial reactor
• Uso del material adecuado
Ácidos formados y medio oxidante pueden atacar al acero• Corrosión
REACTOR DE PARED POROSA
Residuo + Oxidante
Efluente
Agua
600°C
400°C
Pared Porosa
Inox
Agua
Residuos militares
Plantas Industriales
General Atomics (USA)Compró Modar, Inc., pionero en el desarrollo de la tecnología SCWO
Residuos de buques
Takada Chemical Industry (Japan)Lodos urbanos (1000 kg/h)
Hanwha Chemical Corporation (Corea)
Residuos nitrogenados (2000 kg/h y 35000 kg/h)
Organo corporation-Ebara Corporation (Japón)
Plantas móviles para PCBs(Tecnología licenciada de General Atomics)
Plantas Industriales
Comparativa Costes
Coste operación
Concentración Materia Orgánica (g/L)
Oxidación
Supercrítica IncineraciónTratamiento
Biológico
1 10 100 100010-1
Planta Shinko Pantec (Japón)(1100 m3/h)
Aqua Critox®
Vista de la planta Hydrodsolids
RELACIÓN ENTRE RELACIÓN ENTRE LA INGENIERÍA QUÍMICA LA INGENIERÍA QUÍMICA
Y Y LA CONFERENCIA IMPARTIDALA CONFERENCIA IMPARTIDA
¿A qué se dedica la Ingeniería Química?Diseño de procesos y productos
Concebir, calcular, analizar operaciones
Construir y poner en marcha instalaciones
Calidad, seguridad y economía en la industria
Asesoría técnica, enseñanza e investigación
Operación de procesos energéticos
Operación de tecnologías medioambientales
Escala Laboratorio
Escala Planta Piloto
Escala Industrial
Escalas de trabajo
Perfil de Ingreso recomendadoPerfil de Ingreso recomendado
Bachillerato: Bachillerato: Ciencias y Ciencias y TecnologíasTecnologías
MatemáticasFísicaQuímicaDibujo Técnico
GRADO EN INGENIERÍA QUÍMICAGRADO EN INGENIERÍA QUÍMICA
Profesión de Ingeniero QuímicoProfesión de Ingeniero Químico
Ingeniero Técnico Industrial de la esp. en Química IndustrialIngeniero Técnico Industrial de la esp. en Química IndustrialOrden CIN/351/2009: El Grado en Ingeniería Química habilita para el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico Industrial, formación de Tecnología específica en Química Industrial
"Si" Carencias en los estudios
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Promoción 02-03 Promoción 03-04
% G
radu
ados
UCAEnseñanzas técnicasIngeniería Química
Indicadores de Satisfacción de los alumnos con los Estudios
SALIDAS PROFESIONALESSALIDAS PROFESIONALES Industria química, farmacéutica, fabricación de plásticos, cosméticos,
pinturas, ... Medio Ambiente (análisis de la calidad ambiental, depuradoras de
aguas residuales, tratamientos de residuos sólidos, gases, ...) Industrias de alimentos (vitivinícola, conservas, leches, ...) Industria siderúrgica y metalúrgica, y otras derivadas de la minería Plantas industriales de procesos biológicos, de biotransformación y de
fabricación de productos biotecnológicos Refinería e Industria Petroquímica (CEPSA, Petresa, …) Electrónica Aeronáutica (CASA, AIRBUS, ...) Energías Renovables (Abengoa, Befesa, Gemasolar, Torresol,…) Astilleros (NAVANTIA), Alestis, ... Seguridad y salud laboral Docencia Administración (local, regional, nacional) ....
Sector Económico Promoción 03-04
Industria55%
Construcción12%
Sanidad2%
Agricultura0%
Educación5% Administración
pública 7%
Servicios19%
Finanzas0%
Sector donde trabajan
Un 98% ha trabajado alguna vez al terminar los estudios e incluso mejoraron su situación laboral en los últimos 3 años.
Lugar de trabajo Promoción 03-04
España10%
Extranjero2%
Cádiz52% Andalucía
36%
Lugar de trabajo
http://ciencias.uca.es/
www.uca.es/ciencias
LOCALIZACIÓNLOCALIZACIÓN
CAMPUS PUERTO REALCAMPUS PUERTO REAL
FACULTAD DE CIENCIASFACULTAD DE CIENCIAS
Cuenta con un equipo de: 215 Profesores/Investigadores 70 Personal de Adm. y Servicios
Más de 800 estudiantesInstalaciones acabadas de renovarUn entorno inmejorable
NUEVAS INSTALACIONESNUEVAS INSTALACIONES
Grado en Biotecnología
Grado en Matemáticas Grado en Química
Grado en Enología
Grado en Ingeniería Química
EN LA FACULTAD DE CIENCIAS SE IMPARTEN:EN LA FACULTAD DE CIENCIAS SE IMPARTEN:
CARACTERÍSTICAS DE LAS TITULACIONESCARACTERÍSTICAS DE LAS TITULACIONES Titulaciones con solera o muy innovadoras. Muy versátiles con amplia formación básica. Posibilidad de abordar actividades muy variadas. Gran capacidad de adaptación a nuevas tecnologías. Atención al alumno:
Programa de Acción Tutorial pionero en España Intercambio con Universidades europeas
(Erasmus) Servicios de Deportes, Biblioteca, Préstamo
ordenadores …
Coordinación GeneralOficina de Atención
al Alumno de la Facultad(Becarios)
PROGRAMA DE ORIENTACIÓN Y APOYO AL ESTUDIANTE PROGRAMA DE ORIENTACIÓN Y APOYO AL ESTUDIANTE (PROA)(PROA)
PROFESORES TUTORES
ESTUDIANTETUTORIZADO
PRÉSTAMO DE PORTÁTILESPRÉSTAMO DE PORTÁTILES
NUEVA BIBLIOTECANUEVA BIBLIOTECA
CAMPUS DE PUERTO REALCAMPUS DE PUERTO REAL
INSTALACIONES DEPORTIVASINSTALACIONES DEPORTIVAS
LA UNIVERSIDAD TAMBIÉN ES UN LUGAR LA UNIVERSIDAD TAMBIÉN ES UN LUGAR PARA…PARA…
La Creación de conocimiento
La Investigación
Este trabajo se desarrolla, por los Grupos de Investigación, en los Departamentos
La Labor investigadora se materializa en○ 500 publicaciones internacionales en 5 años ○ Numerosos Proyectos con Financiación Externa○ Premios Nacionales e Internacionales
La Investigación de nivel promueve una mejor calidad docente
Másteres con mención de calidad para profundizar en cualquiera de las titulaciones