GASIFICACIN

GASIFICACIN La gasificacin es un proceso termoqumico en el que un sustrato carbonoso (carbn, biomasa, plstico) es transformado en un gas combustible mediante una serie de reacciones que ocurren en presencia de un agente gasificante (aire, oxgeno, vapor de agua o hidrgeno

GASIFICACIN Proceso trmico,que convierte mediante oxidacin parcial a temperatura elevada, una materia combustible, o residual, normalmente slida en un gas de moderado poder calorfico.

Reaccin de la gasificacin de la biomasa.

Biomasa+ aire=CO+H2+CH4+ slidos+ cenizas

GASIFICACIN La composicin del gas es muy dependiente de las condiciones en las que se realiza la gasificacin pero suelen ser ricos en: monxido de carbono CO hidrgeno, H2 dixido de carbono CO2 metano CH4 hidrocarburos.(C,H)

PODER CALORFICOLos parmetros que determinan el mayor o menor contenido en energa (poder calorfico) del gas son: El sustrato carbonoso de origen El agente gasificante

Poder calrico del gas (kj/ kgc)

PCI= 0,126CCO + 0,358CCH4 + 0,108CH2 CO, CH4, H2 = PESOS MOLCULARES

El oxidante utilizado juega un papel importante en la composicin del gas generado: en el caso del aire se genera el llamado gas pobre por su bajo poder calorfico (4-7 MJ/m3), como consecuencia del alto contenido en nitrgeno, mientras que en el caso del oxgeno o vapor de agua dan lugar al llamado gas de sntesis que tiene un poder calrico mayor (10-18 MJ/m3)

VARIEDADES DE GASIFICACIN AGENTES GASIFICANTE: Con aire(gas pobre,poder calorfico muy bajo). Oxgeno Vapor de Agua Hodrgeno

Reacciones qumicas del oxgeno. C + O2 CO2 C + 0,5 O2 CO CO + 0,5 O2 CO2

Reacciones qumicas del vapor de agua C + H2O CO + H2 C + 2H2O CO2 + 2H2 CO + H2O CO2 + H2

Reacciones del metano. C + 2H2 CH4 2C + 2H2O CH4 + CO2 CO + 3H2 CH4 + H2O CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O

Reaccin de Boudoard. C + CO2 2CO Otras reacciones que ocurren. H2 + 0,5 O2 H2O CH4+ 2O2 CO2 + 2H2O C2H4+ 3O2 2CO2 + 2H2O Cn H2n + H2 Cn H2n+2 CnHm + nH2O n CO + (n + m/2 ) H2

Con oxgeno (O2): Se forma CO Con aire: Se forma CO + N2 Con oxgeno (O2) y agua (H2O): Se forma CO + H2 Con aire y agua (H2O): Se forma CO + H2 + N2 (simultnea) Con aire y agua (H2O): Se forma CO + N2 y, separadamente CO + H2 (sucesiva) A presin y con catalizadores: Se forma CH4. .

VARIEDADES DE GASIFICACIN

El aprovechamiento energtico de este gas de gasificacin puede realizarse por combustin en calderas o en sistemas de co-combustin indirecta, introducindolo en una turbina de gas, un motor de combustin interna o en una pila de combustible

LA ELECCIN DEL METODO DEPENDE DE:

El tipo de reactores son variados y su eleccin depende de varios factores como : La granulometra del residuo La humedad de este La limpieza del gas requerida

PROCESO Se realiza en tres etapas: SECADO PIROLISIS GASIFICACIN Este proceso es endotermico y debe aportarse enrga, ya sea por dos formas:

-Mediante una fuente externa -Por medio de la combustin de una parte del slido a gasificar.

Esta ltima alternativa es la ms utilizada industrialmente, requiere un control cuidadoso de la relacin slido/aire (O2); en este caso se dan reacciones extermica y endotrmica (pueden generar finalmente un proceso autotrmico si la T0 es contolada)

SECADO Evaporacin de la humedad contenida en el slido

PIROLISIS Descomposicin trmica en ausencia de oxgeno. El combustible slido se calienta entre 300 y 500 0C en ausencia de aire. Los productos de la pirolisis son : carbn, (coque o chart), hidrocarburos condensables o alquitran y gases. La prporcin relativa de los productos dependen en gran medida de la velocidad de calentamiento y de la temperatura final.

PIROLISIS L pirolisis es ms rpida que la gasificacin,

GASIFICACIN Oxidacin parcial de los productos de la pirolisis. Es la etapa contolante de la velocidad blobal del proceso El gas, lquido y carbn producidos en la pirolisis reaccionan con el agente oxidante para dar hases permanentes( CO, CO2, e H2) y menos cantidades de hidrocarburos y olefinas

GASIFICACIN La gasificacin del gas de pirlisis es la combinacin interactiva de diversas reacciones gas-slido, y gas-gas en el que el carbn se va a CO y CO2 y el H2 se produce por la reaccin shiff entre el gas y el agua Las Rx gas-slido son las ms lentas limitando la velocidad global

Para conseguir un proceso correcto y eficiente, se requiere material carbonoso suficientemente homogneo . En consecuencia algunos tipos de residuos no pueden tratarse via gasificacin y otros necesitan un pretratamiento. Por el contrario, algunos tipos de residuos son directamente utilizables al proceso como: residuos de fangos de papeleras, residuos plsticos mezclados, residuos de la industria forestal, y de actividades agrcolas.

Clasificacin de los gasificadores 1.-Flujo ascendente o de contracorriente. 2.-Flujo descendente. 3.- Flujo cruzado. 4.- Gasificador de lecho fluido

TIPOS DE REACTORES:

Balance de masa y energa en un gasificador de lecho fluidizado

Balance de energa Qd = Qutil + Q gas+ Qrs + Qma + Qagua Donde: Qd.- Entalpa de combustin de la biomasa, MJ/Kg Qutil.- Entalpa de combustin del gas combustible, MJ/kg Qgas.- Prdidas de energa por calor sensible del gas, MJ/Kg Qrs.- Prdidas de energa con los residuos, MJ/Kg Qma.- Prdidas de energa al medioambiente, MJ/Kg Qagua.- Prdidas de energa con el agua de enfriamiento en el alimentador, MJ/Kg.

Medidas de seguridad 1.--Los sistemas deben estar suficientemente sellados para evitar la fuga de gas que tiene caractersticas txicas por el contenido de CO. 2.- Se debe tener especial cuidado de no producir explosiones durante la operacin de estos equipos

VENTAJAS DE LA GASIFICACIN Versatilidad en la valorizacin del residuo, ya que se puede aprovechar la energa que contiene en forma de calor, electricidad o como gas de sntesis para la obtencin de productos qumicos. Buen rendimiento elctrico, en el caso de que esa sea la va ms adecuada para el aprovechamiento del residuo. Menor impacto ambiental

VENTAJAS 1.-El gas producido es ms verstil y se puede usar para los mismos propsitos que el gas natural. 2.-Puede quemarse para producir calor y vapor, y con una mquina de vapor se puede generar energa mecnica y elctrica

VENTAJAS 3.-Puede alimentar motores de combustin interna para su transformacin en energa mecnica y elctrica. 4.-Puede emplearse para alimentar turbinas de gas para generar electricidad. 5.-Produce un combustible relativamente libre de impurezas y causa menores problemas de contaminacin al quemarse

VENTAJAS 5.-En principio, un gasificador simple y pequeo puede ser construido en talleres metal mecnicos convencionales, pero se requiere experiencia y un prolongado perodo de ajuste para llevar el sistema a sus Condiciones ptimasde operacin