GASIFICACIÓN DE BIOMASA · DE LA BIOMASA Necesidades diferentes de proceso… De Wid, P. Thermal...

GASIFICACIÓN DE BIOMASA

RIDER

Ing. Cindy Torres, MSc.

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ANUNCIOS!!

• Minicongreso CELEQ: 30 set, 01 y 02

de octubre. Ciudad de la Investigación

• RIDER-UCR (Red de Investigación y desarrollo en

Eficiencia Energética

y Energía Renovable)

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• Se podrá gasificar la broza??

• Se podrá producir biogás de la

broza??

• Se podrá producir etanol de las aguas

mieles??

• Cómo afecta la producción de

higuerilla a los suelos del cafetal??

• Cómo afecta su relación con la

plantación de café??

Conocimiento Técnico:

-Diseño

-Validación (pequeña escala)

-Escalamiento piloto

-Optimización y Control

-Transferencia

?

Necesidad de sistematizar la investigación en RAO

Ej: CAFÉ

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Similitudes y Diferencias por composición

5

6

Qué nos falta conocer en CR??

Murthy & Madhava Naidu, 2012

Parameters (%) Pulp Husk Silverskin

Cellulose 63 43 17,8

Hemicellulose 2,3 7,0 13,1

Protein 11,5 8,0 18,6

Fat 2,0 0,5 2,2

Total fiber 60,5 24 62,4

Total polyphenols 1,5 0,8 1,0

Total sugars 14,4 58,0 6,65

Pectic substance 6,5 1,6 0,02

Lignin 17,5 9,0 1,0

Tannins 3,0 5,0 0,02

Chlorogenic acid 2,4 2,5 3,0

Caffeine 1,5 1,0 0,03

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SUBPRODUCTOS…

Tar class Class name Representative compounds

1 GC-undetectable Detected gravimetrically

2 Heterocyclic aromatics Pyridine, phenol, cresols, quinoline, isoquinoline,

dibenzophenol

3 Light aromatic (1 ring) Toluene, ethylbenzene, xylenes, styrene

4 Light PAH compounds (2 – 3 rings) Indene, naphthalene, methylnaphtalene, biphenyl,

acenaphtalene, phenanthrene, anthracene

5 Heavy PAH compounds (4 – 7 rings) Fluoroanthene, pyrene, chrysene, perylene, coronene.

Li & Suzuki, 2009

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TIPOS DE BIOMASA

© Per

Hoffmann,

Oskar Faix and

Ralph Lehnen

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NATURALEZA

DE LA BIOMASA

Necesidades

diferentes de

proceso…

De Wid, P. Thermal stability regimes for hemicellulose, lignin and cellulose.

10

De Wild, P. BIOMASS PYROLYSIS FOR CHEMICALS

Staged degasification concept as an example of the thermal

fractionation of biomass by a step-wise pyrolysis approach.

11

Mecanismo general

para oxidación de

hidrocarburos a baja

temperatura

BAILE!!

12

Algunos problemas por materia prima

Esquema básico para el proceso de hollín de la fase gaseosa a

la aglomeración de partículas.

13

Lignina y polifenoles

14

Celulosa y hemicelulosa

15

Harris, D. Biomass Gasification Research. CSIRO Group.

16

Comparación de gasificadores N.E, UBC Group

17

CONDICIONES DE PROCESO

De Wild, P. BIOMASS PYROLYSIS FOR CHEMICALS, 2012.

18

DISEÑO… Three-stage piston

feeder of TKE for

commercial application,

1: fuel inlet, 2: first

piston, 3: replaceable

piston front, 4: third

piston, 5: primary sealing

plug, 6: wear

bushing, 7: primary

sealing plug control

device, 8: second piston,

9: gear, 10:

rotary shaft seal, 11:

cutter head or

disintegrator, 12: safety

valve, 13: reactor feed

screw, 14: secondary

sealing plugs

ECN-C--04-039, Energy Research Centre the

Netherlands and Shell Global Solutions

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CONSIDERACIONES

En función del objetivo se determina el

proceso…

El diseño mecánico

responde a condiciones

de proceso

La caracterización de los subproductos y el

Syngas producido es de suma importancia

para decidir si el sistema está funcionando.

DOE, USA

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RETOS TECNOLÓGICOS

Gasificación

CON QUÉ TRABAJAMOS?

• Composición química de la materia prima

• Estudio de incidencia de cada componente en los procesos que ocurren en la gasificación

• Pretratamientos y almacenamiento

SISTEMA

• Diseño de proceso: condiciones de operación ¿qué es primero??

• Diseño mecánico: transferencia de masa, fluidos y calor

OPERACIÓN

-Control de variables y parámetros en función de materia prima

-Análisis de proceso (T, P y Composición)

-Crear capacidades para la toma de decisiones

-Optimización (simulación)

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Qué se puede entender por “Optimización”

Equilibrium fractional distribution of H2 on a dry basis at P = 1 atm and various

Steam/Glucose (S/B) ratios and Temperatures.

Lasa, H. Catalytic Steam Gasification of Biomass: Catalysts,

Thermodynamics and Kinetics. UWO, 2011

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Selección de la tecnología

Dirigido a quién?

-Tipo de industria

Cómo analizar?

-Métodos estándares

-Baratos y básicos

Dónde analizar?

-Equipo

-Conocimiento interpretación

de resultados

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Análisis de procesos 1. Transferencia de masa

2. Transferencia de calor 3. Cantidad de movimiento.

Lasa, H. Catalytic Steam Gasification of Biomass: Catalysts,

Thermodynamics and Kinetics. UWO, 2011

24

Analizar

alternativas

• Reinventar sistema

• Adaptar a condiciones CR

• Vinculación técnica a toda

escala

• Simulación-bajar costos al

sector productivo

UBC Gasification Group, 2013

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Muchas gracias

www.celeq.ucr.ac.cr Ing. Cindy Torres Quirós, MSc

+506 2511-2482

cindy.torres@ucr.ac.cr