Estudio de la gasificación con aire en lecho fluidizado de lodos procedentes de estaciones depuradoras de aguas residuales urbanas

Resumen

EL OBJETIVO PRINCIPAL DE LA TESIS HA SIDO ESTUDIAR LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN QUE MEJOREN EL PROCESO DE LA GASIFICACIÓN CON AIRE, DE LODOS DE EDAR EN LECHO FLUIDIZADO, CON VISTAS A DISMINUIR LA EMISIÓN DE CONTAMINANTES Y A OBTENER UN GAS APROVECHABLE ENERGÉTICAMENTE. PARA ELLO SE HA ESTUDIADO EXPERIMENTALMENTE LA INFLUENCIA DE DIVERSAS CONDICIONES DE OPERACIÓN SOBRE: -LA PRODUCCIÓN Y COMPOSICIÓN DE LOS ALQUITRANES -LA PRODUCCIÓN DE COMPUESTOS NITROGENADOS (NH3, HCN, N2, ALQUITRANES NITROGENADOS, ETC.) -EL GAS PRODUCIDO ADEMÁS, DEBIDO A LA CARACTERÍSTICA PARTICULAR DE LOS LODOS, DE CONTENER UNA GRAN CANTIDAD DE MATERIA MINERAL, INCLUYENDO METALES DE CONOCIDO EFECTO CATALÍTICO, SE HA PRESTADO ESPECIAL ATENCIÓN A LA INFLUENCIA DE LAS CENIZAS DE LOS FANGOS SOBRE LOS PRODUCTOS DE LA GASIFICACIÓN. EN EL TRABAJO EXPERIMENTAL REALIZADO SE HAN UTILIZADO DOS INSTALACIONES DIFERENTES: UN SISTEMA COMPUESTO POR UN REACTOR DE LECHO FLUIDIZADO A PRESIÓN ATMOSFÉRICA, EN EL CUAL SE HA LLEVADO A CABO LOS EXPERIMENTOS DE GASIFICACIÓN QUE CONSTITUYEN LA PARTE PRINCIPAL DE ESTE TRABAJO, Y OTRO SISTEMA EXPERIMENTAL BASADO EN UN REACTOR DE LECHO FIJO (TAMBIÉN A PRESIÓN ATMOSFÉRICA) EN EL QUE, DE MANERA COMPLEMENTARIA, SE HA ESTUDIADO LA APLICACIÓN DE LAS CENIZAS DE LOS FANGOS COMO TRATAMIENTO SECUNDARIO DEL GAS DE GASIFICACIÓN. COMO PARTE DEL TRABAJO EXPERIMENTAL REALIZADO, PARA ESTUDIAR LA COMPOSICIÓN DE LOS ALQUITRANES PRODUCIDOS EN LA GASIFICACIÓN, SE HA DESARROLLADO UN MÉTODO DE ANÁLISIS DE LOS MISMOS POR CG/FID Y CG/MS. PARA DETERMINAR LA CANTIDAD DE NH3 Y HCN PRODUCIDA, TAMBIÉN HA SIDO NECESARIO IMPLEMENTAR SENDOS MÉTODOS DE ANÁLISIS POR VOLUMETRÍA CON DESTILACIÓN PREVIA. LOS RESULTADOS OBTENIDOS A PARTIR DEL TRABAJO EXPERIMENTAL REALIZADO HAN MOSTRADO QUE LA SELECCIÓN DE LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN VARIARÁ SEGÚN EL PROPÓSITO BUSCADO: REDUCIR LA PRODUCCIÓN DE ALQUITRÁN, DISMINUIR EL RENDIMIENTO A DETERMINADOS GRUPOS DE COMPUESTOS QUE FORMAN PARTE DEL ALQUITRÁN, AUMENTAR LA CALIDAD DEL GAS, ETC. LA CONCENTRACIÓN DE ALQUITRÁN EN EL GAS SE PUEDE REDUCIR AL OPERAR CON UNA RELACIÓN EQUIVALENTE SUPERIOR AL 30%, AUMENTANDO ASÍ EL RENDIMIENTO A GAS, MANTENIENDO PRÁCTICAMENTE CONSTANTE EL RENDIMIENTO ENERGÉTICO DEL GAS, PERO A COSTA DE QUE SU PCI DISMINUYA NOTABLEMENTE. AL OPERAR CON UNA TEMPERATURA DE FREEBOARD DE 850 ºC, SE REDUCE LA PRODUCCIÓN DE ALQUITRANES, DE COMPUESTOS AROMÁTICOS OXIGENADOS Y DE COMPUESTOS AROMÁTICOS NITROGENADOS, ADEMÁS DE REDUCIR LA PRODUCCIÓN DE NH3, SIN AFECTAR A LA CALIDAD DEL GAS, PERO A COSTA DE QUE AUMENTE EL CONTENIDO EN PAHS LIGEROS Y NAFTALENO. AL APLICAR LAS CENIZAS DE LOS LODOS COMO LECHO INICIAL EN EL LECHO FLUIDIZADO, SE HA OBSERVADO QUE SE PRODUCE UN AUMENTO EN LA PRODUCCIÓN DE H2, Y UNA DISMINUCIÓN DE ALQUITRANES. POR OTRO LADO, AL UTILIZARSE UN LECHO FIJO DE CENIZAS PARA TRATAR EL GAS DE GASIFICACIÓN, SE HA OBSERVADO LA CAPACIDAD DE LAS CENIZAS PARA RETENER AZUFRE. POR ELLO, SE PLANTEA ADEMÁS EL USO DE LAS CENIZAS DE LOS FANGOS CON FINES CATALÍTICOS DENTRO DEL PROPIO PROCESO DE LA GASIFICACIÓN, O BIEN EN TRATAMIENTOS SECUNDARIOS DEL GAS PRODUCIDO, VALORIZANDO ASÍ EL RESIDUO QUE SE GENERA EN LA GASIFICACIÓN.