View
217
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Conferencia ATEGRUS® sobreConferencia ATEGRUS® sobreBIOENERGÍA Y TRATAMIENTOS ENERGÉTICOS DE RESIDUOSBIOENERGÍA Y TRATAMIENTOS ENERGÉTICOS DE RESIDUOSBIOENERGÍA Y TRATAMIENTOS ENERGÉTICOS DE RESIDUOS BIOENERGÍA Y TRATAMIENTOS ENERGÉTICOS DE RESIDUOS
20132013
La pirolisis como técnica de tratamiento térmico en la La pirolisis como técnica de tratamiento térmico en la recuperación de materiales y energía.recuperación de materiales y energía.
Recuperación de Aluminio. Caso práctico.Recuperación de Aluminio. Caso práctico.
Dr. Joaquin Reina Hernández.Dr. Joaquin Reina Hernández.Energía Energía & & ResiduosResiduosEnergía Energía & & ResiduosResiduosDimDim WaterWater SolutionsSolutions
DimasagrupoDimasagrupo
Energía y ResiduosEnergía y ResiduosDimDim WaterWater SolutionsSolutions
DimasagrupoDimasagrupo
ÍndiceÍndice..
1.1.-- Problemática del residuo portador de metales.Problemática del residuo portador de metales.
22..-- La pirolisis como técnica de tratamiento térmico.La pirolisis como técnica de tratamiento térmico.
oo Conceptos básicos.Conceptos básicos.
Proceso de recuperaciónProceso de recuperaciónoo Proceso de recuperación.Proceso de recuperación.
oo ResultadosResultados
oo Modelos Modelos tecnológicos en la valorización de los efluentestecnológicos en la valorización de los efluentes
3.3.-- ConclusionesConclusiones
4.4.-- InvitaciónInvitación
Energía y ResiduosEnergía y ResiduosDimDim WaterWater SolutionsSolutions
DimasagrupoDimasagrupo
1.1.-- Problemática.Problemática.
LL ióió dd ll dd idid d é id é iLaLa recuperaciónrecuperación dede metales,metales, tantotanto dede residuosresiduos domésticos,domésticos, comocomoindustrialesindustriales responderesponde aa unauna necesidadnecesidad doble,doble, porpor unun ladoladorecuperarrecuperar elel valorvalor económicoeconómico existenteexistente (metal(metal yy energía),energía), porpor otrootrolibe a loslibe a los dede ss potencialpotencial contaminantecontaminante deldel medioambientemedioambienteliberarlosliberarlos dede susu potencialpotencial contaminantecontaminante deldel medioambientemedioambiente..
EnEn España,España, sese dejandejan dede recuperarrecuperar alrededoralrededor dede 100100XX101066 TnTn/año/añodede aluminioaluminio queque estáestá presentepresente comocomo parteparte componentecomponente dededede aluminioaluminio queque estáestá presentepresente comocomo parteparte componentecomponente dedediferentesdiferentes tipostipos residuosresiduos (residuos(residuos dede tetrabrik,tetrabrik, papelpapel yy otrosotrosembalajes)embalajes) queque sese eliminaneliminan (depositan(depositan enen vertederos,vertederos, incineran,incineran,etcetc..),), yy porpor tanto,tanto, pierdepierde valorvalor comocomo productoproducto valorizablevalorizable y/oy/oetcetc..),), yy porpor tanto,tanto, pierdepierde valorvalor comocomo productoproducto valorizablevalorizable y/oy/oportadorportador energéticoenergético.. SeSe debedebe añadirañadir aa estoesto loslos problemasproblemasmedioambientalesmedioambientales queque creacrea elel tratamientotratamiento actualactual dede estosestosmaterialesmateriales enen laslas diferentesdiferentes instalacionesinstalaciones..
Energía y ResiduosEnergía y ResiduosDimDim WaterWater SolutionsSolutions
Di s g pDi s g pDimasagrupoDimasagrupo
2.2.-- Problemática.Problemática.
Técnicas de tratamientoTécnicas de tratamiento Vía química.
Técnicas de tratamiento.Técnicas de tratamiento.
Vía Mecánica.
Vía Térmica.
Figura 1: Materiales portadores de Al.Industria del papel y el embalaje.p p y j
Figura 2: Materiales portadores de AlIndustria del cable eléctrico.
Energía y ResiduosEnergía y ResiduosDimDim WaterWater SolutionsSolutions
33 LL i li ii li i é ié i dd ii é ié i
DimasagrupoDimasagrupo
33..-- LaLa pirolisispirolisis comocomo técnicatécnica dede tratamientotratamiento térmicotérmico..
Conceptos básicos.Conceptos básicos.
o Pirólisis. SeSe llamallama pirolisispirolisis aa lala reacciónreacción dede loslos productosproductos orgánicos,orgánicos, aaaltaalta temperatura,temperatura, enen ausenciaausencia dede oxigenooxigeno.. MedianteMediante esteeste procesoproceso lalafracciónfracción volátilvolátil dede lala materiamateria orgánicaorgánica sese liberalibera produciendoproduciendo unun gasgas ricoricofracciónfracción volátilvolátil dede lala materiamateria orgánicaorgánica sese liberalibera produciendoproduciendo unun gasgas ricoricoenen compuestoscompuestos combustiblescombustibles..
Desde el punto de vista operativo, el proceso de pirolisis puedeDesde el punto de vista operativo, el proceso de pirolisis puede dividirse en tres grandes grupos:
o Pirólisis convencional. OperaOpera aa temperaturastemperaturas yy velocidadesvelocidades dedepp pp yycalentamientocalentamiento relativamenterelativamente bajasbajas (inferiores(inferiores aa 500500°°CC yy ββ == 22°°C/s,C/s,respectivamente),respectivamente), concon tiempostiempos dede residenciaresidencia altosaltos parapara loslos gasesgases yy elelsólidosólido LosLos productosproductos principalesprincipales sonson:: gasesgases combustiblescombustibles carbóncarbón oosólidosólido.. LosLos productosproductos principalesprincipales sonson:: gasesgases combustibles,combustibles, carbóncarbón oosemicoquesemicoque yy condensablescondensables (alquitranes)(alquitranes)..
Energía y ResiduosEnergía y ResiduosDimDim WaterWater SolutionsSolutions
DimasagrupoDimasagrupo
2.- La pirolisis .Conceptos básicos.La pirolisis .Conceptos básicos.
Pirólisis rápida (flash) C l t i tC l t i t á idá id (( 22°°C/ )C/ )o Pirólisis rápida (flash). CalentamientoCalentamiento rápidorápido (>(> 22°°C/s),C/s),temperaturatemperatura enen elel intervalointervalo dede 400400 aa 800800°°CC yy tiempotiempo dederesidenciaresidencia parapara loslos gasesgases inferiores,inferiores, enen general,general, aa 22 ss.. AA
d dd d (( ll ))temperaturastemperaturas moderadasmoderadas (en(en tornotorno aa loslos 500500°°C),C), sese maximizamaximizalala obtenciónobtención dede productosproductos condensablescondensables..
Pi óli i i t tá ( lt fl h) V l id dV l id d ddo Pirólisis instantánea (ultraflash). VelocidadesVelocidades dedecalentamientocalentamiento altasaltas (superiores(superiores aa 200200°°C/s,C/s, pudiendopudiendo llegarllegar aavaloresvalores muymuy porpor encimaencima dede estaesta cifra),cifra), temperaturastemperaturas elevadaselevadas(>(> 600600°°C)C) yy bajosbajos tiempostiempos dede residenciaresidencia parapara loslos gasesgases (por(pordebajodebajo dede 00..55 s)s).. SeSe favorecefavorece unun elevadoelevado rendimientorendimiento enen gasesgasesconcon altaalta proporciónproporción dede hidrocarburoshidrocarburos ligerosligeros..
Energía y ResiduosEnergía y ResiduosDimDim WaterWater SolutionsSolutions
Pirolisis.Pirolisis.
DimasagrupoDimasagrupo
Mecanismo propuestos Degradación térmica del TetrapackMecanismo propuestos Degradación térmica del TetrapackDegradación térmica del Tetrapack
Volatiles
Gas
Cartón
Degradación térmica del Tetrapack
Volatiles
Gas
Cartón
ResiduoTetrapack
Aluminio
Tar
AluminioPlásticoResiduo
Tetrapack
Aluminio
Tar
AluminioPlástico
Aluminio+
CarbónCenizas
Calor
Aluminio
Aluminio+
CarbónCenizas
Calor
Aluminio
Pirolisis CombustionPirolisis Combustion
Figura 3. Mecanismo de recuperación del Al vía pirolisis.Figura 3. Mecanismo de recuperación del Al vía pirolisis.Figura 3. Mecanismo de recuperación del Al vía pirolisis.Figura 3. Mecanismo de recuperación del Al vía pirolisis.
Energía y ResiduosEnergía y ResiduosDimDim WaterWater SolutionsSolutions
Proyecto. RETALProyecto. RETAL
DimasagrupoDimasagrupo
Proyecto. RETALProyecto. RETAL
Diagrama de flujo
Energía
Pretratamiento Tratamiento térmico Valorización
Secado Reducción de tamaño
Pirólisis Gases
Sólido
Tratamientogases
Gases
Liquido Energíao
Productos
Materialesportadores de papel, cartón,
plásticos y metales
Oxid.Térmica
Humos
Sólido
Energía
Valorización
MetalReciclado
Figura 4. Diagrama de bloques.Figura 4. Diagrama de bloques.
Energía y Energía y ResiduosResiduosDimDim WaterWater SolutionsSolutions
Proyecto: Recuperación térmica de aluminio (RETAL).
DimasagrupoDimasagrupo
Proyecto: Recuperación térmica de aluminio (RETAL).
Figura 5: Planta recuperación de metales. Alimentación y cuadro de control.
Energía y Energía y ResiduosResiduosDimDim WaterWater SolutionsSolutions
Proyecto: Recuperación térmica de aluminio (RETAL)
DimasagrupoDimasagrupo
Proyecto: Recuperación térmica de aluminio (RETAL).
Figura 6: Planta para la recuperación de metales. Extracción de gases y tratamiento .
Energía y Energía y ResiduosResiduosDimDim WaterWater SolutionsSolutions
DimasagrupoDimasagrupo
Proyecto: Recuperación térmica de aluminio (RETAL).
Figura 7: Al recuperado. Pureza superior al 98 %.
Energía y Energía y ResiduosResiduosDimDim WaterWater SolutionsSolutions
DimasagrupoDimasagrupo
Características del AlimentadoCaracterísticas del Alimentado
Análisis inmediato
Tabla-. 1. Análisis inmediato y elemental del residuo.
Análisis inmediato Contenido de humedad 54 % Contenido en fibras 18 %(+/ 5%)Contenido en fibras 18 %(+/- 5%)Contenido en aluminio 14 %(+/- 1%) Contenido de material plástico 68 %(+/- 5%) Contenido en cenizas (dm) 3 5 %Contenido en cenizas (dm) 3,5 % Análisis elemental %N %C %H %S
<0 1 46 93 7 70 0 06 <0,1 46,93 7,70 0,06
Energía y Energía y ResiduosResiduosDimDim WaterWater SolutionsSolutionsDimDim WaterWater SolutionsSolutions
DimasagrupoDimasagrupo
Resultados
Resultados aproximados. Condiciones Temp = 550 ºC P = atmfComposición % Vol
14 kg. de Aluminio
46 kg. de gases combustibles(Hidrocarburos ligeros)
Base100 k d
Composición % Vol
CO2 25,3Et C H 40 3(Hidrocarburos ligeros)
38 kg. de líquido combustible(Oleofina y parafinas).
2 kg. de Carbón
100 kg. de Residuos.Tetrabrik
Eteno C2H4 40,3Etano C2H6 9,3Metano CH4 19,7
CO 5,4
PCI (kcal/m3) 6307,8
Energía y Energía y ResiduosResiduosDimDim WaterWater SolutionsSolutions
DimasagrupoDimasagrupo
Modelos tecnológicos en la valorización de los efluentes
(Líquidos y gases)( q y g )
1 Producción de vapor (Ind Papelera)1. Producción de vapor (Ind. Papelera)
2. Producción de energía más calor (cogeneración).
3. Producción de productos químicos (keroseno, gasolina, diesel)
Energía y Energía y ResiduosResiduosDimDim WaterWater SolutionsSolutions
DiDi
PROCESO RECUPERACIÓN TÉRMICA DE METALES
DimasagrupoDimasagrupo
Producción de vapor
PElec (kW) 15 Gascom (kg/h) 457,50 Gascal (kg/h) 11.737,43
PTer (kW) 150 Tcom (°C) 550,00 Tcal (°C) 1.029,83PPelec (kW) 40 Vapor (kg/h) 4.954,56
PTer (kW) 200 Tcal (°C) 200,00
P (bar) 10,00Pter (kW) 282,29
Pretratamiento(Secado
Trituración)
Pirólisis550°C
Oxidacióntérmica.
Recuperador
Res (kg/h) 500,00 Gascal (kg/h) 11.737,43 (t/año) 4.000,00 Tcal (°C) 180,00
Humedad (%) 10,00 Pter (kW) 592,33
PCI (kcal/kg) 7.221,10 Gas (kg/h) 1.927,38 Aire (kg/h) 13.207,32
T (°C) 600,00 T (°C) 20,00
Al (k /h) 70 00Al (kg/h) 70,00
Inertes (kg/h) 10,00 Humos (kg/h) 3.429,77Carbón (kg/h) 25,00 T (°C) 483,68
Gas (kg/h) 3.429,77
Aire (kg/h) 1.217,29 Tcal (°C) 180,00
T (°C) 20,00 Pter (kW) 173,08
Oxidación491 °C Recuperador
T ( C) 20,00 ter (kW) 173,08
Gas (kg/h) 3.144,68 Vapor (kg/h) 463,56
T (°C) 400,00 Al (kg/h) P (bar) 10,00
70
Ash (kg/h)( g )11
Figura 8: Modelo simple. Producción de vapor
Energía y Energía y ResiduosResiduosDimDim WaterWater SolutionsSolutions
DimasagrupoDimasagrupo
PROCESO RECUPERACIÓN TÉRMICA DE METALES
DimasagrupoDimasagrupo
Valorización energética fase condensable
GasL (kg/h) 111,09T (°C) 50,00
Agua (kg/h) 1.618,12 PCI (kcal/kg) 9.353,64 Pelec (kWh) 459,14
T (°C) 25,00
Gascal (kg/h) 399,92
Gass (kg/h) 241,5 Aire (kg/h) 288,83 Tcal (°C) 500,00T (°C) 550,00 Tcal (°C) 20,00 Ptre (kW) 61,85
Ts (°C) 20,00
Agua (kg/h) 1.750,95 Agua Enf (kg/h) 8.754,74 Gascal (kg/h) 7.424,54T (°C) 50,00 Te (°C) 15,00 Tcal (°C) 461,00
P 96 82 Gas (kg/h) 2 810 85
Lavado Motor
P (kW) 96,82 Gascom (kg/h) 2.810,85
Pelec (kW) 40,00 Tcom (°C) 1040,08 Pelec (kW) 294,63
HCC (kg/h) 132,83
Res (kg/h) 300 Aire (kg/h) 3 834 45 Gases (kg/h) 7 424 54
Pretratamiento Pirólisis550°C
Agua+
HCCCombustión
HCCCaldera
Res (kg/h) 300 Aire (kg/h) 3.834,45 Gases (kg/h) 7.424,54
Humedad (%) 10% Aire (kg/h) 4.613,69 Tcal (°C) 130,00
PCI (kcal/kg) 7.221,10 Gascom (kg/h) 1.156,43 T (°C) 20,00 Pter (kW) 253,82
T (°C) 1040,08
Gas (kg/h) 1.156,43 Al (kg/h) 42
T (°C) 782,94 Inertes (kg/h) 10,50 Pelec (kW) 33,24
Carbón (kg/h) 6,00 Hum (kg/h) 2.560,73
Aire (kg/h) 1.398,45 T (°C) 427,72
T (°C) 20,00
Gases (kg/h) 2.560,73
Al (kg/h) 42 Tcal (°C) 130,00
Gas (kg/h) 2.554,88 Pter (kW) 87,54
Oxidación491 °C
CalderaVapor
Figura 9: Modelo complejo. Producción de electricidad y calor. Vía combustión fracción liq.
T (°C) 400,00 Ash (kg/h) 10,65
Energía y Energía y ResiudosResiudosDimDim WaterWater SolutionsSolutions
DimasagrupoDimasagrupo
Diagrama de flujo. Planta tratamiento gas de pirólisis Vía humedad
AguaRed
Máquina deRefrigeración
Condensador Convectivo
DeshumidificadorFiltroGasCrudo
Gas+H2O
GasGasl impio
Agua+
Tar ‐P
Agua+
HCCL
Tar‐L
SeparadorHidrocarburos
H2O HCCIntercambiador Fitrocéramico
Máquina deRefrigeración
HCC Tratamiento de aguas TanqueTar
Figura 10: Modelo complejo. Sistema de limpieza del gas de pirolisis.
Energía y Energía y ResiduosResiduosDimDim WaterWater SolutionsSolutions
DimasagrupoDimasagrupo
Figura 11. Modelo complejo. Sistema de limpieza del gas de pirolisis.
Energía y ResiduosEnergía y ResiduosDimDim WaterWater SolutionsSolutions
DiDi
PROCESO RECUPERACIÓN TÉRMICA DE METALES Valorización energética fase condensable
DimasagrupoDimasagrupo
GasL (kg/h) 111,09T (°C) 40,00
Agua (kg/h) 1.618,12 PCI (kcal/kg) 9.353,64 Pelec (kWh) 459,14
T (°C) 25,00
Gascal (kg/h) 399,92
Gass (kg/h) 241,5 Aire (kg/h) 288,83 Tcal (°C) 500,00Lavado Motor
s ( g ) ( g ) cal ( )T (°C) 550,00 Tcal (°C) 20,00 Ptre (kW) 61,85
Ts (°C) 20,00
Agua (kg/h) 1.750,95 Agua Enf (kg/h) 8.754,74 Gascal (kg/h) 713,47T (°C) 50,00 Te (°C) 15,00 Tcal (°C) 40,00
P (kW) 96,82 Gas (kg/h) 721,78
Pelec (kW) 40,00 Tcom (°C) 850,00 Pelec (kW) 472,88
Ag a
Gases (kg/h) 2.598,39Tcal (°C) 500,00Pter (kW) 401,84
Res (kg/h) 300 HCC (kg/h) 132,83
Humedad (%) 10% Aire (kg/h) 587,99 Ts (ºC) 20,00PCI (kcal/kg) 7.221,10 Vap (kg/h) 0,96 Agua enf (kg/h) 19.401,33
Te (°C) 15,00
TAR (k /h) 8 1 Ai (k /h) 1 8 6 62
Pretratamiento Pirólisis550°C
Agua+
HCCGasif icación
HCCMotor
TAR (kg/h) 8,17 Aire (kg/h) 1.876,62
Al (kg/h) 42 Ash (kg/h) 0,13 Tcal (°C) 25,00
Inertes (kg/h) 10,50 Ts (ºC) 500,00Carbón (kg/h) 6,00 Aire enf (kg/h) 620,47
Te (°C) 25,00Pter (kW) 82,25
Aire (kg/h) 62,42 Hum (kg/h) 145,00T (°C) 20,00 T (°C) 490,15
P
Oxidación491 °C
Pelec (kW) 2,28
Gas (kg/h) 76,58 Al (kg/h) 42
T (°C) 20,00
Ash (kg/h) 10,65
Gases (kg/h) 145,00Tcal (°C) 130,00
CalderaVapor
Figura 12: Modelo complejo. Producción de electricidad y calor. Vía gasificación fracción liq.
Pter (kW) 4,96
Energía y ResiduosEnergía y ResiduosDimDim WaterWater SolutionsSolutions
DimasagrupoDimasagrupo
Figura 12: Modelo complejo. Producción de combustibles . Fracción gaseosa.
Energía y ResiduosEnergía y ResiduosDimDim WaterWater SolutionsSolutions
DiDi
ConclusionesConclusiones
DimasagrupoDimasagrupo
ConclusionesConclusiones
11..-- LaLa pirolisispirolisis comocomo técnicatécnica dede tratamientotratamiento térmicotérmico garantizagarantiza unaunapp ggvíavía dede recuperaciónrecuperación dede materialesmateriales yy dede valorizaciónvalorización energéticaenergética dederesiduosresiduos..
22 LaLa pirolisispirolisis aunqueaunque eses unun procesoproceso endotérmicoendotérmico eses decirdecir22..-- LaLa pirolisispirolisis aunqueaunque eses unun procesoproceso endotérmico,endotérmico, eses decir,decir,necesitanecesita energíaenergía parapara susu desarrollo,desarrollo, puedepuede constituirconstituir unun procesoprocesoenergéticamenteenergéticamente sostenible,sostenible, sisi sese realizarealiza unauna valorizaciónvalorizaciónenergéticaenergética dede sussus efluentesefluentesenergéticaenergética dede sussus efluentesefluentes..
33..-- ExistenExisten trestres modelosmodelos básicobásico parapara elel tratamientotratamiento dede loslos efluentesefluentesdede esteeste procesoproceso.. LaLa aplicaciónaplicación dede unouno uu dede otrootro dependerádependerá dede laslas
éénecesidadesnecesidades energéticasenergéticas yy productosproductos aa conseguirconseguir enen cadacada casocaso ootipotipo dede industriaindustria..
4.- RETALRETAL eses elel resultadoresultado deldel trabajotrabajo dede ((I+D+iI+D+i)) deldel grupogrupo EnergyEnergyjj (( )) g pg p gygy&& WasteWaste TechTech..
Energía y ResiduosEnergía y ResiduosDimDim WaterWater SolutionsSolutions
DimasagrupoDimasagrupo
i iói ió
SiSi ustedusted lolo desea,desea, osos invitamosinvitamos aa participarparticipar enen nuestrosnuestros cursoscursos dede
Invitación.Invitación.
formaciónformación..
1.1. Titulo:Titulo: Operación de instalaciones de captación/limpieza de biogás.Operación de instalaciones de captación/limpieza de biogás.
Tipo de curso:Tipo de curso: Capacitación/formaciónCapacitación/formación
2.2. Titulo:Titulo: Técnicas de Tratamientos térmicos en la valorización de RSU.Técnicas de Tratamientos térmicos en la valorización de RSU.
Tipo de curso: Tipo de curso: Capacitación/formación.Capacitación/formación.
Modalidad del curso: Modalidad del curso: TeóricoTeórico
Duración: Duración: 8 horas.8 horas.
Información.Información.Joaquin Reina Joaquin Reina HdzHdz..T lfT lf TelfTelf: +34717120104: +34717120104
Energía y ResiduosEnergía y ResiduosDimDim WaterWater SolutionsSolutions
DiDiDimasagrupoDimasagrupo
Sus aliados Sus aliados en el desarrollo aplicación y divulgación de las en el desarrollo aplicación y divulgación de las Sus aliados Sus aliados en el desarrollo, aplicación y divulgación de las en el desarrollo, aplicación y divulgación de las energías renovables.energías renovables.
Rda.ShimizuRda.Shimizu Nº Nº 10.10.PolgPolg. Industrial Can . Industrial Can TorrellasTorrellas..08223 Terrassa08223 Terrassa-- Barcelona.Barcelona.
Telf +34 938281078Telf +34 938281078Telf. +34 938281078Telf. +34 938281078
GraciasGracias
Recommended