ES2216695B1 - Metodo para el tratamiento termico de biomasa. - Google Patents
Metodo para el tratamiento termico de biomasa.Info
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Abstract
El método para el tratamiento térmico de biomasa incluye la carga del material en el convertidor, la pirolisis de éste a una temperatura entre 650-950ºc, en un medio de gas desoxidante, el suministro de vapor después de fin alizada la pirolisis y la salida del residuo sólido; el gas desoxidante es obtenido a partir de combustible hidrocarbónico con un coeficiente a de consumo de aire de entre 0,85-1,1, mezclado con los productos obtenidos a partir de la combustión y los gases de la pirolisis de biomasa en una proporción con los productos de la combustión de (1-3):1. El método sugerido de tratamiento de biomasa permite que ésta sea usada en calidad de combustible ecológico con una obtención paralela de carbón activo con gran superficie específica de 280-500 ml/100 gr.
Description
Método para el tratamiento térmico de biomasa
La presente invención esta relacionada con la
pirolisis térmica, más exactamente con la modificación térmica de
biomasa.
Es conocido el método de tratamiento de material
de origen vegetal, que incluye la obtención de carbón vegetal como
resultado de la pirolisis
(RU-A-2039078).
El método se caracteriza por una gran demanda
energética (el paso de calor a través de una pared), prolongada
pirolisis y una baja actividad de adsorción del carbón vegetal
(40-50 ml/100 gr).
Es también conocido el método de tratamiento de
material de origen vegetal, que incluye la carga de material, su
pirolisis y la descarga del residuo sólido (carbón vegetal)
(SU-A-1808003).
Y es conocido además el método de modificación de
biomasa, con temperaturas entre 650 y 950ºC en un medio de gas
desoxidante, obtenido por la ignición de combustible hidrocarbúrico
con un coeficiente de consumo de aire \alpha de 0,4 a 0,85
(RU-A-2124547).
En este método también tienen lugar una gran
demanda energética y una actividad adsorbente de carbón activado
insuficiente (de hasta 250 ml/100 gr).
Como base de la invención se ha fijado la tarea
de crear un método de tratamiento térmico de biomasa, que permita
disminuir la demanda energética del proceso y aumentar la actividad
adsorbente del carbón vegetal obtenido.
La presente tarea se soluciona teniendo en cuenta
que al método de tratamiento térmico de biomasa se añade un
convertidor en el que se carga el material, la pirolisis de éste se
realiza a temperaturas entre 650 y 950ºC en un medio de gas
desoxidante, el suministro de vapor se lleva a cabo después de
concluida la pirolisis y la separación de los residuos sólidos, el
gas desoxidante se obtiene de la ignición de combustible
hidrocarbónico con un coeficiente de gasto de aire a que esta
comprendido entre limites de 0,85 a 1,1, con una mezcla de los
productos obtenidos de la combustión y los gases de la pirolisis de
la biomasa en una proporción con los productos de la combustión
de
(1-3):1.
(1-3):1.
La tarea se resuelve además gracias a que después
de concluir la pirolisis se suministra vapor de agua saturado a
una temperatura que va de 105 a 140ºC con una relación de masa con
el material ya tratado de (0,1-0,25):1.
La presente invención se ilustra con un ejemplo
concreto de realización, acompañado de un dibujo (figura 1), en el
cual está representada la ejecución del tratamiento térmico de
acuerdo con la invención.
Es sabido que los mejores reactivos del gas
desoxidante son H_{2}, CO, CO_{2}, H_{2}O, CH_{4},
C_{2}H_{4}, C_{n}H_{m} y así sucesivamente, la velocidad de
la reacción de pirolisis dependerá (a temperatura constante) del
volumen de la concentración de los mencionados componentes del gas.
La composición puede variar dependiendo del coeficiente de consumo
de aire durante la ignición del combustible hidrocarbúrico, según
lo cual, con el incremento de combustible se incrementa la
temperatura liberada, así como la cantidad de CO_{2} y H_{2}O
en los productos de la ignición del combustible. Se ha establecido
que los gases de la pirolisis de biomasa, que salen del convertidor
a 220-350ºC, contienen los mismos componentes que
los gases de la ignición con un a que va de 0,85 a 1,1, los cuales
van del generador a la pirolisis de biomasa. La unión de los
torrentes de los productos de la combustión con los gases de la
pirolisis conllevan el retorno del calor al proceso y el incremento
de la concentración de los reactivos necesarios para la pirolisis:
H_{2}O, CO, CO_{2}, H_{2}, CH_{4}. Como resultado del
retorno de los gases de la pirolisis, el proceso diminuye
significativamente la demanda energética, así como el tiempo del
proceso.
Los limites de la proporción masiva entre los
gases de la pirolisis y los productos de ignición del combustible
son (1-3):1, establecidos experimentalmente durante
el tratamiento de materiales vegetales de diferente procedencia. El
limite menor está condicionado por la obtención de altas
temperaturas de pirolisis, el mayor por las más bajas.
El suministro de vapor saturado después de
realizada la pirolisis en una proporción
(0,1-0,25):1 permite enfriar el carbón activo,
elevando su actividad adsorbente (numero yódico y paso de luz del
extracto de toluol). Un suministro de vapor inferior a 0,1 no
permite aumentar significativamente el numero yódico, mientras que
en cantidades superiores a 0,25 conlleva el incremento de éste,
pero disminuye considerablemente la salida de carbón activo.
Durante la obtención de carbón activo es conveniente utilizar vapor
saturado a una temperatura de 105-140°C. El uso de
vapor saturado permite retirar la aglomeración de hidrocarburos
restantes presentes en la superficie del carbón, y obtener así
carbón con un paso de luz del extracto de toluol de un
99,7-100%.
En el dibujo está representado el sistema de
ejecución del método de tratamiento térmico de biomasa. En él se
ilustran el convertidor 1, el generador 2, el mezclador 3, la
carbonera de enfriado 4, el fuelle de aire 5, el fuelle de gas 6.
Siguiendo la dirección de la flecha A se representa la dirección de
carga de biomasa, la flecha B muestra el sentido en que se
suministra el vapor de agua, la flecha C la dirección en que se
realiza la descarga y la flecha D muestra la dirección de
suministro de gas necesario para la pirolisis en la caldera.
El proceso se realiza de la siguiente manera. La
biomasa, secada con anterioridad, se carga ininterrumpidamente por
el alimentador hermético, de la carbonera (no ilustrado) al
convertidor 1, éste es un cuerpo metálico, revestido en su interior
con un material refractario, resistente al medio desoxidante. En la
parte baja del convertidor 1, a través de un tubo y un sistema de
orificios (no ilustrado), se juntan el material y el gas
desoxidante. Éste ultimo se obtiene de la mezcla de los diferentes
productos de la combustión, que provienen del generador 2, y los
gases de la pirolisis de la biomasa, los cuales son tomados por un
fuelle de gas 6 del convertidor 1 con. una temperatura de
230-350ºC y son conducidos al mezclador 3. Los
gases de la pirolisis pasan a combustionar en aparatos térmicos
(por ejemplo, calderas). Al convertidor 1, aguas abajo según el
recorrido del material, le es suministrado el vapor de agua a
105-140ºC. Éste elimina la mayor parte del calor
del carbón activo, al tiempo que limpia la superficie del carbón de
los hidrocarburos restantes. El carbón activo de la parte baja del
convertidor 1 pasa a ser enfriado gracias al fuelle de aire 5 de la
carbonera de enfriado 4 que es de donde el aire calentado pasa a la
ignición del combustible en el generador 2. El carbón activado
resultante posee una superficie específica para el yodo de
280-500 ml/gr y un peso específico de 140-180 kg/m^{3}.
280-500 ml/gr y un peso específico de 140-180 kg/m^{3}.
Cargados en el convertidor 1 desechos de la
industria maderera con una fragmentación preliminar de
15-33 mm y secados, se calientan con gas
desoxidante, obtenido a partir de la mezcla de los productos de la
ignición de combustible hidrocarbónico en el regenerador con
\alpha = 0,8 y gases de la pirolisis en una relación de masa -
productos de combustión de 2,8:1. Tiempo de la pirolisis 25 min. En
la parte inferior del convertidor 1 se suministra vapor de agua
saturado con una temperatura de 110ºC con relación al material a
tratar 0,1:1. La salida de carbón activo 24,8%, su superficie al
yodo 286 ml/100 gr, paso de luz al extracto de toluol 99,7%, peso
específico 173 kg/m^{3}. La parte que queda de gases de la
pirolisis va al fogón de la caldera donde combustionan con el
suministro complementario de combustible. En el humo de los gases
no se registra 3-4-benzopireno, CO.
El contenido de óxidos de nitrógeno es de 34 mg/m^{3}.
El método sugerido de tratamiento de biomasa
permite que ésta sea usada en calidad de combustible ecológico con
una obtención paralela de carbón activo de gran superficie
específica.
La invención descrita puede ser aplicada a la
tecnología forestal industrial con el fin de utilizar los desechos
madereros, así como en la agricultura para el uso, en parte, de la
paja, las hojas y los tallos del maíz, el girasol, el arroz y
similares.
Claims (2)
1. Método de tratamiento térmico de biomasa que
incluye la carga del material en el convertidor, la pirolisis de
éste a una temperatura entre 650-950ºC en un medio
de gas desoxidante, el suministro de vapor después de finalizada la
pirolisis y la salida del residuo sólido, caracterizado
porque el gas desoxidante es obtenido a partir de combustible
hidrocarbónico con un coeficiente \alpha de consumo de aire de
entre
0,85-1,1, mezclado con los productos obtenidos a partir de la combustión y los gases de la pirolisis de biomasa en una proporción con los productos de la combustión de (1-3):1.
0,85-1,1, mezclado con los productos obtenidos a partir de la combustión y los gases de la pirolisis de biomasa en una proporción con los productos de la combustión de (1-3):1.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado por el suministro de vapor de agua saturado a
una temperatura de 105-140°C con una relación de
masa entre el vapor y el material tratado de
(0,1-0,25):1.
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