Análisis y evaluación del cambio de diseño en una planta de bio-combustible móvil

Abstract

En este seminario de título se analizarán y evaluarán los cambios efectuados en el diseño y en la construcción de una planta de bio-combustible móvil, que desea producir bioaceite. Para esto se analizará la clasificación de los biocombustibles, las que corresponden a cuatro generaciones, siendo la segunda generación la utilizada, debido a que dentro de ésta existe un proceso conocido como pirólisis que sirve para obtener este producto, por medio de materia prima que procede de los residuos agroindustriales o forestales compuestos por celulosa, que corresponden a la biomasa primaria. También se estudiará y analizará el funcionamiento de los equipos de proceso, para luego realizar una evaluación de los cambios en la planta. Producto de estos se producen alteraciones económicas, por lo que se determinarán los costos relacionados con los materiales para la construcción de la planta, incluyendo los equipos comerciales y los aspectos generales. El proceso de pirólisis específicamente es el de “pirólisis rápida”, del cual se obtienen tres productos, el ya mencionado y principal que es el bioaceite, y dos subproductos que son el carbón y los gases no condensables; de estos se desea obtener 500 (kg/h) de bioaceite, 107,14 (kg/h) de carbón y de gases no condensables 107,14 (kg/h). Al realizar las primeras pruebas de producción de bioaceite, se observó que al momento de ingresar los gases al intercambiador, que provienen del reactor de lecho fluidizado (donde ocurre la pirólisis), éstos debían cambiar de fase gaseosa a líquida, pero esto no sucedía, ya que pasaban directamente a una fase sólida, producto de un cambio brusco de temperaturas, formando una capa de alquitrán que obstruían los tubos del intercambiador, impidiendo el paso del bioaceite que se formaba, éste fenómeno es conocido como craqueo. Por lo descrito anteriormente, se llegó a la conclusión que el intercambiador de paredes secas no era la mejor manera de hacer condensar los gases, por lo que se optó por diseñar un intercambiador de paredes húmedas (torre de enfriamiento) y modificar la función del intercambiador. Al analizar los datos entregados por la empresa, para el funcionamiento de los equipos de procesos, se observó que no se incluía el calor latente en la condensación de los gases, debido a que el bioaceite que se obtenía, no cumplía con las expectativas, por lo tanto no se tenía claro la cantidad de componentes que lo formaban. Es por esto que se realizó un análisis de algunos componentes conocidos del bioaceite, para incluir el calor latente en el cálculo de los gases condensables, con el fin de llevar los resultados a lo teóricamente correcto. Al realizar estos cálculos se observa el gran aumento del flujo de bioaceite a recircular por el intercambiador, el calor a transferir en la torre de enfriamiento y el coeficiente global de transferencia, donde estos aumentan a un valor cercano al doble.