Tesis de especialización, maestría y doctorado · 2013
Poligeneración a partir de carbón y biomasa mediante la síntesis de Fischer-Tropsch
En el presente trabajo de grado se realiza un análisis y evaluación técnica de la simulación del proceso de poligeneración a partir de carbón y biomasa mediante la síntesis de Fischer-Tropsch (FT), el cual tiene como productos principales combustible diesel, nafta y energía eléctrica. Así mismo, se considera la captura del CO2 generado en las diferentes etapas del proceso, las cuales comprenden: 1) generación del gas de síntesis mediante gasificación de carbón y biomasa, 2) limpieza y acondicionamiento del gas de síntesis, 3) reacción FT y 4) recuperación y refinamiento del crudo sintético a los productos deseados.
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Contenido
- INTRODUCCIÓNp. 10
- SINTESIS DE FISCHER-TROPSCHp. 12
- MATERIAS PRIMASp. 12
- Fuentes de Carbono Sólidasp. 13
- GASIFICACIÓNp. 14
- Historiap. 14
- Proceso de Gasificaciónp. 16
- LIMPIEZA Y ACONDICIONAMIENTO DEL GAS DE SÍNTESISp. 18
- Conversión WGSp. 18
- Remoción del Gas Ácidop. 19
- SÍNTESIS DE FISCHER-TROPSCHp. 23
- Definiciónp. 23
- Mecanismo de Reacciónp. 25
- Selectividad y Probabilidad de Crecimientop. 26
- Condiciones de Operaciónp. 29
- Reactores para la Síntesis de Fischer-Tropschp. 31
- CIRCUITO DEL GAS FISCHER-TROPSCHp. 36
- Configuraciones del Circuito del Gasp. 36
- Enfriamiento y Separación del Crudo Sintéticop. 37
- REFINACIÓN DEL PROCESO FISCHER-TROPSCHp. 39
- GENERALIDADES DEL PROCESO FISCHER-TROPSCHp. 42
- Situación Actual del Proceso Fischer-Tropschp. 43
- Aspectos Ambientalesp. 44
- POTENCIAL DE DEMANDA DE COMBUSTIBLE DIESELp. 45
- COLOMBIAp. 46
- Y BIOMASA EN COLOMBIAp. 48
- DISEÑO Y SIMULACIÓN DEL PROCESOp. 52
- DISEÑO DEL PROCESOp. 52
- Capacidades de Plantap. 53
- Diagrama de Bloques del Procesop. 53
- Materias Primasp. 12
- Modelo Termodinámicop. 55
- GASIFICACIÓNp. 14
- LIMPIEZA Y ACONDICIONAMIENTO DEL GAS DE SÍNTESISp. 18
- REACCIÓN FTp. 54
- RECUPERACIÓN Y REFINAMIENTO DEL CRUDO SINTÉTICOp. 69
- Circuito del Gas y Recuperación del Crudo Sintéticop. 69
- Refinamientop. 54
- Procesop. 20
- INTEGRACIÓN ENERGÉTICAp. 74
- CAPTURA DE CO2p. 76
- RESULTADOS Y DISCUSIÓNp. 78
- GASIFICACIÓNp. 14
- SÍNTESIS FTp. 28
- RECUPERACIÓN Y REFINAMIENTO DEL CRUDO SINTÉTICOp. 69
- RESULTADOS GLOBALES DE LOS BALANCES DE MATERIA Y ENERGÍAp. 87
- CONCLUSIONESp. 94
- BIBLIOGRAFÍAp. 96
- APENDICE Ap. 101
- APENDICE Bp. 104
- Figura 1.1. Capacidad mundial de gasificaciónp. 15
- Figura 1.2. Tipos de gasificadores, a) lecho fijo, b) lecho fluidizado, c) flujo de arrastrep. 17
- Figura 1.3. Capacidades de los solventes físicos y químicosp. 21
- Figura 1.4. Paso de iniciación de cadena en la síntesis FTp. 26
- Figura 1.5. Proceso de crecimiento gradual de la síntesis FTp. 27
- Figura 1.6. Distribución de productos de la síntesis FT acorde con el modelo ASFp. 28
- Figura 1.7. Efecto de la variación de la relación H2/CO en la distribución de productos FTp. 31
- Figura 1.8. Tecnologías de reactores FT utilizadas industrialmentep. 33
- Figura 1.9. Configuraciones del circuito del gas: a) abierta y b) cerradap. 37
- del crudo sintético FT a baja temperaturap. 38
- Figura 2.1. Histórico de consumo de combustibles en Colombiap. 47
- Figura 2.2. Histórico de producción de combustibles en Colombiap. 48
- equivalente)p. 49
- Figura 3.1. Diagrama de bloques del proceso FTp. 54
- Figura 3.2. Esquema de gasificación del procesop. 58
- Figura 3.3. PFD de la zona de gasificación de la síntesis FTp. 63
- Figura 3.4. PFD zona de limpieza y acondicionamiento de la síntesis FTp. 65
- Figura 3.5. Reactor de suspensión burbujeantep. 68
- Figura 3.6. PFD zona de reacción del proceso FTp. 70
- Figura 3.7. Zona de recuperación y refinamiento del proceso FTp. 75
- molar H2/COp. 83
- Figura 4.2. Variación de la probabilidad de cadena a con la relación molara H2/COp. 84
- líquidos utilizando la síntesis FT a alta temperaturap. 88
- Figura 4.4. Variación de la eficiencia del ciclo Brayton con la presión de salida del compresorp. 91
- y mineralesp. 13
- Tabla 1.2. Procesos comerciales para la remoción de gases ácidosp. 20
- Tabla 1.3. Influencia de las condiciones de operación en la selectividad de los productos FTp. 30
- templadop. 41
- Tabla 3.1. Propiedades del carbón de la zona Antioqueña y antiguo Caldas y aserrín de pinop. 55
- Tabla 3.2. Constantes del modelo cinéticop. 67
- Tabla 3.3. Propiedades del catalizador FT basado en Fep. 67
- Tabla 4.1. Comparativo en la gasificación de carbónp. 79
- Tabla 4.2. Resultados de la simulación de la etapa de gasificaciónp. 80
- Tabla 4.3. Comparativo de las composiciones del producto del proceso LTFTp. 82
- Tabla 4.4. Fracciones obtenidas en la recuperación y separación del crudo sintético FTp. 85
- Tabla 4.5. Comparativo de las fracciones obtenidas en la etapa de refinamiento FTp. 87
- Tabla 4.7. Comparativo de la etapa de generación de energía eléctricap. 92
- presente trabajop. 93