Ingeniera PetroleraImpactoambiental Grupo # 10Pirolisis Introduccin:Este trabajo contiene una explicacin para poder reducir los residuos slidos que cada vez daan nuestro medio ambiente1.- El objetivo de las plantas de pirolisis de residuos es la obtencin de combustibles. Los combustibles logrados pueden ser gases o slidos. La proporcin de estos combustibles puede modificarse en funcin de los residuos de partida. Esta ltima caracterstica aporta una cierta flexibilidad a la pirolisis.2.- Proponer metodologas donde se pueda mejorar algunos aspectos que contaminan el medio ambiente como ejemplo la reduccin de materiales que contienen cloro y cobre que forman dioxinas, los bencenos que son difciles de eliminar y furanos en condiciones de pirolisis. Aspectos generales de la PirolisisEntre las delimitaciones podemos mencionar: La pirolisis, un proceso trmico sin oxgeno que convierte a los residuos slidos en combustibles gaseosos, lquidos y slidos. Utilizado a nivel industrial, no estara demasiado difundido para el tratamiento de la basura domiciliaria. El grado de contaminacin depender de la cantidad de residuos tratados, del tipo de tcnica y de cmo se lleve a cabo.Alcanc de la Pirolisis El calor requerido para la pirolisis es generado por combustibles tradicionales (gas natural, petrleo, etc.), o mediante el uso de electricidad para crear plasmas de altas temperaturas.Las diversas tcnicas de plantas trmicas y pirolisis pueden producir residuos slidos o lquidos en varias de sus fases.y cualquier comparacin de las diversas opciones de tratamiento de residuos debera considerar las emisiones al aire, el agua y la tierra.El rendimiento econmico de esta actividad est relacionado con la reduccin del uso de vertederos para residuos, y el consiguiente ahorro que ello supone. Otra posibilidad econmica tiene que ver con la produccin de energa elctrica, trmica o de combustibles alternativos a partir del gas o de los aceites pirolticos. La pirlisis es una forma de tratamiento termal para reducir el volumen de los residuos y producir combustibles como subproductos. Tambin ha sido utilizada para producir un combustible sinttico para motores de ciclo disel a partir de residuos plsticos.Muy baja emisin de partculas. Posibilidad de aplicacin al tratamiento de suelos contaminantes. Los gases de sntesis son fciles de usar en el propio proceso

Justificacin:La aplicacin de la pirolisis al tratamiento de residuos ha ganado aceptacin en la industria junto con otras tecnologas avanzadas de tratamiento de residuos pero no los elimina sino que los transforma en carbn, agua, otros residuos lquidos, partculas y metales pesados, cenizas txicas en algunos casos; vertiendo al aire desde sustancias relativamente inocuas hasta muy txicas y reduciendo as su volumen. Esta destilacin destructiva obviamente imposibilita el reciclado o la reutilizacin.La pirolisis se puede utilizar tambin como una forma de tratamiento termal para reducir el volumen de los residuos y producir combustibles como subproductos. El proceso de pirlisis, comparado con la combustin y la gasificacin, es que un combustible lquido es ms fcil de transportar que un combustible en estado slido o gaseoso. Esto significa que la planta de pirlisis no tiene que estar localizada cerca del punto de destino-uso, sino que puede situarse cerca de la fuente de materias primas, por lo que los costes de transporte son menos elevados.La pirlisis en comparacin con el proceso de gasificacin y la incineracin en masa es la mayor recuperacin de metales. Este proceso elimina todos los materiales de base orgnica a menudo encontrados en los metales etiquetas, corchos, residuos de comida, etc. La pirolisis es que no permite la formacin de dioxinas debido a la ausencia de oxgeno y el uso de temperaturas superiores a 400C.Marco Terico: La Pirolisis es la descomposicin qumica de materia orgnica causada por el calentamiento en ausencia de oxgeno u otros reactivos, excepto posiblemente el vapor de agua. La pirlisis extrema, que slo deja carbono como residuo, se llama carbonizacin. La pirlisis es un caso especial de termlisis. Esta descomposicin de la materia orgnicas se da a altas temperaturas (550 C 1000 C) y en ausencia de oxgeno. La pirolisis convierte a los residuos slidos en combustibles gaseosos, lquidos y slidos. Esta destilacin anaerbica origina coque, alquitrn, aceites ligeros, gases inertes combustibles, cidos orgnicos y alcohol.Divisin de la pirolisis.-Debido a la aportacin de calor al proceso se divide a la pirlisis en dos grandes grupos:Sistemas alotrmicos: En este tipo de sistema la transmisin de calor se lleva a cabo por conduccin y radiacin de las paredes, o sea indirecto. La fuente de energa suele ser la combustin de parte de los gases producidos o bien del propio Coque o Char; existe algn proceso en el que la aportacin de calor se realiza mediante introduccin de slido inerte precalentado en otro dispositivo aparte.Sistemas auto trmicos: Aqu la energa la proporciona la combustin de parte de la carga. Tambin se llaman proceso de calentamiento directo.Desde el punto de vista operativo, los procesos de pirlisis pueden encuadrarse en tres grandes bloques: Pirlisis convencional Pirlisis rpida (fastpyrolysis) Pirlisis instantnea (flash pyrolysis)

Comparacin de los diversos procesos de pirolisisProcesosTemperaturaCVelocidad de CalentamientoC/sTiempo de residenciaProducto mayoritario

Convencional5002Gases 5sSlidos horas.Coque y condensables

Rpido400 a 800>2Gases 600> 200Gases < 0.5sGases e hidrocarburos ligeros

Procesos de calentamiento indirecto (Alotrmicos)

Flujo grama del proceso

En estos sistemas la pirlisis se lleva a cabo en ausencia de aire, sobre material para transformarlo en otros productos ms fciles de tratar.De esta manera la pirlisis como la gasificacin se catalogan como una etapa intermedia en el proceso de tratamiento trmico de los residuos slidos. Dentro del proceso convencional la temperatura de realizacin de los mismos es entre 500 a600C, teniendo de esta manera los productos de pirolisis en estado slido y otra fraccin en estado gaseoso.En la etapa final del proceso de pirolisis, los residuos se separan en fracciones que eventualmente deben ser tratadas para valorizar los diferentes productos obtenidos mediante este proceso.Aqu es donde aparecen diferencias importantes entre los diversos procesos industriales, ya que unos optar por enfriar los gases, lavarlos y condensar los aceites y alquitranes para su posterior uso como combustible o materia prima, mientras otros se inclinan por la combustin inmediata de los gases.El principio de funcionamiento de la pirlisis es bien conocido desde la antigedad (ha sido y es profusamente utilizado en la industria qumica). Pero en el campo de tratamiento de residuos es un nuevo concepto que lleva a particularidades que vale la pena resaltar, algunas de ellas son: El residuo puede entrar en el reactor de pirolisis a una temperatura ligeramente superior a la del ambiento si procede de un secador, ya que en contenido de humedad que no debe sobrepasar el 10%. Esta agua se vaporiza de manera casi instantnea debido a la temperatura reinante en el reactor y a la depresin existente. Debido al requerimiento de ausencia de aire, tanto el reactor de pirolisis como las vlvulas de entrada y salida de material deben ser perfectamente heretizados y estanca, ya que esto permite que se aceleren las reacciones de termo reduccin. Debido a la alta temperatura, la materia orgnica se degrada y se convierte en gases ms o menos ligeros. Las molculas complejas de cadena larga se transforman en otras sencillas ms manejables y mucho menos problemticas En los procesos discontinuos, o en aquellos en los que el slido avanza a lo largo de un tambor horno rotatorio, a medida que aumento a la temperatura se incrementa la cantidad de CO2 y CO (Al ser un proceso exento de oxgeno, los xidos de carbono se formaran a partir del oxgeno contenido en el combustible). La combinacin de ausencia de oxgeno y temperatura moderada consigue que los componentes inorgnicos presentes, en particular los metales pesados, no se puedan volatilizar y pasen a la fraccin residual carbonosa.

Como ventaja de este proceso se puede destacar la muy baja emisin de partculas. Posibilidad de aplicacin al tratamiento de suelos contaminados y los gases de sntesis son fciles de usar. Como inconveniente tenemos que parte del residuo original que se transforma en sustancia slida carbonosa debe enfriarse rpidamente a la salida del reactor para evitar su inflamacin espontnea al entrar en contacto con el aire.

Procesos de calentamiento directo (auto trmicos)

Las reacciones de termo reduccin deben realizarse en un medio qumicamente inactivo o preferentemente, en atmsfera reductora ya que cualquier introduccin de oxgeno provocara la combustin de una parte del combustible.La diferencia bsica entre los sistemas directos e indirectos radica en el funcionamiento del reactor.Sistema de PirolisisEste proceso volatiliza y descompone materiales orgnicos slidos mediante el calor, no mediante el fuego. Cuando se pirolizan los residuos (al contrario de cuando se queman en un incinerador), se producen restos gaseosos, lquidos o slidos.Esta descomposicin se produce a travs de una serie compleja de reacciones qumicas adems de procesos de transferencia de materia y calor. Se pueden considerar dos etapas fundamentales dentro del proceso global: primero la pirlisis en s y segundo el crackeo. Este ltimo a elevadas temperaturas y transforma los productos primarios en compuestos con mayor valor en el mercado.

Descripcin del proceso de pirlisisComo la mayora de las sustancias orgnicas son trmicamente inestables se pueden romper, con un calentamiento en un ambiente libre de oxgeno, mediante una combinacin de desintegracin trmica y reacciones de condensacin en fracciones gaseosas, lquidas y slidas.

Pirlisis es el trmino utilizado para describir este proceso. Al contrario de los procesos de combustin y gasificacin, que son extremadamente exotrmicos, el proceso de pirlisis es altamente endotrmico, requiriendo una fuente de calor externa. Por esta razn, a menudo se utiliza el trmino destilacin destructiva como trmino alternativo a pirlisis.

Para operar se realizan los siguientes pasos: Cargar los materiales. Sellar la cmara y comenzar el ciclo de pirolisis Comenzar a calentar el horno de pirolisis Ms o menos 250Clos compuesto voltiles de los residuos empiezan a gasificarse. Ms o menos 430C gasificacin completa de todos los residuos.

Las tres fracciones de componentes ms importantes producidas mediante pirlisis son las siguientes:

1. Una corriente de gas que contiene principalmente hidrgeno, metano, monxido de carbono y diversos gases, segn las caractersticas del material que es pirolizado. Este gas se puede convertir en energa.2. Una fraccin lquida que consiste en un flujo de alquitrn o aceite que contiene cido actico, acetona, metanol e hidrocarburos oxigenados complejos. A partir estos componentes se pueden fabricar adhesivos, aromatizantes alimenticios, fertilizantes, aditivos para combustibles, agentes para el control de emisin de SOx y NOx, productos para la industria farmacutica, etc. Con un procesamiento adicional, la fraccin lquida puede utilizarse como aceite combustible sinttico sustituyendo al aceite combustible convencional Numero 63. Un slido, coque inferior o llamado coque de pirlisis, que consiste en carbono casi puro unido a cualquier material inerte que estuviese presente en los residuos. Es un residuo carbonoso que puede ser utilizado como combustible o para la produccin de carbn activo.

Existen diferentes tipos de Pirolisis en funcin de las condiciones fsicas y qumicas en las que se realice. As, factores como la velocidad de calentamiento, el tiempo de residencia, la presin, etc.,

La carbonizacin es quiz el proceso de pirlisis conocido desde hace ms tiempo de todos los mostrados en el cuadro anterior, y el que ms importancia tiene industrialmente para la produccin de carbn vegetal. Esta carbonizacin se puede llevar a cabo en diferentes tipos de instalaciones:Reactores de PirlisisSistemas ConvencionalesEn el caso de pirlisis convencional en continuo, se utilizan equipos rotatorios o de lecho mvil y en algn caso horno de parrilla, dependiendo de cmo se suministre la energa necesaria para la descomposicin trmica del residuo, estos reactores pueden ser autotrmicos o alotrmicos.Los tipos de reactores ms comunes en este tipo de proceso son: Horno rotatorio (pirlisis). Funciona a temperaturas relativamente bajas (400-600C) y puede alimentarse de materiales de gran tamao. El horno se calienta externamente y los residuos se mezclan y tratan a medida que el horno rota lentamente

Tubo calentado (pirlisis) funciona a una temperatura ms alta de 800C, los residuos pasan a velocidad uniforme.

Contacto superficial (pirlisis), adecuada para residuos que han sido tratados previamente, ya que se requiere una alimentacin de materiales de tamao pequeo. Sistema avanzado El proceso mas recomendado para este tipo de pirolisis es el de lecho fluidizado. Debido a que la produccin de carbn activo se constituye la salida ms interesante para este tipo de pirolisis. Ya que en este tipo de de pirolisis existen dos etapas: 1. Por calentamiento por combustin de un solid inerte que es usado como uno de los lechos el cual es usado para la transferencia de calor hacia la materia pirolizar 2 La otra etapa consiste en los sistemas de polvo en suspensin con el reactor neumtico como exponente. Principio de funcionamientoEl principio de funcionamiento de estas plantas de termo pirlisis es la descomposicin piroltica de la materia orgnica, que desaparece en forma de gases no contaminantes. El funcionamiento es discontino con carga, pirlisis y descarga sucesivas.

El material a tratar se carga en el carro, fuera del horno, y se introduce en el interior del mismo cerrando las puertas. Se inicia el ciclo con el encendido y calentamiento del reactor trmico hasta una temperatura de unos 800 C. Este valor es regulable segn las aplicaciones. Si se pretende utilizar el gas obtenido no se acciona el reactor, quedando en reserva para eliminar posibles gases no utilizados.De forma automtica se produce el calentamiento de la cmara de termo pirlisis, como consecuencia del calor desprendido por el reactor trmico y el proporcionado por un quemador o las resistencias hasta una temperatura de unos 450 C, variable segn los productos a tratar.

Hornos reactores

Sistema de nebulizacinEl horno est dotado de un sistema de seguridad de nebulizacin de agua.Los surtidores de pulverizacin intervienen uniformemente sobre toda la masa del material que se est tratando.Tratamiento de gas y residuosLos slidos que resultan de estos procesos contienen metales y carbono. La pirlisis produce significativamente ms carbono que la gasificacin. Las partculas grandes se descargan del proceso en la ceniza, que queda en el fondo. Las partculas ms ligeras se separan y extraen por filtraje. Los metales voltiles, como el plomo, el estao, el cadmio y el mercurio se condensan cuando se enfra el gas.

La recuperacin de energaUna de las ventajas de la pirlisis y la gasificacin es que el gas de sntesis que producen se puede utilizar de diversos modos:

El gas de sntesis se puede quemar en una caldera para generar vapor que puede alimentar una turbina para generar electricidad y proporcionar calefaccin. La utilizacin del calor y la generacin de electricidad aumenta la eficiencia energtica general del sistema.

El gas de sntesis se puede usar para alimentar un motor a gas o una turbina a gas, aumentando la eficiencia de la produccin de electricidad, sobre todo en los sistemas combinados de calor y energa (CHP).

Algunos procesos consideran el residuo de carbn como un deshecho residual que requiere ser eliminado, mientras que otros reconocen que el residuo de carbn contiene una cantidad significativa del carbono original de los residuos. Cuando se produce la pirlisis y combustin de materiales durante un incendio, el efecto primario sobre las personas ser la hipoxia o falta de oxgeno, al cual habr de sumarse la toxicidad de los compuestos formados.

APLICACIN DE LA PIROLISIS

TRATAMIENTO DE RESIDUOS Los principales hitos del proceso son:Trituracin: preparacin y homogenizacin de los residuos. Esta es una de las particularidades que distingue estos procesos de la incineracin en masa.Secado: No conviene que los materiales entren en el pirolizador con una humedad > al 10%.Pirolisis: La materia seca se introduce en un reactor normalmente cilndrico.El tiempo de residencia del slido y la temperatura depender del tipo de residuo a tratar.Tratamiento de los productos: los gases y el slido. Los gases de sntesis se lavan para ser aprovechados energticamente. La fraccin slida (char) es tambin combustible. Se puede tratar como tal en hornos de clincker o vitrificarlos junto con otros componentes.

Pirlisis de RSU (Residuos Slidos Urbanos)El cartn, aunque presenta mejores tasas de conversin energtica por combustin directa, suele dejarse en muchas ocasiones ya que absorbe parte de la humedad que contiene la fraccin fermentable y homogeneiza el resto evitando de esta manera la insercin de un costoso proceso de secado antes de la trituracin.El cartn es un caso un poco especial ya que contiene una gran cantidad de filler y, a veces se separa y otras solo parcialmente y de paso se potencia su propiedad como absorbente.

Tabla 3:Distribucin de productos para la pirlisis de RSU.Productos % masagas producidoTemp.C gases lquidos slidos Nm3/ Kg. MJ/Kg500 12.3 61.1 24.7 0.114 1.39650 18.6 59.2 21.8 0.166 2.63800 23.7 59.7 17.2 0.216 3.33900 24.4 58.7 17.7 0.202 3.05Pirlisis de plsticosLa pirlisis es otra posibilidad adems de la combustin o incineracin, en las que de una forma u otra se aprovecha el contenido energtico de los residuos plsticos en general y, naturalmente, de los contenidos en los desechos urbanos.Todos ellos slidos, estn compuestos por largas cadenas polimricas que por la accin de la temperatura se descomponen y se obtienen compuestos de cadena ms corta. Estos suelen ser lquidos y, en una parte muy importante, gases.Los plsticos como sustancias de alto peso molecular no permiten ser purificados mediante procesos como la destilacin, extraccin, o cristalizacin. Solamente pueden ser aprovechados mediante ruptura de las macromolculas en fragmentos ms pequeos.Composicin del gas de pirlisis de mezcla de plsticos.

Temperatura de pirolisis

680735790

Hidrgeno0,6670,6831,868

CO 8,37614,1556,316

C0220,41820,8073,38

Metano16,73422,66146,491

Eteno18,38320,6925,994

Etano .10,118.7,1897,765

PropenoPropeno13,7587,7973,311

Propano1,6680,540,222

Butenos4,6031,5150,375

1,3-Butadieno1,8961,5541,221

1,3-Pentadieno0,1050,0330,017

1-Pentene0,5550,1240,17

Cidopentadiene0,5820,5350,267

Isopropeno0,3020,2020,014

1-Hexeno0,1450,0210,004

HCl