Una tecnología para la destrucción de residuos en pocos segundos:

OXIDACIÓN EN AGUA SUPERCRÍTICA

Clases AplicadasIES Alvar Núñez 4 febrero 2014

Juan Ramón Portela, Departamento de Ingeniería Química Universidad de Cádiz

TRATAMIENTOS DE AGUAS RESIDUALES

QUÍMICOSPrecipitación

Intercambio iónico

Oxidactión/Reducción

BIOLÓGICOSLodos activos

Reactores de película fija

Degradación anaerobia

TÉRMICOSOxidación en agua supercrítica

Incineración

FÍSICOSEvaporación

Adsorción

Extracción

RESIDUO

OXDANTE

PRESIÓN

TEMPERATURA

GASES LIMPIOS

AGUA

SOLIDOS

OXIDACIÓN EN AGUA SUPERCRÍTICAOXIDACIÓN EN AGUA SUPERCRÍTICA

RegiónSupercrítica

374 ºC

PuntoCrítico

221 bar

RegiónGaseosa

Temperatura

PresiónRegión Líquida

RegiónSólida

SCWO

DIAGRAMA DE FASES DEL AGUA

Vídeo del paso del agua en condiciones supercríticas

OXIDACIÓN EN AGUA SUPERCRÍTICA

Solubilidad de sustancias apolaresMiscible con el oxígenoSin limitaciones interfacialesElevadas eficacias de eliminaciónProductos mayoritarios CO2 y H2O

OXIDACIÓN EN AGUA SUPERCRÍTICA

No necesita medios de agitaciónCompuestos nitrogenados N2

No se producen NOX, SOx ni dioxinasHeteroátomos Ácidos, sales u

óxidosS Sulfato; P FosfatoHalógenos Haloácidos

Reactor discontinuo

Equipos para oxidación de residuos

Planta Piloto

Reactor continuo

PLANTA PILOTO (25 kg/h)

PATENTE Internacional : “System and method for the hydrothermal oxidation of water-insoluble organic residues” PCT WO2006/061448 A1.

Investigación UCA Proyecto : Eliminación de lodos Objetivo: Optimización del proceso y aprovechamiento energético

Puntos clave de la Planta

- Instalada en una EDAR

- Unidades Transportables

- Alto nivel de instrumentación

- Completamente controlada y automatizada

500 ºC 475 ºC 450 ºC 425 ºC 400 ºC6,0 s 6,5 s 7,2 s 8,4 s 11,0 s98% 90 % 78 % 68 % 64 %

TemperaturaTiempo reacción

Conversión

Tratamiento de residuos de aceites

Tratamiento de lodos con SCWO

Densidad

Critical Density = 0,325 g.cm-3

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 100 200 300 400 500 600Temperatura (ºC)

Densidad(g/ml)

- Comportamiento apolar Disolvente eficaz para los compuestos orgánicos- Constante de disociación disminuye drásticamente (medio pobre para reacciones iónicas)

Constante Dieléctrica y producto iónico

Wastewater

Tank

Gas/ liquidseparator

Oxygen

Heat exchanger

Reactor600 ºC250 bar

High pressure pump

400 ºC

High pressure compressor

Clean Water

CO2O2N2

PressureReduction

Wastewater

Tank

Gas/ liquidseparator

Oxygen

Heat exchanger

Reactor600 ºC250 bar

High pressure pump

400 ºC

High pressure compressor

Clean Water

CO2O2N2

PressureReduction

Diagrama simplificado SCWO

INCONVENIENTES PROCESO SCWO

• Insolubilidad de

sales

Sales presentes en el residuo (o formadas en el proceso) pueden precipitar y atascar el reactor

SOLUCIONES

• Control de las condiciones de operación• Configuración especial reactor

• Uso del material adecuado

Ácidos formados y medio oxidante pueden atacar al acero• Corrosión

REACTOR DE PARED POROSA

Residuo + Oxidante

Efluente

Agua

600°C

400°C

Pared Porosa

Inox

Agua

Residuos militares

Plantas Industriales

General Atomics (USA)Compró Modar, Inc., pionero en el desarrollo de la tecnología SCWO

Residuos de buques

Takada Chemical Industry (Japan)Lodos urbanos (1000 kg/h)

Hanwha Chemical Corporation (Corea)

Residuos nitrogenados (2000 kg/h y 35000 kg/h)

Organo corporation-Ebara Corporation (Japón)

Plantas móviles para PCBs(Tecnología licenciada de General Atomics)

Plantas Industriales

Comparativa Costes

Coste operación

Concentración Materia Orgánica (g/L)

Oxidación

Supercrítica IncineraciónTratamiento

Biológico

1 10 100 100010-1

Planta Shinko Pantec (Japón)(1100 m3/h)

Aqua Critox®

Vista de la planta Hydrodsolids

RELACIÓN ENTRE RELACIÓN ENTRE LA INGENIERÍA QUÍMICA LA INGENIERÍA QUÍMICA

Y Y LA CONFERENCIA IMPARTIDALA CONFERENCIA IMPARTIDA

¿A qué se dedica la Ingeniería Química?Diseño de procesos y productos

Concebir, calcular, analizar operaciones

Construir y poner en marcha instalaciones

Calidad, seguridad y economía en la industria

Asesoría técnica, enseñanza e investigación

Operación de procesos energéticos

Operación de tecnologías medioambientales

Escala Laboratorio

Escala Planta Piloto

Escala Industrial

Escalas de trabajo

Perfil de Ingreso recomendadoPerfil de Ingreso recomendado

Bachillerato: Bachillerato: Ciencias y Ciencias y TecnologíasTecnologías

MatemáticasFísicaQuímicaDibujo Técnico

GRADO EN INGENIERÍA QUÍMICAGRADO EN INGENIERÍA QUÍMICA

Profesión de Ingeniero QuímicoProfesión de Ingeniero Químico

Ingeniero Técnico Industrial de la esp. en Química IndustrialIngeniero Técnico Industrial de la esp. en Química IndustrialOrden CIN/351/2009: El Grado en Ingeniería Química habilita para el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico Industrial, formación de Tecnología específica en Química Industrial

"Si" Carencias en los estudios

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Promoción 02-03 Promoción 03-04

% G

radu

ados

UCAEnseñanzas técnicasIngeniería Química

Indicadores de Satisfacción de los alumnos con los Estudios

SALIDAS PROFESIONALESSALIDAS PROFESIONALES Industria química, farmacéutica, fabricación de plásticos, cosméticos,

pinturas, ... Medio Ambiente (análisis de la calidad ambiental, depuradoras de

aguas residuales, tratamientos de residuos sólidos, gases, ...) Industrias de alimentos (vitivinícola, conservas, leches, ...) Industria siderúrgica y metalúrgica, y otras derivadas de la minería Plantas industriales de procesos biológicos, de biotransformación y de

fabricación de productos biotecnológicos Refinería e Industria Petroquímica (CEPSA, Petresa, …) Electrónica Aeronáutica (CASA, AIRBUS, ...) Energías Renovables (Abengoa, Befesa, Gemasolar, Torresol,…) Astilleros (NAVANTIA), Alestis, ... Seguridad y salud laboral Docencia Administración (local, regional, nacional) ....

Sector Económico Promoción 03-04

Industria55%

Construcción12%

Sanidad2%

Agricultura0%

Educación5% Administración

pública 7%

Servicios19%

Finanzas0%

Sector donde trabajan

Un 98% ha trabajado alguna vez al terminar los estudios e incluso mejoraron su situación laboral en los últimos 3 años.

Lugar de trabajo Promoción 03-04

España10%

Extranjero2%

Cádiz52% Andalucía

36%

Lugar de trabajo

http://ciencias.uca.es/

www.uca.es/ciencias

LOCALIZACIÓNLOCALIZACIÓN

CAMPUS PUERTO REALCAMPUS PUERTO REAL

FACULTAD DE CIENCIASFACULTAD DE CIENCIAS

Cuenta con un equipo de: 215 Profesores/Investigadores 70 Personal de Adm. y Servicios

Más de 800 estudiantesInstalaciones acabadas de renovarUn entorno inmejorable

NUEVAS INSTALACIONESNUEVAS INSTALACIONES

Grado en Biotecnología

Grado en Matemáticas Grado en Química

Grado en Enología

Grado en Ingeniería Química

EN LA FACULTAD DE CIENCIAS SE IMPARTEN:EN LA FACULTAD DE CIENCIAS SE IMPARTEN:

CARACTERÍSTICAS DE LAS TITULACIONESCARACTERÍSTICAS DE LAS TITULACIONES Titulaciones con solera o muy innovadoras. Muy versátiles con amplia formación básica. Posibilidad de abordar actividades muy variadas. Gran capacidad de adaptación a nuevas tecnologías. Atención al alumno:

Programa de Acción Tutorial pionero en España Intercambio con Universidades europeas

(Erasmus) Servicios de Deportes, Biblioteca, Préstamo

ordenadores …

Coordinación GeneralOficina de Atención

al Alumno de la Facultad(Becarios)

PROGRAMA DE ORIENTACIÓN Y APOYO AL ESTUDIANTE PROGRAMA DE ORIENTACIÓN Y APOYO AL ESTUDIANTE (PROA)(PROA)

PROFESORES TUTORES

ESTUDIANTETUTORIZADO

PRÉSTAMO DE PORTÁTILESPRÉSTAMO DE PORTÁTILES

NUEVA BIBLIOTECANUEVA BIBLIOTECA

CAMPUS DE PUERTO REALCAMPUS DE PUERTO REAL

INSTALACIONES DEPORTIVASINSTALACIONES DEPORTIVAS

LA UNIVERSIDAD TAMBIÉN ES UN LUGAR LA UNIVERSIDAD TAMBIÉN ES UN LUGAR PARA…PARA…

La Creación de conocimiento

La Investigación

Este trabajo se desarrolla, por los Grupos de Investigación, en los Departamentos

La Labor investigadora se materializa en○ 500 publicaciones internacionales en 5 años ○ Numerosos Proyectos con Financiación Externa○ Premios Nacionales e Internacionales

La Investigación de nivel promueve una mejor calidad docente

Másteres con mención de calidad para profundizar en cualquiera de las titulaciones

OS ESPERAMOS

PARA MÁS INFORMACIÓN

juanramon.portela@uca.esCOORDINADOR DEL GRADO en IQ