Examinando por Materia "Chemical Looping Combustion - CLC"
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Publicación Acceso abierto Análisis de reactividad de ilmenita y olivino como posibles transportadores sólidos de oxígeno en el proceso chemical looping combustion (CLC)(Universidad del Valle, 2015) Mejía Paredes, Andrés Felipe; Jaramillo Romero, Claudia; Forero Amortegui, Carmen RosaEn el marco del Programa de Investigación e innovación en sistemas de combustión avanzada de uso industrial adelantado por la Unión Temporal ¿Incombustión¿, la Universidad del Valle está a cargo del proyecto ¿Combustión con captura de CO2 mediante transportadores sólidos de oxígeno (Chemical Looping Combustion), cuyo objetivo general es analizar el comportamiento de minerales y residuos procedentes de la industria del acero y la producción de alúmina como potenciales transportadores de oxígeno (TSO) en el proceso ¿Chemical looping Combustion¿ (CLC). Para el presente estudio se sometieron diferentes muestras de olivino e ilmenita a un proceso de reducción-oxidación, característico de la tecnología CLC en un equipo de análisis termogravimétrico (TGA). Las pruebas se realizaron a 750,850 y 950°C para verificar el efecto de la temperatura en la conversión de cada material. También se puso a prueba el tamaño de partícula utilizando muestras de 100-300 ¿m y 300-500 ¿m. Las condiciones de la etapa de reducción se establecieron en una concentración en flujo (%vol) de 25% metano y 75% N2, y para la oxidación 21% O2 (aire). A partir de los datos entregados por el equipo de medición, se determinó el comportamiento de la conversión en cada uno de los ciclos de reducción y oxidación a lo largo del tiempo para los dos materiales. Por otra parte, se determinó la capacidad de transporte experimental y la capacidad teórica de transporte a partir las posibles reacciones que tienen lugar en el proceso. La ilmenita presentó una capacidad de transporte experimental de 13.3%, la cual resulta relevante si se compara a las reportadas en anteriores estudios que están alrededor del 5%. Cuando se trabajó con una concentración de 10% en vapor de agua para el flujo de entrada, se obtuvo una capacidad de transporte menor al 1%. Las conversiones que alcanzó la ilmenita superaron el límite teórico planteado inicialmente. Además, su comportamiento a lo largo de los ciclos evidenció la activación que caracteriza a este mineral. En cuanto a la otra variable de estudio, se lograron mayores conversiones al aumentar temperatura, aunque se presentaron signos de aglomeración de las muestras a 950ºC. El comportamiento del olivino confirma su naturaleza de soporte. Se obtuvo para este material una capacidad de transporte de 0.1%, que se logró mejorar de manera poco significativa hasta un valor de 0.3% después de calcinar el mineral. Las conversiones obtenidas con el olivino en reducción fueron cercanas al 0% mientras en oxidación fueron del orden de 40%. No se evidenció una relación efectiva de la conversión con la temperatura para el olivino. De igual forma, los resultados no mostraron una influencia relevante del tamaño de partícula en el proceso. Después de someter el olivino a calcinación, se obtuvo una mejora en su desempeño, aunque esta no fue muy significativa. De los materiales de estudio, solamente la ilmenita demostró ser viable respecto a su uso en la tecnología CLC.Publicación Acceso abierto Determinación de la disposición final de residuos de transportadores solidos de oxigeno generados en el proceso de Chemical Looping Combustión cuando se utiliza H2 como combustible(Universidad del Valle, 2018) Jiménez Chilito, Juan Camilo; Mena Narvaez, Liliana Yaneth; Forero Amortegui, Carmen RosaLos transportadores sólidos de oxígeno (TSO) deben cumplir ciertas características para ser utilizados en la tecnología Chemical Looping Combustion (CLC). Una de estas características es ser amigables con el medio ambiente, sin embargo, los TSO al encontrarse generalmente en forma de óxidos metálicos pueden contener trazas de algunos metales pesados o agentes tóxicos, y podrían generar residuos peligrosos luego de su uso. El presente trabajo aborda el estudio de la disposición final de los residuos de tres potenciales TSO a base de Cr, Fe y Mn, obtenidos de una operación de 30 ciclos de oxidación y reducción en un reactor de lecho fluidizado discontinuo a escala piloto, con una temperatura de 950°C y 1 atm de presión, utilizando H2 como gas combustible. Se realizó una caracterización de los residuos y los TSO originales en cuanto a distribución de tamaño de partícula, resistencia a la rotura, área superficial (BET), microscopia electrónica de barrido (SEM/EDS), análisis de fluorescencia y difracción de rayos x (FRX/DRX). Posteriormente desarrollo la prueba TCLP bajo el protocolo de la resolución No. 0062 del 2007 del IDEAM, para determinar su clasificación como residuos según la normativa colombiana (Decreto 4741 del 2005) y la normativa europea (Decisión del consejo 2003/33/EC de la Unión Europea). Finalmente se calculó la velocidad de atrición, vida media y un inventario de sólidos con el fin de estimar una tasa de generación de residuos y evaluar de manera teórica algunas opciones de recuperación o reutilización como parte de la gestión ambiental de los mismos. Se encontró en la caracterización de los residuos de TSO, un aumento de resistencia mecánica, reducción de tamaño de partícula, y cambios en la morfología con respecto a sus muestras originales. En su composición química elemental, se evidencia la presencia principalmente de Cr (28%) y Fe (66%). Se encontraron además, fases cristalinas principalmente de cromita (FeCr2O4), magnetita (Fe3O4) y hematita (Fe2O3) como consecuencia de las reacciones de oxidación-reducción. Con respecto a su clasificación, según la normativa colombiana ninguno de los residuos de TSO resulta ser peligroso, de igual manera para la normativa europea pueden ser clasificados como no peligrosos. En cuanto a su posible recuperación o reutilización, se considera inviable una recuperación de metales desde el lixiviado dado que la concentración de los metales en los lixiviados fue mínima. Sin embargo, debido a que los residuos tienen una composición considerable Fe y Cr, pueden ser reutilizados en otros procesos.Publicación Acceso abierto Determinación de los parámetros cinéticos para combustión usando minerales del suroccidente colombiano como transportadores sólidos de oxígeno(Universidad del Valle, 2016) Arango Durango, Eduardo; Vasquez Benavides, Farly Gloheibi; Forero Amortegui, Carmen Rosa; Velasco, FranciscoLa combustión indirecta con transportadores sólidos de oxígeno (Chemical Looping Combustion ¿ CLC) es una tecnología con separación de CO2 por medio de óxidos metálicos utilizados como transportadores sólidos de oxígeno ¿ TSO, proceso realizado en dos reactores uno de oxidación (RO) y otro de reducción (RR). La función de los transportadores es transferir el oxígeno del aire al combustible evitando contacto directo entre ellos y de esta manera obtener como producto una corriente gaseosa compuesta por CO2 y H2O. En este trabajo se determinaron los parámetros cinéticos: energía de activación, constante y orden de reacción de los transportadores de oxígeno ¿ TSO a base de óxidos de hierro y de manganeso; la viabilidad de utilizarlos en la tecnología CLC a escala de laboratorio empleando metano ¿ CH4 como gas reductor y además se hizo un análisis del comportamiento de estos TSO a diferentes condiciones en los ciclos de oxidación y reducción. Las muestras de los minerales fueron obtenidas del sur occidente colombiano, no se hizo preparación previa y se estudiaron en su estado natural. La evaluación de estos transportadores se llevó a cabo en la balanza termogravimétrica del laboratorio de Combustión Combustibles de la Universidad de Valle. Los resultados obtenidos muestran que estos minerales son adecuados para implementarlos en el proceso CLC. El transportador a base de óxido de hierro presenta sinterización a temperaturas superiores a 900 ° C que ocasiona disminución en la reactividad de la fase activa lo que es una desventaja; adicionalmente, este mineral presentó una alta capacidad de transporte de oxígeno lo cual es un punto a favor, pero debido a limitaciones termodinámicas solo se puede tener en cuenta la capacidad de transporte correspondiente a la transformación de hematita (Fe2O3) a magnetita (Fe3O4), ya que es la única reducción viable para ser usada en CLC a nivel industrial (Adanez et al., 2012). A diferencia, los óxidos de manganeso presentan alta reactividad en los ciclos reducción-oxidación pero baja capacidad de transporte de oxígeno con relación al oxido a base de Fe, propiedades que se contrarrestan.