MODELACIÓN DE UN REACTOR PARA LA PRODUCCIÓN CONTINUA DE GAS DE SÍNTESIS A PARTIR DE BIOGÁS Y POLIETILENO

Abstract

El presente trabajo de investigación desarrolla el estudio teórico ? experimental de la combustión híbrida de biogás y polietileno (PE) sólido en un reactor de medios porosos y su aplicación en la producción continua de gas de síntesis. Se ha diseado y construido un quemador híbrido de medios porosos compuesto por esponjas cerámicas inertes de alúmina (Al2O3, 90% en peso) templada en zirconio (ZrO2, 10% en peso) con un sistema de inyección continua de combustible sólido, un sistema de suministro y control de flujos, y de adquisición de temperaturas y de cromatografía gaseosa. En una primera etapa denominada ?línea base?, que consiste en el reactor empaquetado sólo con cerámicas porosas inertes y el combustible filtrado es el biogás, se analizan los perfiles de temperatura, las velocidades de propagación de llama y los productos principales de la combustión, como son el hidrógeno (H2) y el monóxido de carbono (CO), para relaciones de equivalencia en el rango de 0.6 a 1.8. De la línea base se obtiene la relación de equivalencia de la cual el frente de llama se propaga más rápido aguas arriba y aguas abajo, las cuales fueron 0.8 y 1.6, respectivamente. En una segunda etapa que consiste en la operación del reactor con pre-mezcla biogás más aire, y pellets de polietileno, se realizan análisis de perfiles térmicos, velocidad del frente de reacción y gases de escape, al igual que en la línea base, para finalmente comparar ambas etapas. Se realiza la modelación de las ecuaciones que rigen la combustión en medios porosos y de forma paralela se resuelve la degradación térmica del polietileno al interior del reactor. Los resultados numéricos ? experimentales obtenidos se contrastan correctamente para los perfiles térmicos, pero no así para la velocidad del frente de reacción y los gases productos. La conversión de hidrógeno y monóxido de carbono lograda en la investigación se resume en: (ver tabla en empaste o multimedia)