MODELACIÓN COMPUTACIONAL DEL PROCESO DE PIRÓLISIS DE ESQUISTOS BITUMINOSOS Y ASFALTENOS

Abstract

En el marco del proyecto FONDECYT 1121188, el presente trabajo tiene como objetivo el desarrollo de un modelo matemático general, el cual busca simular computacionalmente el proceso de pirólisis de asfaltenos y esquistos bituminosos. El modelo fue realizado mediante el Software COMSOL Multiphysics 4.3. Bajo el modelo propuesto, se estudió el efecto de los parámetros de temperatura del proceso y tamao de partícula para ambos combustibles, y para el esquisto bituminoso la variación del porcentaje de materia orgánica contenida. Para el caso del asfalteno, se determinó mediante análisis termogravimétrico una energía de activación de 150,989 [KJ/mol] y un factor pre exponencial de 1,83x108 [s-1]. Para el caso del esquisto bituminoso, se utilizaron datos de la referencia [18], en donde se determina una energía de activación de 150 [KJ/mol], junto con un factor pre exponencial de 2,11x108 [s-1]. Las propiedades físicas utilizadas para ambos compuestos son presentadas en la sección 4.1.1 y 4.2.1. En cuanto a los resultados, se obtuvieron mayores valores de conversión al aumentar la temperatura y al disminuir el tamao de partícula para ambos combustibles, se observa que la descomposición del asfalteno es más lenta que la del esquisto bituminoso al variar ambos parámetros. La variación de la materia orgánica (querogeno) contenida en el esquisto bituminoso provoca una variación en el tiempo necesario para una total descomposición, en donde a mayor porcentaje de materia orgánica mayor es el tiempo que se necesita, también se observa que aumenta la porosidad final del material, por lo que se obtiene menor porcentaje de materia carbonizada al final del proceso. Se realizaron análisis bajo el número adimensional de Péclet, en donde se establece que el proceso está limitado por difusión, y la inyección de un flujo de nitrógeno al interior del horno, no varía los parámetros estudiados, sólo el tiempo de retención de la partícula de combustible.