REFORMADO DE BIOGÁS EN H2: OPERACIÓN DE UN REACTOR DE MEDIO POROSO CON BIOGÁS SINTÉTICO Y ADICIÓN DE VAPOR DE AGUA PARA ESTUDIAR SU EFECTO EN LA PRODUCCIÓN DE GAS DE SÍNTESIS

MALUENDA REYES, DANIEL ELIAS (2018)

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Tesis Pregrado

En el marco de la investigación multidisciplinaria realizada en conjunto por los Departamentos de Ingeniería Mecánica e Ingeniería Química y Ambiental de la Universidad Técnica Federico Santa María, titulada “Producción de hidrógeno y biometano a partir de biogás proveniente de digestores anaeróbicos”, se realiza el trabajo presentado en esta memoria, que consistió en buscar la maximización de la producción de hidrógeno gaseoso a través del reformado de biogás sintético.Los procesos de reformado consisten en cambiar la forma de un almacén de energía a otro, en este caso, de biogás a gas de síntesis, donde la capacidad combustible y energética de este último se relaciona directamente con el contenido de hidrógeno que contenga, por lo que el objetivo se centra en el estudio de la producción de hidrógeno en este proceso.Se llevó a cabo un trabajo experimental que considera la combinación de tres tipos de reformado de combustible, que son: el reformado con vapor, reformado seco y de oxidación parcial; en un reactor unidireccional de medios porosos inertes (MPI) que, dispuesto en forma de lecho fijo, le confiere estabilidad al proceso mediante sus propiedades de transporte de energía y dispersión de los reactantes. El experimento se definió considerando como factores de interés, la relación de equivalencia (¿) y la cantidad de vapor en la alimentación (S/C), a través de un diseño factorial de experimentos 22 para generar posteriormente, un modelo matemático de superficie de respuesta. Los niveles de los factores que se definieron fueron: ¿ = 1,5 y 2,5; y S/C = 1,0 y 2,0; donde la preocupación fue de no alterar otros factores relevantes en el reformado para conducir de manera adecuada el análisis en torno a estos dos factores propuestos. De esto se estudió la conversión de reactantes a hidrógeno como variable objetivo.A través de 12 corridas experimentales, compuestas de 3 réplicas de todas las combinaciones de tratamiento posibles entre los factores estudiados, se obtuvo un máximo de conversión de hidrógeno de 24,85% promedio en una alimentación con ¿ = 1,5 y S/C = 1,0 (combinación de tratamiento = -1,-1), es decir, en los niveles más bajos de los factores estudiados. Con un promedio de hidrógeno molecular en los productos para dicha combinación, de 8,7% en base seca.A su vez, se generó un modelo matemático con un alto nivel de correlación, R2ajustado = 0,727; que determinó una geometría más bien plana, sin la presencia de un máximo local que represente un óptimo para la operación y donde se concluye que, tanto la relación de equivalencia como el contenido de vapor de la alimentación afectan de manera negativa en la generación de hidrógeno en el gas de síntesis del triple reformado de biogás.