EVALUACIÓN TÉCNICO-ECONÓMICA DE PRODUCCIÓN DE METANOL MEDIANTE CHEMICAL LOOPING GASIFICATION DE NEUMÁTICOS FUERA DE USO

Abstract

En Chile se generaron 145:020 toneladas de neumáticos fuera de uso (NFU) en el año 2019 con un incremento cercano al 3% anual entre los años 2013-2019. En el marco de la Ley de fomento al reciclaje resulta de interés valorizar los NFU, quienes contienen cerca de un 82% y 7% en peso de carbono e hidrógeno respectivamente. La gasi ficación es una alternativa idónea para recuperar dicho hidrógeno con un rendimiento aceptable, la que además permite la síntesis catalítica de metanol. La motivación de la presente memoria se debe a la utilidad que representa la obtención de metanol a partir de NFU como alternativa a los combustibles fósiles. Al procesar 1tonCH3OH h se consigue revalorizar cerca del 5% de NFU generados al año en Chile, generando de paso 6813,4 tonCH3OH año . El objetivo principal del presente trabajo es evaluar técnica y económicamente el proceso de producción de CH3OH a partir de Chemical Looping Gasi cation (CLG) de NFU. En este trabajo, se implementó un modelo computacional del proceso en Aspen Plus® V9 y se analiza este en múltiples escenarios. Para el proceso propuesto, la razón máxima posible de metanol a obtener ignorando limitaciones termodinámicas y de equilibrio es de 2; 1kgCH3OH kgNFU . Mientras que, por equilibrio termodinámico de la hidrogenación pura el rendimiento es del orden de 1; 0kgCH3OH kgNFU . Finalmente, a ondiciones de operación típicas, dicha cantidad disminuye levemente a 0; 95kgCH3OH kgNFU . En el proceso propuesto, los costos operacionales para procesar 7200ton NFU año son de 146 USD ton NFU con un margen anual de 2;8 MUSD año . Los costos capitales fijos para el proceso propuesto son del orden de 117 MUSD. El principal costo corresponde a los equipos adquiridos (35 MUSD) representando un payback preliminar de 41 años. El costo de producción es de 154 USD ton CH3OH, el cual es considerablemente inferior al precio de venta de mercado (542 USD ton CH3OH) y de producción de metanol verde (941 USD ton CH3OH), aquello en conjunto con los costos capitales, demuestran el claro potencial del proceso propuesto, si es que se investiga la intensi cación del proceso. Se determina que es posible la síntesis de metanol a partir de CLG de NFU luego de analizar el proceso propuesto técnica y económicamente, asimismo, se espera que el payback obtenido disminuya en el paso del tiempo a medida que la tecnología de gasi cación se desarrolle. Bajo el escenario optimista se espera que sea de ocho años con bene cios anuales de 3;8 MUSD año . Se recomienda realizar un trabajo en detalle de cada etapa del proceso propuesto a modo de conseguir resultados más precisos y conseguir un dimensionamiento de los equipos principales más certeroOn 2019 145:020 tonnes of waste tire were generated in Chile with an annual increase of 3% between 2013-2019. Given the "Ley de fomento al reciclaje" it is of interest to give value to the waste tire which have about 82% y 7% of mass weight of carbon and hydrogen respectively. Gasi cation appears as an ideal alternative to recover the hydrogen from waste tire with an acceptable yield and use it for the catalytic synthesis of methanol. The main motivation for this memoir is the usefulness that presents obtaining methanol from waste tire as an alternative to fossil fuels. Processing one tonne per hour of waste tire gives value to around 5% of waste tire generated annually in Chile, producing 6813,4 MTCH3OH year . The main objective of this work is to evaluate technical and economically the production process of CH3OH by Chemical Looping Gasi cation of waste tire. A computer model of the process is applied on Aspen Plus® V9 and is analyzed on multiple scenarios. For the proposed process the maximum possible methanol ratio to obtain ignoring thermodynamic and equilibrium limitations is 2; 1 kgCH3OH kgWaste tire. On the same system considering the thermodynamic limitatons of pure hydrogenation the yield is of 1; 0 kgCH3OH kgWaste tire. Applying typical operation conditions and parameters the ratio decreases slightly to 0; 95 kgCH3OH kgWaste tire. The operational expenses are 146 USD MTWaste tire with an annual margin of 2;8 MUSD year . The xed capital expenses for the proposed process are on the order of 117 MUSD. The main expense is of acquired equipment (35 MUSD) representing a preliminar payback of 41 years. The production cost is 154 USD MT CH3OH which is considerably inferior compared to the market sale price (542 USD MT CH3OH) and the cost of green methanol (941 USD MT CH3OH), that demonstrates the great potential of the proposed process, if the process intensi cation is investigated further. The synthesis of methanol by Chemical Looping Gasi cation of waste tire is possible after analyzing the proposed process technical and economically, likewise, it is expected that the payback decreases as time passes on and the gasi cation technology is developed further. Under the optimistic scenario the payback is calculated to be eight years with annual bene ts of 3;8 MUSD year. It is recommended to develop a detailed work of each stage of the proposed process to obtain more accurate results and achieve a more precise sizing of the main equipment