En el laboratorio de combustibles se caracterizan tanto combustibles sólidos como líquidos, determinando su análisis elemental e inmediato como poder calorífico. Para ello se disponen de los siquientes equipos automatizados:
- Analizador automático de carbono, hidrógeno y nitrógeno LECO CHN-600 (785-600)
- Analizador automático de azufre LECO SC-132 (781-500)
- Analizador automático de carbono LECO CR-12 (781-700)
- Calorímetro automático LECO AC-300 (784-700)
Esta planta ha sido desarrollada dentro del proyecto europeo GASFIL (Technological improvement of hot gas filtration for onstream IGCC plants in the European Union) cuyo objetivo es la identificación de tecnologías alternativas para la filtración en caliente que ofrezcan soluciones a los problemas operacionales experimentados en las unidades de IGCC (Gasificación Integrada en Ciclo Combinado), en las cuales el funcionamiento óptimo así como la protección de la turbina de gas recaen básicamente en la adecuada filtración del gas de síntesis.
La versatilidad de esta planta permite ensayar diferentes técnicas de filtración utilizadas a nivel industrial, como filtros de tejido, candelas cerámicas, filtros metálicos, etc. variando las condiciones de operación del ensayo, como caudal de gas, carga de partículas, temperatura, presión y velocidad de filtración. La instalación opera a circuito abierto y utiliza aire ambiente como gas de proceso, permitiendo unas condiciones máximas de severidad de 7,5 barg y 600 ºC. La planta dispone de un sistema de inyección de partículas sólidas para reproducir distintas condiciones de concentración de polvo en diferentes aplicaciones industriales.
El reactor en fase líquida (Slurry Reactor) está constituido por una vasija de Autoclave Engineers, de un litro de capacidad, en acero inoxidable 316, que dispone de un agitador de turbina. El catalizador se mantiene en suspensión en el seno de un lecho líquido. El líquido es habitualmente un hidrocarburo pesado y el syngas es borboteado en el seno del líquido. El slurry es enfriado con agua mediante un serpentín instalado en el lecho del reactor
El sistema analítico de cromatografía consiste en dos cromatógrafos de gases dotado de detectores de conductividad térmica (TCD) y de ionización de llama (FID).
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El Laboratorio de Síntesis Catalítica está compuesto por una instalación de gases y dos módulos de síntesis formados cada uno de ellos por un reactor (de lecho fijo o fase líquida) y un cromatógrafo de gases.
La instalación de gases consta de ocho centrales con dieciséis puntos de suministro. Cinco de las centrales de gases dan servicio a alta presión (hasta 200 bares) a canalizaciones de gases puros (nitrógeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrógeno y metano), que sirven como alimentación de los reactores. Las tres restantes dan servicio a baja presión (10 bares) a canalizaciones de gases puros (helio, aire sintético e hidrógeno), que sirven como alimentación a los cromatógrafos y a la neumática del laboratorio.
El reactor de lecho fjo (Microactivity Reactor) está constituido por un reactor tubular de acero inoxidable 316 recubierto interiormente de vidrio borosilicatado, de 0.9 cm de diámetro exterior y 35.2 cm de largo, en cuyo interior se introduce el catalizador.
El laboratorio de gasificación dispone de dos equipos importantes para el estudio de la gasificación a escala llaboratorio: una balanza termogravimétrica (TGA) para determinar las cinéticas de gasificación y pirólisis así como un lecho fluidizado de 5 Kwth para gasificación y pirólisis.
El reactor es un lecho fluidizado burbujeante, con un diámetro de lecho de 150 mm, un diámetro de “freeboard” de 250 mm y una altura de 4,3 m. Tiene una capacidad nominal para tratar 15 kg/h de biomasa y está diseñada para operar con aire a presión cercana a la atmosférica. El reactor dispone de un horno de 25kWth dispuesto en tres secciones con control de temperatura independiente en cada una.
La instrumentación de la planta está concebida para monitorizar el proceso de forma precisa a través 16 medidas de temperatura, 7 de presión, así como otras variables de proceso como caudales de aire de entrada, gases de salida, aire secundario, amén del caudal de biomasa y aditivos alimentados. A partir de un SCADA se monitoriza y controla el proceso así como se adquiren todos los datos procedentes de la instrumentación de la planta.
Mediante el uso de la planta se han adquirido importantes datos de operación y diseño para la gasificación de varias biomasas, incluyendo orujillo, madera, harinas cárnicas, etc. Los datos y la experiencia suministrada constituyen un instrumento muy valioso para el diseño y escalado de sistemas de gasificación de biomasa a nivel industrial.
La planta permite adicionalmente la medida discontinua de diversos contaminantes gaseosos (partículas, NH3, HCN, H2S, HCl, KCl, metales pesados, etc) así como el muestreo de efluentes sólidos en el lecho (por rebosadero y por la parte inferior) y ciclones. Además la medición de alquitranes se realiza de acuerdo al protocolo recientemente aprobado en EU basado en el muestreo discontinuo de una corriente de biogás que contiene partículas y alquitranes en condiciones isocinéticas. El sistema de muestreo consiste en una sonda calentada, un filtro de partículas, un condensador y una serie de botellas impinger que contienen un solvente para la absorción de alquitranes.
El Grupo de Bioenergía del Dpto. de Ingeniería Química y Ambiental de la Universidad de Sevilla dispone de importantes instalaciones y medios para la investigación del proceso de gasificación y síntesis de biocombustibles a partir de biomasa. Entre ellos los más importantes son:
- Planta piloto de gasificación de biomasa de lecho fluidizado burbujeante de 150 kWth
- Planta de laboratorio de lecho fluidizado para gasificación y pirólisis de 5 kWth
- Balanza termogravimétrica (TGA) para determinar las cinéticas de gasificación y pirólisis.
- Equipo SDTA para estudios de fenómenos fisico-químicos durante los procesos de gasificación
- Laboratorio de síntesis de combustibles
Así mismo, el Grupo de Bioenergía tiene acceso a instalaciones pertenecientes a otros grupos de investigación del Departamento de Ingeniería Química y Ambiental. Entre ellas podemos destacar:
- Planta de filtración de gases en calientes para el estudio de técnicas de filtración como filtros cerámicos, metálicos o de mangas.
- Laboratorio de análisis de combustibles sólidos y líquidos para la determinación del análisis elemental, inmediato así como poder calorífico