Ingeniería básica de un pirolizador de orujillo

Abstract

El presente documento desarrolla la implementación en EES de un modelo de simulación de un pirolizador de biomasa, consistente en un horno rotatorio con calentamiento indirecto, en que se puede llevar a cabo una pirólisis lenta de biomasa para obtener un carbonizado rico en carbono. El modelo está compuesto por las ecuaciones de balance de materia y energía a lo largo del horno y por tres submodelos: el modelo de flujo de sólidos, el modelo de transferencia de calor entre los tres elementos constituyentes (la pared caliente, el lecho de sólidos y el gas) y el modelo cinético que expresa la velocidad de conversión de la biomasa. Este modelo de simulación es una valiosa herramienta de ayuda para realizar la ingeniería básica de un pirolizador rotatorio, ya que permite simular el efecto que tienen, sobre el tiempo de residencia de los sólidos y el perfil de temperatura, parámetros de diseño y operación tales como el radio y la longitud del horno, los factores de llenado en la zona de alimentación y en la zona de descarga, la velocidad de giro, la inclinación del horno y la temperatura de la carcasa. El propósito inicial fue el de desarrollar un modelo que ayudara a realizar la ingeniería básica de un pirolizador de orujillo. Sin embargo, al no encontrase datos sobre la cinética de pirólisis del orujillo, el modelo desarrollado se basa en datos de la cinética de pirólisis de astillas de madera. En este documento se explica cómo obtener los datos necesarios para el orujillo por lo que, una vez que se disponga de ellos, prácticamente lo único que habrá que cambiar en el modelo desarrollado serán los parámetros que describen la cinética de pirólisis.

This document develops the implementation in EES of a simulation model of a biomass pyrolizer, consisting of a rotary kiln with indirect heating, in which a slow pyrolysis of biomass can be carried out to obtain a char rich in carbon. The model is composed of the mass and energy balance equations throughout the furnace and of three sub-models: the solid flow model, the heat transfer model between the three constituent elements (the hot wall, the solid bed and the gas) and the kinetic model that expresses the conversion rate of biomass. This simulation model is a valuable tool to help you carry out the basic engineering of a rotary pyrolizer, since it allows you to simulate the effect they have, on the residence time of the solids and the temperature profile, design and operating parameters such as furnace radius and length, fill factors in feed zone and discharge zone, rotational speed, furnace tilt, and shell temperature. The initial purpose was to develop a model that would help to carry out the basic engineering of a pyrolizer for orujillo. However, since no data was found on the pyrolysis kinetics of olive pomace, the model developed is based on data on the pyrolysis kinetics of wood chips. This document explains how to obtain the necessary data for olive pomace so that, once they are available, the only thing that will have to be changed in the developed model will be the parameters that describe the pyrolysis kinetics.