Análisis Técnico-Económico de una planta de reformado seco

Abstract

Este Trabajo de Fin de Máster surge de la creciente problemática que recogen los gases de efecto invernadero, como son el dióxido de carbono y el metano, que provocan el calentamiento global y la mayoría de los desastres naturales que se observan hoy en día. Estos provocan meses de sequías y, posteriormente, diluvios que desembocan la inundación de ciudades, así como la dificultad de producción de alimentos básicos para la sustentación de la población actual. Este trabajo busca estudiar una planta de reformado seco de metano, proceso que consume metano y dióxido de carbono para producir gas de síntesis, producto intermedio más demandado en la industria. Para ello, se propone la simulación de una planta de producción de gas de síntesis a partir de biogás, producto obtenido de la digestión anaerobia de materia orgánica, con el reformado seco de metano y apoyado en el reformado con vapor de monóxido de carbono. Entre las opciones que se baraja en este trabajo, la modelización realizada se apoya de una tecnología emergente como son los microrreactores monolíticos cerámicos y metálicos. Este tipo de reactores permite realizar las reacciones convencionales en espacios más reducidos, evitando tener que invertir en equipos muy voluminosos y ahorrando costes de terreno. De igual manera, se realiza el esquema de una planta integrada energéticamente para evitar el consumo de corrientes auxiliares a partir de herramientas de simulación como Aspen Plus® y se plantean diferentes escenarios de temperatura de operación y configuraciones para determinar aquel en el cual se obtiene una mejor producción, mediante el estudio del comportamiento de cada escenario. El objetivo es realizar un análisis tecno-económico completo de la planta, validando el método elegido mediante datos experimentales y bibliográficos. Así mismo, se pretende conocer la rentabilidad económica de la misma y su posible escalado para conseguir una producción industrial teniendo en cuenta los diferentes escenarios simulados y analizados, eligiendo para el escalado aquella configuración que proporcione mayores beneficios económicos y/o menores costes de equipos y servicios auxiliares.

This Master’s Final Project arises from the growing problem of greenhouse gases (GHG’s), such as carbon dioxide and methane, which cause global warming and most of the natural disasters observed today, such as months of drought and, subsequently, floods that cause the collapse of cities, as well as the difficulty of producing basic foodstuffs for the sustenance of the current population. This work aims to study a dry methane reforming plant, a mechanism that consumes methane and carbon dioxide to produce syngas, the most demanded intermediate product in industry. To this end, we propose the simulation of a plant to produce syngas from biogas, a product obtained from the anaerobic digestion of organic matter, with dry reforming of methane and supported by steam reforming of carbon monoxide. Among the options considered in this work, the modelling is based on the emerging technology of ceramic and metallic monolithic microreactors. This type of reactor allows conventional reactions to be conducted in smaller spaces, avoiding the need to invest in bulky equipment and saving land costs. Similarly, an energy integrated plant scheme is designed to avoid the consumption of auxiliary currents using simulation tools such as Aspen Plus® and different operating temperature scenarios and configurations are proposed to determine the one in which the best production is obtained, by studying the behaviour of each scenario. The objective is to carry out a complete techno-economic analysis of the plant, validating the chosen method by means of experimental and bibliographic data. The aim is also to determine the economic profitability of the plant and its possible scaling to achieve industrial production, considering the different scenarios simulated and analysed, choosing for scaling the configuration that provides the greatest economic benefits and/or the lowest costs of auxiliary equipment and services.