Estudio de los ciclos de "calcium looping" en lecho fluidizado para la producción de hidrógeno mediante gasificación catalítica de char y captura de CO2

Abstract

Los ciclos de carbonatación – calcinación para la captura y almacenamiento de CO2 es una tecnología avanzada que se encuentra en desarrollo, ya que tiene un gran potencial y unas posibilidades muy altas de que se termine implementando en las industrias debido a la problemática del cambio climático que genera los gases de efecto invernadero. Este proceso, tal como su nombre indica, se compone de 2 etapas: carbonatación y calcinación. En la primera etapa, el CaO reacciona con el CO2 para formar CaCO3; y en la segunda etapa, el CaCO3 se descompone a una temperatura más elevada para formar de nuevo el CaO y liberar el CO2, para su posterior almacenamiento. Dicha tecnología se puede integrar con una gasificación de biomasa para obtener un gas de síntesis (CO y H2). Además, los ciclos de carbonatación-calcinación se podrían integrar energéticamente en el proceso de gasificación, aprovechando la energía de las reacciones. El gas que se obtiene de la gasificación resulta ser muy útil en la industria química como materia prima o como combustible limpio alternativo. En este trabajo se ha estudiado el primer ciclo de carbonatación – calcinación para 9 puntos de operación de una matriz de experimentos cerca de la curva de equilibrio, a tres temperaturas diferentes (800ºC, 825ºC y 850ºC) y tres presiones parciales de CO2 (0,05 bar, 0,075 bar y 0,1 bar). De esta manera, se puede comparar los resultados obtenidos y estudiar las conversiones y reactividades conseguidas y, por lo tanto, estudiar el efecto de la temperatura y la presión para cada caso.

Carbonation – calcination cycles for the capture and storage of CO2 are an advanced technology that is under development, since it has great potential and very high possibilities that it will end up being implemented in industries due to the problem of climate change that generates greenhouse gases. This process, as its name indicates, is made up of 2 stages: carbonation and calcination. In the first stage, CaO reacts with CO2 to form CaCO3; and in the second stage, CaCO3 decomposes at a higher temperature to form CaO again and release CO2, for subsequent storage. This technology can be integrated with biomass gasification to obtain a synthesis gas (CO and H2). Furthermore, carbonation-calcination cycles could be energetically integrated into the gasification process, taking advantage of the energy of the reactions. The gas obtained from gasification turns out to be very useful in the chemical industry as a raw material or as an alternative clean fuel. In this work, the first carbonation – calcination cycle has been studied for 9 operating points of a matrix of experiments near the equilibrium curve, at three different temperatures (800ºC, 825ºC and 850ºC) and three partial pressures of CO2 (0, 05 bar, 0.075 bar and 0.1 bar). In this way, the results obtained can be compared and the conversions and reactivities achieved can be studied and, therefore, the effect of temperature and pressure can be studied for each case.