Publication: Optimización de producción de hidrógeno en el Water Gas Shift Reactor de una central térmica de gasificación integrada
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Publication date
2015-03
Defense date
2015-03-11
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Abstract
En este trabajo se explica, en primer lugar, el funcionamiento de una central térmica de gasificación integrada en ciclo combinado (IGCC), y su estado actual y futuro en España y Europa. Los diferentes módulos de operación de la planta son desarrollados siguiendo el patrón de funcionamiento de la central IGCC más importante del mundo, la central ELCOGAS en Puertollano.
Como aplicación a la tecnología IGCC, se muestra en detalle el proceso de producción y captura de CO2 y H2 en centrales IGCC, haciendo hincapié en cada una de las etapas del sistema, analizando las ventajas y desventajas que ofrece esta tecnología a nivel industrial y mostrando las líneas de investigación actuales y futuras de captura de CO2 en España y Europa.
Una vez desarrollada la tecnología IGCC con captura de CO2 y H2, se trabaja en profundidad sobre la industria del hidrógeno, con el objetivo de poner en contexto la tecnología Water Gas Shift Reactor (WGSR), encargado de la producción de hidrógeno en centrales IGCC, a nivel industrial. Se recalca la importancia del H2 como combustible, sus diferentes métodos de producción y sus aplicaciones industriales.
Teniendo en cuenta la importancia del hidrógeno en la actualidad, se explica el funcionamiento del WGSR integrado en una central IGCC, se presentan los distintos tipos de reactores, se clasifican los tipos de catalizadores que pueden ser usados durante la reacción y se desarrollan los fundamentos de los reactores catalíticos de membrana, los cuales poseen una gran proyección a nivel de producción de hidrógeno a escala industrial.
A continuación, se analiza y estudia un modelo de reactor catalítico de membrana, para así poder vislumbrar los parámetros de operación y de diseño que hacen óptima la conversión de CO a CO2 y la producción de hidrógeno en el WGSR. Para ello, los balances de masa y energía son estudiados en el reactor para poder ver los perfiles de presiones parciales y temperaturas, así como porcentajes de conversión y recuperación de hidrógeno.
Finalmente, para obtener una orientación aproximada del gasto económico que supondría la implantación de un sistema de producción de hidrógeno con la tecnología WGSR en una central térmica IGCC, se lleva a cabo una evaluación tecno-económica del sistema en cuestión, determinando el coste de inversión total de los equipos y el coste anual del proceso.
Description
Keywords
Centrales térmicas, Gasificación, Centrales de ciclo combinado, Hidrógeno, Dióxido de carbono