Presentación de PowerPoint

Report
SEMINARIO INTERNACIONAL DE
USO ENERGÉTICO SOSTENIBLE DE
BIOMASA RESIDUAL
UNIVERSIDAD NACIONAL DE
COLOMBIA
BOGOTÁ, D. C.
Octubre 9 Y 10 de 2014
JOSÉ DE JESÚS DÍAZ VELÁSQUEZ
LABORATORIO DE INVESTIGACIÓN EN COMBUSTIBLES Y
ENERGÍA, LICE
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
FACULTAD DE CIENCIAS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
BOGOTÁ, D. C.
Octubre 9 de 2014
Introducción
Conversión Hidrotérmica
de biomasa
Hidrodesoxigenación de
biocrudo
Conclusiones
Biocombustibles: Una alternativa!
Biocombustibles: Una alternativa!
Estímulos Producción Biocombustibles:




Desarrollo sector agrícola
Reducción emisiones GHG
Vasta disponibilidad biomasa
Energía a bajo costo!!?
Requiere de su adecuación mediante:
 Operaciones Unitarias
 Proceso Bioquímicos
 Procesos Termo-Químicos
T.
Damartzis , A.
Zabaniotou, Thermochemical conversion of biomass to second
generation biofuels through integrated process design—A review . Renewable and Sustainable
Energy Reviews, Volume 15, Issue 1, 2011, 366 – 378.
 Transformación
de
biomasa
a
alta
temperatura (300°C -1500°C) y en algunos
casos presión.
 Cuando se calienta la biomasa se produce:
 Secado
 Desvolatilización y/o evaporación de
componentes volátiles
 Reacciones
de
craqueo
o
descomposición
 Reacciones
de
condensación,
repolimerización o propias del proceso
 Pirólisis, LI, LD (CHT, …)
 Roderick I. Murchison (geólogo)
propuso el término “hidrotérmico”.
 Describe el ambiente existente en las
reacciones de algunas rocas y
minerales en regiones acuosas al
interior de la corteza terrestre.
 Se tienen condiciones supercríticas del
agua (647,15 K de temperatura y 221
kPa de presión).
 En los 60´s: aprovechamiento de ciertas
propiedades observadas en reacciones
orgánicas de CHT.
 Para:
 Destrucción
de
contaminantes
orgánicos
 Pesticidas
 Residuos de biomasa


Tratamiento de la biomasa en agua
líquida a T por encima de 300 °C a
tiempos de reacción de 5 a 15 min.
Se forma CO2 y otros gases junto con un
producto orgánico (biocrudo) con un
contenido en oxígeno de 5 a 15 % m/m y
un residuo sólido.
Reacción
(300-400 °C)
- Fracción
Hidrofóbica
~10-30% oxígeno
30-40kJ/g
- Fracción
Hidrosoluble
Decantación
Combustible
o
Lixiviación
Extracción
Insumos Q.
o
destilación

Remoción de oxígeno:



Para lograr la densificación de energía y
obtener un producto líquido.
Para la producción de hidrocarburos con una
alta y suficiente relación H/C.
Hidrotratamiento catalítico:

Conversión en hidrocarburos que se esperan
tengan
excelentes
propiedades
de
combustible de transporte.
 Combustibles líquidos por procesos de conversión hidrotérmica subcrítica de biomasa y residuos de biomasa, Informe final de
investigación proyecto DIB-8003064. J. de Jesús Díaz V., Amadeus
Castro V., Orlando Hernández F., Yazmin Yaneth Agámez P., Luis
Ignacio Rodríguez V., Gerardo Rodríguez, Universidad Nacional de
Colombia, enero de 2009.
 Combustibles líquidos por procesos de conversión hidrotérmica
supercrítica de biomasa y sus residuos. Informe final de investigación
proyecto Col-1101-405-20173. J. de Jesús Díaz V., Amadeus Castro V.,
Orlando Hernández F., Yazmin Yaneth Agámez P., Luis Ignacio
Rodríguez V., Universidad Nacional de Colombia, mayo de 2011.
nM
COMPUESTO
(Biomasa)
(M) n
- H 2O
+ OH + H2O
Pirólisis
Gases
+H2O
+ H3O+
Productos
de Hidrólisis
Aldehídos,
Aromáticos,
Alcanos, Alquenos
nM
Pirólisis
(M) n
Heterociclos y policiclos
Pirólisis
• Celulosa,
hemicelulosa, pectina, quitina 
Aldehídos, furfurales, ácidos.
• Lignanos  derivados del fenilpropano
• Polipéptidos  aminoácidos, amoníaco.
• Lípidos  ácidos grasos, glicerol, alcanos y alquenos
• En todas las reacciones se producen también
hidrocarburos de cadena corta, dióxido de carbono y
metano
• Tipo de biomasa (Lignocelulósica, que no sea insumo
para las cadenas alimenticias).
• Catalizadores (con contenido de metales alcalinos;
ejercen acción desoxigenante y mejoran poder
combustible y estabilidad física).
• Temperatura/Presión (cerca del punto crítico del
agua; cambios en las propiedades que modifican la
solubilidad de productos de CHT).
• Tiempo de residencia/reacción (tiempos cortos para
rendimientos hacia productos de hidrólisis y tiempos
prolongados generan gasificación o carbonización).
• Humedad
(relación
agua:biomasa,
semejante o superior a la de cosecha,
evitaría la adición de más líquido y
beneficiaría a la economía del proceso)
• Tamaño de partícula (igual o inferior a 1
mm)
• Atmósfera
de
reacción
(modifica
sustancialmente los productos de CHT;
puede ser inerte o reductora)
• Configuración del reactor
I-4
I-1
M
V-4
V-3
V-1
I-3
T
V-2
E-1
I-2
 Pasto Pennisetum (glaucum x purpureum)
 No compite ni interfiere con la seguridad
alimentaria, recuperación de suelos en
etapa poscosecha o están sujetos a
condiciones de cosecha y beneficio.
 Biomasa de rápido crecimiento
 Genera alto contenido orgánico
Componente
Contenido de humedad
Celulosa*
Hemicelulosas*
Lignina*
Proteína cruda*
Azúcares*
Extracto etéreo*
Cenizas y otros* †
*+ Calculado por diferencia, * base seca
Porcentaje m/m
79,33
31,80
15,90
7,20
16,25
12,20
4,98
11,67
Análisis próximo
Humedad
(%m/m)
8,17
Volátiles*
(%m/m)
73,44
C. Fijo*
(%m/m)
15,83
Cenizas*
(%m/m)
10,73
* Calculados en base seca
Análisis elemental
%C
46,43
%H
6,09
%N
0,97
%S
0,15
% Cenizas
10,73
% O§
35,63
§ Calculado por diferencia
Composición de las cenizas
Elemento
Porcentaje
K
36
Si
28
Ca
16
P
3
Cl
14
Poder calorífico: 16,25 MJ/kg
Mg
2
Otros
Diferencia
 Busca maximizar el rendimiento de bio-crudo para
pasto Pennisetum en agua cerca del punto crítico.
 Estudia “un factor a la vez”.
 Las variables se clasifican en tres niveles (bajo,
medio, alto) para el carbonato de potasio
(catalizador), humedad o relación agua:biomasa (y)
y tiempo de reacción (τ).
 Se mantienen como parámetros el punto crítico del
agua como temperatura de reacción (T) y la presión
inherente (p).
C onversión (% ) 
M asa biom asa inicial  M asa residuo sólido
*100
M asa biom asa inicial
% B io  crudo 
M asa bio  crudo
M asa biom asa inicial  ( hum edad  cenizas )
Otros rendimientos
*100
Fraccionamiento del bio-crudo con
n-heptano, tolueno y 2-butanona
go
[K2CO3], N
0
0,22
0,78
1,10
1,44
1,78
1,10
1,10
1,10
1,10
1,10
1,10
seca libre de cenizas
Relación
agua:biomasa
4:1
4:1
4:1
4:1
4:1
4:1
5,5:1
7:1
4:1
4:1
4:1
4:1
Tiempo de
reacción (min)
60
60
60
60
90
60
60
60
30
90
120
180
Conversión
(%)
84,23
82,80
83,67
83,89
90,93
96,33
89,79
93,56
81,46
91,57
90,01
86,32
Bio-crudo
(% , bslcz1)
4,66
5,60
17,90
22,55
14,52
10,68
19,32
18,74
19,87
18,25
15,45
12,07
•
•
•
•
Poder calorífico: 33,26 MJ/kg
Gravedad específica: 1,0652 (1,35 API)
Viscosidad: 102 cP a 298 K
Presión de vapor: 5 kPa (291 K), 60 kPa (473
K)
• Humedad: 2,96% (Karl-Fischer)
Tipo de Biomasa
Viruta cuero wet blue*
Medula tallo de maíz
Bagazo caña de azúcar
Raquis de Palma
Bio-sólido PTAR
Aserrín de MDF
Conversión
Bio-crudo
(% , bslcz**)
1
1
0,94
0,86
0,82
0,84
0
15,93
19,07
18,99
10,68
16,74
Bio-crudoi
(0.5g)
Peso
1
Tubo de ensayo
n-heptano
(30g)
Ultrasonido, 90 minutos,
~Tsat del solvente
n-heptano
(1g)
Centrifugar 15
minutos, 3200 rpm
NO
Solvente es
incoloro?
Solubles en
n-heptano a Tsat
SI
torta de
insolubles en
n-heptano
Tolueno
(15g)
Adicionar 10 g de
pentano, centrifugar,
decantar y secar a 40 °C
Peso
2
Ultrasonido, 90 minutos,
~Tsat del solvente
Centrifugar 15
minutos, 3200 rpm
Solvente es
incoloro?
SI
tolueno
(1g)
insolubles en
n-heptano a Tamb
Peso
3
Solubles en
tolueno
torta de
insolubles en
tolueno
2-butanona
(10g)
Solubles en
n-heptano a Tamb
NO
Adicionar 10 g de
pentano, centrifugar,
decantar y secar a 40 °C
Peso
4
Enfriar y
decantar
Lavado con ultrasonido, 90
minutos, ~Tsat del solvente
solubles en
2-butanona
Fracción/Solvente
Solubles en n-heptano
Insolubles en n-heptano a 18 °C
Solubles en tolueno
Solubles en 2-butanona
Insolubles
Porcentaje en
bio-crudo
59,71
6,58
27,24
6,47
0
Nombre asignado
Aceites maltoides (AM)
Aceites pesados (AP)
Asfaltoides (Asf)
Pre-asfaltoides (P-Asf)
Residuos sólidos (RS)








Extrografía de aceites maltoides.
Fraccionamiento de asfaltoides.
Análisis próximo, elemental y poder calorífico.
Termogravimetría.
RMN e IF.
CG acoplada a espectrometría de masas.
Presión de vapor (en aceites maltoides)
Microscopía electrónica de barrido de aceites
maltoides pesados, asfaltoides y pre-asfaltoides.
Fracción de extrografía normalizada
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
20
40
60
80
100 120 140 160 180 200 220 240
Volumen eluido, ml
Nombre asignado, Fracción de extrografía
AM 1, n-Heptano/5% tolueno
AM 2, n-Heptano/40% tolueno
AM 3, Tolueno
AM 4, Tolueno/5% metanol
Tetrahidrofurano/10% metanol
AM 5, Tetrahidrofurano/10% agua
AM 6, Tetrahidrofurano/10% ácido acético
Acetona/acetonitrilo
Retenido en columna
Pérdidas
TOTAL
Porcentaje en el
aceite maltoide
23,89
9,48
12,25
42,18
0
4,82
3,83
0
2,39
1,16
100,00
Porcentaje en
el bio-crudo*
14,26
5,66
7,31
25,19
0
2,88
2,29
0
1,43
0,69
59,71
* calculado considerando que el aceite maltoide corresponde al 59,71 % del bio-crudo
sustancias de carácter alifático
sustancias aromáticas polares,
fenoles monicíclicos
sustancias con núcleos
furánicos y grupos carbonilo
Relación solvente/precipitante,
(v:v) y nombre asignado
Tolueno/pentano (30:70) , Asf 4
Porcentaje en
el asfaltoide
40,95
Porcentaje en
el bio-crudo
11,15
Tolueno/pentano (25:75) , Asf 3
21,97
5,98
Tolueno/pentano (20:80) , Asf 2
15,26
4,16
Asfaltoides solubles, Asf 1
21,82
5,94
TOTAL
100,00
27,24
Las sub-fracciones Asf 4, Asf 3 y Asf 2 son sólidas a
temperatura ambiente (291 K) y funden por
calentamiento a 333 K. Asf 1 presenta textura
semidura.
Policiclos aromáticos de mayor masa
molecular, grupos polares o altamente
oxigenados
Fracción de
Humedad,
Materia Volátil,
Cenizas,
Carbono fijo,
%
%
%
%§
AM 1
0,80
96,52
0
2,68
AM 2
1,02
90,40
0
8,58
AM 3
0,52
78,93
0
20,55
AM 4
0,60
87,26
0,72
11,42
AM 5
2,01
76,79
0
21,20
AM 6
2,27
69,55
0,56
27,62
AMP
3,12
64,82
1,80
30,26
Asf 1
6,45
82,65
1,87
9,03
Asf 2
6,76
59,73
6,88
26,63
Asf 3
7,1
59,39
5,28
28,23
Asf 4
5,74
54,68
12,62
26,96
PAsf
15,95
40,72
18,56
24,77
bio-crudo
§
Calculado por diferencia
Los aceites maltoides no reportan contenido de cenizas y durante el
tiempo de preservación en desecador nunca perdieron su fluidez
Relación Relación
Fracción
§
C, %
H, %
N, %
S, %
O§
Poder
Atómica
Atómica
calorífico,
H:C
O:C
MJ/kg
AM 1
88,69
9,54
n.dtc
n.dtc
1,77
1,29
0,01
40,04
AM 3
89,64
9,85
n.dtc
n.dtc
0,51
1,32
0
40,80
AM 4
82,33
7,92
4,01
0,01
5,73
1,15
0,09
35,43
AM 5
90,22
9,04
n.dtc
n.dtc
0,74
1,20
0,01
40,21
Asf 1
83,13
6,89
3,75
n.dtc
6,23
0,99
0,09
34,72
Asf 4
73,39
6,76
3,46
n.dtc
16,39
1,11
0,20
30,13
PAsf
80,33
6,06
3,19
n.dtc
10,42
0,91
0,10
32,57
Calculado por diferencia. n.dtc.: no detectado
sustancias afines a combustibles de
tipo alifático y aromático y de
verdadera
importancia
como
combustibles, aditivos o mejoradores
Se comportan como una cadena homóloga en el
sentido que cada sub-fracción muestra un
termograma acorde con el menor contenido de
materia volátil lo cual sugiere un incremento
progresivo de la masa molecular de los
componentes de cada elución.
Los aceites maltoides obtenidos con
eluciones
de
tolueno/metanol
y
THF/ácido
acético
tienen
un
comportamiento diferente que se solapa
con los primeros maltoides y esto sugiere
una naturaleza química distinta
Alta similitud en las curvas de asfaltoides 2
y
3,
prácticamente
traslapadas,
evidenciando que son compuestos de
naturaleza semejante.
El pre-asfaltoide presenta tres regiones
marcadas, en la primera ocurre pérdida de
humedad. Las otras corresponden a pirólisis
con pérdida de moléculas lábiles
simultánea con su reestructuración.
2910
3360
1680
1580
1440
Absorbancia, unidades arbitrarias
2850
AM 6
AM 5
AM 4
AM 3
AM 2
AM 1
3600
3200
2800
2400
2000
número de onda, cm-1
1600
1200
800
400
2910
2850
3360
1680
1580
1440
Absorbancia, unidades arbitrarias
4000
Pre-Asf
Asf 4
Asf 3
Asf 1
AMP
4000
3600
3200
2800
2400
2000
número de onda, cm-1
1600
1200
800
400
grado de condensación de
láminas aromáticas y disminución
de estructuras alifáticas
tensiones de carbonos
delde los enlaces C-H
balanceo
anillo aromático,alifáticos
v(C=C) δ(CH3 y CH
Absorbancia, cm-1 2)
Sub-fracciones de
Relación de
bio-crudo CHT-13
1580
1440
absorbancia
1580 cm-1/1440 cm-1
0,32
0,63
0,50
AM 1
0,45
0,77
0,61
AM 2
0,08
0,37
0,21
AM 3
0,68
0,81
0,83
AM 4
0,57
0,80
0,71
AM 5
0,43
0,69
0,62
AM 6
0,44
0,40
1,09
AMP
0,50
0,67
0,75
Asf 1
0,43
0,47
0,91
Asf 2, 3
0,68
0,71
0,95
Asf 4
0,16
0,30
0,52
Pre-Asf
700000000
600000000
500000000
600000000
400000000
600000000
500000000
300000000
500000000
400000000
200000000
400000000
300000000
600000000
600000000
100000000
300000000
200000000
500000000
500000000
10.0
ppm
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
100000000
200000000
400000000
400000000
300000000
100000000
10.0
ppm
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
300000000
200000000
10.0
ppm
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
200000000
100000000
100000000
10.0
ppm
10.0
ppm
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
H olefínico  I 4 ,60 ppm  6 ,20 ppm 

2
10
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
H carbonilo  I 9 ,30 ppm 10 ,00 ppm
2
10
H arom ático  I 6 ,30 ppm  9 ,30 ppm 
fenólico
8.0
0.0
H alifático  I 0 ,50 ppm  4 ,50 ppm
OH
9.0
 0  I 0 ,50 ppm  4 ,50 ppm 
 0  I 5 ,00 ppm  6 ,20 ppm 
2
10
 0  I 6 ,30 ppm  9 ,00 ppm 

%O * mH



 100 *16 * % H  640 * % H
0  5 / 2 
%O * mH
Eliseo Avella Moreno, aplicación de resonancia magnética nuclear para la caracterización de fracciones pesadas del petróleo en el proceso de
desasfaltado por extracción (DEMEX), Tesis de doctorado en Ciencias-Quimica, Universidad Nacional de Colombia, Facultad de ciencias,
Departamento de química, 2011
Tipo de hidrógeno
Alifático
Olefínico
Aromático
OH fenólico
H en carbonilo
AM1
83,80
0,10
16,05
0,06
0,00
AM 2
86,30
0,64
13,00
0,05
0,00
AM 3
87,99
1,70
10,26
0,04
0,00
AM 4
AM 5
79,56
3,46
16,90
0,07
0,00
AM 6
86,38
1,88
11,68
0,05
0,00
Asf 4
86,49
0,79
12,40
0,05
0,07
Tipo de hidrógeno
Asf 1
Asf 2, 3
Pre-Asf
Alifático
84,66
77,76
74,39
62,22
Olefínico
Aromático
OH fenólico
H en carbonilo
1,09
14,03
0,05
0,16
1,74
20,05
0,08
0,16
3,81
21,52
0,09
0,16
7,47
17,15
0,07
12,73
AMP
75,62
1,74
22,31
0,09
0,00
192 picos
(compuestos), 92,96%
del área total del
cromatograma
Sustancia
No.
Tiempo
de
retención
% Área
1
3,037
0,900%
7
3,265
1,179%
52
7,030
2,022%
53
7,097
2,511%
54
78
79
80
7,147
8,602
8,650
8,777
2,423%
1,341%
1,661%
2,083%
124
11,312
2,847%
125
11,363
1,706%
Semejanzas estructurales
(en orden decreciente)
2-metoxi-1-propeno;
2-butanona; n-butanal;
2-butenol;
1-fenil-2-dimetilaminopropanol,
3-Isopropoxi-2-metil-1-propeno;
Ácido bencenoacético,
2-trimetil-metil ester
d l-arabinosa; ácido 9-oxononanoico; ácido
tridecanoico.
α-l-rhamnopiranosa; etil ester del ácido
tetradecanoico; ácido hexil decanoico,
Ácido 4 acetil benzoico,
(sin semejanzas)
4-[6-Metil-3-ciclohexenocarboxil] morfolina
(sin semejanzas)
Derivados del propilbenceno; derivados de
(5α)- colestan-6-ona
2-metil tridecano, 4-etil undecano.
En el bio-crudo existen estructuras derivadas de:
 La degradación de la celulosa y hemicelulosas (como la
d l-arabinosa y la α-l-rhamnopiranosa).
 Estructuras con núcleos aromáticos derivados
posiblemente de la degradación de la lignina (ácido 4
acetil benzoico y derivados del propilbenceno).
 Fragmentos con estructura alifática ramificada (2-metil
tridecano, 4-etil undecano) procedentes de la
descomposición de grasas en la biomasa.
Compuestos
más volátiles
3 zonas que presentan semejanzas en presión de vapor y se asocia su
naturaleza química con lo observado en extrografía.
AMP secciones lisas con algunas fracturas soporta la visualización sugerida para este material de
planos extensos que pueden superponerse en el compuesto sólido final.
El pre-asfaltoide muestra una estructura globular, con elevada complejidad y su generación a
partir de productos de conversión hidrotérmica requirió un elevado entrecruzamiento.
El incremento progresivo de la viscosidad
con el tiempo evidencia el aumento de la
masa molecular de los constituyentes del
bio-crudo
Existe un umbral crítico de
concentración cerca al 4%
sobre el cual se acelera la
autoasociación
y
degradación
¿Existe algún tratamiento que mejore la
fracción de AM obtenida a partir de la CHT a
condiciones
supercríticas
de
pasto
Pennisetum
(GlaucumxPurpureum),
estabilizándola y aumentando su poder
calórico al mismo tiempo?
La respuesta se tiene
hidrodesoxigenación.
.
en
la
Introducción
Conversión Hidrotérmica
de biomasa
Hidrodesoxigenación de
biocrudo
Conclusiones
 Metales como Pd, Pt, Ru, Ni, Fe, Mo, Cu, Co, entre
otros;
 Soportes comunes: Alúmina, silica, Titania,
materiales carbonosos, zeolitas, etc*.
 Soporte con carácter inerte frente a la presencia de
solventes orgánicos o agua, resistencia mecánica
alta y su alta estabilidad a diversas condiciones de
temperatura y presión (coque)**.
*Angelici, R. J. (1997) An overview of modeling studies in HDS, HDN and HDO catalysis, Polyhedron 16, 30733088.
**José
de Jesús Díaz Velásquez; Yazmin Yaneth Agámez Pertuz; Luís Ignacio Rodríguez Varela; Orlando
Hernández Fandiño; Oscar Andrés Villalba Varón; José Alexander Jiménez; US Patent No. 008476182 B2.
Process for making a catalyst suitable for direct coal liquefaction and the catalyst thereof. USA, United States
Patent and Trademark Office. Day of patent: July 2, 2013. Receiving party data: Universidad Nacional de
Colombia.
 Difracción de Rayos – X
 Análisis textural -Adsorción de N2 a 77 K
 Reducción con temperatura programada (RTP H2)
 Análisis termogravimétrico (TGA)
 Fluorescencia de rayos X
el tamaño de cristalito aumenta en todos
los catalizadores con respecto al coque por
mayor cristalinidad
τ (nm)
Ángulo(2θ)
26,70
31,60
32,60
Coque
48,33
-
-
NiSx
-
27,28
-
MoSx
-
-
59,75
C0/10
53,32
-
51,22
C3/7
61,59
23,89
52,08
C5/5
61,54
23,89
51,50
C7/3
62,34
23,58
50,94
C10/0
53,32
22,99
-
tamaños de cristalito más pequeños de los diferentes sulfuros con el uso de coque como soporte que con la síntesis de los sulfuros
no soportados
Isotermas tipo IV con ciclos de histéresis H4 característicos de
materiales mesoporosos
Temperatura de máximo consumo de H2(K)
Catalizador
Mo6+ →Mo4+
Ni2+ →Ni0
Mo4+ →Mo0
C0/10
646
-
935
C3/7
668
716(h)
970
C5/5
655
713(h)
960
C7/3
650
709
948
C10/0
-
680
-
El análisis de RTP-H2 muestra la existencia de especies de sulfuros en las
que el estado de oxidación del molibdeno es molibdeno (VI)
Coque
MoSx
NiSx
C0/10
C3/7
C5/5
C7/3
C10/0
Región (430580 K)
540,7
520,5
517,7
519,3
525,6
-
Región (680905 K)
869,4
883,9
732,8
760,5
762,9
827,1
844,3
Cenizas %
Cenizas teóricas
32,85
1,59
21,32
29,61
29,64
30,63
31,07
30,80
29,72
30,32
30,71
31,11
31,70
%Ni
<LOD
<LOD
2,056
3,057
4,485
6,250
XRF
%Mo
<LOD
5,906
1,850
1,511
0,931
<LOD
 La estabilidad térmica para el coque y los NiSx sintetizados es bastante alta, pero los MoSx
a temperaturas cercanas a los 500 K sufre cambios en su estructura atribuidos a la
volatilización de azufre y la formación de MoS2
 Los porcentajes de ceniza obtenidos experimentalmente son ligeramente inferiores a los
teóricos que puede atribuirse a la formación de algunos óxidos mixtos de níquel y
molibdeno que también se volatilizan a temperaturas superiores a los 900 K
 Productos de HDO se evalúan mediante
 Microanálisis elemental CHNS (Oxígeno por
diferencia)
 Poder calorífico:
HHV (MJ/Kg) = 0,3491 %C + 1,1783 %H + 0,1005 %S – 0,1034 %O – 0, 0151 %N – 0,0211 %A
 ó = 100 ∗ (
% −%
%
)
 FT-IR y CG-FID.
Channiwala, S. A., and Parikh, P. P. (2002) A unified correlation for estimating HHV of solid, liquid
and gaseous fuels, Fuel 81, 1051-1063
Ensayo
%C
%H
%O
Conversión%
HHV (MJ/kg)
n-heptano
83,91
16,10
0
-
48,26*
Gasolina
65,30
14,26
4,64
34,80
AM
61,76
10,01
28,23
0,00
Blanco-AM
65,30
11,03
23,67
16,14
11,32
Coque-AM
71,62
6,86
21,52
23,77
10,84
MoSx-AM
71,77
11,91
16,32
42,18
22,21
NiS-AM
62,18
13,1
24,72
12,42
11,58
C0/10-AM
72,75
12,48
14,77
47,68
24,83
C3/7-AM
88,38
11,62
0,00
100,00
44,54
C5/5-AM
72,94
10,47
16,60
41,19
20,63
C7/3-AM
74,39
12,37
13,25
53,05
26,84
C10/0-AM
76,74
13,22
10,04
64,42
31,98
NiSx3MoSx7
79,19
13,27
7,54
73,29
35,48
*Calculado a partir de los porcentajes teóricos
4,17
conversión total
de compuestos
oxigenados
Introducción
Conversión Hidrotérmica
de biomasa
Hidrodesoxigenación de
biocrudo
Conclusiones
 La Conversión Hidrotérmica (CHT), genera 4 fracciones de
productos: gases combustibles, fracción acuosa, bio-crudo
hidrofóbico y un residuo sólido.
 El mayor rendimiento de bio-crudo de 22,55 % en base seca
libre de cenizas se logró en condiciones cercanas a la
temperatura crítica del agua durante 60 minutos en una
solución de 1,10 eq/l de carbonato de potasio con relación 4:1
respecto de la biomasa.
 El poder calorífico de este bio-crudo es 33,26 MJ/kg que es
superior en 100 % al de la biomasa cruda.
 Los aceites maltoides constituyen la fración del bio-crudo con
mayores semejanzas a los combustibles líquidos de origen fósil,
poseen un contenido de oxígeno inferior a 1 % y un poder
calorífico superior a 40 MJ/kg.
 Su ambiente químico es de tipo aromático, alifático y olefínico
presentando policiclos y masas moleculares a partir de 270
UMA.
 Los asfaltoides son un conjunto de sustancias de ambiente
químico semejante, con diferencias en el contenido de oxígeno
de grupos funcionales
 Tanto los asfaltoides como los aceites maltoides presentaron
autoasociación o agregación y repolimerizan en los solventes
de extracción. Para los aceites maltoides se encontró una
concentración crítica entre 3 y 4 % para su agregación.
 Los pre-asfaltoides son la fracción de mayor organización
estructural en el bio-crudo, son compuestos semejantes a la
lignina despolimerizada.
 Se encontró que el proceso de repolimerización del bio-crudo
ocurre como una transición interna de grupos de solubilidad
desde aceites maltoides con contenido de oxígeno hacia
asfaltoides y finalmente pre-asfaltoides, los cuales conllevan a
la formación de un sólido o bio-lignito.
 El uso de coque como soporte favorece que el tamaño de los
cristalitos de sulfuro sea más pequeño, mejorando las
propiedades del catalizador.
 La incorporación de la fase activa aumenta la distancia
interplanar de los planos grafíticos haciendo las veces de
pilares que se acomodan entre los planos aromáticos del
soporte.
 El catalizador C3/7, 3% sulfuros de níquel/7% sulfuros de
molibdeno, muestra el mejor comportamiento en el
hidrotratamiento, eliminando completamente el oxígeno
presente en los aceites maltoides. Este resultado se refleja en
el valor del poder calorífico de este combustible, el cual es
superior en 9,26 MJ/kg al valor de una gasolina comercial (34,8
MJ/kg).

similar documents