Pirólisis de biosólidos en horno rotatorio

Abstract

En el presente trabajo se realiza la evaluación de las principales variables influyentes en el proceso de pirólisis de biosólidos en un horno rotatorio para incrementar las reacciones secundarias de conversión de alquitranes en la fase volátil generada. Para llevar a cabo este objetivo, se realiza un estudio experimental a nivel de laboratorio para el análisis de las reacciones primarias en una balanza termogravimétrica y de las reacciones secundarias en un reactor de lecho fijo de dos etapas. A partir de los resultados experimentales obtenidos en el análisis de las reacciones primarias se define un modelo semi global formal de cinética con seis reacciones paralelas. Las reacciones secundarias se describen a través de un modelo formal simple de reacción de orden unitario. Luego, se realiza un análisis teórico - experimental para la caracterización de los mecanismos de transporte del material granular en el horno rotatorio. Posteriormente, se desarrollan experimentos en el horno rotatorio de calentamiento indirecto, haciendo la evaluación de la temperatura final del proceso y el tiempo de residencia de la fase volátil. Se desarrolla un modelo matemático que reúne todo el análisis teórico del trabajo para la descripción matemática del proceso de pirólisis de biosólidos en el horno rotatorio.

Abstract. The objective of this work is the evaluation of the main parameters of the process of sewage sludge pyrolysis in a rotary kiln to increase secondary tar conversion reactions. To carry out this objective, an experimental study at laboratory scale is done done to analyze the primary reactions through a thermogravimetric analysis and the secondary reactions in a fixed bed reactor with two stages. From the experimental results of the analysis of the primary reactions a semi global formal model with six parallel reactions is proposed. Secondary reactions are described through a first order simple model. Then, an experimental - theoretical analysis is carried out to describe the transport mechanisms of the granular material in the rotary kiln. Subsequently, experiments in the rotary kiln were carried out, with the evaluation of the final process temperature and residence time of the volatile phase. Finally, a mathematical model is developed to describe the sewage sludge pyrolysis in the rotary kiln.