Evaluación de las condiciones de operación para el proceso de gasificación del bagazo de caña panelera

dc.contributor.advisorRincón Prat, Sonia Lucía
dc.contributor.advisorVargas Sáenz, Julio César
dc.contributor.authorOvalle Melo, Yudy Alejandra
dc.contributor.cvlacOVALLE MELO, YUDY ALEJANDRAspa
dc.contributor.researchgroupBiomasa y Optimización Térmica de Procesos Biotspa
dc.contributor.researchgroupGrupo de Investigación en Procesos Químicos y Bioquímicosspa
dc.date.accessioned2023-02-10T13:12:33Z
dc.date.available2023-02-10T13:12:33Z
dc.date.issued2022
dc.description.abstractEl objetivo de este trabajo es estudiar la descomposición del bagazo de caña panelera en el proceso de pirólisis, gasificación y oxidación de su carbonizado. Para alcanzar este objetivo, se realiza un estudio experimental a escala laboratorio en un sistema de reacción termoquímico, el cual permite la medición de la perdida de masa de la materia prima al modificar la temperatura, el tiempo, la atm´osfera reaccionante (inerte, agua, ox´ıgeno), así como también, cuantificar los productos resultantes e identificar la composición del gas efluente en cada proceso. Los datos experimentales obtenidos permiten el análisis y estudio del comportamiento de la materia prima bajo diferentes condiciones de proceso, obteniendo como resultados una serie de 4 reacciones paralelas e independientes en el proceso de pirólisis, una única contribución al someter al carbonizado de bagazo de caña panelera a la gasificación con vapor de agua, y finalmente una serie de dos etapas en el proceso de combustión de carbonizado de bagazo de caña panelera. Para cada uno de los procesos estudiados se evalúa la influencia de parámetros de operación como: agente de reacción, tasa de calentamiento y distribución carbonizado/biomasa, y se estiman los valores de los parámetros cinéticos ligados a cada proceso.(Texto tomado de la fuente)spa
dc.description.abstractThe objective of this work is to study the decomposition of panela cane bagasse in the process of pyrolysis, gasification, and oxidation of its char. To achieve this objective, an experimental study is carried out on a laboratory scale in a thermochemical reaction system, which allows measuring the loss of mass of the raw material with the increase in temperature, change the reacting atmosphere (water, inert, oxygen), as well as quantifying the resulting products and identifying the composition of the effluent gas in each process. The experimental results allow the analysis and study of the behavior of the raw material under different process conditions, which allows the identification of a series of 4 parallel and independent reactions in the pyrolysis process, a single contribution by subjecting the carbonized of panela cane bagasse to gasification with water vapor, and finally a series of two reactions in the combustion process of carbonized bagasse from panelera cane. For each of the processes studied, the influence of some operating parameters is evaluated and the values of kinetic parameters that govern each process are estimated.eng
dc.description.degreelevelMaestríaspa
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería - Ingeniería Químicaspa
dc.description.researchareaAprovechamiento energéticospa
dc.format.extentxix, 101 páginasspa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.identifier.instnameUniversidad Nacional de Colombiaspa
dc.identifier.reponameRepositorio Institucional Universidad Nacional de Colombiaspa
dc.identifier.repourlhttps://repositorio.unal.edu.co/spa
dc.identifier.urihttps://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/83412
dc.language.isospaspa
dc.publisherUniversidad Nacional de Colombiaspa
dc.publisher.branchUniversidad Nacional de Colombia - Sede Bogotáspa
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenieríaspa
dc.publisher.placeBogotá, Colombiaspa
dc.publisher.programBogotá - Ingeniería - Maestría en Ingeniería - Ingeniería Químicaspa
dc.relation.referencesAgrawal, R.: Kinetics of reactions involved in pyrolysis of cellulose I. The three reaction model. En: The Canadian Journal of Chemical Engineering 66 (1988), jun, Nr. 3, p. 403–412. – ISSN 00084034spa
dc.relation.referencesAlves, S. ; Figueiredo, J.: A model for pyrolysis of wet wood. En: Chemical Engineering Science 44 (1989), Nr. 12, p. 2861–2869. – ISSN 00092509spa
dc.relation.referencesAntal, M. ; Varhegyi, G.: Cellulose Pyrolysis Kinetics: The Current State of Knowledge. En: Industrial Engineering Chemistry Research 34 (1995), mar, Nr. 3, p. 703–717. – ISSN 0888–5885spa
dc.relation.referencesAnukam, A. ; Mamphweli, S. ; Reddy, P. ; Meyer, E. ; okoh, O.: Pre-processing of sugarcane bagasse for gasification in a downdraft biomass gasifier system: A comprehensive review. En: Renewable and Sustainable Energy Reviews 66 (2016), dec, p. 775–801. – ISSN 13640321spa
dc.relation.referencesAragonez, M. Análisis Termogravimétrico de la Pirolisis de Biosólidos de la Planta de Tratamiento de Agua Residual El Salitre. 2015spa
dc.relation.referencesBancolombia. Guía completa: el cultivo de caña de azúcar. 2018spa
dc.relation.referencesBasu, P.: Biomass Gasification, Pyrolysis and Torrefaction. Elsevier, 2013. – 1–530 p.. – ISBN 9780123964885spa
dc.relation.referencesBhatia, S. ; Perlmutter, D.: A random pore model for fluid-solid reactions: I. Isothermal, kinetic control. En: AIChE Journal 26 (1980), may, Nr. 3, p. 379–386. – ISSN 0001–1541spa
dc.relation.referencesBradbury, A. ; Sakai, Y. ; Shafizadeh, F.: A kinetic model for pyrolysis of cellulose. En: Journal of Applied Polymer Science 23 (1979), jun, Nr. 11, p. 3271–3280. – ISSN 00218995spa
dc.relation.referencesCabrera, G. ; Madriñan, S. ; Muñoz, D.: Caracterización del gas de síntesis obtenido a partir de algarrobo y bagazo de caña. En: Biotecnología en el Sector agropecuario 10 (2012), Nr. 1, p. 166 –172spa
dc.relation.referencesChan, W.. ; Kelbon, M. ; Krieger, B.: Modelling and experimental verification of physical and chemical processes during pyrolysis of a large biomass particle. En: Fuel 64 (1985), nov, Nr. 11, p. 1505–1513. – ISSN 00162361spa
dc.relation.referencesCollard, F. X. ; Blin, J.: A review on pyrolysis of biomass constituents: Mechanisms and composition of the products obtained from the conversion of cellulose, hemicelluloses and lignin. En: Renewable and Sustainable Energy Reviews 38 (2014), oct, p. 594–608. – ISSN 13640321spa
dc.relation.referencesDe, A. ; Agarwal, A. ; Moholkar, V. ; Thallada, B.: Coal and Biomass Gasification. 2018 ( January). – 524 p.. – ISBN 978–981–10–7334–2spa
dc.relation.referencesDepartamento administrativo nacional de estadística (DANE): Particularidades del cultivo de la caña panelera. 2018 ( 57). – Informe de Investigaciónspa
dc.relation.referencesDepartamento administrativo nacional de estadística (DANE). Encuesta Nacional Agropecuaria - ENA. 2020spa
dc.relation.referencesDignidad agropecuaria colombiana. Producción panelera nacional, debe protegerse. 2018spa
dc.relation.referencesDungani, R. ; Aditiawati, P. ; Islam, M. ; Sri aprilia, N. ; Hartati, S. ; Sulaeman, A. ; Sumardi, I. ; Karliati, T. ; Yuniarti, K. ; sustrisno: Evaluation of the effects of decay and weathering in cellulose-reinforced fiber composites. En: Durability and Life Prediction in Biocomposites, Fibre-Reinforced Composites and Hybrid Composites. Elsevier, 2019. – ISBN 9780081022900, p. 173–210spa
dc.relation.referencesEdreis, M.A. ; Luo, G. ; Yao, H.: Investigations of the structure and thermal kinetic analysis of sugarcane bagasse char during non-isothermal CO2 gasification. En: Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 107 (2014), p. 107–115. – ISSN 01652370spa
dc.relation.referencesErlich, C. ; Öhman, M. ; Björnbom, E. ; Fransson, T. H.: Thermochemical characteristics of sugar cane bagasse pellets. En: Fuel 84 (2005), Nr. 5, p. 569–575. – ISSN 00162361spa
dc.relation.referencesEsquivel, L. ; Arenas, J.: Análisis externo en el sector panelero. En: Temas y reflexiones 5 (2016), p. 54–64spa
dc.relation.referencesFaleeva, Yu M. ; Krysanova, K. O. ; Krylova, A. Y. ; Zaichenko, V. M.: Two-stage pyrolytic conversion of raw and pretreated bagasse into synthesis gas. En: Journal of Physics: Conference Series 1556 (2020), may, Nr. 1, p. 012018. – ISSN 1742–6588spa
dc.relation.referencesFedepanela, Invima;: ABC de la Panela. 2009. – Informe de Investigación. – 1–24 p.spa
dc.relation.referencesFermoso, J. ; Gil, M. V. ; Pevida, C. ; Pis, J. J. ; Rubiera, F. Kinetic models comparison for non-isothermal steam gasification of coal-biomass blend chars. 2010spa
dc.relation.referencesFont, R. ; Marcilla, A. ; Verdu, E. ; Devesa, J.: Kinetics of the pyrolysis of almond shells and almond shells impregnated with cobalt dichloride in a fluidized bed reactor and in a pyroprobe 100. En: Industrial Engineering Chemistry Research 29 (1990), sep, Nr. 9, p. 1846–1855. – ISSN 0888–5885spa
dc.relation.referencesFreitas, J. ; Bilatto, S. ; Squinca, P. ; Pinto, A. ; Brondi, M. ; Bondancia, T. ; Batista, G. ; Klaic, R. ; Farinas, C.: Sugarcane biorefineries: potential opportunities towards shifting from wastes to products. En: Industrial Crops and Products 172 (2021), nov, p. 114057. – ISSN 09266690spa
dc.relation.referencesGarcıa-Pérez, M ; Chaala, A. ; Yang, J. ; Roy, C.: Co-pyrolysis of sugarcane bagasse with petroleum residue. Part I: thermogravimetric analysis. En: Fuel 80 (2001), jul, Nr. 9, p. 1245–1258spa
dc.relation.referencesGroeneveld, M. ; Van Swaaij, W.P.M.: 39 Gasification of char particles with CO2 AND H2O. En: Chemical Engineering Science 35 (1980), Nr. 1-2, p. 307–313. – ISSN 00092509spa
dc.relation.referencesGronli, M. ; Várhegyi, G. ; Di Blasi, C.: Thermogravimetric Analysis and Devolatilization Kinetics of Wood. En: Industrial Engineering Chemistry Research 41 (2002), aug, Nr. 17, p. 4201–4208. – ISSN 0888–5885spa
dc.relation.referencesGómez, A. ; Klose, W. ; Rincón, S.: Pirólisis de biomasa. Kassel : Kassel University Press, 2008. – 1–114 p.. – ISBN 9783899584578spa
dc.relation.referencesHarripersadth, C. ; Musonge, P. ; Makarfi isa, Y. ; García, M. ; Sayago, A.: The application of eggshells and sugarcane bagasse as potential biomaterials in the removal of heavy metals from aqueous solutions. En: South African Journal of Chemical Engineering 34 (2020), oct, Nr. February, p. 142–150. – ISSN 10269185spa
dc.relation.referencesHeidenreich, S. ; Müller, M. ; Foscolo, P.: Fundamental Concepts in Biomass Gasification. En: Advanced Biomass Gasification. Elsevier, 2016. – ISBN 9780128042960, p. 4–10spa
dc.relation.referencesKhatami, R. ; Stivers, C. ; Joshi, K. ; Levendis, Y. A. ; Sarofim, A. F.: Combustion behavior of single particles from three different coal ranks and from sugar cane bagasse in O2/N2 and O2/CO2 atmospheres. En: Combustion and Flame 159 (2012), mar, Nr. 3, p. 1253–1271spa
dc.relation.referencesKhatri, P. ; Pandit, A.: Systematic review of life cycle assessments applied to sugarcane bagasse utilization alternatives. En: Biomass and Bioenergy 158 (2022), mar, Nr. November, p. 106365. – ISSN 09619534spa
dc.relation.referencesKlose, W. ; Rincón, S. ; Gomez, A.: Procesos de transporte de biomasa y carbonizados en hornos rotatorios. 2016. – 132 p.spa
dc.relation.referencesKoufopanos, C. ; Lucchesi, A. ; Maschio, G.: Kinetic modelling of the pyrolysis of biomass and biomass components. En: The Canadian Journal of Chemical Engineering 67 (1989), feb, Nr. 1, p. 75–84spa
dc.relation.referencesLiu, L. ; Huang, Y. ; Cao, J. ; Liu, C. ; Dong, L. ; Xu, L. ; Zha, J.: Experimental study of biomass gasification with oxygen-enriched air in fluidized bed gasifier. En: Science of The Total Environment 626 (2018), jun, p. 423–433. – ISSN 00489697spa
dc.relation.referencesMahmud, A. ; Anannya, F.: Sugarcane bagasse - A source of cellulosic fiber for diverse applications. En: Heliyon 7 (2021), oct, Nr. August, p. e07771. – ISSN 24058440spa
dc.relation.referencesMendoza, L.: Pirólisis de biosólidos en horno rotatorio, Universidad Nacional de Colombia, Doctoral en ingeniería - Ingeniería mecánica y mecatrónica, 2016. – 1–217 p.spa
dc.relation.referencesMishra, G. ; Kumar, J. ; Bhaskar, T.: Kinetic studies on the pyrolysis of pinewood. En: Bioresource Technology 182 (2015), apr, p. 282–288. – ISSN 09608524spa
dc.relation.referencesMunir, S. ; Daood, S. S. ; Nimmo, W. ; Cunliffe, A. M. ; Gibbs, B. M.: Thermal analysis and devolatilization kinetics of cotton stalk, sugar cane bagasse and shea meal under nitrogen and air atmospheres. En: Bioresource Technology 100 (2009), Nr. 3, p. 1413–1418. – ISSN 09608524spa
dc.relation.referencesNova Science Publishers: NOVA, 2009. – 1–474 p.. – ISBN 978–1–61122–683–6spa
dc.relation.referencesOsorio, G.: Manual técnico: Buenas practicas agr´ıcolas -BPA- y buenas prácticas de manufactura -BPM- en la producción de caña y panela / CORPOICA, FAO and MANA. Medell´ın : CTP Print Ltda., 2007. – Informe de Investigación. – 202 p.. – ISBN 9789253059102spa
dc.relation.referencesPapari, S. ; Hawboldt, K.: A review on the pyrolysis of woody biomass to bio-oil: Focus on kinetic models. En: Renewable and Sustainable Energy Reviews 52 (2015), dec, p. 1580–1595. – ISSN 13640321spa
dc.relation.referencesPowermax. Biomass Gasifierspa
dc.relation.referencesRabelo, S. ; carvalho da costa, A. ; vaz rossel, C.: Industrial Waste Recovery. En: Sugarcane. Elsevier, 2015. – ISBN 9780128022399, p. 365–381spa
dc.relation.referencesRadmanesh, R ; Courbariaux, Y ; Chaouki, J ; Guy, C: A unified lumped approach in kinetic modeling of biomass pyrolysis. En: Fuel 85 (2006), jun, Nr. 9, p. 1211–1220. – ISSN 00162361spa
dc.relation.referencesRajisha, K.R. ; Deepa, B. ; Pothan, L.A. ; Thomas, S.: Thermomechanical and spectroscopic characterization of natural fibre composites. Elsevier, 2011. – 241–274 p.spa
dc.relation.referencesRamiah, M. V.: Thermogravimetric and differential thermal analysis of cellulose, hemicellulose, and lignin. En: Journal of Applied Polymer Science 14 (1970), may, Nr. 5, p. 1323–1337. – ISSN 00218995spa
dc.relation.referencesRincón, S. ; Gomez, A.: Pyrolysis of agroindustrial biomass residues. En: Biomass (2008), Nr. June, p. 2–6spa
dc.relation.referencesRincón, S. ; Gómez, A. ; Klose, W.: Gasificación de biomasa residual de procesamiento agroindustrial. Kassel : Kassel University Press, 2011. – 1–113 p.. – ISBN 9783899589504spa
dc.relation.referencesRodríguez, C.: Análisis termogravimétrico del bagazo de la caña de azúcar y de la cascarilla de café para la estimación de las constantes cinéticas en los procesos de gasificación, Universidad de los Andes, Tesis de Grado, 2009. – 1–49 p.spa
dc.relation.referencesSalinas, C. ; Pu, Y. ; Lou, C. ; Dos Santos, D.: Experiments for combustion temperature measurements in a sugarcane bagasse large-scale boiler furnace. En: Applied Thermal Engineering 175 (2020), Nr. April, p. 115433. – ISSN 13594311spa
dc.relation.referencesSantos, D. ; Boutros, B. ; Rivaldi, J. ; Converti, A. ; silva, S.: Use of sugarcane bagasse as biomaterial for cell immobilization for xylitol production. En: Journal of Food Engineering 86 (2008), jun, Nr. April, p. 542–548. – ISSN 02608774spa
dc.relation.referencesShafizadeh, F. ; Chin, P.: Thermal Deterioration of Wood. 1977, p. 57–81spa
dc.relation.referencesSharma, P. ; Gupta, B. ; Pandey, M. ; Singh, K. ; Baredar, P.: Downdraft biomass gasification: A review on concepts, designs analysis, modelling and recent advances. En: Materials Today: Proceedings 46 (2021), p. 5333–5341. – ISSN 22147853spa
dc.relation.referencesShukla, A. ; Kumar, S.: A comparative study of sugarcane bagasse gasification and direct combustion. En: International Journal of Applied Engineering Research 12 (2017), Nr. 24, p. 14739–14745. – ISSN 09739769spa
dc.relation.referencesSpeight, J.: Gasifier Types. En: Gasification of Unconventional Feedstocks. Elsevier, 2014, p. 54–90spa
dc.relation.referencesSuárez Collazos, Laura J. Pirólisis del bagazo de caña panelera para la producción de combustibles l´ıquidos. 2015spa
dc.relation.referencesSzekely, J. ; Evans, J. W.: A structural model for gas-solid reactions with a moving boundary. En: Chemical Engineering Science 25 (1970), Nr. 6, p. 1091–1107. – ISSN 00092509spa
dc.relation.referencesVarhegyi, G. ; Antal, M. ; Szekely, T. ; Szabo, P.: Kinetics of the Thermal Decomposition of Cellulose, Hemicellulose, and Sugar Cane Bagasse. En: Energy and Fuels 3 (1989), Nr. 3, p. 329–335. – ISSN 15205029spa
dc.relation.referencesVaz, S: Sugarcane-Biorefinery. En: Advances in biochemical engineering / biotechnology 166 (2017), p. 125–136spa
dc.relation.referencesVelásquez, H. ; Janna, F. ; Santamaría, A.: Diagnóstico energético de los procesos productivos de la panela en Colombia. En: Revista Facultad Nacional de Agronomía 57 (2004), jul, Nr. 2, p. 2453–2465. – ISSN 0304–2847spa
dc.relation.referencesVyazovkin, S. ; Burnham, A. K. ; Criado, J. M. ; Pérez-Maqueda, L. A. ; Popescu, C. ; Sbirrazzuoli, N.: ICTAC Kinetics Committee recommendations for performing kinetic computations on thermal analysis data. En: Thermochimica Acta 520 (2011), jun, Nr. 1-2, p. 1–19. – ISSN 00406031spa
dc.relation.referencesWang, G. ; Li, W. ; Li, B. ; Chen, H.: TG study on pyrolysis of biomass and its three components under syngas. En: Fuel 87 (2008), Nr. 4-5, p. 552–558. – ISSN 00162361spa
dc.relation.referencesWang, J. ; Yellezuome, D. ; Zhang, Z. ; Liu, S. ; Lu, J. ; Zhang, P. ; Zhang, S. ; Wen, P. ; Rahman, Md M. ; Li, C. ; Cai, J.: Understanding pyrolysis mechanisms of pinewood sawdust and sugarcane bagasse from kinetics and thermodynamics. En: Industrial Crops and Products 177 (2022), mar, Nr. October 2021, p. 114378. – ISSN 09266690spa
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessspa
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial 4.0 Internacionalspa
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/spa
dc.subject.ddc660 - Ingeniería químicaspa
dc.subject.ddc620 - Ingeniería y operaciones afinesspa
dc.subject.lembTransformación de residuosspa
dc.subject.lembTransformation of wasteeng
dc.subject.proposalGasificaciónspa
dc.subject.proposalBagazo de caña paneleraspa
dc.subject.proposalPirólisisspa
dc.subject.proposalCondiciones de operaciónspa
dc.subject.proposalParámetros cinéticosspa
dc.subject.proposalGasificationeng
dc.subject.proposalPanela cane bagasseeng
dc.subject.proposalPyrolysis, Operational conditionseng
dc.subject.proposalKinetic parameterseng
dc.subject.proposalKinetic parameters
dc.titleEvaluación de las condiciones de operación para el proceso de gasificación del bagazo de caña paneleraspa
dc.title.translatedAssessment of the Operating Conditions for Panela-Cane Bagasse Gasification Processeng
dc.typeTrabajo de grado - Maestríaspa
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdccspa
dc.type.coarversionhttp://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aaspa
dc.type.contentTextspa
dc.type.driverinfo:eu-repo/semantics/masterThesisspa
dc.type.redcolhttp://purl.org/redcol/resource_type/TMspa
dc.type.versioninfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionspa
dcterms.audience.professionaldevelopmentConsejerosspa
dcterms.audience.professionaldevelopmentEstudiantesspa
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dcterms.audience.professionaldevelopmentMaestrosspa
dcterms.audience.professionaldevelopmentPúblico generalspa
dcterms.audience.professionaldevelopmentResponsables políticosspa
oaire.accessrightshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2spa
oaire.fundernameMinisterio de Ciencia, Tecnología, e Innovación, MINCIENCIAS.spa

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