GASIFICACIÓN DE LA CASCARILLA DE ARROZ

PRODUCCION DE GAS COMBUSTIBLE POR GASIFICACION DE LA CASCARILLA DE ARROZ

“CONGRESO NACIONAL DE INGENIERIA QUÌMICA COPEIQ”

Eduardo A. Cabrera Gutierrez, Gilver Gomez Lopez, Juan E. Pineda Esteves, Daniel E. Ramirez Manjo y Julio Vargas Araoz

Entregado: 02 de diciembre del 2013

Palabras clave: gasificación, biomasa, combustible, cascarilla de arroz, simulación.

Key words: gasification, biomass, fuel, rice husk, simulation.

RESUMEN. El proceso de Gasificación fue descubierto en Francia e Inglaterra en 1798. Su mayor desarrollo se dio a principios de la segunda guerra mundial, cuando hubo un gran interés por formas alternativas de combustibles. El proceso de gasificación de la cascarilla de arroz para la obtención de un gas de síntesis se encuentra detallado en este trabajo. El uso de cascarilla de arroz como biomasa se ve justificado por el hecho de que ésta se encuentra en abundancia en la zona arrocera del norte de nuestro país, a la cual se le da un uso restringido o en el peor de los casos es simplemente desechada, contaminando el medio ambiente; se consideró su gasificación pues el gas producido se puede aplicar para procesos de calefacción, cocción, secado y generación de energía eléctrica. En el presente trabajo, se busca establecer la correlación entre las variable de temperatura, hallada mediante ecuaciones de balance de energía, y la medida experimentalmente. La simulación de este proceso se realizó mediante el uso del software Polymath.

ABSTRACT. The gasification process was discovered in France and England in 1798. Its greatest development was in early World War II, when there was great interest in alternative forms of fuel. In this paper the process of gasification of rice husk for the production of syn gas is detailed. The use of rice husk as biomass is justified by the fact that it is found in abundance in the rice area in the north of our country, which is given a restricted use or in the worst case is simply discarded, polluting the environment, and its gasification can be applied for process heating, cooking, drying and generating electrical energy. In the present paper, we aim to establish the correlation between the temperature variable, which was found by energy balance equations, and the temperature measured experimentally. The simulation of this process is performed by using the Polymath software.

OBJETIVOS

Producir gas combustible a partir de la cascarilla de arroz, además de modelar y simular el equipo gasificador para la verificación de las reacciones.

JUSTIFICACION

La cascarilla de arroz o también llamado pajilla, es un residuo del proceso de producción del arroz. Según la Pontificia Universidad Católica en un estudio realizado el 2012 cerca de 600000 TM se generan al año, de las cuales en Piura una de las principales regiones productoras, menos del 5% es utilizada en otros procesos, como por ejemplo: se quema para aprovechar la ceniza (alto contenido de sílice) y agregarlo como aditivo en la producción de ladrillos de concreto, logrando así ladrillos con mayor resistencia y mas livianos. El otro gran porcentaje es botado a los ríos o incineradas al aire libre, impactando gravemente sobre el medioambiente.

El presente trabajo busca dar solución a este gran porcentaje de cascarilla no utilizada, sumada al hecho de que posee un poder calorífico de 12924.38 Kj/Kg, buscamos a partir de ella producir gas combustible. La producción de este gas dará paso en el futuro, aprovecharlo para la generación de energía eléctrica y de esa manera contribuir llevando electricidad en la zonas mas pobres del norte del País.

LA CASCARILLA DE ARROZ

En los siguientes cuadros, podremos distinguir la producción de cascarilla y sus propiedades físicas

PRODUCCIÓN EN TONELADAS MÉTRICAS

Año 2009 2010 2011 2012

Cáscara 597918.4 566274.8 52489 599820.2

Tabla 1: Producción de cascara de arroz

Tabla 2.: Valores de las propiedades físicas de la cáscara de arroz en el Peru

LA GASIFICACIÒN

En la gasificación la biomasa se convierte, mediante oxidación parcial a temperatura elevada, en un gas pobre con un moderado calor especifico, normalmente se trabaja con el 25 a 30% del aire necesario para la oxidación completa.

FIGURA 1: Gasificador downdraft (Fuente: Grupo Tecnológico de Biomasa, 2012).

De los distintos tipos de gasificadores existentes, para hacer las pruebas experimentales se eligió el gasificador de tipo Downdraft, a continuación se describe sus características

Gasificador de corriente paralela (Downdraft)

En el funcionamiento de este gasificador el agente de gasificación fluye en la misma dirección del combustible, el gas producido sale por la parte inferior del gasificador a alta temperatura. En estos gasificadores de corriente paralela los gases liberados de la pirolisis pasan primero a la zona de combustión y después a la zona de reducción, esto hace que los gases de pirolisis sean bien quemados y que los alquitranes formados tiendan a desaparecer al pasar por el frente de la gasificación.

FIGURA 2: Gasificador diseñado y construido tipo downdraft

PARTE EXPERIMENTAL

Componentes del equipo gasificador

Inyector de aire: Soplador

Agente gasificante: Aire

Biomasa: Cascarilla de arroz

Gasificador: Gasificador de flujo

paralelo ( Downdraft)

Medidor de flujo de aire: Manómetro diferencial

Medidor de temperatura: Termocupla tipo k con

registrador de

temp. de 3 dígitos

Desarrollo experimental

Hacer los cálculos en Excel, para el correcto funcionamiento.

m_cascarilla=250g

v ̇_aire=0.69 m/s

FIGURA 3: Procedimiento para la determinación del ingreso del aire.

Hacer ingresar 150g de carbón previamente humedecido con gasolina.

Paso siguiente, encender el soplador y prender el carbón. Dejarlo encendido alrededor de 15 minutos. Previamente ya ha sido regulado el ingreso del aire.

Pasado el tiempo, agregar los 250g de cascarilla por la parte superior del gasificador y cerrarlo.

Sellar la parte inferior del gasificador con arcilla.

Después de unos minutos observar el desprendimiento del gas de síntesis por la parte superior del equipo.

Luego con la Termocupla tipo k y del registrador

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