Estudio cinético de la gasificación de residuos fibrosos de la industria azucarera

• Autores: Pedro Julio Villegas Aguilar, Magalis Quincoces Suárez, Julio Omar Prieto García, Julio César Llópiz Yurell
• Localización: Afinidad: Revista de química teórica y aplicada, ISSN 0001-9704, Vol. 61, Nº 510, 2004, págs. 139-146
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Kinetic study of sugar cane mill fibrous wastes gasification
  • Estudi cinètic de la gasificació de residus fibrosos de la indústria sucrera
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• Resumen
  • español

    Debido a poca disponibilidad de los combustibles fósiles convencionales, el bagazo de la caña de azúcar, un residuo fibroso del proceso de fabricación de azúcar, ha ganado gran aceptación como fuente energética alternativa, particularmente en la industria azucarera, donde éste se origina. Otro copioso residuo frecuentemente quemado en las fábricas de azúcar son las hojas de la caña de azúcar, genéricamente llamadas residuos agrícolas cañeros (RAC). De aquí que sea interesante usar residuos agrícolas cañeros o mezclas de bagazo de caña de azúcar con residuos agrícolas cañeros (bagazo/RAC) como combustibles alternativos durante los períodos que la disponibilidad de bagazo de caña de azúcar no cubre la demanda requerida. El propio diseño de los combustores y gasificadores que usan estos residuos requiere de la caracterización detallada de la cinética de la gasificación. Sin embargo, la información reportada en la literatura abierta se restringe a la gasificación en aire (combustión) del bagazo de caña de azúcar. En este trabajo se estudió la cinética de la gasificación de los productos sólidos resultantes de la pirólisis (chars) del bagazo de caña de azúcar, de los residuos agrícolas cañeros así como también de las mezclas bagazo/RAC en proporción 70/30 (p/p) mediante termogravimetría isotérmica y noisotérmica en el intervalo de temperaturas comprendidas entre 623 y 823 K, usando bajas concentraciones de oxígeno (10% (v/v)). Los resultados se representaron considerando la gasificación como una reacción de una sola etapa global con un número reducido de parámetros la cual se ajusta satisfactoriamente a los resultados experimentales en el intervalo de temperaturas de 623 a 773 K. A temperaturas superiores a 773 K los efectos difusivos intrapartícula son significativos. Se encontró que los residuos agrícolas cañeros eran más reactivos que el bagazo y que esto afectaba al comportamiento de la mezcla. Mediante el uso de ambas metodologías se obtuvieron resultados satisfactoriamente concordantes.

  • català

    A causa de la poca disponibilitat dels combustibles fòssils convencionals, el bagàs de la canya de sucre, un residu fibrós del procés de fabricació de sucre, ha guanyat gran acceptació com a font energètica alternativa, particularment en la indústria sucrera, on aquest s'origina. Un altre copiós residu sovint cremat a les fàbriques de sucre són les fulles de la canya de sucre, genèricament dites residus agrícoles canyers (RAC). D'aquí que sigui interessant utilitzar residus agrícoles canyers o barreges de bagàs de canya de sucre amb residus agrícoles cañeros (bagàs/RAC) com a combustibles alternatius durant els períodes que la disponibilitat de bagàs de canya de sucre no cobreix la demanda requerida. El propi disseny dels combustores i gasificadores que usen aquests residus requereix de la caracterització detallada de la cinètica de la gasificació. No obstant això, la informació reportada en la literatura oberta es restringeix a la gasificació en aire (combustió) del bagàs de canya de sucre. En aquest treball es va estudiar la cinètica de la gasificació dels productes sòlids resultants de la piròlisi (chars) del bagàs de canya de sucre, dels residus agrícoles canyers així com també de les barreges bagàs/RAC en proporció 70/30 (p/p) mitjançant termogravimetria isotèrmica i noisotèrmica en l'interval de temperatures compreses entre 623 i 823 K, usant baixes concentracions d'oxigen (10% (v/v)). Els resultats es van representar considerant la gasificació com una reacció d'una sola etapa global amb un nombre reduït de paràmetres la qual s'ajusta satisfactòriament als resultats experimentals en l'interval de temperatures de 623 a 773 K. A temperatures superiors a 773 K els efectes difusius intrapartícula són significatius. Es va trobar que els residus agrícoles canyers eren més reactius que el bagàs i que això afectava el comportament de la mescla. Mitjançant l'ús d'ambdues metodologies es van obtenir resultats satisfactòriament concordants.

  • English

    Due to the limited availability of conventional fossil fuels, sugarcane bagasse, a fibrous residue from the sugar manufacturing process, has gained widespread acceptance as an alternative energy source, particularly in the sugar industry where it originates. Another abundant residue frequently burned in sugar mills is sugarcane leaves, generically called sugarcane agricultural residue (SAER). Therefore, it is interesting to use sugarcane agricultural residue or mixtures of sugarcane bagasse and sugarcane agricultural residue (bagasse/SAER) as alternative fuels during periods when sugarcane bagasse availability does not meet demand. The design of combustors and gasifiers that use these residues requires detailed characterization of the gasification kinetics. However, the information reported in the open literature is limited to the air gasification (combustion) of sugarcane bagasse. This study investigated the gasification kinetics of the solid products resulting from the pyrolysis (chars) of sugarcane bagasse, sugarcane agricultural residues, and bagasse/RAC mixtures in a 70/30 (w/w) ratio using isothermal and non-isothermal thermogravimetry in the temperature range of 623 to 823 K, under low oxygen concentrations (10% (v/v)). The results were presented considering gasification as an overall single-stage reaction with a reduced number of parameters, which satisfactorily fits the experimental results within the temperature range of 623 to 773 K. At temperatures above 773 K, intraparticle diffusive effects are significant. Sugarcane agricultural residues were found to be more reactive than bagasse, and this affected the mixture's behavior. Satisfactorily consistent results were obtained using both methodologies.