Captura de CO2. Modelado, Simulación y Optimización del Proceso PSA

ANA MARISA ARIAS

Córdoba

Jornada; II Jornadas de Difusión de Investigación y Extensión en Ingeniería Química; 2012

Comisión de Investigación y Extensión, Departamento de Química Industrial y Aplicada. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de Córdoba

La emisión del gas CO2 al ambiente es considerado como el principal responsable del efecto invernadero y calentamiento global de la tierra. En consecuencia, es necesario desarrollar tecnologías eficientes, económicas y sustentables para su captura y almacenamiento. Existen distintas técnicas de captura: a) procesos de oxi-combustión, b) post-combustión y c) pre-combustión. Dichas técnicas se diferencian entre si por el modo y lugar donde se produce la captura. Dentro de las distintas tecnologías, la aplicación del proceso de adsorción es una de las alternativas factibles por su economía, simpleza y posibilidad de aplicación en procesos continuos, por medio del acoplado de dos lechos adsorbentes en paralelo. El proceso de adsorción con cambio de presión (Pressure Swing Adsorption) es un proceso cíclico que consiste de cuatro etapas diferentes: presurización, adsorción, despresurización y desorción. El objetivo de nuestro trabajo es desarrollar un modelo matemático riguroso que permita optimizar el ciclo completo según distintos criterios de óptimo (eficiencia y/o costo). En primer lugar se propuso desarrollar un modelo simplificado para la etapa de adsorción para lo cual se formularon varias hipótesis simplificatorias. Entre ellas, se adoptó que la adsorción se realiza a presión constante y en forma isotérmica, se asumió que el gas se comporta en forma ideal, se utilizó la expresión de la isoterma de Langmuir extendida para describir el equilibrio del sistema, el caudal de transferencia de masa fue representado por una expresión lineal de la fuerza impulsora y se asumió un comportamiento flujo pistón. El modelo resultante para la etapa de adsorción fue implementado en el software gPROMS, herramienta de modelado que permite el manejo de ecuaciones diferenciales de primer y segundo orden. Para resolver el modelo se utilizó el método de colocación ortogonal en elementos finitos como criterio de discretización. El modelo fue verificado comparando los resultados obtenidos con otros publicados por otros autores y se pudo concluir que los valores obtenidos, esto es la variación de las composiciones con el tiempo y a lo largo del desorbedor, coinciden con los publicados. Actualmente, nos encontramos con el desafío de extender el modelo desarrollado para incluir el resto de las etapas con vistas a su optimización. También se estudiará la posibilidad de integrar el proceso PSA con sistemas de membranas y así estudiar distintas variantes de procesos híbridos.